Postfire Restoration of Soil Hydrology and Wildland Vegetation Using Surfactant Seed Coating Technology

Abstract

In semiarid environments, soil water repellency can contribute to reseeding failure by reducing soil moisture availability. Nonionic soil surfactants (wetting agents) have been shown to be effective in enhancing infiltration and improving root-zone water reserves in water-repellent soils. However, the application of soil surfactants in wildland ecosystems can be logistically and economically prohibitive. In this study, we evaluated a potential solution for applying soil surfactants using seed coating technology. Through this technology, the seed is used as a carrier for the soil surfactant. After planting, water transfers the surfactant from the seed into the soil where it ameliorates the water repellency within the seed’s microsite. The objectives of this research were 1) to establish the efficacy of a surfactant seed coating (SSC) in ameliorating soil water repellency, and 2) to determine the influence of SSC on seedling emergence and plant survival. To accomplish the first objective, detailed soil column experiments were conducted in the laboratory on water-repellent soil obtained from a burned pinyon-juniper (Pinus-Juniperus spp.) woodland. The second objective was met through greenhouse testing of SSC applied to crested wheatgrass and bluebunch wheatgrass seed, using the same soil as used in the first objective. Results indicate that SSC increased soilwater infiltration, percolation, and retention. This technology had no influence on seedling emergence for crested wheatgrass, but SSC improved bluebunch wheatgrass (Pseudoroegneria spicata [Pursh] Á. Löve) emergence threefold. Plant survival was dramatically improved by the SSC. Only 0.75%of the seedlings that grew from noncoated seed survived to the end of the study, whereas 37% of the plants survived in the SSC treatment. Overall, these results indicate that it may be plausible for SSC to improve postfire restoration efforts by restoring soil hydrologic function and increasing seedling emergence and early seedling development./En las zonas semiáridas, la repelencia del agua del suelo puede contribuir a las fallas de las resiembras reduciendo la disponibilidad de la humedad del suelo. Los surfactantes no iónicos del suelo (agentes de adherencia) han demostrado ser eficaces en ayudar la infiltración y mejorar las reservas de agua de la zona de la raíz en suelos impermeables. Sin embargo, el uso de surfactantes en suelos de ecosistemas de pastizales puede ser logísticamente y económicamente prohibitivo. En este estudio evaluamos una solución viable para aplicar los surfactantes del suelo usando tecnología para cubrir la semilla. Con esta tecnología la semilla se utiliza como portador para el surfactante del suelo. Después de ser plantada, el agua transfiere el surfactante de la semilla en el suelo donde mejora la repelencia del agua dentro del micro-sitio de la semilla. Los objetivos de esta investigación fueron 1) establecer la eficiencia de una cubierta en la semilla del surfactante (SSC) en el mejoramiento de repelencia del agua del suelo, y 2) determinar la influencia de SSC en la aparición de las plántulas y la sobrevivencia de las plantas. Para llevar a cabo el primer objetivo, se realizaron experimentos detallados en columnas de suelos en el laboratorio utilizando suelo impermeable obtenido de una área quemada de piñón-junípero. El segundo objetivo fue resuelto en pruebas de SSC conducidas en el invernadero aplicadas a semillas de triguillo crestado y bluebunch wheatgrass usando el mismo suelo del objetivo1. Los resultados indican que SSC aumentó la infiltración, la percolación, y la retención del agua del suelo. Esta tecnología no tiene ningún efecto en la aparición de las plántulas de triguillo crestado pero SSC mejoró triple la aparición del bluebunch wheatgrass. La sobrevivencia de las plantas fue mejorada dramáticamente por el SSC. Solamente el 0.75% de las plántulas que crecieron de la semilla no-revestida sobrevivieron al final del estudio, mientras que el 37% de las plantas sobrevivieron en el tratamiento de SSC. En general, estos resultados indican que puede posible que SSC mejore los esfuerzos de la restauración después de las quemas restaurando la función hidrológica del suelo y aumentando la aparición de la plántula, así como desarrollo más rápido de las mismas plántulas.