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Grazing Intensity and Spatial Heterogeneity in Bare Soil in a Grazing-Resistant Grassland

2012; Elsevier BV; Volume: 65; Issue: 1 Linguagem: Espanhol

10.2111/rem-d-11-00005.1

1551-5028

David J. Augustine, Darryl Booth, Samuel E. Cox, Justin Derner,

Ecosystem dynamics and resilience

We used very large scale aerial (VLSA) photography to quantify spatial patterns in bare soil in the northeastern Colorado shortgrass steppe. Using three pairs of pastures stocked at moderate (0.6 animal unit months [AUM] · ha-1) versus very heavy (1.2 AUM · ha-1) rates, we detected greater bare soil under very heavy (mean = 22.5%) versus moderate stocking (mean = 13.5%; P = 0.053) and a lower coefficient of variation across pastures under very heavy (0.48) versus moderate stocking (0.75; P = 0.032). Bare soil exhibited significant positive spatial autocorrelation across distances of 60–120 m under moderate stocking (Moran's I = 0.14), while patchiness at this scale was eliminated under very heavy grazing (I = -0.05). Across distances of 120–480 m, we observed no spatial autocorrelation with either stocking rate. Spatial autocorrelation was greatest at a separation distance of 2 m (I = 0.48–0.58) but was unaffected by stocking rate at this scale. Thus, very heavy grazing did not increase spatial autocorrelation in bare soil across scales of 2–480 m. Means and variability in the distribution of bare soil were not influenced by ecological site. Bare soil increased primarily at the scale of individual plant clusters through both increases in the density of small (2–20 cm) bare patch intercepts and increases in the frequency of bare patch intercepts of 20–60 cm (rather than &spilt; 20 cm). Our approach demonstrates the utility of VLSA for analyzing interactions between grazing and other landscape features and highlights the importance of spatially explicit sampling across broad scales (pastures) while testing for potential shifts in patchiness of bare soil at the scale of plant interspaces. Utilizamos fotografía de escalas aéreas muy altas (VLSA) para cuantificar patrones espaciales en suelo desnudo en un pastizal de pastos cortos del noreste de Colorado. Usando tres pares de pastizales con carga animal moderada (0.6 unidades animal por mes [AUM] · ha-1) comparándolos contra pastizales con cargas animales altas (1.2 AUM · ha-1), detectamos una mayor cantidad de suelo desnudo en lugares con cargas animales altas (media = 22.5%) en comparación con las cargas animales moderadas (mean = 13.5%; P = 0.053), y un bajo coeficiente de variación a través de pastizales con cargas animales muy altas (0.48) en comparación con cargas animales moderadas (0.75; P = 0.032). El suelo desnudo presentó auto-correlaciones significativas y positivas espaciales en las distancia de 60 a 120 m bajo una carga animal moderada (Moran's I = 0.14), mientras, la agregación a esta escala se eliminó dentro de áreas de carga animal alta (I = -0.05). A la escala de 120–480 m, no observamos correlación alguna con ninguna carga animal. La auto correlación espacial fue la mayor en la separación de 2 m (I = 0.48–0.58) pero no fue afectada por ningún nivel de carga animal en esta escala. De esta manera los lugares pastoreados fuertemente no incrementaron la auto correlación espacial en suelo desnudo en la escala de 2–480 m. Las medias y la variabilidad en la distribución de suelo desnudo no fueron influenciadas por los sitios ecológicos. El suelo desnudo se incrementó principalmente en las escalas de plantas individuales y agregados, ambas mediante el incremento en la densidad de pequeñas intercepciones de suelo desnudo (2–20 cm), e incrementos en la frecuencia de intercepciones de suelo desnudo de 20 a 60 m (en lugar de &spilt; 20 cm). Nuestro enfoque demuestra la utilidad de VLSA para analizar interacciones entre el pastoreo y otras características del paisaje, y recalca la importancia del muestreo espacialmente explicito a través de amplias escalas (pastizales) mientras se evalúa el potencial de cambio de áreas a suelo desnudo a la escala de espacios entre plantas.