Soil texture is associated with wide variation in forb communities in established nonnative perennial grass seedings

Authors

Stella M. Copeland, USDA–Agricultural Research Service, Eastern Oregon Agricultural Research CenterFollow
Molly M. Willoughby, UnaffiliatedFollow

Abstract

Nonnative perennial grass seedings for rehabilitating degraded lands and enhancing livestock forage are common across large areas in the western United States and other dryland regions. While these seedings can provide benefits in terms of perennial grass abundance and competition with invasive plant species, they also may reduce native plant abundance and diversity, with negative impacts on habitat for some wildlife species. We evaluated the effects of seeding a widely introduced nonnative perennial grass, crested wheatgrass (Agropyron cristatum), on native plant biodiversity in sagebrush steppe in eastern Oregon, focusing on differences in native forb (nongrass) understory species composition. We measured forb composition and other community characteristics at different scales in 17 sites across eastern Oregon with paired plots across seeding boundaries. We quantified differences associated with seeding overall. We also investigated the potential for seeding outcomes to relate to biotic interactions based on abundance of major functional groups, species traits related to competition, microsite features relating to competition, and soil texture. Finally, we tested the generality of our paired plot results across the study area by accounting for a broader range of management and environmental factors with a matching analysis using a large independent vegetation dataset. Paired plot comparisons suggested negative relationships between seeding and forb density. Biotic interactions with major functional groups were not strongly associated with forb community differences due to seeding, with the exception of a negative relationship between native annual forb abundance and increasing invasive annual grass cover. Few biotic interactions were related to seeding outcomes, though native annual forb abundance was negatively associated with higher invasive annual grass cover. Traits related to competition were not strongly related to species seeding response. Soil texture affected several forb community characteristics, including sometimes altering seeding outcomes. Increasing sand content was associated with lower perennial forb diversity and abundance, and annual forb richness decreased with higher sand content in seeded, but not unseeded, sites. The regional-level matching analysis, which controlled for the effects of management and environmental factors, generally supported the paired plot comparisons by showing that crested wheatgrass seeding was associated with lower invasive annual grass cover and lower total and perennial forb cover and richness. These results confirm earlier studies demonstrating lower invasive annual grass abundance in crested wheatgrass seedings and the effects of environmental variation, particularly soil type, on forb communities in crested wheatgrass seedings. There were few indications of strong aboveground competitive effects of crested wheatgrass on forbs, though inference was limited by the wide site-level variation in forb communities and the low abundance of many forb species, even in unseeded areas. Neither analysis was able to account for potential effects of degradation prior to seeding on forb communities. Additional research is needed to identify appropriate management strategies across environmental gradients, such as soil texture, to meet multiple goals such as controlling invasive annual grasses and enhancing diversity across the large areas historically seeded by crested wheatgrass and other nonnative perennial grasses.


La siembra de gramíneas perennes no nativas con el objetivo de rehabilitar tierras degradadas y mejorar el forraje para el ganado es habitual en grandes zonas del oeste de EE.UU. y otras regiones áridas. A pesar de que, esto puede proporcionar beneficios en cuanto a la abundancia de gramíneas perennes y la competencia con especies de plantas invasoras, también puede reducir la abundancia y diversidad de plantas nativas, con repercusiones negativas en el hábitat de algunas especies de fauna silvestre. En este trabajo evaluamos los efectos de la siembra de una gramínea perenne no nativa que ha sido ampliamente introducida, el tigrillo ruso del norte (Agropyron cristatum), en la biodiversidad de plantas nativas en la estepa de artemisa del este de Oregón, enfocándonos en las diferencias en la composición de especies nativas del sotobosque (no gramíneas). Medimos la composición de la maleza y otras características de la comunidad a diferentes escalas en 17 lugares del este de Oregón con parcelas pareadas a través de los límites de siembra. Cuantificamos las diferencias asociadas a la siembra en general. También, investigamos el potencial de producción de la siembra, con el fin de relacionarla con las interacciones bióticas basadas en la abundancia de los principales grupos funcionales, los rasgos de las especies relacionados con la competencia, las características del micrositio asociadas con la competencia y la textura del suelo. Por último, comprobamos la generalidad de los resultados obtenidos en las parcelas pareadas a lo largo de toda la zona de estudio teniendo en cuenta una gama más amplia de factores ambientales y de gestión mediante un análisis de correspondencia, utilizando un gran conjunto de datos de vegetación independiente. Las comparaciones entre parcelas pareadas sugirieron relaciones negativas entre la siembra y la densidad de la maleza. Las interacciones bióticas con los principales grupos funcionales no se relacionaron significativamente con las diferencias en la comunidad de gramíneas debidas a la siembra, con excepción de una relación negativa entre la abundancia de gramíneas anuales nativas y el aumento de la cobertura de gramíneas anuales invasoras. Pocas interacciones bióticas se relacionaron con los resultados de la siembra, aunque la abundancia de hierbas anuales nativas se asoció negativamente con una mayor cobertura de gramíneas anuales invasoras. Las características relacionadas con la competencia no se relacionaron significativamente con el éxito de siembra de las especies. La textura del suelo afectó varias características de la comunidad de gramíneas, alterando en ocasiones el resultado de la siembra. El aumento en el contenido de arena se asoció con una menor diversidad y abundancia de hierbas perennes y la riqueza de hierbas anuales disminuyó con el aumento del contenido de arena en los lugares sembrados, pero no en los no sembrados. El análisis de correspondencia a nivel regional, que controlo los efectos de los factores ambientales y de gestión, respaldo en general las comparaciones de parcelas pareadas, al mostrar que la siembra del ampliamente introducida, el Agropyron cristatum se asoció con una menor cobertura de gramíneas anuales invasoras y una menor cobertura y riqueza total de herbáceas perennes. Estos resultados confirman estudios previos que demostraron una menor abundancia de gramíneas anuales invasoras en los semilleros del Agropyron cristatum y los efectos de la variación ambiental, en particular el tipo de suelo, sobre las comunidades de gramíneas en los semilleros del Agropyron cristatum. Hubo pocos indicios de fuertes efectos competitivos del Agropyron cristatum sobre las gramíneas, aunque la inferencia se vio limitada por la amplia variación a nivel de sitio en las comunidades de gramíneas y la baja abundancia de muchas especies de gramíneas, incluso en zonas no sembradas. Ninguno de los análisis logro medir los posibles efectos de la degradación previa a la siembra sobre las comunidades de gramíneas. Se necesita llevar a cabo más investigación para identificar cuáles son las estrategias de gestión más adecuadas en función de los gradientes ambientales, tales como la textura del suelo, con el fin de alcanzar objetivos múltiples como el control de las gramíneas anuales invasoras y el aumento de la diversidad en grandes áreas históricamente sembradas con el pasto Agropyron cristatum y otras gramíneas perennes no nativas.

Recommended Citation

Copeland, Stella M. and Willoughby, Molly M. (2025) "Soil texture is associated with wide variation in forb communities in established nonnative perennial grass seedings," Western North American Naturalist: Vol. 85: No. 3, Article 6.
Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol85/iss3/6