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Abstract

Water availability is the most frequently limiting factor to plant growth in big sagebrush ecosystems. Our goal was to identify (1) the role of understory species in the water balance of big sagebrush ecosystems of the upper Green River Basin of Wyoming and (2) the competitive effects of understory species on sagebrush growth. We measured volumetric water content using field sensors to calculate seasonal actual evapotranspiration (AET) and used SOILWAT2, a process-based simulation model, to further assess the contributions of evaporation and transpiration. We measured big sagebrush leaders as a metric of annual growth. We removed all understory species in the treatment plots at the beginning of the 2022 and 2023 growing seasons and compared AETs to those of intact understory plots. We found that the removal of understory species had small effects on overall seasonal AET. When we partitioned AET into its components using SOILWAT2, we found that removing understory species led to an increase in seasonal evaporation in both study years. The impact on transpiration was minimal. After partitioning transpiration by plant type, we found that big sagebrush was dominant in water use and capitalized on available water after understory removal under water-limited conditions. Understory removal was associated with increased leader growth of sagebrush in the dry year (2022) but not in the wet year (2023), highlighting a potential competitive release of water resources favoring sagebrush. Our findings suggest that understory removal has a limited impact on overall water balance but can affect evaporation and water availability for sagebrush.


La disponibilidad de agua es el factor que con mayor frecuencia limita el crecimiento vegetal en los ecosistemas de Artemisia tridentata (big sagebrush). Nuestro objetivo fue identificar el papel de las especies del sotobosque en el balance hídrico de estos ecosistemas de A. tridentata en la parte alta de la cuenca del río Green, en Wyoming, así como los efectos competitivos del sotobosque sobre el crecimiento de la artemisa. Medimos el contenido volumétrico de agua utilizando sensores de campo para calcular la evapotranspiración real estacional (AET por sus siglas en inglés) y utilizamos SOILWAT2, un modelo de simulación basado en procesos, para analizar con mayor detalle las contribuciones de la evaporación y la transpiración. Medimos las ramas terminales de la A. tridentata como indicador de crecimiento anual. Eliminamos todas las especies del sotobosque al inicio de las temporadas de crecimiento de 2022 y 2023 y comparamos la AET con la de parcelas donde el sotobosque permaneció intacto. Observamos que la eliminación del sotobosque tuvo efectos mínimos sobre la AET estacional total. Al separar la AET en sus componentes mediante SOILWAT2, encontramos que la eliminación del sotobosque produjo un aumento en la evaporación estacional en ambos años del estudio, mientras que, el impacto sobre la transpiración fue mínimo. Después de separar la transpiración por tipo de planta, descubrimos que la A. tridentata era el componente dominante en el uso del agua y que aprovechó el agua disponible tras la eliminación del sotobosque en condiciones de limitación de agua. La eliminación del sotobosque se asoció con un mayor crecimiento de la rama principal en el año seco (2022), pero no en el año húmedo (2023), lo que sugiere una posible liberación competitiva de recursos hídricos a favor de la artemisa tridentada. Nuestros resultados indican que eliminar el sotobosque tiene un impacto limitado en el balance hídrico general, pero puede influir en la evaporación y en la disponibilidad de agua para la A. tridentata.

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