Soil Seed Bank Composition and Spatial Distribution in a Cheatgrass (Bromus tectorum L.)–Dominated Rangeland in Colorado, USA

IF 0.5 4区 环境科学与生态学 Q4 BIODIVERSITY CONSERVATION Western North American Naturalist Pub Date : 2023-08-17 DOI:10.3398/064.083.0205
Ryan W. R. Schroeder, J. Jonas, M. N. Grant-Hoffman, M. Paschke
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Abstract

Abstract. Invasion by nonnative annual plants that form prolific seed banks, including Bromus tectorum L. (cheatgrass), throughout western North America is a major natural resource concern. Even with known economic and ecological implications, soil seed banks and their potential to impact ecological restoration in arid and semiarid ecosystems are poorly understood. Quantifying the regenerative potential of the soil seed bank—the living seeds in the soil profile and on the soil surface—can help natural resource managers make decisions to increase the likelihood of restoration success. We analyzed the germinable soil seed bank composition and distribution of a rangeland site in western Colorado that experienced a wildfire in 1994 and is dominated by cheatgrass. We collected soil seed bank samples from 118 points in a 100 × 110 m grid to a depth of 5 cm. Each sample was split by depth from 0 to 2 cm and from 2 to 5 cm, and the seed bank was quantified using greenhouse emergence methods. We found that seeds of native species were more dense and evenly distributed (3391 seeds ∙ m–2) than seeds of nonnative species were (1880 seeds ∙ m–2) in the 0–5 cm seed bank across the site. We also found that seeds of both native and nonnative species were concentrated in the 0–2 cm layer of the seed bank but that native and nonnative seeds were present in substantive densities in the 2–5 cm layer. These findings suggest that the soil seed bank of the site is resilient, and a targeted approach to specifically deplete the seed bank of nonnative annuals could facilitate restoration by the in situ native seed bank. Resumen. La invasión de plantas anuales no autóctonas que forman prolíficos bancos de semillas, entre ellas Bromus tectorum L. (pasto espiguilla), en todo el oeste de Norteamérica es una preocupación muy importante de recursos naturales. A pesar de sus conocidas implicaciones económicas y ecológicas, los bancos de semillas del suelo y su potencial para influir en la restauración ecológica de los ecosistemas áridos y semiáridos son poco conocidos. Cuantificar el potencial regenerativo del banco de semillas del suelo—las semillas vivas en el perfil y la superficie del suelo—puede ayudar a los gestores de recursos naturales a tomar decisiones para aumentar las probabilidades de éxito de la restauración. Analizamos la composición y distribución del banco de semillas germinables del suelo de un pastizal del oeste de Colorado que sufrió un incendio forestal en 1994 y en el que predomina el pasto espiguilla. Recogimos muestras del banco de semillas del suelo en 118 puntos de una cuadrícula de 100 × 110 metros a una profundidad de 5 cm. Cada muestra se dividió por profundidad de 0–2 cm y 2–5 cm y el banco de semillas se cuantificó utilizando métodos de emergencia en invernadero. Encontramos que las semillas de especies nativas fueron más densas y estaban distribuidas uniformemente (3391 semillas ∙ m–2) que las semillas de especies no nativas (1880 semillas ∙ m–2) en el banco de semillas de 0–5 cm en todo el lugar. También encontramos que tanto las semillas de especies nativas como las de no nativas se concentraban en la capa de 0–2 cm del banco de semillas, pero que las semillas nativas y no nativas estaban presentes en densidades sustanciales en la capa de 2–5 cm. Estos hallazgos sugieren que el banco de semillas del suelo del lugar es resiliente, y un enfoque específico para agotar el banco de semillas de plantas anuales no autóctonas podría facilitar la restauración por parte del banco de semillas autóctonas in situ.
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美国科罗拉多州以车叶草(Bromus tectorum L.)为主的牧场的土壤种子库组成和空间分布
摘要。在整个北美西部,包括 Bromus tectorum L.(骗草)在内的形成大量种子库的非本地一年生植物的入侵是一个主要的自然资源问题。即使已知其对经济和生态的影响,人们对土壤种子库及其影响干旱和半干旱生态系统生态恢复的潜力仍知之甚少。量化土壤种子库的再生潜力--土壤剖面和土壤表面的活种子--可以帮助自然资源管理者做出决策,提高恢复成功的可能性。我们分析了科罗拉多州西部一片牧场的可发芽土壤种子库组成和分布情况,这片牧场在 1994 年经历了一场野火,当时主要种植的是羊草。我们从 100 × 110 米网格中的 118 个点采集了深度为 5 厘米的土壤种子库样本。我们发现,在整个地点的 0-5 厘米种子库中,本地物种的种子(3391 颗 ∙ m-2)比非本地物种的种子(1880 颗 ∙ m-2)更密集,分布更均匀。我们还发现,本土和非本土物种的种子都集中在种子库的 0-2 厘米层,但本土和非本土种子在 2-5 厘米层的密度都很大。这些研究结果表明,该地点的土壤种子库具有很强的恢复能力,有针对性地清除种子库中的非本地一年生植物种子可促进原地本地种子库的恢复。小结在整个北美西部,包括 Bromus tectorum L.(小穗草)在内的非本地一年生植物种子库的入侵是一个主要的自然资源问题。尽管已知其对经济和生态的影响,但人们对土壤种子库及其影响干旱和半干旱生态系统生态恢复的潜力了解甚少。量化土壤种子库的再生潜力--土壤剖面和土壤表面的活种子--可以帮助自然资源管理者做出决策,提高恢复成功的可能性。我们分析了 1994 年科罗拉多州西部一片以野火为主、以小穗草为主的草地的可发芽土壤种子库的组成和分布情况。我们在 100 × 110 米网格上的 118 个点采集了深度为 5 厘米的土壤种子库样本。每个样本按 0-2 厘米和 2-5 厘米深度划分,并采用温室萌发法对种子库进行量化。我们发现,在整个地点的 0-5 厘米种子库中,本地物种的种子(3391 颗种子 ∙ m-2)比非本地物种的种子(1880 颗种子 ∙ m-2)更密集,分布更均匀。我们还发现,本土和非本土物种种子都集中在种子库的 0-2 厘米层,但本土和非本土种子在 2-5 厘米层的密度都很大。这些研究结果表明,该地点的土壤种子库具有很强的恢复能力,有针对性地消耗非本地一年生植物种子库的方法可以促进原地本地种子库的恢复。
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来源期刊
Western North American Naturalist
Western North American Naturalist 环境科学-生态学
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>36 weeks
期刊介绍: The Western North American Naturalist places neither restriction nor preference on manuscripts within the disciplines of the biological sciences. Each issue treats diverse taxa from the perspectives of various disciplines (e.g., ecology, population dynamics, behavior, systematics, anatomy, and physiology).
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