DEPOSITION AND DECOMPOSITION OF UNGULATE DUNG AND ASSOCIATED NITROGEN INPUTS ON A DRYLAND RIVER FLOODPLAIN

Abstract

Abstract Nutrient dynamics in dryland river floodplains remain poorly understood, particularly where ungulate herbivory results in significant dung deposition. I assessed organic matter and nitrogen (N) losses from elk (Cervus elaphus) dung deposited on the floodplain of the unregulated Yampa River in semiarid northwestern Colorado. Intact elk fecal pellets were placed on relatively high, vegetated floodplain surfaces in loose piles or enclosed in mesh bags and monitored for up to 847 days. No pellets were inundated by Yampa floodwaters. Modified exponential decay models indicated intact pellets lost 50% of their initial ash-free dry matter (AFDM) and N content in 980 and 903 days, respectively, and 90% in 2,224 and 1,820 days, respectively. Macroinvertebrates appeared to be unimportant in decomposition. Based on dung deposited in ≤19 permanent 28-m2 plots monitored from 1999 to 2006, elk added an average 13.7 g AFDM·m–2 and 200 mg N·m–2 to the floodplain each year. Mule deer (Odocoileus hemionus) added an average of 2.85 g AFDM·m–2 and 68.2 mg N·m–2 each year. Fecal N deposited on the floodplain, but derived from foraging outside it, would add to the N in flood-deposited sediment hypothesized to explain the N buildup observed during succession on the Yampa floodplain. The roles of large herbivores and dung decay processes in N cycling and dynamics on this and other dryland floodplains warrant greater attention. Resumen La dinámica de nutrientes en las llanuras aluviales de tierras secas sigue siendo poco conocida, especialmente cuando la presencia de herbívoros ungulados tiene como resultado cantidades significativas de deposiciones de estiércol. Evalué la pérdida de materia orgánica y nitrógeno (N) del estiércol de alce (Cervus elaphus) depositado en la llanura aluvial del río Yampa, un río no regulado, en la zona semiárida del noroeste de Colorado. Se colocaron heces fecales intactas de alce en montículos sueltos y en bolsas de malla en superficies de la llanura aluvial relativamente altas y con vegetación, y se monitorizaron durante 847 días. El agua de la crecida del río Yampa no inundó las heces fecales. Los modelos modificados de descomposición exponencial indicaron que las heces intactas perdieron el 50% de su materia seca sin cenizas (AFDM, por sus siglas en inglés) y de su contenido de nitrógeno iniciales en 980 y 903 días, respectivamente, y el 90% en 2,224 y 1,820 días, respectivamente. Los macroinvertebrados no parecen importantes en la descomposición. En base al estiércol depositado en ≤19 parcelas permanentes de 28 m2, monitorizadas desde 1999 hasta 2006, los alces añadieron una media de 13.7 g AFDM·m–2 y 200 mg N·m–2 a la llanura aluvial cada año. Los ciervos bura (Odocoileus hemionus) añadieron una media de 2.85 g AFDM·m–2 y 68.2 mg N·m–2 a la llanura aluvial cada año. El nitrógeno fecal depositado en la llanura aluvial pero derivado del forrajeo fuera de ella se sumaría al nitrógeno en el sedimento depositado por inundaciones, que se propone como hipótesis para explicar la acumulación de nitrógeno observada durante la sucesión en la llanura aluvial del Yampa. El papel de los grandes herbívoros y de los procesos de descomposición del estiércol en el ciclo y la dinámica del nitrógeno en esta y otras llanuras aluviales de tierras secas merece una mayor atención.