PARENT SESSION
Poster Session 2 / Sesion Carteles 2: Production Systems / Sistemas de Produccion
Wednesday, January 11 / Miercoles, 11 de Enero, 6:00 - 7:30 pm, Salon Yucatan, Lobby Level, Fiesta Americana

Associations between grass species and soil biological crusts affect C and N dynamics in a degraded grassland ecosystem of Northern Mexico.

Huber-Sannwald, Elisabeth ^*,1, Jimenez Aguilar, Angelica¹, Gonzalez Aviles, Berta Yazmin ², Escobar, Aron ³, Smart, David ⁴, Belnap, Jayne ⁵, Arredondo, Tulio¹, ¹ Instituto Potosino de Investigacion Cientifica y Tecnologica, San Luis Potosi, S.L.P., Mexico² Universidad de Guadalajara, Guadalajara, JAL, Mexico³ Universidad Autonoma de San Luis Potosi, San Luis Potosi, SLP, Mexico⁴ University of California, Davis, CA, USA⁵ US Geological Survey - Biological Resources Division, Moab, UT, USA

ABSTRACT- Desertification affects the productivity of over 80% of the arid lands of North and South America which often forces rural communities to migrate to urban areas or other countries. Grasslands in Northern Mexico are heavily affected by livestock grazing and long periods of drought leading to loss of vegetation cover and soil erosion. Open grasslands with extensive interspaces of compacted soils covered by biological crusts currently dominate the landscapes. We examined the role of residual grass cover and biological crusts in the C and N dynamics of a degraded grassland ecosystem. We collected soil samples at 0−5 cm and 5−10 cm depths, and at 1 cm and 10 cm distance from four grass species (Aristida divaricata, Bouteloua scorpioides, B. gracilis, Muhlenbergia sp.). In the interspaces we sampled soils at depths of 5 mm, 10 mm and 15 mm of different soil biological crust species (Acarospora schecheri, Buellia sp., Disploschistes sp., Placynthiella uliginosa, Peltula michoacanensis). Our objectives were 1) to characterize the effect of grass cover loss on the horizontal and vertical distribution of root biomass, total soil organic C and N, and 2) to relate potential small-scale spatial patterns of biological crust species to aspects of ecosystem functioning. Beneath all plants, ca. 90% of the total root biomass was concentrated in the top 5 cm. At 10 cm distance, roots were more abundant at 10 cm soil depth than at 5 cm. Nitrogen concentration was overall greater in soils associated with Muhlenbergia sp. and B.scorpioides than with the other species. Carbon concentration was lower in association with B. scorpioides than with Muhlenbergia. Overall, C concentration was higher uphill than downhill from plants. There were clear differences in crust C and N concentration between species and these differences were also apparent at 5 mm depth. Variation in soil fertility was therefore associated with both different plant species and different biological crusts. Our results suggest that a complex relation between plants and crusts and C and N dynamics exists, and that a more thorough understanding of this association may be needed to help us understand how soils of degraded grassland ecosystems in Northern Mexico can be better stabilized.

SPANISH ABSTRACT- La desertificación afecta la productividad de 80% de los pastizales de Norte y Sudamérica, forzando así, a la migración de las comunidades rurales. Los pastizales del norte de México son afectados por sobrepastoreo y largos periodos de sequía, lo que acarrea la pérdida de la cubierta vegetal y de la estabilidad del suelo. Estos pastizales se caracterizan por suelos compactados y cubiertos por costras biológicas. Se examinó el papel de la cubierta vegetal y de costra biológica en la dinámica del C y N de pastizales degradados. Se colectaron muestras de suelo entre 0− 5 y 5−10 cm de profundidad a distancias de 1 y 10 cm de los macollos de cuatro gramíneas (Aristida divaricata, Bouteloua scorpioides, B.gracilis, Muhlenbergia). En los interespacios se colectó suelo a profundidades de 5, 10 y 15 mm que presentaban diferentes especies de costra biológica (Acarospora schecheri, Buellia sp., Disploschistes sp., Placynthiella uliginosa, Peltula michoacanensis). Los objetivos fueron 1) caracterizar el efecto de la pérdida de gramíneas en la distribución de la biomasa de raíces, C y N orgánico total del suelo, y 2) relacionar patrones espaciales de costras biológicas con aspectos del funcionamiento de ecosistemas. Así, bajo la planta del 90% de la biomasa radical total se concentro en los primeros 5 cm, mientras que a 10 cm de distancia las raíces fueron más abundantes a 10 cm de profundidad. La concentración de N fue mayor en suelos con Muhlenbergia sp. y B. scorpioides que con las otras gramíneas. La concentración de C fue menor con B. scorpioides que con Muhlenbergia. La concentración de C fue mayor en la zona aguas-arriba que aguas-abajo de la planta. Entre las especies de costra se observaron claras diferencias en la concentración de C y N a la profundidad de 5 mm. Así, las diferencias en fertilidad del suelo se relacionaron a ambos; los diferentes especies de gramíneas y de costras biológicas. Nuestros resultados sugieren que existe una compleja asociación entre las gramíneas y la costra en sus efectos sobre la dinámica del C y N, requiriéndose de un conocimiento más profundo de esta asociación para poder entender de qué manera podemos estabilizar los suelos degradados del Norte de México.