Các tương tác giữa môi trường sống, quản lý và nhân khẩu học đối với một loại cỏ xâm lấn hàng năm

Plant Ecology - 2016
Elise S. Gornish1, Jeremy J. James2
1University of California Cooperative Extension, Davis, USA
2Sierra Foothills Research and Extension Center, Browns Valley, USA

Tóm tắt

Quản lý lâu dài hiệu quả các loài thực vật gây hại phụ thuộc vào khả năng của chúng ta trong việc xác định và quản lý các quá trình sinh thái thúc đẩy sự xâm lấn, đồng thời sử dụng thông tin cụ thể tại chỗ để thiết kế các chiến lược và mục tiêu quản lý thực tế. Tuy nhiên, có một sự thiếu hụt bất ngờ trong nghiên cứu điều tra mối quan hệ giữa các đặc điểm môi trường sống, nhân khẩu học của cỏ dại và nỗ lực quản lý. Chúng tôi đã nghiên cứu sự tương tác giữa các yếu tố này bằng cách sử dụng loài cỏ xâm lấn hàng năm medusahead (Elymus caput-medusae). Tại hạt Yuba, California, chúng tôi đã gieo hạt medusahead với mật độ từ 0 đến 50.000 hạt/m2 trong môi trường sống thảo nguyên mở và rừng sồi. Chúng tôi cũng đã phơi các lô đất này ra hiện tượng mất lá không, một lần, hoặc hai lần trong một mùa và ghi nhận cách mà sự nảy mầm, thiết lập và duy trì của medusahead phản ứng với các biện pháp thử nghiệm. Chúng tôi phát hiện rằng sự thiết lập của medusahead cao hơn trong môi trường sống thảo nguyên, so với môi trường sống rừng sồi, có thể do sự hiện diện của lá mục dưới tán cây sồi. Sau một sự kiện mất lá đơn lẻ, khả năng tồn tại của medusahead cao hơn trong các lô đất rừng sồi, nhưng không phải trong các lô thảo nguyên. Chúng tôi cũng nhận thấy rằng hiện tượng mất lá một lần hoặc hai lần đã giảm mật độ medusahead. Tuy nhiên, một lần cắt tỉa thực sự dẫn đến sự gia tăng sản xuất hạt. Đây có thể là phản ứng bù đắp của một nhóm trẻ hơn và cung cấp lời giải thích cho lý do tại sao các nỗ lực kiểm soát đơn lẻ thường không dẫn đến kết quả lâu dài thành công. Công trình này làm nổi bật các mối quan hệ phức tạp giữa các quá trình phụ thuộc vào mật độ và không phụ thuộc vào mật độ có thể ảnh hưởng đến động lực xâm lấn.

Từ khóa

#cỏ xâm lấn #quản lý thực vật #quá trình sinh thái #nhân khẩu học #mật độ

Tài liệu tham khảo

Amatangelo KL, Dukes JS, Field CB (2008) Responses of a California annual grassland to litter manipulation. J Veg Sci 5:605–612

Arredondo JT, Johnson DA (1998) Clipping effects on root architecture and morphology of 3 range grasses. J Range Manag 51:207–213

Benayas JMR, Navarro J, Espigares T, Nicolau JM, Zavala MA (2005) Effects of artificial shading and weed mowing in reforestation of mediterranean abandoned cropland with contrasting Quercus species. For Ecol Manag 212:302–314

Bradley BA, Blumenthal DM, Early R, Grosholz ED, Lawler JJ, Miller LP, Sorte CJB, D’Antonio CM, Diez JM, Dukes JS, Ibanez I, Olden JD (2012) Global change, global trade, and the next wave of plant invasions. Front Ecol Environ 10:20–28

Buckley YM, Briese DT, Rees M (2003) Demography and management of the invasive plant species Hypericum perforatum. II. construction and use of an individual-based model to predict population dynamics and the effects of management strategies. J Appl Ecol 40:494–507

Cherr CM (2009) Invasion, control, and disturbance of medusahead [Taeniatherum caput-medusae (L.) Neveski] in California grasslands dissertation. University of California, Davis, p 129

D’Antonio CM, Vitousek PM (1992) Biological invasions by exotic grasses, the grass/fire cycle, and global change. Annu Rev Ecol Syst 23:63–87

Davies KW (2008) Medusahead dispersal and establishment in sagebrush steppe plant communities. Range Ecol Manag 61:110–115

Davis AS, Dixon PM, Liebman M (2004) Using matrix models to determine cropping system effects on annual weed demography. Ecol Appl 14:655–668

Davy JS, Roche LM, Robertson AV, Nay DE, Tate KE (2015) Introducing cattle grazing to a noxious weed-dominated rangeland shifts plant communities. Cal Ag 69:230–236

DiTomaso JM (2000) Invasive weeds in rangelands. Species, impacts, and management. Weed Sci 48:255–265

DiTomaso JM, Kyser GB, George MR, Doran MP, Laca EA (2008) Control of medusahead (Taeniatherum caput-medusae) using timely sheep grazing. Inv Plant Sci Manag 1:241–247

Donath TW, Eckstein RL (2008) Grass and oak litter exert different effects on seedling emergence of herbaceous perennials from grasslands and woodlands. J Ecol 96:272–280

Elgersma KJ, Yu S, Vor T, Ehrenfeld JG (2012) Microbial-mediated feedbacks of leaf litter on invasive plant growth and interspecific competition. Plant Soil 356:341–355

Emery SM, Gross KL (2004) Effects of timing of prescribed fire on the demography of an invasive plant, spotted knapweed Centaurea maculosa. J Appl Ecol 42:60–69

Evans RA, Young JA (1970) Plant litter and establishment of alien annual weed species in rangeland communities. Weed Sci 18:697–703

Facelli JM, Pickett STA (1999) Plant litter: light interception and effects on an old-field plant community. Ecology 72:1024–1031

Gillespie IG, Allen EB (2004) Fire and competition in a southern California grassland: impacts on the rare forb Erodium macrophyllum. J Appl Ecol 41:643–652

Goldberg DE, Turkington R, Olsvig-Whittaker L, Dyer A (2001) Density dependence in an annual plant community: variation among life history stages. Ecol Monogr 71:423–446

Gornish ES, James JJ, Laca EA (2015) The value of oak woodland habitats as control for medusahead (Taeniatherum caput-medusae). In: Proceedings of the seventh California oak symposium: managing oak woodlands in a dynamic world, November 3–6, 2014, Visalia, CA. USDA Forest service general technical report PSW-GTR-251,p 579

Hellmann JJ, Byers JE, Bierwagen BG, Dukes JS (2008) Five potential consequences of climate change for invasive species. Cons Biol 22:534–543

Hempy-Mayer K, Pyke DA (2008) Defoliation effects on Bromus tectorum seed production: implications for grazing. Range Ecol Manag 61:116–123

Hironaka M (1961) The relative rate of root development of cheatgrass and medusahead. J Range Manag 14:263–267

Jacquemyn H, Brys R, Jongehans E (2010) Seed limitation restricts population growth in shaded populations of a perennial woodland orchid. Ecology 91:119–129

James JJ, Gornish ES, DiTomaso JM, Davy J, Doran M, Becchetti T, Wilson R, Lile D, Laca E (2015) Managing medusahead (Taeniatherum caput-medusae) on rangeland: a meta analysis of control effects and assessment of stakeholders needs. Range Ecol Manag 68:215–223

Jongejans E, Jorritsna-Wienk LD, Becker U, Dostal P, Milden M, de Kroon H (2010) Region versus site variation in the population dynamics of three short-lived perennials. J Ecol 98:279–289

Keammerer HB, Hacker SD (2013) Negative and neutral marsh plant interactions dominate in early life stages across physical gradients in an Oregon estuary. Plant Ecol 214:303–315

Kuiters AT, Sarink HM (1986) Leaching of phenolic compounds from leaf and needle litter of several deciduous and coniferous trees. Soil Biol Biochem 18:475–480

Kyser GB, Doran MP, McDougald NK, Orloff SB, Vargas RN, Wilson RG, DiTomaso JM (2008) Site characteristics determine the success of prescribed burning for Medusahead (Taeniatherum caput-medusae). Inv Plant Sci Manag 1:376–384

Kyser GB, Peterson VF, Davy JS, DiTomaso JM (2012) Preemergent control of medusahead on California annual rangelands with aminopyralid. Range Ecol Manag 65:418–425

Kyser GB, DiTomaso JM, Davies KW, Davy JS, Smith BS (2014) Medusahead management guide for the western states. University of California, Weed research and information center, Davis p 68. Available at: wric.ucdavis.edu

Lehtila K, Syrjanen K, Leimu R, Garcia MB, Ehrlen J (2006) Habitat change and demography of Primula veris: identification of management targets. Cons Biol 20:833–843

Lusk WC, Jones MB, Torell DT, Kell CMM (1961) Medusahead palatability. J Range Manag 14:248–251

Lytle DJ (1998) Soil survey of Yuba County. United States Department of Agriculture, and Natural Resources Conservation Service, Concord, p 437

Mack RN, Pyke DA (1983) The demography of Bromus tectorum: variation in time and space. J Ecol 71:69–93

Madritch MD, Hunter MD (2005) Phenotypical variation in oak litter influences short-and long-term nutrient cycling through litter chemistry. Soil Biol Biochem 37:319–327

Marañón T (1998) Soil seed bank and community dynamics in an annual dominated mediterranean salt-marsh. J Veg Sci 9:371–378

Marañón T, Bartolome JW (1989) Seed and seedling populations in two contrasting communities: open grassland and oak (Quercus agrifolia) understory in California. Oecologia 10:147–158

Murphy AH, Turner D (1959) A study on the germination of medusahead seed. Cal Dep Agri Bull 48:6–10

Nafus AM, Davies KW (2014) Medusahead ecology and management: California annual grasslands to the intermountain west. Inv Plant Sci Manag 7:210–221

Pauchard A, Milbau A, Albihn A, Alexander J, Burgess T, Daehler C, Englund G, Essl F, Evengård B, Greenwood GB, Haider S, Lenoir J, McDougall K, Muths E, Nuñez MA, Olofsson J, Pellissier L, Rabitsch W, Rew LJ, Robertson M, Sanders N, Kueffer C (2015) Non-native and native organisms moving into high elevation ecosystems in an era of climate change: new challenges for ecology and conservation. Biol Inv. doi:10.1007/s10530-015-1025-x

Ramula S (2014) Linking vital rates to invasiveness of a perennial herb. Oecologia 174:1255–1264

Ramula S, Buckley YM (2009) Multiple life stages with multiple replicated density levels are required to estimate density dependence for plants. Oikos 118:1164–1173

Ramula S, Buckley YM (2010) Management recommendations for short-lived weeds depend on model structure and explicit characterization of density dependence. Meth Ecol Evol 1:158–167

Ramula S, Knight TM, Burns JH, Buckly YM (2008) General guidelines for invasive plant management based on comparative demography of invasive and native plant populations. J Appl Ecol 45:1124–1133

Schramm JW, Ehrenfeld JG (2010) Leaf litter and understory canopy shade limit the establishment, growth and reproduction of Microstegium vimineum. Biol Inv 12:3195–3204

Sheley RL, James JJ (2010) Resistance of native plant functional groups for invasion by medusahead (Taeniatherum caput-medusae). Inv Plant Sci Manag 3:294–300

Sheley RL, James JJ, Rinella MJ, Blumenthal DM, Ditomasso JM (2011) A Scientific assessment of invasive plant management on anticipated conservation benefits. In: Briske DD (ed) Conservation benefits of rangeland practices: Assessment, recommendations, and knowledge gaps. Allen Press, Lawrence, pp 291–335

Skaar SK (2015) Identifying the geographic origins for the introduction of Taeniatherum caput-medusae subsp. Asperum (Medusahead) in the Western United States. Boise State University Theses and Dissertations. Paper 996

Thomas CD (2010) Climate, climate change and range boundaries. Divers Distrib 16:488–495

Turner BC, de Rivers CE, Grosholz ED, Ruiz GM (2016) Assessing population increase as a possible outcome to management of invasive species. Biol Inv 18:533–548

Williams DW, Jackson LL, Smith DD (2007) Effects of frequent mowing on survival and persistence of forbs seeded into a species-poor grassland. Restor Ecol 15:24–33

Wooton JT, Pfister CA (2013) Experimental separation of genetic and demographic factors on extinction risk in wild populations. Ecology 94:2117–2123

Xiong S, Nilsson C (1999) The effects of plant litter on vegetation: a meta-analysis. J Ecol 87:984–994

Young JA (1992) Ecology and management of medusahead (Taeniatherum caput-medusae ssp. Asperum [Simk.] Melderis). Gt Basin Nat 52:245–252

Young K, Mangold J (2008) Medusahead (Taeniatherum caput-medusae) outperforms squirreltail (Elymus elymoides) through interference and growth rate. Invasive Plant Sci Manag 1:73–81

Thông tin
Thông tin xuất bản

Plant Ecology

Thông tin tác giả