Not available / text

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2005. / Supervisor: Norma Fowler. Vita. Includes bibliographical references.

La interacción entre especies es un fenómeno ecológico habitual en la naturaleza. En sistemas donde las plantas leñosas forman parte de la comunidad vegetal, como sucede en el sur del Distritito Fitogeográfico del Caldén (Caldenal), su presencia altera el medio ambiente de forma tal que influyen sobre los organismos vegetales bajo su área de influencia. Las relaciones leñosas/gramíneas incluyen efectos positivos (facilitación) y negativos (competencia) que ocurren simultáneamente. Así, el efecto neto de una planta sobre otra estará determinado por el balance de diferentes mecanismos en determinadas condiciones físicas y bióticas. El objetivo general del presente trabajo fue estudiar el efecto de las especies leñosas Prosopis caldenia (caducifolia) y Larrea divaricata (perennifolia) sobre el crecimiento aéreo de las macollas, la producción de biomasa aérea y la calidad forrajera de Piptochaetium napostaense y Nassella clarazii, dos gramíneas perennes forrajeras nativas del Caldenal. Además, se evaluaron las modificaciones de las condiciones microambientales y edáficas debajo y fuera de la canopia de ambas especies leñosas. La altura, la longitud del tallo más vainas, la longitud de láminas verdes y la longitud total verde de las macollas de las plantas de P. napostaense y N. clarazii que crecieron debajo de la canopia de P. caldenia y L. divaricata fueron en general mayores que las registradas en las macollas de aquellas plantas que crecieron en los sitios abiertos entre individuos de esas especies leñosas. Asimismo, las macollas de las plantas de P. napostaense y N. clarazii que crecieron debajo de la canopia de P. caldenia tendieron a mostrar una mayor longitud total verde que las macollas de aquellas plantas que crecieron debajo de la canopia de L. divaricata. La biomasa aérea mostró un comportamiento diferencial entre P. napostaense y N. clarazii en función de la especie leñosa considerada. La presencia de L. divaricata habría favorecido la producción de biomasa aérea de P. napostaense; mientras que, la presencia de P. caldenia habría favorecido la producción de biomasa aérea de N. clarazii. El contenido de proteína bruta, al final del período de crecimiento vegetativo, en las plantas de P. napostaense que crecieron debajo de la canopia de ambas especies leñosas estudiadas fue menor que el de aquellas plantas que crecieron en los sitios abiertos. Sin embargo, el contenido de proteína bruta de las plantas de N. clarazii que crecieron debajo de la canopia de P. caldenia fue mayor que el de aquellas plantas que crecieron debajo de la canopia de L. divaricata. Al final del período de crecimiento vegetativo, el mayor porcentaje de fibra detergente neutra y ácida en las gramíneas estudiadas se registró en las plantas que crecieron debajo de la canopia de L. divaricata. Al final del período de crecimiento reproductivo, el porcentaje de fibra detergente neutra en las plantas de N. clarazii que crecieron debajo de las canopias de P. caldenia fue mayor que el de las plantas que crecieron debajo de la canopia de L. divaricata. El porcentaje de lignina detergente ácida de la plantas de P. napostaense y N. clarazii, al final de ambos períodos de crecimiento, que crecieron debajo de la canopia de P. caldenia y en los sitios abiertos entre individuos de esta leñosas fue mayor que el de aquellas plantas que crecieron debajo de la canopia de L. divaricata y en los sitios abiertos entre individuos de la misma. En ambos períodos de crecimiento evaluados, la menor digestibilidad in vitro de P. napostaense y N. clarazii se registró en las plantas que crecieron debajo de la canopia de P. caldenia y en los sitios abiertos de esta leñosa. En general, los resultados obtenidos en este estudio sugerirían que P. caldenia y L. divaricata al mejorar en su área de influencia el contenido de nitrógeno, materia orgánica y densidad aparente del suelo tendrían un cierto nivel de facilitación sobre P. napostaense y N. clarazii; sin embargo, esta mejora no favoreció significativamente el crecimiento aéreo de sus macollas, la producción de biomasa aérea y/o algunos parámetros asociados con su calidad forrajera. En conjunto los resultados obtenidos, bajo las condiciones en que se desarrolló el presente estudio, sugieren que P. caldenia y L. divaricata tienen un efecto neutro o negativo sobre el crecimiento, la producción de biomasa aérea y la calidad de P. napostaense y N. clarazii en los pastizales naturales semiáridos del sur del Caldenal / The interaction between woody and grass species is a common feature of semi-arid rangelands, as is southern Caldenal in central Argentina. Woody species can exert positive and/or negative influence on the growth of neighbouring grass species through imposing changes in the abiotic conditions in which the latter species grow, leading to a balance in which either facilitative or competitive interactions prevail. The objective of this work was to assess the impact of woody species on grass growth over a 2-y period. The study comprised two morpho-physiologically different woody species and two cool-season perennial grass species highly preferred by domestic livestock. The species chosen for the study were Prosopis caldenia and Larrea divaricata, a warm-season deciduous and an evergreen woody species, respectively; and Nassella clarazii and Piptochaetium napostaense as representatives of perennial grasses highly preferred by livestock. The study involved the assessment of tiller growth parameters, biomass production and forage quality in grasses growing beneath the canopy of woody species and in open rangeland areas. Tiller growth was evaluated through measurements of height, pseudostem length, green blade length and total green length as the sum the latter two parameters. In addition, soil temperature, pH and water, nitrogen, phosphorus and organic matter content were estimated at the same study sites. Tiller growth parameters of grasses growing beneath the canopy of woody species were generally higher than those of grasses growing in open areas. Also, total green legth of grass tillers tended to be higher when growing beneath the canopy of P. caldenia than L. divaricata. Biomass production differed between grasses and woody species under consideration for L. divaricata might have favoured biomass production of P. napostaense while P. caldenia might have favoured that of N. clarazii. At the end of vegetative growth period, crude protein content of P. napostaense was lower beneath the canopy of woody species than in open areas. Whereas, crude protein content of N. clarazii was higher beneath the canopy of P. caldenia than L. divaricata. Fiber content, both acid and neutral detergent, at the end of vegetative growth period was highest in grasses growing beneath the canopy of L. divaricata. At the end of reproductive growth period, neutral detergent fiber content in N. clarazii was higher beneath the canopy of P. caldenia than L. divaricata. Acid detergent fiber content at the end of both growth periods was higher beneath the canopy of P. caldenia and in open areas between individuals of this species than beneath the canopy and open areas between individuals of L. divaricata for both grass species. The lowest records of in vitro digestibility were registered beneath the canopy and open areas between individuals of P. caldenia for both grass species and for both growth periods. In general, the results obtained in this study suggest that P. caldenia and L. divaricata, when improving in their area of influence the nitrogen content, organic matter and apparent density of the soil will have a certain level of facilitation on P. napostaense and N. clarazii. However, this improvement did not favor substantially the aerial growth of their tillers, the production of aerial biomass and / or some parameters associated with their forage quality. The results obtained, under the conditions under which the present study was carried out, suggest that P. caldenia and L. divaricata have a neutral or negative effect on growth, aerial biomass production and quality of P. napostaense and N. clarazii in the semi-arid natural grasslands of southern Caldenal.

La alteración de procesos ecológicos tales como la dinámica de las interacciones biológicas, el ciclado de nutrientes y la dispersión de propágulos por parte de disturbios como el sobrepastoreo, promueve la ocurrencia de invasiones biológicas. En el caso de los pastizales naturales del sistema serrano de Ventania, el sobrepastoreo ha producido el reemplazo de gramíneas palatables por comunidades con alta representatividad de gramíneas no palatables como Nassella trichotoma. Esta especie posee características que explicarían su comportamiento invasor, por ejemplo: evitación del pastoreo, tolerancia a la defoliación a través de la elaboración de una alta densidad de macollos, alta producción y frecuencia de semillas en el banco del suelo, entre otros. A pesar de lo mencionado, el conocimiento sobre cómo los procesos ecológicos vinculados a los atributos de N. trichotoma intervienen en el incremento de su representatividad en su rango de hábitats de origen es incierto. Por tanto, el objetivo general de esta tesis es contribuir al entendimiento del proceso de invasión de N. trichotoma en el pastizal serrano del Sistema de Ventania a través del análisis de las características y requerimientos de esta especie en los distintos estadios de su ciclo de vida. Los objetivos específicos de esta tesis fueron (1) cuantificar y describir el patrón de distribución espacial de N. trichotoma en el banco de semillas del suelo en áreas con diferente abundancia de la especie, (2) evaluar el reclutamiento de plántulas de N. trichotoma y de una gramínea palatable en parches de vegetación dominados por una u otra especie y bajo distintas intensidades de defoliación, (3) determinar las relaciones de competencia entre N. trichotoma y especies palatables del pastizal serrano bajo distintos niveles de intensidad y selectividad de defoliaciones (mecanismo de competencia), (4) evaluar la productividad de biomasa aérea de N. trichotoma bajo distintos niveles de intensidad de defoliación (mecanismo de tolerancia), y (5) determinar la variación temporal en la concentración de proteína y de fibra en los tejidos foliares de N. trichotoma en plantas sometidas a distintos niveles de defoliación. La metodología utilizada comprendió muestreos de banco de semillas, siembra de semillas, estudios de competencia mediada por la defoliación y análisis de calidad nutritiva de las muestras. La densidad de semillas en el banco del suelo fue relativamente elevada a todos los niveles de abundancia estudiados. El reclutamiento de N. trichotoma fue mayor en micrositios con bajos niveles de competencia aérea en comparación con una especie palatable. Al mismo tiempo, N. trichotoma presentó un cierto grado de tolerancia a la defoliación y, contrario a lo postulado, la defoliación selectiva sobre gramíneas palatables creciendo en competencia aparente con N. trichotoma no parecería beneficiar a esta última en la competencia interespecífica. Por último, los resultados no apoyaron la hipótesis que el disturbio por defoliación mejora la calidad de N. trichotoma, al menos a las intensidades de defoliación aplicadas en el presente estudio. Los resultados obtenidos aportan evidencia a que N. trichotoma presenta mecanismos ecológicos que le otorgarían a la misma un carácter invasor y atributos de especie estrés/disturbio tolerante. / The alteration of ecological processes such as dynamics of biological interactions, nutrient cycling and propagule dispersal by disturbances such as overgrazing, promotes the occurrence of biological invasions. In the case of natural grasslands of the Ventania mountain system, overgrazing has led to the replacement of palatable grasses by communities with high representativity of non-palatable grasses such as Nassella trichotoma. This species has characteristics that may explain its invasive behavior, for instance: grazing avoidance mechanism, certain degree of tolerance to defoliation relaying on the elaboration of a high density of tillers, high production and frequency of seeds in the soil seed bank, among others. In spite of the aforementioned, information about how ecological processes linked to attributes of N. trichotoma intervene in increasing their representativeness in its region of origin is lacking. The specific objectives of this thesis were (1) to quantify and describe the spatial distribution pattern of N. trichotoma propagule density in the soil seed bank in areas with different species abundance in the established vegetation, (2) to evaluate the recruitment of seedlings of N. trichotoma and a palatable grass species in microsites located in patches of vegetation dominated by one or another species and under different intensities of defoliation, (3) to determine the competition relationships between N. trichotoma and a palatable species under different levels of intensity and selectivity of defoliation (competition mechanism), (4) to evaluate the standing biomass productivity of N. trichotoma under different levels of defoliation intensity (tolerance mechanism), and (5) to determine the temporal variation of physicochemical quality of foliar tissue of N. trichotoma under different intensities of defoliation. The methodology included seed bank sampling, seed sowing, competition studies mediated by defoliation and nutritional quality analysis of the samples. Seed density in the soil bank was relatively high at all abundance levels. The recruitment of N. trichotoma was higher at microsites with low levels of aerial competition in comparison to the palatable species. At the same time, N. trichotoma presented a certain degree of tolerance to defoliation and, contrary to expectations, selective defoliation on palatable grasses growing in apparent competition with N. trichotoma did not benefit the latter in interspecific competition. Finally, the results did not support the hypothesis that defoliation increases the chemical quality of N. trichotoma, at least at the intensities of defoliation applied in the present study. The results obtained provide evidence that N. trichotoma presents ecological mechanisms that may explain its invasive character and attributes of a stress/tolerant species.