Biomass Production and Net Ecosystem Exchange Following Defoliation in a Wet Sedge Community

Abstract

Riparian ecosystems provide many ecosystem services, including serving as an important forage resource for livestock grazing operations. We evaluated defoliation impacts on above- and belowground production, and net ecosystem exchange of CO2 (NEE), in a wet sedge (Carex nebrascensis Dewey)-dominated plant community. In June or July of 2004–2005, experimental plots were clipped to 10 cm stubble height and paired control plots left unclipped. All plots were clipped to 2.5 cm in mid-September, and end-of-season and season-long aboveground production calculated. Root ingrowth cores were used to estimate annual root production and root length density (RLD). A portable gas exchange system and plexiglass chamber were used to measure NEE in 2005. An elevated water table in 2005 vs. 2004 was associated with higher (P &spilt; 0.001) season-long aboveground production (about double), but lower (P ≤ 0.05) belowground production (about half). Total productivity did not differ between years, but below-:aboveground ratios were 3× higher in 2004 vs. 2005. RLD was not different between years (P &spigt; 0.05). Clipping reduced (P ≤ 0.05) end-of-season aboveground standing crop by 33% to 73% depending on clipping month and year. Effects of clipping month on season-long aboveground production were inconsistent between years; June clipping decreased (P ≤ 0.05) production (-10%) in 2005 and July clipping decreased (P ≤ 0.05) production (-25%) in 2004. NEE for June-clipped plots recovered within 1 mo of clipping, whereas NEE for plots clipped in July remained below unclipped levels at the end of the growing season. Water table levels strongly influenced below-:aboveground ratios, although total production was relatively stable between years. Year effects overwhelmed clipping effects on season-long aboveground production. Defoliation after mid-summer did not allow recovery of photosynthetic capacity by the end of the growing season, suggesting the potential for long-term impact with regular late-season defoliation. Los ecosistemas rivereños proveen muchos servicios, incluyendo ser una fuente importante de forraje para operaciones de pastoreo. Evaluamos los impactos de la defoliación en la producción aérea y subterránea, y el intercambio neto de CO2 (NEE), en una comunidad de humedales dominada por juncos (Carex nebrascensis Dewey). En junio o julio de 2004–2005, las parcelas experimentales fueron cortadas 10 cm por encima del suelo y parcelas control en pares se dejaron sin cortar. Todas las parcelas fueron cortadas a 2.5 cm a mediados de septiembre, y al final de la temporada y la producción aérea de toda la temporada la fue calculada. Los núcleos de crecimiento interno de la raíz se usaron para estimar la producción anual de raíz y la densidad de la longitud radicular (RDL). Un sistema portable de intercambio de gases y una cámara plexiglass se utilizaron para medir NEE en 2005. Un alto nivel de agua en 2005 vs. 2004 asociado con una alta (P &spilt; 0.001) producción aérea de toda la temporada (cerca del doble), pero menor (P ≤ 0.05) que la producción subterránea (cerca de la mitad). La productividad total no fue diferente entre años, pero la tasa subterránea:aérea fue 3× superior en 2004 vs. 2005. RDL no fue diferente entre años (P &spigt; 0.05). El corte redujo (P ≤ 0.05) la producción aérea al final de la temporada de 33% a 73% dependiendo del año y el mes de corte. Los efectos de corte en cada mes sobre producción aérea fueron inconsistentes entre años, los cortes durante junio redujeron (P ≤ 0.05) la producción (-10%) en 2005 y los cortes durante julio redujeron (P ≤ 0.05) la producción (-25%) en 2004. NEE en las parcelas cortadas en Junio se recuperaron dentro del mes después del corte. Además NEE para las parcelas cortadas en julio permanecieron por debajo de los niveles de las no-cortadas al final de la etapa de crecimiento. Los niveles de la tabla de agua influenciaron fuertemente la tasa subterránea:aérea, aunque la producción total fue relativamente estable entre años. Los efectos de los cortes anuales afectaron la producción anual aérea durante toda la temporada. La defoliación después de la mitad del verano no permitió la recuperación de la capacidad fotosintética al final de la época de crecimiento, sugiriendo el potencial impacto a largo plazo con defoliaciones regulares al final de la temporada.