Comparison of Seed Bank Estimation Techniques Using Six Weed Species in Two Soil Types

Abstract

Evaluation of the viable seeds in a soil, otherwise known as the seed pool or seed bank, is a crucial component of many weed dynamic and plant ecology studies. Seed bank estimation is used to predict the possibility of future weed infestations in rangelands as well as the nascent native plant diversity within them. However, there is no standardized method of reporting seed bank evaluation techniques, limiting the ability to compare across studies. After sowing known quantities of cheatgrass , Bromus tectorum (L.); brome fescue , Vulpia bromoides (L., S.F. Gray); pigweed , Amaranthus retroflexus (L.); kochia , Kochia scoparia (L. Schrad.); lambsquarters , Chenopodium album (L.); and field pepperweed, Lepidium campestre (L. R. Br.) into sterile soil, we compared two different watering regimes in two soil types to Petri plate germination of these seeds. Seed bank estimations from the emergence method were lower compared to estimations from the Petri plate germination. Top-and-bottom watering increased absolute abundance, and the rank order of abundance among species changed with watering method. Emergence levels were the same between the two soil types. The higher water availability of the top-and-bottom watering method resulted in greater seedling emergence (26.3% ± 10% SD vs. 9.1% ± 7.5% SD). Lower emergence compared to germination (62.3% ± 24.4%) may indicate that emergence is an important postgermination barrier to seedling establishment . While emergence techniques may not accurately portray the volume of seeds in the soil, they may more accurately predict which plants can become established in field conditions. Our different species abundances between watering methods show that multiple emergence methods may need to be employed to forecast a range of future rangeland conditions from the soil seed bank. La evaluación de semillas viables en el suelo, también conocido como el reservorio o banco de semillas, es un componente crucial de muchos estudios de dinámica de malezas o de ecología vegetal. La estimación del banco de semillas se utiliza para predecir la posibilidad de futuras infestaciones de malezas, así como la diversidad de plantas nativas emergentes. Sin embargo no existe un método estandarizado de informar técnicas de evaluación de bancos de semillas, hecho que limita la habilidad de hacer comparaciones entre ensayos. Luego de sembrar cantidades conocidas de Bromus tectorum (L.), Vulpia bromoides (L., S.F. Gray), Amaranthus retroflexus (L.), Kochia scoparia (L. Schrad.), Chenopodium album (L.), y Lepidium campestre (L. R. Br.) en suelos estériles, comparamos dos regímenes de riego en dos suelos diferentes con la germinación de estas semillas en cápsulas de Petri. Las estimaciones de banco de semillas utilizando el método de emergencia fueron inferiores a las estimaciones de germinación de las cápsulas de Petri. La aplicación de riego superior e inferior produjo un incremento en la abundancia absoluta, y el orden de ranking de abundancia de especies varió con el sistema de riego aplicado. Los niveles de emergencia en los dos tipos de suelo fueron iguales. La disponibilidad de agua más elevada del sistema de riego superior e inferior produjo mayor emergencia de semillas (26.3% ± 10% DE vs. 9.1% ± 7.5% DE). Los valores de emergencia inferiores a los de germinación (62.3% ± 24.4%) podrían indicar que la emergencia es una barrera post-germinación importante para el establecimiento de plántulas. Si bien las técnicas de emergencia posiblemente no reflejen de modo preciso el volumen de semillas en el suelo, podrían predecir con más precisión qué especies podrían establecerse en condiciones de campo. Las diferencias en abundancia de especies entre tratamientos de riego demuestran que múltiples métodos de emergencia podrían ser necesarios para pronosticar el rango de condiciones futuras de un pastizal a partir del banco de semillas.