Hydrologic Response of a Central Nevada Pinyon-Juniper Woodland to Prescribed Fire

Abstract

This study was conducted to determine the effect of prescribed fire on surface hydrology in Great Basin pinyon-juniper ( Pinus monophylla Torr. & Frém.— Juniperus osteosperma Torr.) woodlands. Infiltration rates were measured using a single ring infiltrometer over an elevation gradient (2 103, 2 225, and 2 347 m) at 3 microsites (tree canopy, shrub canopy, and interspace) and 2 tree cover types (intermediate and high) in August 2001, before a spring prescribed burn conducted in May 2002, and then following the prescribed burn in August 2002. Infiltration experiments were used to calculate saturated hydraulic conductivity (K[θ s ]) rates, and water drop penetration times were determined to evaluate the development of water-repellent soils. Infiltration rates before the burn were greater at the low elevation than at the mid and high-elevation study sites because of differences in measured soil texture . Before burning, the infiltration and saturated hydraulic conductivity (K[θ s ]) rates measured on interspace and shrub canopy microsites were less than on tree canopy microsites at the midelevation study site (2 225 m). Following burning, the intermediate tree cover tree canopy microsites had greater infiltration rates than interspace microsites; all other microsites were similar to each other. No significant differences in K(θ s ) rates existed among the microsites after burning. However, on the higher elevation study site before the burn, the interspace microsites had final infiltration rates less than the tree canopy microsites, and burning caused no deviation from this trend. Saturated hydraulic conductivity rates at the high elevation did not differ by microsite before the burn, but after burning interspace microsites had K(θ s ) rates less than tree canopy microsites. Burning increased water repellency of surface soils (0–3 cm) for all cover types. Spring burning in Pinyon-juniper woodlands may produce a hydrologic response depending on surface soil texture and vegetation cover. Este estudio se condujo para determinar el efecto del fuego prescrito en la hidrología superficial en los bosques de “Pinyon-Juniper” ( Pinus monophylla Torr. & Frém.— Juniperus osteosperma Torr.) de la Gran Cuenca. Las tasas de infiltración fueron medidas usando un infiltrometro de un anillo a lo largo de un gradiente de elevación (2 103, 2 225, y 2 347 m) en 3 micrositios (copa de árbol, copa de arbusto, y espacio entre plantas) y en dos tipos de copa de árbol (intermedia y alta). Las mediciones de infiltración se realizaron en Agosto del 2001, antes de un fuego prescrito de primavera conducido en Mayo del 2002, y después del fuego prescrito en Agosto de del 2002. Los experimentos de infiltración fueron usados para calcular las tasas de conductividad hidráulica saturada (K[θ s ]) y los tiempos de penetración de las gotas de agua se determinaron para evaluar el desarrollo de suelos repelentes al agua. Las tasas de infiltración antes del fuego fueron mayores en la elevación baja que en los sitos de estudio de las elevaciones media y alta, debido a diferencias en la textura del suelo. Antes de la quema, en el sitio de estudio de elevación media (2 225 m), las tasas de infiltración y conductividad hidráulica saturada (K[θ s ]) de los micrositios de espacio entre plantas y copa de arbustos fueron menores que las del microsito de copa del árbol. Después de la quema, los micrositios de copa de árbol intermedia tuvieron mayores tasas de infiltración que los micrositios de espacio entre plantas, todos los otros sitios fueron similares entre si. Después de la quema no hubo diferencias significativas en las tasas de K(θ s ) entre los micrositios. Sin embargo, antes de la quema, en el sitio de estudio de elevación alta, los micrositios de espacio entre plantas tuvieron tasas de infiltración final menores que los micrositios de copa de árbol y la quema no causo desviaciones de esta tendencia. Las tasas de conductividad hidráulica saturada en la elevación alta no difirieron por micrositio antes de la quema, pero después de ella, los micrositios de espacio entre plantas tuvieron tasas de K(θ s ) menores que los micrositios de copa de árbol. La quema incrementó la repelencia del agua de la superficie de los suelos (0–3 cm) en todos los tipos de cobertura. La quema en primavera de los bosques de “Pinyon-Juniper” puede producir una respuesta hidrológica dependiente de la textura de la superficie del suelo y la cobertura vegetal.