Long-Term Response Patterns of Tallgrass Prairie to Frequent Summer Burning

Abstract

Knowledge of how tallgrass prairie vegetation responds to fire in the late growing season is relatively sparse and is based upon studies that are either spatially or temporally limited. To gain a more robust perspective of vegetation response to summer burning and to determine if repeated summer fire can drive vegetational changes in native tallgrass prairie, we evaluated species cover and richness over a 14-yr period on different topographic positions from ungrazed watersheds that were burned biennially in the growing season. We found that annual forbs were the primary beneficiaries of summer burning, but their fluctuations varied inconsistently among years. Concomitantly, species richness and diversity increased significantly with summer burning but remained stable through time with annual spring burning. After 14 yr, species richness was 28% higher in prairie that was burned in the summer than in prairie burned in the spring. Canopy cover of big bluestem ( Andropogon gerardii Vitman) and Indiangrass ( Sorghastrum nutans [L.] Nash) increased significantly over time with both summer and spring burning, whereas heath aster ( Symphyotrichum ericoides [L.] Nesom), aromatic aster ( Symphyotrichum oblongifolium [Nutt.] Nesom), and sedges ( Carex spp.) increased in response to only summer burning. Kentucky bluegrass ( Poa pratensis L.) cover declined in both spring-burned and summer-burned watersheds. Repeated burning in either spring or summer did not reduce the cover or frequency of any woody species. Most perennial species were neutral in their reaction to summer fire, but a few species responded with large and inconsistent temporal fluctuations that overwhelmed any clear patterns of change. Although summer burning did not preferentially encourage spring-flowering forbs or suppress dominance of the warm-season grasses, it is a potentially useful tool to increase community heterogeneity in ungrazed prairie. El conocimiento de cómo la vegetación de pasto alto responde al fuego en la temporada de crecimiento tardía es relativamente escaso y se basa en estudios que son espacialmente o temporalmente limitados. Para obtener una perspectiva más robusta de la respuesta vegetativa a la quema de verano, y para determinar si el fuego repetido de verano conduce a cambios vegetacionales en la pradera de pasto alto nativo, nosotros evaluamos la riqueza y la cobertura de especies por un periodo de 14 años en diferentes posiciones topográficas de las cuencas hidrográficas sin pastar que fueron quemadas cada dos años en la temporada de crecimiento. Nosotros encontramos que los arbustos anuales fueron los principales beneficiarios de la quema de verano, pero sus fluctuaciones variaron inconsistentemente entre los años. Al mismo tiempo, la diversidad y la riqueza de especies se incrementaron significativamente con la quema de verano, pero permanecieron estables a través del tiempo con la quema anual de primavera. Después de 14 años, la riqueza de especie fue 28% más alta en la pradera que fue quemada en el verano que la pradera quemada en la primavera. La cobertura de dosel de la pitilla grande [ Andropogon gerardii Vitman] y el zacate indio [ Sorghastrum nutans {L.} Nash] se incrementó significativamente a través del tiempo con ambas quemas de primavera y de verano, mientras que la “heath aster” ( Symphyotrichum ericoides [L.] Nesom), “aromatic aster” ( S. oblongifolium [Nutt.] Nesom), y las cortaderas ( Carex spp.) aumentaron en respuesta solo a la quema de verano. La cobertura de la hierba azul de Kentucky (Poa paratensis) declinó en ambas quemas de primavera y verano en las cuencas hidrográficas. Las quemas repetidas en cada primavera ó verano no redujeron la cobertura ó frecuencia de cualquier especie leñosa. Muchas especies perennes fueron neutrales en su reacción al fuego de verano, pero unas pocas especies respondieron con fluctuaciones temporales grandes e inconsistente que abruman algunos patrones claros de cambio. Aunque la quema de verano no fomenta preferentemente a los arbustos que florecen en primavera ó suprimen la dominancia de las hierbas de la temporada cálida, es una herramienta potencialmente útil para incrementar la heterogeneidad de la comunidad.