Using Weather Data to Explain Herbage Yield on Three Great Plains Plant Communities

Abstract

Understanding the drivers that account for plant production allows for a better understanding of plant communities and the transitions within ecological sites and can assist managers in making informed decisions about stocking rates and timing of grazing. We compared climatic drivers of herbage production for 3 plant communities of the Clayey ecological site in southwestern South Dakota: the midgrass community dominated by western wheatgrass (Pascopyrum smithii [Rybd.] A. Love); the mixed-grass community codominated by western wheatgrass, blue grama (Bouteloua gracilis [H.B.K.] Lag. Ex Griffiths), and buffalograss (Buchloe dactyloides [Nutt.] Engelm.); and the shortgrass community dominated by blue grama and buffalograss. We used herbage yield and weather data for the period 1945–1960 collected at the South Dakota State University Range and Livestock Research Station near Cottonwood, South Dakota, to develop stepwise regression models for each plant community. Midgrass herbage production was best predicted by current-year spring (April–June) precipitation, number of calendar days until the last spring day with minimum temperature ≤ -1°C, and previous-year spring precipitation (R2 = 0.81). Mixed-grass herbage production was best predicted by current-year spring precipitation and days until the last spring freeze (R2 = 0.69). Shortgrass herbage production was best predicted by current-year spring precipitation (R2 = 0.52). Midgrass plant communities were, overall, 650 kg·ha-1 (SE = 92 kg·ha-1) more productive (P < 0.01) than mixed- or shortgrass plant communities given the same climatic inputs. Our study enables managers to make timely informed decisions regarding stocking rates and timing of grazing on this ecological site in western South Dakota. Entender los factores que participan en la producción vegetal permite una mejor comprensión de las comunidades vegetales y las transiciones dentro de los sitios ecológicos y puede ayudar a los manejadores de pastizales a tomar decisiones fundamentadas respecto a la carga animal y época de apacentamiento. Comparamos factores climáticos que influyen en la producción de forraje de 3 comunidades vegetales del sitio ecológico Arcilloso en el suroeste de South Dakota: la comunidad de zacates medios, dominada por “western wheatgrass” (Pascopyrum smithii [Rybd.] A. Love); la comunidad de zacates mixtos co-dominada por “western wheatgrass,” “blue grama” (Bouteloua gracilis [H.B.K.] Lag. Ex Griffiths), y “buffalograss” (Buchloe dactyloides [Nutt.] Engelm.); y la comunidad de zacates cortos dominada por “blue grama” y “buffalograss.” Utilizamos datos climáticos y de producción de forraje del periodo 1945–1960 colectados en la Estación Experimental de Investigación en Pastizales y Ganadería de la Universidad Estatal de South Dakota ubicada cerca de Cottonwood, South Dakota, para desarrollar modelos de regresión a pasos para cada comunidad vegetal. En la comunidad de zacates medios la mejor predicción de la producción de forraje fue obtenida con la precipitación de primavera (Abril–Junio) del año en curso, el número de días julianos hasta el último día de primavera con temperatura mínima ≤ -1°C y la precipitación en primavera del año previo (R2 = 0.81). En la comunidad de zacates mixtos, la mejor predicción de la producción de forraje se dio con la precipitación en primavera del año en curso y los días hasta la última helada en primavera (R2 = 0.69). En la comunidad de zacates cortos la mejor predicción se obtuvo con la precipitación en primavera del año en curso (R2 = 0.52). Bajo condiciones climáticas iguales, las comunidades de zacates medios, en general, fueron mas productivas (P < 0.01) que las comunidades de zacates mixtos o cortos, superandolas con 650 kg·ha-1 (SE = 92 kg·ha-1). Nuestro estudio permite a los manejadores de pastizales tomar oportunamente decisiones fundamentadas respecto a las cargas animal y épocas de apacentamiento en este sitio ecológico del oeste de South Dakota.