Consequences of Buffelgrass Pasture Development for Primary Productivity, Perennial Plant Richness, and Vegetation Structure in the Drylands of Sonora, Mexico

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Abstract

Abstract: In large parts of northern Mexico native plant communities are being converted to non-native buffelgrass (Pennisetum ciliare) pastures, and this conversion could fundamentally alter primary productivity and species richness. In Sonora, Mexico land conversion is occurring at a regional scale along a rainfall-driven gradient of primary productivity, across which native plant communities transition from desert scrub to thorn scrub. We used a paired sampling design to compare a satellite-derived index of primary productivity, richness of perennial plant species, and canopy-height profiles of native plant communities with buffelgrass pastures. We sampled species richness across a gradient of primary productivity in desert scrub and thorn scrub vegetation to examine the influence of site productivity on the outcomes of land conversion. We also examined the influence of pasture age on species richness of perennial plants. Index values of primary productivity were lower in buffelgrass pastures than in native vegetation, which suggests a reduction in primary productivity. Land conversion reduced species richness by approximately 50% at local and regional scales, reduced tree and shrub cover by 78%, and reduced canopy height. Land conversion disproportionately reduced shrub species richness, which reflects the common practice among Sonoran ranchers of conserving certain tree and cactus species. Site productivity did not affect the outcomes of land conversion. The age of a buffelgrass pasture was unrelated to species richness within the pasture, which suggests that passive recovery of species richness to preconversion levels is unlikely. Our findings demonstrate that land conversion can result in large losses of plant species richness at local and regional scales and in substantial changes to primary productivity and vegetation structure, which casts doubt on the feasibility of restoring native plant communities without active intervention on the part of land managers.

Abstract

Resumen: En muchas partes del norte de México las comunidades de plantas nativas están siendo convertidas a praderas de Pennisetum ciliare no nativo, y esta conversión podría alterar fundamentalmente la productividad primaria y la riqueza de especies. En Sonora, México, la conversión de tierras está ocurriendo a una escala regional a lo largo de un gradiente de productividad primaria conducido por la precipitación, a lo largo del cual las comunidades de plantas nativas cambian de matorral de desierto a matorral espinoso. Utilizamos un diseño de muestreo pareado para comparar un índice derivado de satélite de la productividad primaria, la riqueza de especies de plantas perennes y los perfiles de altura de dosel de comunidades de plantas nativas y de praderas de P. ciliare. Muestreamos la riqueza de especies a lo largo de un gradiente de productividad primaria en matorral de desierto y matorral espinoso para examinar la influencia de la productividad del sitio sobre las consecuencias de la conversión de tierras. También examinamos la influencia de la edad de la pradera sobre la riqueza de especies de plantas perennes. Los valores del índice de productividad primaria fueron menores en las praderas de P. ciliare que en la vegetación nativa, lo que sugiere una reducción en la productividad primaria. La conversión de suelo redujo la riqueza de especies en aproximadamente 50% en las escalas local y regional, redujo la cobertura de árboles y arbustos en 78%, y redujo la altura del dosel. La conversión de tierras redujo desproporcionadamente la riqueza de especies de arbustos, lo que refleja la práctica común entre ganaderos sonorenses de conservar ciertas especies de árboles y cactos. La productividad del sitio no afectó las consecuencias de la conversión de tierras. La edad de la pradera de P. ciliare no se relacionó con la riqueza de especies en la pradera, lo que sugiere que la recuperación pasiva de la riqueza de especies a niveles previos a la conversión es poco probable. Nuestros hallazgos demuestran que la conversión de suelo puede resultar en grandes pérdidas de riqueza de especies de plantas a escalas local y regional y en cambios sustanciales en la productividad primaria y estructura de la vegetación, lo que pone en entredicho la factibilidad de restaurar comunidades de plantas nativas sin intervención activa por parte de los manejadores de tierras.

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