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Does burn severity affect plant community diversity and composition in mixed conifer forests of the United States Intermountain West one decade post fire?

E. Strand,K. Satterberg,A. Hudak,John C Byrne,A. H. Khalyani,A. Smith

Published 2019 in Fire Ecology

ABSTRACT

BackgroundWildfire is an important ecological process in mixed conifer forests of the Intermountain West region of the USA. However, researchers and managers are concerned because climate warming has led to increased fire activity in recent decades. More area burned will result in larger land areas in early successional stages and will potentially limit tree establishment; therefore, evaluating long-term forest understory response to fire is important. We evaluate the impact of burn severity, overstory canopy cover, topography, and climate on understory plant community diversity and composition in seven wildfires, 9 to 12 years post fire, along a broad climate gradient from dry to moist mixed conifer forests in Idaho, Montana, and Washington, USA.ResultsClimate was the most important driver for species diversity and composition, but a burn severity gradient was detectable in the species data one decade post fire. A strong overlap in species composition between burn severity levels was documented, but dispersion was lower for high burn severity sites, indicating that those sites are still recovering. Local species richness and diversity had a nonlinear relationship with the burn severity index dNBR, with a maximum at low to moderate burn severity; the relationship was stronger in moist climates. Functional trait analysis revealed higher grass and forb cover in high-severity burns, higher cover of tree seedlings, residual and off-site colonizers in burned areas, and more shade-tolerant species in unburned areas. Of the 270 species recorded, 10% were introduced; however, only three were of noxious status and two were invasive annual grasses, generally occurring on dry sites.ConclusionsThe understory plant community was not fundamentally altered by these fires and fire contributed to increased species diversity both locally and regionally, suggesting that low to moderate burn severity fire is a treatment that contributes to long-term maintenance of a diverse and productive understory. Individual species traits were significant drivers of understory species assemblages and, as future change in climate and fire regimes leads to shifts in species composition, anticipation of consequences will be important. Although invasive species occurred at low cover levels, noxious weeds and invasive annual grasses will continue to be management challenges, particularly in dry regions of mixed conifer forests.ResumenAntecedentesLos fuegos de vegetación representan procesos ecológicos importantes en los bosques mixtos de coníferas en la región intermontana del Oeste de los EEUU. Sin embargo, tanto los investigadores como los gestores de recursos están preocupados dado que el calentamiento global ha conducido a un incremento en la actividad de los incendios en décadas recientes. Más áreas quemadas van a resultar en mayores áreas en estadios sucesionales tempranos, y limitarán potencialmente el establecimiento de árboles. Es importante, por lo tanto, evaluar como el sotobosque responde al fuego en el largo plazo. Evaluamos el impacto de la severidad del fuego, la cobertura del dosel superior, la topografía, y el clima, en la diversidad y composición de la comunidad del sotobosque en siete incendios, 9 y 12 años después de ocurridos, a lo largo de un gradiente climático en bosques de coníferas, desde secos a húmedos, en Idaho, Montana y Washington, en los EEUU.ResultadosEl clima fue el conductor más importante en cuanto a diversidad y composición de especies, aunque un gradiente de severidad fue detectado en los datos de las especies una década después de los incendios. Una muy fuerte superposición fue documentada en la composición de especies entre niveles de severidad de los fuegos, aunque la dispersión fue menor en los sitios quemados a altas severidades, lo que indicó que esos sitios se están aún recuperando. La riqueza de especies locales y la diversidad tuvieron una relación no linear con el índice de severidad de quema dNBR, con un máximo en severidades bajas a moderadas; la relación fue más fuerte en climas más húmedos. El análisis de características funcionales reveló una más alta cobertura de pastos y malezas de hoja ancha en fuegos de alta intensidad, una más alta cobertura de plántulas de árboles, efectos de residuales, y colonización de exóticas en áreas quemadas, y más especies tolerantes a la sombra en áreas no quemadas. De las 270 especies registradas, 10% eran introducidas; sin embargo, solo tres tenían el estatus de nocivas y dos eran pastos anuales invasores, que generalmente aparecían en los sitios secos.ConclusionesLa comunidad del sotobosque no fue fundamentalmente alterada por esos fuegos y el mismo fuego contribuyó a incrementar la diversidad de especies tanto a nivel local como regional, sugiriendo que los tratamientos de fuegos que queman de baja a moderada severidad son los que contribuyen al mantenimiento de un sotobosque diverso y productivo a largo plazo. Las características de las especies individuales fueron los conductores significativos de los ensambles de especies, y como el cambio climático y el régimen de fuegos llevan a variaciones en la composición de especies, es importante la anticipación de sus consecuencias. Aunque las especies invasoras aparecieron con bajos niveles de cobertura, las especies de malezas nocivas y los pastos anuales invasores continuarán siendo desafíos para el manejo, particularmente en regiones secas de bosques mixtos de coníferas.

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