Grazing effects on fungal root symbionts and C and N storage in a shortgrass prairie in Central Mexico.

Abstract

"La ganadería extensiva es una de las principales formas de uso de suelo en los pastizales semiáridos del centro de México. A pesar de la vasta extensión y de su alta degradación la cual está asociada al sobrepastoreo, la comprensión de los efectos del sobrepastoreo sobre aspectos ecológicos cruciales de estos pastizales, como; patrones de colonización de hongos simbióticos de raíces y aspectos de biogeoquímica de elementos como la cantidad de almacén de carbono (C) y nitrógeno (N) es limitada. En este trabajo se determinaron los efectos del apacentamiento sobre la colonización de raíces por hongos simbióticos [micorrizas arbusculares (AMF)] y endófitos septados obscuros (DSE)) asociados con Bouteloua gracilis (navajita azul), la especie clave del pastizal mediano abierto, en un gradiente de apacentamiento. Este gradiente incluyó una exclusión de herbívoros de 30 años, un rancho privado con buenas prácticas de manejo y otros dos sitios con diferentes niveles de sobrepastoreo, en un pastizal mediano abierto de la región de los Llanos de Ojuelos, Jalisco. Además, se examinó el efecto del apacentamiento sobre el almacenamiento de C y N y disponibilidad de NH4 en suelo en respuesta a este gradiente de pastoreo. Se muestrearon plantas de navajita azul y se determinó la colonización de hongos simbióticos durante la estación húmeda. También se colectó suelo a lo largo del gradiente de pastoreo y se analizó la comunidad de esporas de hongos micorrícicos, el carbono (C) total, N total y NH4 extraíble. Bajo apacentamiento moderado, la concentración de C, N, y de NH4 fue mayor (alrededor de 20%) en comparación con la exclusión de herbívoros y sobrepastoreo (F = 5.22, P< 0.01; F = 5.92, P < 0.01; F = 5.68, P < 0.001 para C, N y NH4, respectivamente). Además, el pastoreo afectó la composición (medida como la abundancia de diferentes morfotipos) y diversidad (medida con el índice de diversidad de Simpson) de esporas de AMF (F = 4.48, P = 0.0001; F = 4.08, P = 0.01 para composición y diversidad respectivamente), aunque no se observaron tendencias claras para estas variables en relación con el gradiente de apacentamiento. No se observó efecto del pastoreo sobre la colonización de hongos de las raíces ni sobre la razón C:N (F = 0.660, P > 0.50; F = 1.017, P > 0.35; F = 1.75, P > 0.10 para DSE, AMF y la razón C:N, respectivamente)"

"Grazing by domestic herbivores is one of the principal drivers of land use change in semiarid grasslands of Central Mexico such as the shortgrass prairie. Despite the vast expansion of these grassland ecosystems and the extent of land degradation associated with overgrazing, we have limited understanding on the effects of overgrazing on root fungal symbionts and ecosystem processes such as nutrient biogeochemistry and soil stocks of carbon (C) and nitrogen (N). This research focused on studying the grazing effects on root colonization patterns by fungal symbionts [arbuscular mycorrhizae fungi (AMF) and dark septate endophytes (DSE)] associated with Bouteloua gracilis (blue grama), a keystone species of the shortgrass prairie, along a grazing gradient comprised of a 30-year old exclosure, a well-managed private ranch and two sites with overgrazing and extreme overgrazing in the subprovince Los Llanos de Ojuelos, Jalisco. Soil nutrient storage and plant nitrogen availability were also examined along the grazing gradient. Roots of blue grama plants were sampled and root fungal colonization (AMF and DSE) determined at the end of the rainy season. Soil samples from all grazing conditions were analyzed for mycorrhizal spore communities, total C and N and extractable ammonium. Moderate grazing exhibited higher C, N and extractable NH4 concentration (approximately 20%), while no-grazing and extreme overgrazing tended to have smaller concentrations (F = 5.22, P < 0.01; F = 5.92, P < 0.01; F = 5.68, P < 0.001 for C, N and NH4, respectively). Furthermore, grazing impacted mycorrhizal spore composition (measured as the abundance of different mycorrhizal spore morphotypes) and diversity as measured by Simpson s diversity index (F = 4.48, P = 0.0001; F = 4.08, P = 0.01 for mycorrhizal spore composition and diversity, respectively), although no clear tendencies were observed for these variables along the grazing gradient. No relationship was observed between root fungal colonization and the grazing gradient nor between the C:N ratio and grazing (F = 0.660, P > 0.50; F = 1.017, P > 0.35; F = 1.75, P > 0.10 for DSE, AMF, and C:N ratio, respectively), however root fungal colonization was overall relatively high (average root colonization by DSE = 37.24% and by AMF = 10.18%) suggesting an important C pool."