Fragmentation Effects on Soil Aggregate Stability in a Patchy Arid Grassland

Soil aggregate stability (AS) has been promoted as a primary indicator of soil-surface function and a key metric in state-and-transition models. There are few studies, however, that relate indices of AS to the process of grassland degradation. In a Chihuahuan Desert rangeland, we measured variation in AS across vegetated-bare patch boundaries within six plot types reflecting a hypothesized fragmentation/transition sequence. We also examined wetting front depth and pH along this sequence. We found that AS exhibited consistent and interpretable variation across the patch boundaries of the different plot types. Average AS was highest in grass patches adjacent to small to medium-sized (0.5–1.5 m) bare patches and was low in grass patches adjacent to large (> 3 m) bare patches. AS of bare ground was also lowest when bare patches in continuous grassland were large and when bare ground formed an interconnected matrix. Wetting depth after a large storm decreased and pH increased along the fragmentation sequence. The results suggest that AS has interpretable relationships with grassland fragmentation and transitions among states. Careful attention to patchiness within states and stratification, however, is important and simple classifications of strata, such as "bare interspace" and "plant," may not be sufficient to document variation in soil function. La estabilidad de los agregados del suelo (AS) has sido promovida como el principal indicador de la función de la superficie del suelo y una medición clave de los modelos de estados estables y transición. Sin embargo, hay pocos estudios que relacionan índices del AS con el proceso de degradación de los pastizales. En un pastizal del desierto Chihuahuense medimos la variación de AS a través de los limites de parches de vegetación y suelo desnudo dentro de seis tipos de parcelas que reflejan una secuencia hipotética de fragmentacion/transición. También examinamos la profundidad del frente húmedo y pH a lo largo de esta secuencia. Encontramos que la AS mostró una variación consistente e intrepretable a través de los limites del parche de los diferentes tipos de parcela. La AS promedio fue mayor en los parches de zacates adyacentes a parches de suelo desnudo pequeños o medianos (0.5–1.5 m) y fue menor en los parches de zacates junto a parches grandes de suelo desnudo (> 3 m). El AS del suelo desnudo también fue el menor, cuando los parches fueron grandes dentro de un pastizal continuo y cuando el suelo desnudo formó una matriz interconectada. Después de una fuerte tormenta, la profundidad del frente húmedo disminuyó y el pH se incrementó a lo largo de la secuencia de fragmentación. Estos resultados sugieren que la AS tiene relaciones interpretables con la fragmentación del pastizal y las transiciones entre estados. Sin embargo, es importante poner una atención cuidadosa al patrón dentro de los estados y estratificación y clasificaciones simples de los estratos, tales como "interespacio desnudo" y "planta," pueden ser no suficientes para documentar la variación en la función del suelo.