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Department of Biology
Institute for Plant Science and Microbiology
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Biodiversity & Ecology

 Rangelands    Research article    Open Access 

Impacts of fire history in a semi-arid woodland savanna


Dave F. Joubert*, Caroline Stolter, Kristin M. Krewenka, Nekulilo Uunona,Vistorina Amputu, Elise Nghalipo, Sylvia Thompson, Kai Schütte, Michael Kruspe, Heather Throop, Pierre du Preez, Piet Beytell, Manie le Roux, Herman Aindongo

Article first published online: 24 April 2018

DOI: 10.7809/b-e.00326

*Corresponding author contact: aquila.verrauxi@gmail.com

Biodiversity & Ecology  (Biodivers. Ecol.)

Climate change and adaptive land management in southern Africa - assessments, changes, challenges, and solutions,
edited by Rasmus Revermann, Kristin M. Krewenka, Ute Schmiedel, Jane M. Olwoch, Jörg Helmschrot & Norbert Jürgens
Volume 6, pages 207-218, April 2018
  PDF  (3.9 MB)

English

Abstract: Fire is known to be an important element shaping semi-arid ecosystems. Within SASSCAL we conducted several projects in the woodland savanna of the Waterberg Plateau Park to gain a better understanding of the impact of fi re on ecosystem properties and processes (soil characteristics, species composition and structure of the vegetation, changes in plant forage quality, insect biodiversity, and the utilization of habitat and plants by large herbivores). Four adjacent areas of around 2,000 ha?2,500 ha each with diff erent times since last burn were studied (in 2014, when most of the measurements were done, the areas had been burnt 2, 3, 14, and 24 years prior to the study). We found inconsistent eff ects of diff erent fi re histories on soil nutrients, soil organic carbon, and soil respiration, which suggests that soil resources return rapidly (within a year or two) to pre-fi re conditions at our sites. We also assume (based on the standing biomass of the four areas during the study) that the fi res were likely to have not been suffi ciently intense to cause long-term detrimental impacts and impair the recovery of soil resources at our sites. Furthermore, fi re positively aff ected the grass component by increasing grass density and enhancing productivity. Fire maintained open savannas through the top-kill of woody plants but did not alter plant species composition. The infl uence of burning on the quality of grasses was relatively short-lived (two years after burning, grass quality in burnt sites was comparable with that of unburnt sites). However, trees, whose leaves are generally higher in protein, remained at a higher quality for longer periods after fi re and thus served as supplementary food not only for browsers and mixed feeders but also for herbivores generally considered to be ?pure? grazers (e.g., red hartebeest, buff alo). Fire had a negative impact on small ground-nesting bees, whereas bigger and above-ground-nesting bees seemed to be favoured by fi re. Ground-dwelling invertebrate communities diff ered with time since last burn, the main driver of the diff erences being litter cover. Our fi ndings in relation to fi re illustrate that heterogeneous habitats, as a result of pyrodiversity, are of great benefi t for the habitat utilization and plant utilization of large herbivores as well as increasing the overall diversity of invertebrates. Managers can maximise biodiversity and diversity in resource and habitat utilization by maximising the diversity of fi re histories in the managed areas (commonly termed patch-mosaic burning).

Portuguese

Resumo: O fogo é conhecido por ser um importante factor na modelação dos ecossistemas semi-áridos. No contexto do SASSCAL, realizámos vários projectos na savana arborizada do Parque Nacional de Waterberg, de modo a obter uma melhor compreensão do impacto do fogo nas propriedades e processos do ecossistema (características do solo, composição e estrutura da vegetação, alterações na qualidade de forragem, biodiversidade de insectos e utilização do habitat e das plantas pelos grandes herbívoros). Foram estudadas quatro áreas adjacentes, de cerca de 2000 a 2500 ha, com diferentes tempos desde o último incêndio (em 2014, altura em que a maioria das medições foi realizada, as áreas haviam sido queimados há 2, 3, 14 e 24 anos). Encontrámos efeitos inconsistentes de diferentes historiais de fogo nos nutrientes, carbono orgânico e respiração do solo, o que sugere que os recursos pedológicos retornam rapidamente (dentro de um ano ou dois) a condições de pré-fogo nos nossos locais. Assumimos também (com base na biomassa existente nas quatro áreas durante o estudo) que os fogos não deverão ter sido sufi cientemente intensos para causar impactos negativos de longa duração e comprometer a recuperação dos recursos pedológicos nos nossos locais. Além disso, o fogo afectou positivamente as gramíneas ao aumentar a densidade de ervas e intensifi cou a produtividade. O fogo manteve as savanas abertas através da morte de plantas lenhosas, mas não alterou a composição específi ca de plantas. A infl uência da queima na qualidade de gramíneas foi relativamente breve (dois anos após o incêndio, a qualidade das gramíneas era comparável à dos locais não queimados). No entanto, as árvores cujas folhas têm geralmente um maior conteúdo de proteína permaneceram com maior qualidade por períodos maiores após o fogo e, assim, serviram como alimento suplementar a browsers e animais de dieta mista, mas também a herbívoros geralmente considerados como herbívoros ?puros? (e.x.: caama; bufalo). O fogo teve um impacto negativo em pequenas abelhas que nidifi cam no solo, enquanto que abelhas maiores que nidifi cam acima do solo pareceram ser favorecidas pelo fogo. Comunidades de invertebrados no solo variaram com o tempo desde o último incêndio, sendo o principal factor das diferenças a cobertura de detritos. As nossas descobertas em relação ao fogo ilustram que habitats heterogéneos, como resultado da pirodiversidade, são de grande benefício para a utilização do habitat e das plantas pelos grandes herbívoros, e aumentam também a diversidade geral de invertebrados. Os gestores podem maximizar a biodiversidade e diversidade da utilização dos recursos e do habitat ao maximixar a variedade de historiais de fogos em áreas geridas (comumente denominadas de patch-mosaic burning).

Suggested citation:
Joubert, D.F., Stolter, C., Krewenka, K.M., Uunona, N., Amputu, V., Nghalipo, E., Thompson, S., Schütte, K., Kruspe, M., Throop, H., du Preez, P., Beytell, P., le Roux, M. & Aindongo, H. (2018) Impacts of fire history in a semi-arid woodland savanna In: Climate change and adaptive land management in southern Africa – assessments, changes, challenges, and solutions (ed. by Revermann, R., Krewenka, K.M., Schmiedel, U., Olwoch, J.M., Helmschrot, J. & Jürgens, N.), pp. 207-218, Biodiversity & Ecology, 6, Klaus Hess Publishers, Göttingen & Windhoek. doi:10.7809/b-e.00326