Old field restoration: vegetation response to soil changes and restoration efforts in Western Cape lowlands

In the Mediterranean climate regions of the world, agricultural practices have caused considerable landscape transformation and lead to introduction of alien species that now dominate secondary succession on abandoned agricultural fields.Various restoration attempts have been made to reduce alien plant species cover, and to enhance the re-establishment and cover of native plant species.However, results and successes were mostly short-term due to re-growth and persistence of the weedy alien species, which has been suggested to be caused by land use history, especially the nutrient enrichment of soil, and particularly phosphorus and nitrogen.This study investigated different soil properties (pH, electrical conductivity (EC), soil moisture, as well as available phosphorus (P) and total nitrogen (N)) on 10 and 20 year old abandoned fields, as a function of depth in three habitats (ridge (old cultivated area), ditch (old drainage line) and slope (intermediate zone between ridge and ditch)) on the old fields.The relationship between these soil properties and the vegetation occurring on the two old fields was established.At the same time, restoration treatments (autumn burn, combination of autumn burn and herbicide, herbicide application alone, as well as spring burn) were conducted to reduce the cover and abundance of non-native plant species and Cynodon dactylon, and to enhance cover of native species.Results from the study show that levels of all investigated soil properties were higher on the younger field.The highest difference was observed in EC and pH.Seasonal differences in both soil properties could also be observed.A principal component analysis indicated that the dynamic of all soil properties shaped the vegetation type on old fields, with the main soil properties being dependent on land-use history and time since abandonment.This study suggests that EC and pH could be part of parameters that drive the persistence of undesirable species persistence on old fields and inhibit native plant species instead.Best treatments to reduce undesirable species number and cover were a combination of autumn burning and herbicide application, as well as herbicide application alone.These two treatments, however, as well as an autumn burn, negatively affected species richness and cover of native species.The autumn burn did not affect alien plant species occurring, whereas a spring burn reduced undesirable grasses, but it could enhance the cover of C. dactylon, which is the dominant undesirable plant, and the cover of few native plant species while inhibiting other indigenous plants.Therefore, a spring burn should be used in conjunction with other treatments to reduce alien plant.In addition, seeds of native plant species should be Opsomming Mediterreense streke wêreldwyd het dramatiese veranderinge en versteuring ondergaan vanweë landboubedrywighede.Die versteuringe het daar daartoe gelei dat sekondêre suksessie op verlate landbougrond deur uitheemse indringer plante oorheers word.Verskeie maatreëls en tegnieke was al mee geëksperimenteer om die suksessie van uitheemse plante te inhibeer en inheemse en plaaslike flora spesies se vestiging te bevorder.Vanweë die geskiedenis van die landbougrond, spesifieke te make met die gebruik van kunsmatige voedingstof veryking (fosfor en stikstof toevoeging), en is die sukses van inheemse spesies egter van korte duur, met uitheemse spesies wat beter by die kondisies aanpas.Hierdie studie het die eienskappe van verlate landbougrond ondersoek, met spesiale aandag op grond pH, konduktiwiteit, grond voginhoud, bekombare fosfor en totale stikstof inhoud.Die studie is in twee segmente verdeel, elk met drie onderverdelings.Eerstens is daar op landbougrond wat 10 en 20 jaar verlate is gefokus.Dié is verder verdeel in drie 'habitatte': i) ʼn rif (verlate landbou grond), ii) ʼn drif (destyds as dreineringskanaal gebruik), en iii) ʼn helling (die oorgang sone tussen die twee laasgenoemdes).Die verwantskappe tussen die drie sones was bepaal.Tesame met die voorafgaande verdelings in dié eksperiment is verskeie restourerings praktyke tot die proefgestel.Om die bedekking van, en aantal uitheemse plant spesies, asook Cynodon dactylon, te beperk en die hervestiging van inheemse spesies te bevorder, was daar met ʼn herfsbrand, ʼn kombinasie van herfsbrand en onkruiddoders, onkruiddoders en ʼn lentebrand praktyk geëksperimenteer.Resultate het op ʼn duidelike onderskeid tussen die 10 jaaroue en 20 jaaroue grondgetoon.Al die genoemde grondeienskappe was hoër in die 10 jaaroue grond, met die grootste verskil in die konduktiwiteit en grond pH.Dié twee eienskappe het ook beduidende seisoenale verskille getoon.Die studie toon verder daarop dat pH en konduktiwiteit kardinaal is in die vestiging en voorbestaan van uitheemse en indringer spesies op verlate landbougrond.Van die onderskeie restourerings praktyke waarmee geëksperimenteer was het twee praktyke die beste gevaar, naamlik ʼn kombinasie van herfsbrand en onkruiddoders en die toevoeging van onkruiddoders alleenlik.Die nadeel van die twee praktyke, asook die gebruik van herfsbrande, is dat dit die spesiesrykheid en bedekking van inheemse spesies óók negatief affekteer.Die gebruik van ʼn lentebrand het C. dactylon bedekking bevorder, ʼn ongunstige resultaat.Verder is die vestiging van inheemse spesies ook deur dié praktyk benadeel.Lenteband gekomineerd met ander behandelings moet gebruik word om uitheemse plant spesies te beheer.Die saad van inheemse spesies moet gesaai word oor die lande.Die effektiwiteit van die behandelings duur net vir een jaar.vi Restourering van verlate landbougrond is nie ʼn eenvoudige proses nie.Die resultate van dié studie toon daarop dat die grondeienskappe van verlate landbougrond eerstens bepaal moet word en met die eienskappe van natuurlikgrond vergelyk moet word.Verder sal ʼn opname van gevestigde uitheemse indringer spesies op verlate landbougrond ook voordelig wees voor restourering maatreëls aangewend word.Die uitkomste van die bogenoemde bepalings moet dus die mees aanvaarbare restourerings praktyk rig.Terselfdertyd is dit belangrik om restourerings vordering op ʼn gereelde basis te monitor om sukses te behaal.Laastens toon dié studie daarop dan effektiewe restourering op bo-en ondergrondse behandelings moet fokus en nie net op een van dié nie en dat die saadbank van inheemse plantspesies ʼn groot invloed op die sukses van restourasie praktyke kan hê