Predicting the Topographic Zonation of Vegetation in a Salt Playa in Utah, USA

Abstract. Vegetation in salt playas—iconic landforms in the Great Basin of the western United States—exhibits a striking topographical zonation that has remained unexplained. In particular, a distinctive pattern is exhibited by salt-succulent species in the Amaranthaceae wherein Allenrolfea occidentalis occurs in monospecific stands at the highest topographic position in the playa, Sarcocornia utahensis occurs in monospecific stands in the middle position, and Salicornia rubra occurs in monospecific stands at the lowest topographic position. Because salt playas feature a shallow, temporary winter lake that recedes as it evaporates throughout the summer and because vegetation zones closely follow the contours of the temporary lake, we hypothesized that factors relating to the hydrology of the system could be used to predict vegetation zonation. Indeed, we found multiple environmental gradients associated with hydrology that could contribute to the topographical zonation of the 3 plant species, including gradients in soil salinity, pH, redox potential, and water content, but not soil texture. A multinomial logistic regression model incorporating soil pH, redox potential, and water content was able to predict the correct vegetation zone with 100% accuracy. Surprisingly, the gradient in soil NaCl concentration did not contribute significantly to the regression model. These results suggest that soil pH, redox potential, and water content are factors that could be further explored as niche axes that distinguish members of salt playa vegetation. Resumen. La vegetación de las playas saladas son accidentes geográficos emblemáticos de la Gran Cuenca (Great Basin) del oeste de Estados Unidos, con una sorprendente zonificación topográfica que aún no ha sido explicada. En particular, las especies salinas de la familia Amaranthaceae presentan un patrón distintivo en el que la Allenrolfea occidentalis aparece en rodales monoespecíficos en la posición topográfica más alta de la playa, la Sarcocornia utahensis aparece en rodales monoespecíficos en la posición media y la Salicornia rubra aparece en rodales monoespecíficos en la posición topográfica más baja. Dado que las playas saladas presentan un lago temporal de invierno poco profundo que retrocede a medida que se evapora durante el verano, y que las zonas de vegetación siguen de cerca los contornos del lago temporal, planteamos la hipótesis de que los factores relacionados con la hidrología del sistema podrían utilizarse para predecir la zonificación de la vegetación. De hecho, encontramos múltiples gradientes ambientales asociados a la hidrología que podrían contribuir a la zonación topográfica de las tres especies de plantas, incluyendo gradientes en la salinidad del suelo, el pH, el potencial redox y el contenido de agua, pero no la textura del suelo. Un modelo de regresión logística multinomial que incorpora el pH del suelo, el potencial redox y el contenido de agua, fue capaz de predecir la zona de vegetación correcta con una precisión del 100%. Sorprendentemente, el gradiente en la concentración de NaCl del suelo no contribuyó significativamente al modelo de regresión. Estos resultados sugieren que el pH del suelo, el potencial redox y el contenido de agua son factores que podrían explorarse más a fondo como ejes de nicho que distinguen a los miembros de la vegetación de playas saladas.