Ignition Patterns Influence Fire Severity and Plant Communities in Pacific Northwest, USA, Prairies

In the prairies of the Pacific Northwest, USA, fire has been reintroduced as a tool for reducing non-native, invasive plant cover and promoting the growth and establishment of native plant communities. Head fires and backing fires are the two primary ignition patterns used to complete most prescribed burns, but the relative effectiveness of these two methods on invasive plant control and native enhancement is unknown. A clear understanding of the relationship between fire behavior, fire severity, and fire effects on vegetation and how these metrics are affected by fire ignition patterns could help managers fine tune burn prescriptions to better achieve ecological objectives. We used observations from five prescribed burns in the south Puget Sound prairies of western Washington, USA, to evaluate the relationship between intensity, severity, and effects. Additionally, we collected data from two burns on how ignition patterns affected these relationships. We found a significant positive correlation between maximum surface temperature and fire severity, and a decline in perennial taxa with increasing fire severity. We also found that surface temperatures did not differ between ignition patterns, but a greater area burned at moderate severity in backing fires than in head fires. Ignition patterns differentiated plant communities by changing the number of species present within different life form categories. However, this response was contingent upon site history and pre-burn conditions. Native perennial forbs were associated with head fires in a site with high pre-existing native plant species richness. Native and exotic forbs were associated with backing fires at a site with low pre-existing native plant species richness. Thus, managers may want to consider ignition patterns when planning burn prescriptions in order to achieve particular ecological objectives.ResumenEn las praderas del Pacífico Noroeste, EEUU, el fuego ha sido reintroducido como una herramienta para reducir la cobertura de plantas invasoras no nativas y para promover el crecimiento y establecimiento de comunidades de plantas nativas. Los fuegos frontales y de cola son los dos patrones primarios de ignición utilizados para completar la mayoría de las quemas prescriptas, aunque la efectividad relativa de estos dos métodos en el control de plantas invasoras y el aumento de las nativas es desconocida. Un claro entendimiento de la relación entre comportamiento del fuego, severidad del fuego, y efectos del fuego en la vegetación, y como estas medidas son afectadas por los patrones de ignición del fuego podrían ayudar a los gestores a mejorar las prescripciones de quema para un mejor logro de los objetivos ecológicos. Nosotros utilizamos observaciones de cinco quemas prescriptas en el sur de las praderas de Puget Sound en el oeste de Washington, EEUU, para evaluar la relación entre la intensidad, la severidad, y los efectos del fuego. Adicionalmente, tomamos datos de dos quemas para determinar cómo los patrones de ignición afectaron estas relaciones. Encontramos una correlación significativa y positiva entre las temperaturas máximas de superficie del suelo y la severidad del fuego, y una declinación en los taxa de plantas perennes con el incremento de la severidad del fuego. También encontramos que la temperatura de la superficie no difirió entre los patrones de ignición, pero con severidad moderada, se quemó una superficie mayor con fuegos de cola que con fuegos frontales. Los patrones de ignición diferenciaron comunidades de plantas cambiando el número de especies presentes dentro de las distintas categorías de formas de vida. Sin embargo, esta respuesta fue contingente sobre la historia del sitio y las condiciones de pre-quema. Las herbáceas perennes nativas fueron asociadas con fuegos frontales en un sitio con pre-existencia de alta riqueza de especies de plantas nativas. Herbáceas nativas y exóticas fueron asociadas con fuegos de cola en un sitio con una baja riqueza previa de especies nativas. De esta manera, los gestores pueden considerar los patrones de ignición cuando planifican quemas prescriptas para lograr objetivos ecológicos particulares.