Resource Conservation, 
Land Use Legacies, 
& Management Perspectives 
in Great Plains Agroecosystems
Benjamin L. Turner, Ph.D.
With Dr. Roger Gates
July 2014
“Each soil has had its own history. Like a river, a 
mountain, a forest, or any natural thing, its present 
condition is due to the influences of many things and 
events of the past.” 
– Charles Kellogg, The Soils That Support Us, 1956
Land use legacy: The impact that previous land use 
activities (i.e., legacy) have on ecosystem structure and 
function after those activities have ceased, potentially 
from years to centuries.
Conceptual basis: Adds explanatory power to 
understanding current conditions for ecological science 
(e.g., biogeochemical cycles; resilience) and 
conservation planning (e.g., biodiversity).
This presentation is about identifying land use legacies in 
Great Plains grassland‐cropland ecosystems.
Stakeholder engagement
Ecosystem assessment
Land use legacy 
impacts/consequences
Managing resources for a 
sustainable future
100th Meridian – Sustainable or Not?
Grassland conversion in 
the Great Plains
1. Data Collection: Stakeholders and Soils 
Understanding land use legacies requires reconnecting 
ecosystem functions with previous human intentions. 
Historical Data Collection
• Management interviews:
– One 1‐hour interview (management philosophy).
• Operation & family history.
• Goals, values, and land ethics. 
• Personal value of ecosystem goods and services. 
• Perspectives about grassland‐2‐farmland conversion.
– One site identification interview (hypothesis i.d.).
• What sites have diverse land use history and why?
– 10 questions per site (experiments and learning).
• Management tactics and observed performance. 
…indigenous knowledge of those 
with greatest connection to local 
system..
…knowledge to aid in others’ 
understanding.
Stakeholder Engagement
100th Meridian
Four diversified ag operations:
• Nationally recognized seedstock operation.
• Environmental stewardship and grazing award winner.
• Neighboring family operations with an array of farm‐
management strategies.
Conservation minded
Valued diversity
Land ethic = integrity of ecosystem
Management by “mimicry”
Field Data Collection
• A soil “interview”:
– Results of management experiments.
– Interagency method.
– 17 Indicators of Rangeland Health.
• Soil stability. 
• Hydrologic function.
• Biotic integrity.
– Soil Organic Matter.
• Rangelands…and Farmlands?
– Soil function vs. Farm decision support.
Available at: blm.gov/nstc/library/1734-6rev05.pdf
Soil Site Stability Hydrologic Function Biotic Integrity
Identifying Indicators of Ecosystem Health 
The capacity of an area to limit 
redistribution and loss of soil 
resources (including
nutrients and organic matter) by 
wind and water.
The capacity of an area to 
capture, store, and safely release 
water from rainfall,
run‐on, and snowmelt (where 
relevant), to resist a reduction in 
this capacity, and
to recover this capacity when a 
reduction does occur.
The capacity of the biotic 
community (plants, animals, 
microorganisms, above and 
below ground) to support 
ecological processes within the
normal range of variability 
expected for the site, to resist a 
loss in the capacity to
support these processes, and to 
recover this capacity when 
losses do occur.
Pellant, M., P. Shaver, D.A. Pyke, and J.E. Herrick. 2005. Interpreting indicators of rangeland health, 
version 4. Technical Reference 1734‐6. U.S. Department of the Interior, Bureau of Land Management, 
National Science and Technology Center, Denver, CO. BLM/WO/ST‐00/001+1734/REV05. 122 pp.
* Capacity – Resiliency – Recovery *
Ecosystem Indicator  Soil Site 
Stability
Hydrologic 
Function
Biotic 
Integrity
1. Rills X X
2. Water flow patterns X X
3. Pedastals/Terracettes X X
4. Bare ground % X X
5. Gullies X X
6. Wind‐scour, blowout or deposition areas X
7. Litter movement X
8. Soil surface resistance to erosion X X X
9. Soil surface loss or degradation X X X
10. Plant community distribution relative to 
infiltration
X
11. Compaction layer X X X
12. Functional/structural groups X
13. Plant mortality/decadence X
14. Litter amount X X
15. Annual production X
16. Invasive plants X
17. Reproductive capability of perennials X
The three indicators that cover all three 
func ons → Soil
Highly dependent on previous land use.
Soil recovery
Aggregate formation
Water infiltration 
Reconstructed land‐use legacies reveal interesting 
dynamics of ecosystem functions over time. 
Soil protection
Nutrient cycling
Biodiversity
2. Land‐use legacies: From General Trends to “Ghosts of the Past”
Cumulative indicator ratings show non‐abrupt transition 
between farming and grassland ecosystem functions. 
So what type of land has changed in use?
Trend (R2=0.6977) 
No/conservation till 
Various rotation types
Most sites have changed at least 
once in my lifetime.
Low score = 3
Max score = 15
Land Capability Class: Moderate‐ to high‐
productivity land changed the most. 
Do any “ghosts” continue to exert themselves?
Most sites were LCC < 4
“Ghosts of Farmland Past”
Increasing presence of farming/cultivation
Increasing departure from 
capacity, resiliency, and recoveryFarm legacy impacts 
were felt up to 20 yr. 
Full recovery ≈60 yr. 
“Ghosts of Grassland Past”
Increasing presence of grassland history. 
Decreasing departure → Increasing 
capacity, resiliency, and recovery. 
Less clear trends than 
“Farm Ghosts”
Better farming = better grasses?
‐ Grass “on the margin”
Grass legacy erased by farm 
implementation?
Grass‐water legacy aiding in 
smaller departure than BI (likely 
in combination with better 
tillage and crop diversity). 
*SSS departure is same as 
grassland sites (≈20 yrs).
Stability lost the longer 
cultivation continued.
Positive soil legacies expressed.
• BI positive post‐20 years
with “margins”.
• HF likely due to better farm 
practices.
Whether increasing or 
decreasing, stability 
reached ≈20 yr.
What about Grazed Farmland sites?  
Grazed farmland necessitates grassland nearby, potentially linking 
needed grain production with biodiversity conservation.
GFL rated the same or better than 
farming on most similar ecological sites. 
Departure of GFL came 
from one location.
…and enhances opportunities 
to meet global demands of 
the future. 
New research on Triple 
Bottom Line returns of 
coupled livestock‐cropping 
systems should prove 
valuable.
Image that supports 
conclusion
Questions?
In summary, a little grass goes a long way for maintaining 
ecosystem functions and integrity…

Resource conservation land use legacies