Relationships among nutrients, algae, and land use in urbanized southern California streams

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Abstract:

We surveyed algal cover, algal biomass, and physical and chemical factors at 14 sites representing a range of land use types in the Malibu Creek watershed in southern California, USA. We also conducted nutrient diffuser substrate experiments to identify the nutrient limiting algal growth. Algal biomass increased with urbanization, reaching very high levels in the most urbanized streams (up to 322.4 mg chlorophyll a·m-2). Total nitrogen, total phosphorus, and benthic and total chlorophyll concentrations were positively correlated with the proportion of upstream land covered by impervious surfaces. Relationships between land use and algal biomass or nutrient concentrations were evaluated at 100 m, 500 m, and whole subwatershed scales. The closest relationships were found at the 500 m scale, where 56% of the variation in total chlorophyll could be explained by the proportion of land within a 500 m radius upstream covered by impervious surfaces. Floating macroalgae were observed in the summer in pools with high nutrient and light levels, whereas benthic algal biomass was positively related to total phosphorus concentrations and current speed. Other methods of determining nutrient limitation (nutrient diffuser substrate experiment, molar N/P ratios in stream water) produced conflicting results, possibly because algal growth was saturated by high nutrient levels at some of the study sites.

Nous avons inventorié la couverture d'algues, la biomasse des algues et les facteurs physiques et chimiques à 14 sites qui représentent une gamme d'utilisation des terres dans le bassin versant de Malibu Creek dans le sud de la Californie, É.-U. Nous avons aussi mené des expériences de substrats diffuseurs de nutriments afin d'identifier les nutriments qui limitent la croissance des algues. La biomasse des algues croît en fonction de l'urbanisation, atteignant de très hautes valeurs dans les cours d'eau les plus urbanisés (jusqu'à 322,4 mg chlorophyll a·m–2). Il y a une corrélation positive entre l'azote total, le phosphore total et les concentrations benthiques et totales de chlorophylle, d'une part, et la proportion des terres en aval recouvertes de surfaces imperméables, d'autre part. Nous avons évalué les relations entre l'utilisation des terres et la biomasse des algues ou la concentration des nutriments aux échelles de 100 m, de 500 m et des sous-bassins versants entiers. Les relations les plus fortes s'observent à l'échelle de 500 m où 56 % de la variation de la chlorophylle totale peut s'expliquer par la proportion des terres en aval dans un rayon de 500 m couvertes de surfaces imperméables. Des macro-algues flottantes se retrouvent l'été dans les fosses à fortes concentrations de nutriments et à éclairement élevé, alors que la biomasse des algues benthiques est reliée directement aux concentrations de le phosphore total et à la vitesse du courant. D'autres méthodes de rechange pour déterminer les limitations dues au nutriments (expérience NDS, rapports molaires N/P dans les cours d'eau) génèrent des résultats contradictoires, probablement parce que la croissance des algues est saturée par les fortes concentrations de nutriments à certains des sites d'étude.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2006

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