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The effectiveness of different buffer widths for protecting water quality and macroinvertebrate and periphyton assemblages of headwater streams in Maine, USA

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Abstract:

We evaluated the effect of timber harvesting on water quality and macroinvertebrate and periphyton assemblages in first-order streams in Maine, USA. Fifteen streams were assigned to one of five treatments: clearcutting without a stream buffer, clearcutting with 11m buffers, clearcutting with 23m buffers, partial harvesting with no designated buffer, and unharvested controls. Harvest blocks on both sides of the stream were 6ha and partial harvesting within buffers was allowed. Specific conductivity, pH, dissolved oxygen, turbidity, and soluble reactive phosphorus did not change significantly for 3 years after harvesting in all treatments. Unbuffered streams had significantly elevated concentrations of chlorophylla as well as increased abundance of algal feeding organisms (Diperta Cricotopus and Diptera Psectrocladius). Streams with 11m buffers had substantial (10-fold) but nonsignificant increases in chlorophylla. No other significant changes were detected in other treatment groups. In all treatment groups, the dominant taxa (periphyton Achnanthes minutissimum and macroinvertebrate Chironomidae) are adapted to disturbed environments. We attribute the limited harvest-induced changes to lack of soil disturbance within 8m of the stream, the small (≤40%) proportion of watersheds harvested, and the resilient nature of aquatic organisms. However, small-scale changes may not be detected due to the small sample size, an inherent limitation of field-based studies.

Nous évaluons les effets de la récolte du bois sur la qualité de l’eau et sur les communautés des macroinvertébrés et du périphyton dans des cours d’eau d’ordre un dans le Maine, É.-U. Quinze ruisseaux ont été soumis à l’un de cinq traitements: coupe à blanc sans zone tampon riveraine, coupe à blanc avec zone tampon de 11m, coupe à blanc avec zone tampon de 23m, récolte partielle sans zone tampon désignée et témoin sans coupe. Les blocs de coupe des deux côtés du ruisseau couvraient 6ha et la coupe partielle était permise dans les zones tampons. Dans tous les traitements, il n’y a eu aucun changement significatif dans la conductivité spécifique, le pH, l’oxygène dissous, la turbidité et le phosphore réactif soluble au cours des 3 années qui ont suivi la récolte. Les ruisseaux sans zone tampon avaient des concentrations significativement plus élevées de chlorophyllea, de même qu’une abondance accrue d’organismes consommateurs d’algues (diptères Cricotopus et diptères Psectrocladius). Les ruisseaux avec des zones tampons de 11m ont connu des augmentations de l’ordre de 10 fois, bien que non significatives, de la chlorophyllea. Aucun changement supplémentaire n’a été décelé dans les autres traitements. Dans tous les groupes expérimentaux, les taxons dominants (Achnanthes minutissimum dans le périphyton et les Chironomidae chez les macroinvertébrés) sont adaptés aux environnements perturbés. Nous expliquons les changements modestes induits par la récolte du bois par l’absence de perturbation du sol à moins de 8m du ruisseau, au faible pourcentage (≤40%) du bassin versant soumis à la coupe et à la nature résiliente des organismes aquatiques. Cependant, il est possible que des changements à petite échelle n’aient pas été détectés à cause de la taille réduite des échantillons, une limitation inhérente aux études de terrain.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2010

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nrc/cjfas/2010/00000067/00000001/art00008
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