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Can structural and functional characteristics be used to identify riparian zone width in southern Appalachian headwater catchments?

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Abstract:

We characterized structural and functional attributes along hillslope gradients in headwater catchments. We endeavored to identify parameters that described significant transitions along the hillslope. On each of four catchments, we installed eight 50m transects perpendicular to the stream. Structural attributes included woody and herbaceous vegetation; woody debris and forest floor mass, nitrogen (N) and carbon (C); total soil C and N; litterfall amount and quality by species; and microclimatic conditions. Functional attributes included litter decomposition, soil microarthropods, soil CO2 evolution, soil solution chemistry, and soil extractable N. Forest floor mass, N and C, and soil depth increased with distance from the stream and transitioned between 10 and 20m. In contrast, litterfall N rate (kilograms of nitrogen per hectare per day), downed woody debris, soil A-horizon C and N, and soil solution NO3 concentration all decreased with distance, and exhibited significant transitions. Certain overstory species were more abundant in the uplands than near the stream. Herbaceous diversity and richness were similar across the hillslope, but species distributions varied in response to hillslope moisture content. Taken together, these results suggest that at 10–20m from the stream, transitions occur that separate riparian from upland conditions and may provide valuable insight into riparian zone definition.

Nous avons caractérisés les attributs structuraux et fonctionnels le long de gradients de pente dans des bassins versants de tête. Nous avons tenté d’identifier les paramètres qui caractérisent les zones de transition importante le long des pentes. Dans chacun de quatre bassins versants, nous avons installé huit transects de 50m perpendiculaires au cours d’eau. Les attributs structuraux incluaient la végétation ligneuse et herbacée, la teneur en N et C ainsi que la masse des débris ligneux et de la couverture morte, la quantité totale de C et N dans le sol, la quantité et la qualité de la chute de litière par espèce et les conditions microclimatiques. Les attributs fonctionnels incluaient la décomposition de la litière, les microarthropodes du sol, l’évolution du CO2 dans le sol, les caractéristiques chimiques de la solution du sol et la quantité de N extractible dans le sol. La teneur en N et C ainsi que la masse de la couverture morte et la profondeur du sol augmentaient avec la distance depuis le cours d’eau et subissaient une transition à une distance de 10 à 20m. Par contre, le taux de N (kg N·ha–1·j–1) dans la chute de litière, les débris ligneux au sol, la quantité de C et N dans l’horizon A du sol et la concentration de NO3 dans la solution du sol diminuaient avec la distance et connaissaient d’importantes transitions. Certaines espèces de l’étage dominant étaient plus abondantes en terrain élevé qu’à proximité des cours d’eau. La diversité et la richesse des espèces herbacées étaient semblables le long de la pente mais leur distribution variait en fonction de la teneur en humidité le long de la pente. Globalement, ces résultats indiquent qu’à 10 à 20m du cours d’eau, des zones de transition séparent les conditions riveraines des conditions en terrain élevé et peuvent donner un aperçu intéressant de la définition de la zone riveraine.

Document Type: Research Article

Publication date: 2010-02-01

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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