Quantitative tracking of the vegetative integrity and distinctness of forested ecological communities: a case study of plantation impacts

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Abstract:

Ecological land classification (ELC) is central to forestry and environmental management. Few methods exist for the statistical confirmation of the distinctness and continued integrity of the ecological character of ELC regions. Consequently, forest managers lack the tools to measure the impact of ecosystem stressors such as harvest practices and climate change. We develop a framework for tracking the distinctness and modification of vegetative communities of ELC natural regions. We base the framework on principles of numerical taxonomy using the Kolmogorov–Smirnov measure of distributional difference. We demonstrate the utility of the framework using data from a 1986 Forest Development Survey of tree species abundances on 13508 sample plots from natural regions of the New Brunswick, Canada, ELC. Using the framework, we found vegetative communities of the ELC statistically distinct in the 1986 sampling. We also investigated the impacts of plantations on forest composition using vegetation profiles from a 1999 Forest Development Survey of planted stands. Simulated planting to 20% levels suggests that past and projected planting practices will modify the vegetative character of several natural regions on a scale comparable with interregion variation. The results demonstrate the potential of the framework to track changes to a variety of biotic communities impacted by natural and anthropogenic disturbance.

La classification écologique du territoire (CET) est une discipline essentielle pour la foresterie et l’aménagement environnemental. Il existe peu de méthodes pour confirmer statistiquement le caractère distinctif et l’intégrité continue des caractéristiques écologiques des régions définies par la CET. Par conséquent, les aménagistes forestiers n’ont pas d’outils pour mesurer l’impact des facteurs de stress des écosystèmes comme les pratiques de récolte et les changements climatiques. Nous avons mis au point un système de détection du caractère distinctif et de la modification des communautés végétales pour les régions naturelles définies par la CET. Nous avons basé ce système sur des principes de taxonomie numérique à l’aide de la mesure de différence de distribution de Kolmogorov–Smirnov. Nous démontrons l’utilité de ce système à partir de données sur l’abondance des arbres dans 13508 placettes échantillons provenant d’un inventaire de développement forestier de 1986 réalisé dans les régions naturelles définies par la CET du Nouveau-Brunswick, au Canada. À l’aide de ce système, nous avons trouvé des communautés végétales de la CET qui étaient statistiquement distinctes dans l’échantillonnage de 1986. Nous avons aussi étudié l’impact des plantations sur la composition forestière en utilisant les profils de végétation d’un inventaire de développement forestier de 1999 portant sur les plantations. Des simulations de plantations à un niveau de 20% indiquent que les pratiques de plantation passées et projetées vont modifier la nature de la végétation de plusieurs régions naturelles avec une ampleur comparable à la variation interrégionale. Ces résultats démontrent le potentiel de ce système pour détecter des changements dans diverses communautés biotiques soumises aux perturbations naturelles et anthropiques.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2010

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