Riparian tree fall directionality and modeling large wood recruitment to streams

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Abstract

Directionality of tree fall in riparian forests can strongly influence predictions of large wood recruitment to streams, yet accuracy of this model parameter has rarely been assessed with field data. We measured fall directions of 1202 riparian trees distributed among 21 stream sites across the Pacific Northwest, USA. Fall directions were oriented towards the stream at 16 sites, upstream at four sites, and not distinguishable from random at one site. Average tree fall direction across sites was correlated with valley constraint (Spearman r = –0.53; p = 0.02), but variability of fall directions was not correlated with this variable. When grouped by species (six conifers and one deciduous), individual trees exhibited stronger tendency to have fallen towards the channel on steep hillslopes (>40%) than on moderately sloped landforms (<40%). Integration of field data into an established recruitment model indicated that 1.5 to 2.4 times more large wood (by number of tree boles) would be recruited to stream reaches with steep hillslopes than to reaches with moderate side slopes or flat banks, if riparian forest conditions are assumed to be constant. We conclude that stream valley topography should be considered in models that use tree fall directions in predictions of large wood recruitment to streams.

L'orientation de la chute des arbres dans les forêts ripariennes peut grandement influencer les prédictions concernant le recrutement des grosses pièces de bois dans les cours d'eau. Cependant, l'exactitude de ce paramètre a rarement été évaluée avec des données prises sur le terrain. Nous avons mesuré l'orientation de la chute de 1202 arbres ripariens distribués parmi 21 stations situées près de cours d'eau dans la région nord-ouest du Pacifique, aux États-Unis. Les arbres étaient tombés vers le cours d'eau dans 16 stations, vers l'amont du cours d'eau dans quatre stations et au hasard dans une station. En moyenne dans l'ensemble des stations, l'orientation de la chute des arbres était corrélée avec les contraintes de la vallée (Spearman r = –0,53; p = 0,02) mais les variations dans l'orientation de la chute n'étaient pas corrélées avec cette variable. Regroupés par espèce (six conifères et un feuillu), les arbres avaient plus tendance à tomber vers le chenal sur les pentes abruptes (>40%) que sur les formes de relief avec des pentes modérées (<40%). L'intégration des données de terrain dans un modèle reconnu de recrutement indiquait que 1,5 à 2,4 fois plus de grosses pièces de bois (par le nombre de troncs d'arbre) seraient recrutées dans les tronçons de cours d'eau bordés par des pentes abruptes que dans les tronçons bordés par des pentes modérées ou des berges plates, en assumant que les conditions des forêts ripariennes demeurent constantes. Nous concluons que la topographie des vallées où coule un cours d'eau devrait être considérée dans les modèles qui utilisent l'orientation de la chute des arbres pour prédire le recrutement des grosses pièces de bois dans les cours d'eau.

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