Soil, surface water and ground water phosphorus relationships in a partially harvested Boreal Plain aspen catchment

Macrae, Merrin L.; Redding, Todd; Creed, Irena F.; Bell, W.; Devito, K. J.

doi:10.1016/j.foreco.2004.11.010

Cited by 38 publications

(39 citation statements)

References 32 publications

(40 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Runoff source areas were restricted to ephemeral draws and/or wetlands-which would be susceptible to harvesting effects during most years-and were therefore identified as priority areas for protection. Furthermore, there were no differences in soil P (water-extractable) or surface water and groundwater total dissolved P concentrations between forested and harvested areas, likely due to greater P adsorption affinity in upland mineral soils relative to lowland organic soils (Macrae et al, 2005). Similarly, no differences in soil extractable N, or soil water, surface water and groundwater NO 3 and NH 4 concentrations were found between forested and harvested areas (Macrae et al, 2006).…”

Section: Forest Management Practices That Emulate Natural Disturbancementioning

confidence: 88%

Advances in Canadian Forest Hydrology, 2003-2007

Buttle¹,

Creed²,

Moore³

2009

Canadian Water Resources Journal

View full text Add to dashboard Cite

Recent research in forest hydrology in Canada is reviewed, with a focus on studies of hydrological and hydrochemical processes in natural and disturbed forest landscapes during the 2003-2007 period. The value of hydrologic classification schemes for understanding these processes and guiding effective forest management practices is highlighted, as are the spatially and temporally extensive hydrologic datasets needed to test these classifications. Studies of hydrologic response to natural and anthropogenic forest disturbance are reviewed, and the strengths and limitations of paired-basin experiments for assessing forest disturbance effects on watershed processes are evaluated. Recent shifts in the context of forest hydrology research in Canada are presented, such as issues of climate warming, the mismatch between experimental and management scales, and the increasing need to address cumulative effects of both natural and anthropogenic forest disturbance.Résumé : Les recherches récentes en hydrologie des forêts sont examinées, l'accent étant mis sur l'étude des processus hydrologiques et hydrochimiques dans les paysages forestiers naturels et perturbés de 2003 à 2007. La valeur des plans de classification hydrologique pour la compréhension de ces processus et pour l'orientation des pratiques de gestion efficace des forêts est mise en relief, tout comme les ensembles de données extensives, spatiales et temporelles, nécessaires pour tester ces classifications. Les études de la réponse hydrologique aux perturbations naturelles et anthropiques de la forêt sont examinées. Sont également évaluées les forces et les limitations des expériences entourant les bassins jumelés pour l'analyse des effets de la perturbation des forêts sur les processus liés aux bassins hydrographiques. Sont aussi abordés les changements récents touchant les recherches en hydrologie des forêts au Canada, notamment le problème du changement climatique, le décalage entre l'échelle expérimentale et l'échelle de gestion, et le besoin croissant de s'attaquer aux effets cumulatifs de la perturbation des forêts, d'origine naturelle ou anthropique. 114Canadian Water Resources Journal/Revue canadienne des ressources hydriques

show abstract

Section: Forest Management Practices That Emulate Natural Disturbancementioning

confidence: 88%

Advances in Canadian Forest Hydrology, 2003-2007

Buttle¹,

Creed²,

Moore³

2009

Canadian Water Resources Journal

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Several other studies have demonstrated that topographic position along a catena can be an effective explanatory variable for soil physical and chemical properties and soil water quality. Sauer et al (2005) reported increased infiltration rates in valley bottom soils compared with upland and sideslope soils in a mixed land use watershed, and Macrae et al (2005) measured lower soil moisture levels in surface horizons and subsoils in upland positions than those in lower slope positions on the boreal plain. In terms of soil and soil water chemistry, soil P concentrations and surface soil lysimeter water P concentrations (Macrae et al 2005) and forest floor percolate and mineral soil percolate N and C concentrations and fluxes (Hazlett and Foster 2002) were linked to topography.…”

Section: Controls Of Soil Water N and C Concentrationsmentioning

confidence: 99%

The importance of catchment slope to soil water N and C concentrations in riparian zones: implications for riparian buffer width

et al. 2008

View full text Add to dashboard Cite

Abstract:Buffer zones are an important component of forest-management strategies and are thought to reduce the impact of nutrients released after harvesting on water quality. Conceptually, steep slopes have shorter water residence times than shallow slopes, have a reduced capacity to moderate water quality, and therefore, require wider buffers. Carbon and N concentrations in riparian zone shallow soil water at 30 cm depth and lake water were measured on shallow and steep slopes at the Esker Lakes Research Area in northeastern Ontario to determine if nutrient concentrations were correlated to catchment terrain attributes. Field measured slope, slope class obtained from a triangular irregular network model, and upslope contributing area and topographic index calculated from a digital elevation model were calculated for each sampling location. Modeled terrain properties, including those currently used during forest-management planning, were not significantly correlated with soil water N and C concentrations, whereas only dissolved organic carbon levels were significantly greater on field measured steep slopes. Forest species composition and soil N levels were positively correlated with soil water N concentrations. These results from the undisturbed boreal ecosystem highlight the potential limitation of using only catchment slope as a tool for prescribing riparian buffers during harvesting when considering terrestrial nutrient export.Résumé : Les zones tampons constituent une composante importante des stratégies d'aménagement forestier et pourraient réduire l'impact de la libération des nutriments sur la qualité de l'eau après la coupe. De façon conceptuelle, les pentes fortes sont caractérisées par des temps de résidence de l'eau plus courts que ceux des pentes douces et une moins grande capacité à atténuer les effets sur la qualité de l'eau et, par conséquent, exigent des zones tampons plus larges. La concentration en C et N de l'eau située à une profondeur de 30 cm dans le sol de zones riveraines et de l'eau de lac a été mesurée le long de pentes fortes et douces de l'aire de recherche des lacs Esker dans le nord-est de l'Ontario dans le but de déterminer si la concentration en nutriments était corrélée aux attributs de terrain des bassins versants. Pour chaque point d'échantillonnage, nous avons mesuré la pente sur le terrain, obtenu la classe de pente à l'aide d'un modèle de terrain basé sur un réseau triangulé irrégulier et calculé l'aire contributoire de haut de pente ainsi qu'un indice topographique avec un modèle altimétrique numérique. Les propriétés du terrain modélisées, incluant celles couramment utilisées au cours de la planification de l'aménagement forestier, n'étaient pas significativement corrélées aux concentrations de N et de C dans l'eau du sol alors que seuls les niveaux de carbone organique dissous étaient significativement plus élevés sur les pentes fortes mesurées sur le terrain. La composition en espèces forestières et les niveaux de N dans le sol étaient positivement corrélés à la concentr...

show abstract

“…This study is closely associated with HEAD2 Aspen Harvest and Recovery study at the Utikuma Region Study Area (URSA), and combined with the Moose Lake Catchment Study (Devito et al 2005a(Devito et al , 2005bMacrae et al 2005Macrae et al , 2006 will provide information on the influence of scale and surficial geology on Boreal Plain ecosystem responses to aspen harvest and post-harvest recovery (Table 2): • Hydrometric, geochemical, and isotopic sampling and analyses of reference and experimental catchment balances show that partitioning of baseflow and storm surface flow is a function of the distribution of precipitation in time (e.g., snow vs. rain) and the interaction with antecedent moisture (Devito et al 2005a(Devito et al , 2005b);…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…As part of this approach, the 2006 Al-Pac Forest Management Plan proposed to concentrate harvest activities in a given area for a 10-15 year period resulting in larger disturbance events with unknown effects on the hydrologic processes at a catchment or landscape scale. The regional moisture deficit (P < PET), large spatial heterogeneity of deep glacial deposits (outwash sands to lacustrine clay), and seasonal and decadal wet and dry cycles in the boreal plains region (Devito et al 2005c) result in: a) dynamic and complex surface and groundwater interactions; and, b) potentially large temporal and spatial variability in the sensitivity of forest and stream ecosystems to local and regional disturbance (Devito et al 2005a, Macrae et al 2005, 2006CarreraHernandez et al 2011aCarreraHernandez et al , 2011b.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Al-Pac Catchment Experiment (ACE)

Donnelly

Devito

Mendoza

et al. 2016

The Forestry Chronicle

View full text Add to dashboard Cite

The Al-Pac Catchment Experiment (ACE) was initiated in 2005 to examine the influence of aspen harvest and linear disturbances on water and energy movement in Boreal Plain (BP) ecosystems. A paired, pre-and post-harvest experiment in aspen-dominated stands was conducted on two meso-scale (10-20 km 2 ) stream catchments with a range of surficial geology and low relief. Comparing flow two years pre-harvest and three years post-harvest indicated no observable differences in low and high flow discharge or geochemistry concentrations between reference and harvested catchment outflows. Reduced evapotranspiration in harvested relative to references catchments was short lived. Soil and groundwater storage buffered the impacts of harvesting on catchment stream flow and large time lags of up to four years were observed in initial response. Due to the low relief, deep and variable surficial geology and storage potential interacting with seasonal and decadal wet and dry patterns, measures of changes in (and indices of) soil moisture or groundwater recharge and storage are more meaningful than stream flow in assessing hydrologic recovery following harvesting. This study has been incorporated into hydrogeological framework to develop effective planning tools that can be used to maximize harvesting and hauling efficiencies. RÉSUMÉLe bassin versant expérimental d' Al-Pac (ACE) a été créé en 2005 avec pour objectif d' étudier l'influence de la récolte du peuplier et des perturbations linéaires sur les mouvements de l' eau et de l' énergie dans les écosystèmes de la plaine boréale (BP). Nous avons effectué des essais jumelés, avant et après récolte, dans des peuplements à dominance de peuplier situés dans des bassins versants d' étendue moyenne (10-20 km 2 ) présentant une variété de dépôts de surface et un relief peu accidenté. La comparaison de l' écoulement enregistré les deux années avant la récolte avec celui des trois années après la récolte n'a pas révélé de différence notable dans les débits de faible et de haut niveau ni dans la concentration des éléments géochimiques entre le bassin versant de référence et celui qui avait été exploité. La baisse de l' évapotranspiration dans les bassins exploités par rapport aux témoins n'a été que de courte durée. Les réserves du sol et souterraines ont tamponné les effets de la récolte sur le débit des bassins versants, et on a pu observer des temps de réponse importants allant jusqu'à quatre ans avant d' en ressentir les premiers effets. En raison du relief peu accidenté, de dépôts de surface profonds et variables, et du potentiel de stockage qui interagissent avec les alternances de périodes humides et sèches saisonnières et décennales, il appert que la mesure des changements au niveau (et de ses indices) de l'humidité du sol ou de la recharge et de la réserve d' eau souterraine donne une représentation plus fiable du rétablissement hydrologique après récolte que la mesure du débit des cours d' eau. Les résultats de cette étude ont été intégrés dans un cadre hydrogéologique p...

show abstract

Soil, surface water and ground water phosphorus relationships in a partially harvested Boreal Plain aspen catchment

Cited by 38 publications

References 32 publications

Advances in Canadian Forest Hydrology, 2003-2007

Advances in Canadian Forest Hydrology, 2003-2007

The importance of catchment slope to soil water N and C concentrations in riparian zones: implications for riparian buffer width

Al-Pac Catchment Experiment (ACE)

Contact Info

Product

Resources

About