Plant functional trait effects on runoff to design herbaceous hedges for soil erosion control

Highlights•Effects of aboveground traits on hydraulic roughness (HR) for sediment retention.•The HR is increased by leaf area and density but mostly by density-weighted traits.•Functional traits effects on HR changed with the water flow discharge.•Implication for candidate species selection to design efficient herbaceous hedges.AbstractVegetation controls concentrated runoff and erosion in the European loess belt by increasing hydraulic roughness and sediment retention. Studies of plant effects on runoff velocity are usually based on a taxonomical characterisation and do not consider the effects of aboveground plant functional traits in attempts to understand soil erosion by water. This trait-based plant study investigates aboveground plant functional trait effects of herbaceous hedges on the hydraulic roughness to understand soil erosion. Eight aboveground morphological traits were measured on fourteen indigenous and perennial plant species (caespitose or comprising dry biomass in winter) from north-west Europe with a high morphological variability. For each trait, density-weighted traits were calculated. The effects of traits and density-weighted traits were examined using a runoff simulator with four discharges. The leaf density and area, as well as density-weighted stem and leaf areas, stem diameter and specific leaf area were positively correlated with the hydraulic roughness. Generalised linear models defined the best combinations of traits and density-weighted traits: (1) leaf density and leaf area, (2) density-weighted leaf area and density-weighted projected stem area, and (3) density-weighted leaf area and density-weighted stem diameter. Moreover, the effects of leaf density, leaf area and density-weighted specific leaf area, varied depending on the discharge. This study is one of the first characterisation of aboveground trait effects on hydraulic roughness and highlights that vegetation with large stem density, diameter and leaf area plays a significant role in minimising soil erosion. The selection of plant species can derive from these plant trait effects to design reconstructed herbaceous hedges to minimise soil erosion.Graphical abstractDownload high-res image (226KB)Download full-size image

تاثیر ویژگی‌های عملکردی گیاه بر رواناب به منظور طراحی پرچین‌های علفی برای کنترل فرسایش خاک

کاره‌ای مهم: اثرات ویژگی‌های اندام‌های هوایی بر خشونت هیدرولیکی (HR)برای حفظ رسوبات. * منابع انسانی با سطح برگ و تراکم افزایش می‌یابد اما بیشتر تحت‌تاثیر ویژگی‌های وزن دار است. ویژگی‌های عملکردی در منابع انسانی با دبی جریان آب تغییر کرد. Implication برای انتخاب گونه‌های کاندید برای طراحی گیاهان علفی کارآمد ractVegetation ractVegetation کنترل رواناب و فرسایش در کمربند لس در اروپا با افزایش زبری و نگهداشت رسوبات را کنترل می‌کند. مطالعات تاثیر گیاه بر روی سرعت رواناب معمولا بر پایه یک ویژگی تاکسونومیکی است و اثرات ویژگی‌های عملکردی گیاه را در تلاش‌های برای درک فرسایش خاک توسط آب در نظر نگرفته است. این مطالعه گیاهی مبتنی بر ویژگی، اثرات ویژگی عملکردی گیاهان علفی بر روی زبری هیدرولیکی را برای درک فرسایش خاک مورد بررسی قرار می‌دهد. هشت صفت ریختی اندام‌های هوایی در ۱۴ گونه گیاهی بومی و چند ساله (caespitose یا شامل توده خشک در زمستان)از شمال غرب اروپا با تنوع مورفولوژیکی بالا اندازه‌گیری شد. برای هر صفت، صفات وزن دار محاسبه شدند. اثرات ویژگی‌های و ویژگی‌های وزن دار با استفاده از شبیه‌ساز رواناب با چهار تخلیه مورد بررسی قرار گرفت. تراکم و سطح برگ و نیز قطر ساقه و سطح برگ، قطر ساقه و سطح ویژه برگ با زبری هیدرولیکی همبستگی مثبت داشتند. مدل‌های خطی Generalised بهترین ترکیب ویژگی‌ها و صفات وزن دار را نشان دادند: (۱)تراکم برگ و سطح برگ، سطح برگ وزن دار وزن دار و سطح برگ وزن دار شده با تراکم و قطر ساقه دارای وزن وزن دار. علاوه بر این، اثرات تراکم برگ، سطح برگ و سطح مخصوص برگ، بسته به دبی متفاوت بود. این مطالعه یکی از اولین توصیف اثرات ویژگی aboveground بر روی زبری هیدرولیکی می‌باشد و تاکید می‌کند که پوشش گیاهی با تراکم ساقه بالا، قطر و سطح برگ نقش مهمی در به حداقل رساندن فرسایش خاک ایفا می‌کند. انتخاب گونه‌های گیاهی می‌تواند ناشی از اثرات خصوصیات این گیاه برای طراحی پرچین‌های علفی بازسازی‌شده جهت به حداقل رساندن تصویر با اندازه بالا (۲۲۶ کیلوبایت)از تصویر با اندازه کامل باشد.