Abstrak
Sayatan saluran merusak ekosistem dengan menurunkan muka air tanah dan memutus dataran banjir. Pemulihan aliran sungai sering kali bertujuan untuk membalikkan dampak ini. Namun, proyek biasanya menerima pemantauan minimal, dan efektivitas penanganan belum divalidasi. Kami menggunakan analisis berbasis sifat untuk mengevaluasi apakah dua teknik pemulihan aliran sungai—analog bendungan berang-berang (BDA) dan kolam-dan-sumbat—menaikkan muka air tanah dan meningkatkan banjir di tepian sungai, apakah filter lingkungan yang berubah ini memfasilitasi pemulihan komunitas tanaman riparian, dan bagaimana penyusunan kembali memengaruhi representasi sifat yang memengaruhi fungsi ekosistem. Kami melaporkan studi dampak kontrol sebelum-sesudah dan analisis Bayesian yang memperkirakan probabilitas bahwa penanganan memengaruhi keragaman dan komposisi fungsional tanaman riparian. Kami menemukan probabilitas tinggi (masing-masing 0,99 dan 0,97) bahwa BDA menurunkan dispersi fungsional hingga ≥50% dan kolam-dan-sumbat menurunkan dispersi hingga ≥30%. Kedua penanganan meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan kelembaban tinggi, tanaman lahan basah, dan tanaman dengan toleransi anaerobik tinggi. Misalnya, BDA meningkatkan kelimpahan relatif tanaman lahan basah wajib sebesar 100%, dan plug-and-pond meningkatkan kelimpahan relatif tanaman lahan basah fakultatif sebesar 105%, secara rata-rata. Hasil ini menunjukkan bahwa perlakuan mengubah filter lingkungan dan memulihkan komunitas tanaman riparian. Fungsi ekosistem kemungkinan berubah saat komunitas tanaman tepi sungai berkumpul kembali. Peningkatan kecil dalam divergensi fungsional menunjukkan bahwa kedua perlakuan meningkatkan efisiensi penggunaan sumber daya, dan kami menemukan kemungkinan besar ukuran efek perlakuan kecil (<20%) terkait dengan perubahan fiksasi C:N dan nitrogen tingkat komunitas. Hasil kami menunjukkan analisis berbasis sifat dapat mendeteksi respons cepat terhadap pemulihan dan menawarkan pendekatan pemantauan yang hemat biaya untuk membandingkan perlakuan lintas ruang dan waktu.
Implikasi untuk Praktik
Pendekatan berbasis sifat, termasuk analisis keragaman fungsional dan nilai sifat tertimbang komunitas, adalah alat yang berguna untuk memahami apakah restorasi aliran sungai berhasil memodifikasi penyaring lingkungan di dataran banjir dan menyusun kembali komunitas riparian yang diinginkan di seluruh daerah aliran sungai dengan rezim hidrologi, iklim, geologi, ketinggian, dan jenis komunitas tumbuhan yang berbeda.
Desain eksperimen kontrol dampak sebelum-sesudah dan analisis Bayesian merupakan pendekatan yang kuat dan intuitif untuk mendeteksi dampak restorasi dan memberikan probabilitas kepada manajer mengenai ukuran efek restorasi yang perlu dipertimbangkan saat menyeimbangkan pertimbangan antara berbagai tindakan manajemen.
Penurunan dalam dispersi dan kekayaan fungsional menandakan filter lingkungan dan respons yang lebih kuat terhadap pengobatan, menunjukkan bahwa berkurangnya keragaman fungsional merupakan target yang tepat untuk pemulihan tergantung pada sistemnya.
Perkenalan
Pengikisan saluran memengaruhi struktur dan fungsi ekosistem akuatik dan riparian di seluruh dunia (Shields et al. 1994 ; Duncan et al. 2011 ; Johaneman et al. 2023 ). Erosi dasar sungai terjadi ketika fenomena alam atau aktivitas manusia mengubah keseimbangan antara pasokan sedimen dan kapasitas transportasi (Galay 1983 ; Simon & Rinaldi 2006 ). Saat pertahanan berlangsung, muka air tanah aluvial lebih rendah dan konektivitas lateral dengan dataran banjir hilang (Shields et al. 1994 ; Schilling et al. 2004 , 2006 ; Duncan et al. 2011 ). Proses ini mengubah ketersediaan air dan banjir yang mengendalikan pembentukan, pertumbuhan, dan kelangsungan hidup komunitas tanaman riparian (Auble et al. 1994 ; Stromberg et al. 1996 ). Akibatnya, perubahan hidrologi yang disebabkan oleh sayatan saluran berkontribusi terhadap hilangnya vegetasi tepi sungai, yang selanjutnya mengganggu kestabilan tepian sungai, mengurangi naungan, dan meningkatkan suhu air (Stromberg et al. 1996 ; Loheide & Gorelick 2007 ; Johaneman et al. 2023 ).
Degradasi habitat dataran banjir dan hilangnya layanan ekosistem karena sayatan saluran yang meluas telah membuat pengelola lahan dan ilmuwan khawatir (National Research Council [AS] 1995 , 1996 ; Kauffman et al. 1997 ). Sebagai tanggapan, miliaran dolar telah dihabiskan untuk restorasi aliran sungai (Bernhardt et al. 2005 ; Wohl et al. 2015 ) termasuk proyek-proyek yang bertujuan untuk membalikkan efek sayatan saluran dan memulihkan komunitas tanaman riparian (González et al. 2015 ). Meskipun investasi besar-besaran, banyak proyek restorasi aliran sungai gagal (Bernhardt et al. 2005 ; Wohl et al. 2015 ), dengan berbagai keberhasilan dalam membangun kembali komunitas tanaman riparian (González et al. 2015 ). Sebagian besar proyek restorasi tidak memiliki rencana pemantauan yang dirancang atau didanai dengan baik, dan pemulihan vegetasi riparian mungkin ditaksir terlalu tinggi karena studi yang dipublikasikan lebih condong ke hasil yang “positif” (González et al. 2015). ).
Pertanyaan kritisnya adalah bagaimana cara terbaik untuk menilai kinerja perawatan restorasi aliran sungai? Analisis berbasis sifat vegetasi tepi sungai menawarkan metode yang berharga, tetapi kurang digunakan (Laughlin 2014 ; Carlucci et al. 2020 ). Sifat fungsional adalah karakteristik individu yang dapat diukur yang menentukan respons suatu organisme terhadap lingkungan (yaitu sifat respons) atau menggambarkan efek pada fungsi ekosistem (yaitu sifat efek) (Suding et al. 2008 ). Perakitan komunitas terjadi ketika filter ekologis—faktor-faktor seperti gangguan, ketersediaan sumber daya, atau persaingan—menghilangkan spesies dengan sifat yang tidak cocok untuk lingkungan tersebut (Keddy 1992 ; Laughlin 2014 ). Misalnya, genangan air yang sering membatasi pembentukan tanaman yang tidak memiliki sifat respons seperti luas daun spesifik yang tinggi yang memungkinkan tanaman menahan perendaman atau batang fleksibel yang membatasi hilangnya biomassa di atas tanah selama banjir (Diehl et al. 2017 ). Komunitas yang dihasilkan memengaruhi fungsi ekosistem tergantung pada representasi sifat efek seperti kapasitas fiksasi nitrogen atau laju pertumbuhan (Suding et al. 2008 ). Filter dominan dapat diidentifikasi, dan kekuatannya dinilai menggunakan nilai-nilai tertimbang komunitas untuk sifat-sifat fungsional dan indeks keanekaragaman fungsional yang mengukur distribusi spesies komunitas dan kelimpahannya dalam ruang sifat (Hedberg et al. 2013 , 2014 ; Lozanovska et al. 2018). ).
Pemulihan aliran sungai sangat cocok untuk analisis berbasis sifat. Ekoton akuatik-terestrial memiliki gradien lingkungan yang curam dengan distribusi sumber daya yang bervariasi (Diehl et al. 2017 ). Pola yang jelas dalam sifat tanaman yang memberikan adaptasi terhadap banjir dan kekeringan ada sebagai fungsi jarak dari dan ketinggian di atas saluran (Diehl et al. 2017 ). Pendekatan berbasis sifat telah digunakan untuk memahami bagaimana filter lingkungan mengendalikan distribusi vegetasi riparian (McCoy-Sulentic et al. 2017 ; Palmquist et al. 2017 ), untuk menentukan aliran lingkungan yang diperlukan untuk mempertahankan vegetasi riparian (Merritt et al. 2010 ; Stromberg & Merritt 2016 ), dan untuk memahami bagaimana rezim aliran yang berubah menggeser dominasi spesies hidroriparian versus xeroriparian (Lytle et al. 2017 ; Scott & Merritt 2020 ). Ketersediaan air dan gangguan sungai (banjir yang meluap, erosi, dan pengendapan) merupakan penyaring utama yang menjadi tempat berkumpulnya komunitas tumbuhan di tepi sungai (Hough-Snee et al. 2015 ; Diehl et al. 2017 ). Pemulihan aliran sungai yang berhasil pada saluran yang dipahat memodifikasi penyaring ini dengan menaikkan muka air tanah dan meningkatkan frekuensi, durasi, atau besarnya banjir yang meluap. Oleh karena itu, efektivitas pengolahan dapat dievaluasi dengan memeriksa perubahan dalam keanekaragaman fungsi dan sifat-sifat komunitas vegetasi tepi sungai (Laughlin 2014 ).
Dalam studi ini, kami menerapkan analisis berbasis sifat untuk mengevaluasi efektivitas dua teknik yang digunakan untuk memulihkan saluran yang terpotong: plug-and-ponds dan analog bendungan berang-berang (BDA). Plug-and-ponds (yaitu penyiraman kembali padang rumput atau kolam-dan-plug) telah digunakan untuk mengatasi sayatan saluran di padang rumput California sejak tahun 1990-an (Loheide & Gorelick 2007 ; Rodriguez et al. 2017 ). Teknik ini melibatkan pembangunan serangkaian kolam dengan menggali material aluvial lokal dari aliran sungai yang terdegradasi, menggunakan material itu untuk membangun plug di dalam saluran, dan mengalihkan aliran sungai ke dataran banjir yang berdekatan (Loheide & Gorelick 2007 ; Hammersmark et al. 2009 ). Plug-and-pond diterapkan untuk membangun kembali konektivitas hidrologi, memperlambat limpasan dan menjebak sedimen, menaikkan muka air tanah, dan memulihkan habitat padang rumput basah dan komunitas tanaman riparian (Pope et al. 2015 ; Rodriguez et al. 2017 ). Meskipun sebagian besar proyek plug-and-pond menerima pemantauan minimal (Pope et al. 2015 ; Rodriguez et al. 2017 ), pekerjaan sebelumnya menunjukkan bahwa perawatan ini dapat meningkatkan permukaan air tanah, meningkatkan genangan dataran banjir, memulihkan habitat padang rumput basah, dan meningkatkan produktivitas vegetatif, biomassa, dan rekrutmen (Loheide & Gorelick 2007 ; Hammersmark et al. 2009 ; Pope et al. 2015 ; Rodriguez et al. 2017 ). Namun, faktor lokal seperti iklim, hidrologi, dan topografi memengaruhi respons padang rumput terhadap restorasi (Rodriguez et al. 2017 ) dan beberapa padang rumput yang dirawat dengan metode plug-and-pond tidak menunjukkan perbaikan dibandingkan dengan padang rumput yang tidak dirawat (Pope et al. 2015 ). Hasil negatif menimbulkan pertanyaan mengenai kemanjuran metode plug-and-pond, yang mendorong Natali dan Kondolf ( 2018) untuk melakukan penelitian lebih lanjut. ) untuk memperingatkan agar teknik ini tidak diterapkan secara luas tanpa penelitian tambahan.
BDA adalah pendekatan restorasi aliran sungai yang relatif baru (Pilliod et al. 2018 ; Lautz et al. 2019 ) yang berupaya membangun kembali proses fisik, kimia, dan biologis alami dengan meniru efek bendungan berang-berang (Pollock et al. 2014 ). Desain proyek bervariasi (Pilliod et al. 2018 ), tetapi teknik ini umumnya melibatkan pembangunan bendungan permeabel dengan kepala rendah yang terbuat dari cabang, batu, dan sedimen yang dianyam di antara tiang kayu yang ditancapkan ke dasar sungai (Lautz et al. 2019 ; Pearce et al. 2021 ). Ribuan BDA sedang dipasang di sungai (Pilliod et al. 2018 ), tetapi sedikit proyek yang mencakup pemantauan dan evaluasi yang ketat (Pilliod et al. 2018 ; Lautz et al. 2019 ; Nash et al. 2021 ). Proyek BDA sering kali bertujuan untuk mengurangi erosi vertikal, menaikkan muka air tanah, dan memperbaiki habitat tepi sungai (Nash et al. 2021 ). BDA dapat memerangkap sedimen, mengagradasi saluran, dan menaikkan muka air tanah (Bouwes et al. 2016 ; Orr et al. 2020 ; Scamardo & Wohl 2020 ; Munir & Westbrook 2021 ). Namun, efek-efek ini belum diamati secara konsisten, dan responsnya bervariasi bergantung pada kondisi lokasi dan konfigurasi perawatan (Scamardo & Wohl 2020 ; Munir & Westbrook 2021 ). Produktivitas dan kelangsungan hidup vegetasi tepi sungai, dan pertumbuhan pohon willow ( Salix spp.) dapat meningkat setelah perawatan BDA (Silverman et al. 2019 ; Orr et al. 2020 ), tetapi efek-efek ini mungkin bersifat sementara (Orr et al. 2024 ). Dampak BDA terhadap luas spasial atau komposisi komunitas vegetatif tepi sungai masih belum diketahui (Lautz et al. 2019 ).
Tujuan dari penelitian kami adalah untuk menentukan apakah restorasi aliran sungai, seperti yang diterapkan melalui perawatan plug-and-pond atau BDA, mengubah keanekaragaman fungsional dan sifat-sifat komunitas vegetasi tepi sungai, mengevaluasi apakah pergeseran ini menunjukkan bahwa perawatan mengubah ketersediaan air dan gangguan fluvial, dan menentukan apakah restorasi memulihkan komunitas tanaman riparian. Kami menggunakan desain eksperimen kontrol-dampak sebelum-sesudah (BACI) dan analisis statistik Bayesian untuk menentukan ukuran efek perawatan dan mengukur probabilitas bahwa BDA dan plug-and-pond mengubah kekayaan fungsional (FRic), kemerataan (FEve), dispersi (FDis), atau divergensi (FDiv), serta nilai rata-rata tertimbang komunitas (CWM) untuk sifat-sifat fungsional yang terkait dengan ketersediaan air dan gangguan fluvial. Jika perawatan restorasi aliran sungai mengubah filter lingkungan dengan menaikkan muka air tanah dan meningkatkan banjir di tepi sungai, kami berharap untuk mengamati probabilitas tinggi bahwa sifat-sifat yang terkait dengan ketersediaan air yang lebih besar dan gangguan fluvial yang sering akan dominan dalam komunitas tanaman tepi sungai setelah perawatan. Selain itu, jika BDA dan kolam-dan-tanah penutup memulihkan muka air tanah yang tinggi dan banjir di tepi sungai, penanganan diharapkan dapat mengintensifkan penyaringan anoksia. Karena penyaringan yang lebih kuat bekerja pada sifat adaptif tertentu, hanya spesies yang memiliki sifat tersebut yang bertahan, dan akibatnya keanekaragaman fungsional berkurang. Oleh karena itu, kami memperkirakan kemungkinan besar keanekaragaman fungsional yang lebih rendah setelah penanganan.
Metode
Lokasi Studi
Kami menyelesaikan studi ini di dua lokasi restorasi aliran sungai di lahan Hutan Nasional di utara New Mexico, Amerika Serikat: San Antonio Creek dan Vidal Creek (Gbr. 1 ). Penggembalaan ternak yang berlebihan dan penebangan kayu berkontribusi terhadap sayatan saluran, penurunan muka air tanah, dan perambahan vegetasi dataran tinggi di San Antonio Creek (Gbr. 2A ; USDA Forest Service 2011 ). BDA dibangun di San Antonio Creek pada bulan Agustus 2020 (Gbr. 2B ). Vidal Creek mengalami sayatan saluran, penurunan muka air tanah, dan hilangnya vegetasi riparian karena penggembalaan ternak yang berlebihan dan penambangan (Gbr. 2C ; The Quivira Coalition 2005 ). Pandemi Penyakit Coronavirus 2019 (COVID-19) menunda pemasangan plug-and-pond di Vidal Creek (Gbr. 2D ) hingga Agustus 2021 (Tabel 1 ), sehingga mengakibatkan lebih sedikit kejadian pengambilan sampel pasca-perlakuan.
Desain Eksperimen
Kami menerapkan desain BACI untuk mengukur efek perlakuan. BACI mengevaluasi efek gangguan ketika penugasan acak perlakuan tidak memungkinkan (Eberhardt 1976 ; Osenberg et al. 2006 ). BACI umumnya diterapkan untuk menilai restorasi karena tindakan tidak dapat ditiru atau diterapkan secara acak karena kepemilikan lahan, keterbatasan lokasi restorasi potensial, dan biaya (Osenberg et al. 2006 ; Conner et al. 2016 ). Pengambilan sampel BACI memerlukan penetapan lokasi dampak dan kontrol yang berpasangan. Lokasi dampak menerima perlakuan restorasi selama periode studi. Lokasi kontrol berada dalam kondisi yang sebanding dengan lokasi dampak pra-perlakuan dan tidak direstorasi selama studi. Pengambilan sampel berulang dan simultan dari lokasi kontrol dan dampak sebelum dan setelah restorasi memungkinkan desain BACI untuk membedakan dampak perlakuan dari perbedaan antara lokasi atau efek temporal yang dialami oleh semua lokasi (Osenberg et al. 2006 ).
Kami membuat dua jangkauan kontrol dan dampak 100 m di setiap lokasi restorasi pada tahun 2019 (Gbr. 1 ). Kami memperoleh data geospasial yang menjelaskan restorasi yang direncanakan dari Hutan Nasional Santa Fe dan Carson. Ujung hilir jangkauan dampak dipilih secara acak dari sungai-sungai dengan restorasi yang direncanakan untuk Agustus 2020. Dua jangkauan dampak dibuat di bagian satu mil (1,6 km) dari San Antonio Creek dengan perawatan BDA yang direncanakan, dan dua jangkauan dampak dibuat dalam bagian satu mil dari Vidal Creek dengan restorasi plug-and-pond yang direncanakan. Setelah kunjungan lapangan ke lokasi dampak, kami mengidentifikasi lokasi untuk kontrol dari sungai-sungai terdegradasi di dekatnya dengan karakteristik yang sama (yaitu komunitas vegetasi tepi sungai yang sebanding dan kondisi hidrologi dan geomorfologi, termasuk jumlah sayatan saluran) ke lokasi dampak. Kami membuat dua lokasi kontrol BDA di sepanjang bagian satu mil dari Rio Cebolla di sub-DAS yang berdekatan dengan San Antonio Creek. Jangkauan pengendalian untuk kolam dan sumbat dibuat di Vidal Creek di hulu semua restorasi yang direncanakan, serta di Comanche Creek dalam subdaerah aliran sungai yang sama dengan lokasi dampak (Gbr. 1 ).
Setiap jangkauan mencakup tiga transek yang memanjang tegak lurus pada kedua sisi saluran pada 0 (hilir), 50, dan 100 m (hulu). Plot permanen berukuran 1 m2 ditempatkan pada jarak 1, 5, dan 10 m dari saluran pada setiap transek, dengan total 18 plot yang didistribusikan di enam transek. Selama setiap upaya pengambilan sampel, kami memperkirakan persentase tutupan untuk setiap spesies vegetasi dengan setidaknya 5% tutupan di dalam setiap plot. Data dikumpulkan sekali per bulan dari Mei hingga September di lokasi BDA dan Juli hingga Oktober di lokasi pemasangan dan penangkaran. Beberapa upaya pengambilan sampel terganggu oleh penutupan Hutan Nasional (penyumbatan dan kolam September 2021, BDA Mei 2022), salju (BDA Mei 2021, penyumbatan dan kolam Oktober 2021 dan 2022), atau paparan COVID-19 dalam kru lapangan (BDA September 2021, penyumbatan dan kolam Juli 2022), yang mengakibatkan kesenjangan dalam kumpulan data. Kami mengelompokkan estimasi persentase tutupan dalam setiap plot menjadi enam kelas tutupan: 0–5, 5–24, 25–49, 50–74, 75–94, 95–100% dan menggunakan perhitungan dalam Coulloudon et al. ( 1999 ) untuk menghitung kelimpahan spesies untuk setiap transek. Kelimpahan spesies dimasukkan ke dalam matriks untuk analisis dalam R (Tim Inti R 2021 ), dengan setiap baris mengkarakterisasi komunitas vegetasi berdasarkan lokasi, tanggal pengambilan sampel, dan transek.
Analisis Sifat Fungsional
Kami mengambil data sifat fungsional untuk spesies tanaman dari database USDA Plant List of Accepted Nomenclature Taxonomy and Symbols (PLANTS) (USDA, NRCS 2024 ), dengan fokus pada sifat respons yang mencerminkan adaptasi terhadap ketersediaan air dan gangguan fluvial (misalnya penggunaan kelembaban, tinggi saat dewasa, kedalaman perakaran, adaptasi terhadap berbagai tekstur tanah, status indikator lahan basah, dan toleransi anaerobik), serta sifat efek yang memengaruhi fungsi ekosistem (misalnya laju pertumbuhan, C:N, dan laju fiksasi nitrogen) dan toleransi terhadap kekeringan, kebakaran, atau kondisi anaerobik (Tabel 2 ). Untuk spesies yang kekurangan informasi sifat, kami menggunakan sifat dari tanaman yang berkerabat dekat di Amerika Serikat bagian barat daya (Palmquist et al. 2017 ). Kami tidak dapat memperoleh data sifat untuk 21 spesies yang tidak teridentifikasi dan 10 spesies yang teridentifikasi. Tanaman-tanaman ini umumnya mencakup kurang dari 5% dari kelimpahan relatif, kecuali untuk dua spesies rumput yang tidak diketahui yang muncul di lokasi kontrol dan dampak BDA. Kelimpahan relatif rumput tak dikenal 1 berkisar antara 6 hingga 15% di seluruh tanggal pengambilan sampel pada tahun 2020, dan kelimpahan relatif rumput tak dikenal 2 adalah 19% pada bulan Juni 2020. Data sifat untuk spesies yang teridentifikasi di semua lokasi disusun menjadi matriks spesies per sifat untuk analisis dalam R.
Untuk menghitung keragaman fungsional, kami memilih lima sifat yang tidak berkorelasi yang memengaruhi pengelompokan fungsional riparian (Hough-Snee et al. 2015 ): laju pertumbuhan, tinggi saat dewasa, penggunaan air, kedalaman perakaran, dan adaptasi terhadap satu, dua, atau tiga tekstur tanah (kasar, sedang, dan/atau halus). Kami menggunakan fungsi dbFD dari paket FD (Laliberté et al. 2023 ) untuk menghitung FRic, FEve, FDis, dan FDiv untuk komunitas tanaman di setiap transek pada setiap tanggal pengambilan sampel. Kami menggunakan fungsi functcomp dalam paket FD untuk menghitung CWM untuk setiap transek pada setiap tanggal pengambilan sampel untuk sifat-sifat berikut: laju pertumbuhan, tinggi saat dewasa, penggunaan air, kedalaman perakaran, adaptasi terhadap satu, dua, atau tiga tekstur tanah, toleransi anaerobik, toleransi kekeringan, toleransi kebakaran, C:N, laju fiksasi nitrogen, dan status indikator lahan basah (Tabel 2 ). Algoritma functcomp mengukur CWM sebagai nilai sifat rata-rata semua spesies dalam komunitas, yang dibobot berdasarkan kelimpahan relatif (Laliberté et al. 2023 ). Untuk sifat ordinal dan nominal, kelimpahan masing-masing kelas individu dikembalikan.
Fungsi dbFD menggunakan kerangka kerja berbasis jarak untuk menghitung indeks keragaman fungsional multidimensi (Laliberte & Legendre 2010 ). Dua indeks memberikan informasi tentang tingkat penyaringan lingkungan: FRic dan FDis. FRic adalah jumlah ruang sifat yang ditempati oleh suatu komunitas dan dihitung menggunakan volume lambung cembung (Mason et al. 2005 ). FDis mengukur perbedaan sifat dalam suatu komunitas dengan mengukur distribusi sifat di sekitar pusat semua nilai sifat. Ini dihitung sebagai jarak rata-rata setiap spesies ke pusat komunitas, yang dibobot dengan kelimpahan relatif (Laliberte & Legendre 2010 ). FRic dan FDis yang rendah menunjukkan bahwa penyaringan lingkungan yang kuat membatasi heterogenitas sifat dan spesies secara fungsional serupa dan berkelompok dalam ruang sifat (Hedberg et al. 2014 ). Untuk membandingkan antar komunitas, kami menstandardisasi FRic berdasarkan volume lambung yang ditempati oleh semua spesies dalam penelitian ini (Mason et al. 2005 ).
FEve dan FDiv memberikan informasi tentang kompetisi dan penggunaan sumber daya (Mason et al. 2005 ). FEve menggunakan pohon rentang minimum untuk mengukur keseragaman distribusi biomassa komunitas dalam ruang sifat (Villéger et al. 2008 ). FEve yang tinggi menunjukkan distribusi spesies yang merata dan penggunaan relung yang tersedia secara efisien. FDiv mengukur sejauh mana perbedaan karakteristik fungsional dimaksimalkan oleh distribusi kelimpahan dalam ruang sifat dengan menghitung deviasi sifat spesies dari pusat komunitas (Villéger et al. 2008 ). FDiv yang tinggi menunjukkan bahwa spesies yang melimpah secara fungsional berbeda, menempati relung khusus dan memaksimalkan penggunaan sumber daya.
Analisis Statistik
Kami menggunakan analisis Bayesian untuk memperkirakan ukuran efek penanganan dan probabilitas tercapainya berbagai ukuran efek menggunakan BDA dan restorasi plug-and-pond (Conner et al. 2016 ). Pendekatan ini menggabungkan pemodelan Bayesian dan pengambilan sampel Markov chain Monte Carlo (MCMC) untuk menghasilkan estimasi parameter respons sebelum dan setelah restorasi diterapkan dalam jangkauan dampak dan kontrol. Keluaran tersebut digunakan untuk memperkirakan probabilitas peningkatan atau penurunan variabel respons yang didorong oleh restorasi. Inferensi Bayesian yang diterapkan pada data BACI memberikan estimasi probabilistik dan mengurangi tingkat kesalahan tipe I dan tipe II (Conner et al. 2016) ).
Kami mengukur dampak BDA dan plug-and-pond menggunakan rasio BACI yang dihitung dari distribusi posterior Bayesian dari estimasi dalam jangkauan dampak dan kontrol sebelum dan setelah perawatan diterapkan (Conner et al. 2016 ). Estimasi ini dihasilkan dari model yang mencakup interaksi antara prediktor biner untuk periode (sebelum atau sesudah) dan perawatan (dampak atau kontrol). Kami membangun dan menganalisis model menggunakan algoritma Gibbs sampler (JAGS—Plummer 2017 ) yang diimplementasikan dalam program R rjags (Plummer et al. 2023 ) dan menggunakan distribusi prior yang informatif lemah untuk semua parameter. Kami menjalankan model untuk setiap situs dan periode menggunakan 15.000 sampel MCMC setelah membuang 1500 sampel pertama sebagai burn-in untuk masing-masing dari 10 rantai. Untuk mengurangi autokorelasi antara sampel, kami menipiskan dengan menyimpan setiap sampel ketiga; dengan demikian, mempertahankan 50.000 sampel. Kami menilai konvergensi menggunakan inspeksi visual pada traceplot dan statistik Gelman-Rubin (Gelman et al. 2004 ; Conner et al. 2016 ).
Kami menghitung rasio BACI untuk FRic, FDiv, FEve, FDis, dan CWM dengan membagi distribusi posterior untuk lokasi dampak dengan distribusi posterior untuk lokasi kontrol untuk menghasilkan R i|c —rasio dampak terhadap kontrol—untuk periode sebelum ( R i|c sebelum ) dan sesudah ( R i|c sesudah ) (Conner et al. 2016 ). Untuk menentukan ukuran efek pengobatan rata-rata, kami menghitung rasio BACI (
). Rasio BACI kurang dari 1 mengindikasikan efek perlakuan negatif (yaitu variabel respons menurun, rata-rata, di lokasi benturan relatif terhadap kontrol setelah perlakuan) dan rasio BACI lebih besar dari 1 mengindikasikan efek perlakuan positif (yaitu variabel respons meningkat, rata-rata, di lokasi benturan relatif terhadap kontrol setelah perlakuan) (Conner et al. 2016 ). Untuk memperkirakan probabilitas pencapaian efek perlakuan dengan berbagai ukuran, kami membagi R i|c setelah distribusi posterior dengan distribusi posterior untuk R i|c sebelumnya untuk menghasilkan distribusi posterior rasio BACI ( R BACI —Conner et al. 2016 ).
Hasil
Keanekaragaman Fungsional
BDA dan plug-and-pond mengubah keragaman fungsional komunitas tumbuhan tepi sungai. FDis menurun di lokasi dampak relatif terhadap kontrol sebesar, rata-rata, 95% pasca-perlakuan BDA dan 59% setelah pemasangan plug-and-pond (Tabel 3 ). Kami mengamati peningkatan kecil dalam FDiv setelah kedua perlakuan (Tabel 3 ). FRic menurun sebesar 38% dan 2%, rata-rata, di lokasi dampak relatif terhadap kontrol setelah pemasangan plug-and-pond dan BDA, masing-masing (Tabel 3 ). Perubahan dalam FEve dapat diabaikan setelah kedua perlakuan (Tabel 3 ).
Distribusi posterior rasio BACI menunjukkan probabilitas tinggi ukuran efek besar yang terkait dengan dampak BDA dan plug-and-pond pada keanekaragaman fungsional komunitas tumbuhan tepi sungai. Probabilitasnya tinggi (masing-masing 0,99 dan 0,97) bahwa FDis menurun hingga ≥50% setelah pemasangan BDA dan hingga ≥30% setelah plug-and-pond diterapkan (Tabel S1 ). Kedua perlakuan tersebut kemungkinan meningkatkan FDiv kurang dari 20% (Tabel S1 ). FRic kemungkinan menurun hingga ≥20% di lokasi yang diperlakukan dengan plug-and-pond (Tabel S1 ).
Rata-rata Tertimbang Komunitas
Setelah pemasangan BDA, kelimpahan relatif tanaman lahan basah wajib, lahan basah fakultatif, dataran tinggi fakultatif, dan dataran tinggi wajib meningkat, rata-rata, 100, 3, 36, dan 56%, berturut-turut, di lokasi dampak dibandingkan dengan kontrol (Tabel 3 ). Di lokasi yang diberi perlakuan plug-and-pond, kelimpahan relatif tanaman lahan basah wajib, lahan basah fakultatif, dan dataran tinggi wajib meningkat, rata-rata, 33, 105, dan 29%, berturut-turut (Tabel 3 ). Kelimpahan relatif tanaman dataran tinggi fakultatif menurun, rata-rata, 54%, setelah pemasangan plug-and-pond (Tabel 3 ).
Dari sifat-sifat yang mempengaruhi pengelompokan fungsional tanaman riparian (laju pertumbuhan, penggunaan air, tanah, tinggi saat dewasa, dan kedalaman perakaran), BDA mempengaruhi CWM dari kelimanya, dan plug-and-pond mempengaruhi CWM untuk penggunaan air dan tanah. Setelah perlakuan BDA, kelimpahan relatif tanaman dengan laju pertumbuhan lambat dan sedang meningkat, dan kelimpahan relatif tanaman dengan laju pertumbuhan cepat menurun di lokasi dampak relatif terhadap kontrol (Tabel 3 ). Kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan air rendah atau tinggi meningkat, dan kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan air sedang menurun di lokasi yang diperlakukan BDA (Tabel 3 ). BDA mengurangi kelimpahan relatif tanaman yang beradaptasi dengan satu atau tiga tekstur tanah dan tidak mempengaruhi kelimpahan relatif tanaman yang beradaptasi dengan dua tekstur tanah (Tabel 3 ). Pada lokasi yang diberi perlakuan colok-dan-kolam, kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan air tinggi meningkat sebesar 120%, dan kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan air rendah dan sedang menurun lebih dari 30% pada lokasi terdampak dibandingkan dengan kontrol (Tabel 3 ). Kelimpahan relatif tanaman yang beradaptasi dengan dua tekstur tanah meningkat, dan kelimpahan relatif tanaman yang beradaptasi dengan satu atau tiga tekstur tanah menurun pada lokasi yang diberi perlakuan colok-dan-kolam (Tabel 3 ). Colok-dan-kolam memiliki efek yang dapat diabaikan pada tingkat pertumbuhan tingkat komunitas, tinggi saat dewasa, dan kedalaman perakaran (Tabel 3) . ).
Pemulihan aliran sungai menggeser CWM untuk sifat-sifat efek yang memengaruhi fungsi ekosistem. BDA meningkatkan C:N tingkat komunitas dan menurunkan laju fiksasi nitrogen tingkat komunitas. Di lokasi yang diberi perlakuan BDA, kelimpahan relatif tanaman dengan C:N sedang dan tinggi meningkat, dan kelimpahan relatif tanaman dengan C:N rendah menurun (Tabel 3 ). Kelimpahan relatif tanaman dengan laju fiksasi nitrogen tinggi menurun, dan tanaman dengan laju fiksasi nitrogen sedang meningkat di lokasi yang diberi perlakuan BDA (Tabel 3 ). Perubahan rata-rata dalam C:N tingkat komunitas dan fiksasi nitrogen lebih kecil di lokasi yang diberi perlakuan plug-and-pond, selain dari peningkatan sebesar 54% dalam kelimpahan relatif tanaman dengan laju fiksasi nitrogen sedang (Tabel 3) . ).
BDA dan plug-and-pond menggeser CWM untuk sifat-sifat yang terkait dengan toleransi terhadap kondisi anaerobik, api, dan kekeringan. Kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi anaerobik tinggi meningkat sebesar 64% dan 58%, rata-rata, di lokasi yang diperlakukan dengan BDA dan plug-and-pond, masing-masing (Tabel 3 ). BDA juga meningkatkan kelimpahan relatif tanaman tanpa toleransi anaerobik, toleransi kekeringan tinggi atau tidak ada, dan toleransi kebakaran tinggi, rendah, atau tidak ada (Tabel 3 ). Di lokasi yang diperlakukan dengan plug-and-pond, kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi kekeringan tinggi, atau rendah meningkat, serta kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi kebakaran rendah atau tidak ada (Tabel 3 ). Kedua perlakuan mengurangi kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi anaerobik rendah (Tabel 3 ).
Distribusi posterior rasio BACI menunjukkan probabilitas tinggi dari ukuran efek besar yang terkait dengan perubahan CWM untuk status indikator lahan basah dan sifat-sifat yang menentukan pengelompokan fungsional tanaman riparian. Kami menemukan probabilitas tinggi bahwa kelimpahan relatif tanaman lahan basah obligat meningkat sebesar ≥30% setelah perlakuan BDA dan kelimpahan relatif tanaman lahan basah fakultatif meningkat sebesar ≥20% di lokasi yang diperlakukan dengan plug-and-pond (Tabel 4 ). BDA kemungkinan meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan kelembaban tinggi sebesar ≥20% (Tabel 5 ). Kelimpahan relatif tanaman dengan tingkat pertumbuhan cepat dan tanaman yang beradaptasi dengan tiga tekstur tanah kemungkinan menurun sebesar ≥20% setelah pemasangan BDA (Tabel 5 ). Kami menemukan probabilitas tinggi dari efek perlakuan BDA kecil (<20%) pada tinggi tanaman tingkat komunitas dan kedalaman perakaran (Tabel 5 ). Pada lokasi yang diberi perlakuan plug-and-pond, kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan air tinggi kemungkinan meningkat hingga ≥50%, dan kemungkinan juga tinggi bahwa kelimpahan relatif tanaman dengan penggunaan air sedang atau tanaman yang beradaptasi dengan satu jenis tanah menurun hingga ≥20% (Tabel 5 ). Kami menemukan kemungkinan tinggi efek perlakuan plug-and-pond yang kecil pada kelimpahan relatif tanaman yang beradaptasi dengan dua tekstur tanah, yang kemungkinan meningkat kurang dari 20%, dan tanaman dengan penggunaan air rendah, yang kemungkinan menurun kurang dari 20% (Tabel 5 ).
Kami menemukan probabilitas tinggi ukuran efek kecil untuk CWM dari sifat-sifat yang memengaruhi fungsi ekosistem (Tabel 6 ). BDA kemungkinan meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan C:N tinggi dan tanaman tanpa kapasitas pengikatan nitrogen kurang dari 20%. Probabilitasnya juga tinggi bahwa BDA meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan C:N sedang hingga ≥20%. Sistem tanam dan kolam kemungkinan meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan C:N sedang kurang dari 20%.
Distribusi posterior rasio BACI mengindikasikan probabilitas tinggi dari berbagai ukuran efek perlakuan BDA dan plug-and-pond untuk sifat-sifat yang terkait dengan toleransi kondisi anaerobik, kebakaran, atau kekeringan. Kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi anaerobik tinggi kemungkinan meningkat sebesar ≥30% di lokasi perlakuan BDA dan plug-and-pond (Tabel S2 ). Probabilitasnya tinggi bahwa BDA mengurangi kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi kekeringan rendah sebesar ≥20% dan plug-and-pond mengurangi kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi anaerobik rendah sebesar ≥30% (Tabel S2 ). Kami menemukan probabilitas tinggi dari efek perlakuan BDA dan plug-and-pond yang kecil terkait dengan toleransi kekeringan dan kebakaran tingkat komunitas. BDA kemungkinan meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi kebakaran tinggi kurang dari 20% (Tabel S2 ). Plug-and-pond kemungkinan meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi kekeringan rendah kurang dari 20% (Tabel S2 ).
Diskusi
Kami menganalisis perubahan dalam keanekaragaman fungsional dan sifat-sifat tingkat komunitas untuk menarik kesimpulan mengenai kemanjuran pemulihan aliran sungai. FDis dan FRic yang lebih rendah, serta perubahan dalam CWM untuk tinggi saat dewasa, kedalaman perakaran, penggunaan air, dan toleransi anaerobik, menunjukkan BDA dan kolam-dan-tanaman memperkuat penyaring lingkungan dengan menaikkan muka air tanah dan meningkatkan banjir di tepi sungai. Penyaring yang dimodifikasi bertindak pada sifat-sifat yang merespons peningkatan ketersediaan air dan gangguan sungai. Tumbuhan yang tidak memiliki sifat-sifat yang memberikan adaptasi terhadap kondisi anoksik yang disebabkan oleh muka air tanah yang tinggi dan genangan air yang sering terjadi menurun jumlahnya setelah pemulihan. Peningkatan besar dalam kelimpahan tumbuhan lahan basah mengonfirmasi bahwa BDA dan kolam-dan-tanaman mengubah habitat dataran banjir dan memulihkan vegetasi tepi sungai. Selain itu, pergeseran dalam komunitas tumbuhan tepi sungai mengakibatkan perubahan kecil dalam representasi sifat-sifat yang memengaruhi fungsi ekosistem dan ketahanan terhadap gangguan. Perubahan-perubahan ini terjadi dengan cepat setelah pemulihan, yang menunjukkan bahwa BDA dan kolam-dan-tanaman dapat dengan cepat memulihkan ekosistem tepi sungai dan bahwa pendekatan berbasis sifat dapat menangkap indikator keberhasilan jangka pendek.
Kekuatan filter lingkungan yang memengaruhi perakitan komunitas dapat dideteksi dan diukur dengan FDis dan FRic (Hedberg et al. 2014 ). FDis sensitif terhadap intensitas banjir, dengan nilai yang lebih rendah terkait dengan banjir yang lebih sering, lebih besar, atau lebih lama (Lawson et al. 2015 ; Brice et al. 2016 ; Lozanovska et al. 2018 ). Studi kami menunjukkan kedua perawatan mendorong penurunan besar dalam FDis. Kami juga menemukan kemungkinan besar penurunan besar dalam FRic di lokasi yang dirawat dengan plug-and-pond. Hasil ini memberikan tanda yang jelas bahwa BDA dan plug-and-pond memodifikasi filter lingkungan dengan meningkatkan muka air tanah dan meningkatkan gangguan fluvial. Muka air tanah yang lebih tinggi dan banjir di tepi sungai yang lebih sering, lebih besar, atau lebih lama meningkatkan kejadian, luas, dan durasi kejenuhan tanah. Penyaringan yang lebih kuat ini mengecualikan rentang sifat yang lebih besar dan menghasilkan perakitan yang didominasi oleh tanaman yang beradaptasi dengan banjir yang secara fungsional serupa yang tumbuh berdekatan satu sama lain dalam ruang sifat. Hasil ini konsisten dengan penelitian terdahulu yang menemukan bahwa FRic dan FDis lebih rendah pada komunitas tanaman lahan basah yang tumbuh di lokasi dengan hidrologi yang dipulihkan atau utuh dibandingkan pada komunitas yang terpapar pada rezim hidrologi yang berubah (Hedberg et al., 2014 ; Lawson et al., 2015 ).
Serangkaian karakteristik morfologi dan fisiologi, yang ditangkap oleh sifat “toleransi anaerobik” (USDA, NRCS 2024 ), memungkinkan tanaman riparian untuk bertahan hidup dalam kondisi anoksik atau lolos dari stres yang disebabkan oleh banjir (Garssen et al. 2015 ; Diehl et al. 2017 ). Sifat-sifat lain, termasuk tinggi saat dewasa, kedalaman perakaran, dan penggunaan kelembapan, merespons ketersediaan air dan gangguan fluvial (Merritt et al. 2010 ; Stromberg 2013 ; Stromberg & Merritt 2016 ). Kami menemukan peningkatan dalam kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi anaerobik tinggi dan penggunaan kelembapan tinggi, serta peningkatan CWM untuk tinggi saat dewasa setelah kedua perlakuan. Selain itu, kedalaman perakaran komunitas vegetasi tepi sungai menurun di lokasi yang diperlakukan dengan BDA. Meningkatnya ketinggian komunitas vegetasi riparian dikaitkan dengan berkurangnya kedalaman ke air tanah dan memungkinkan tanaman untuk melanjutkan difusi gas dengan muncul di atas air banjir (Luo et al. 2016 ; Stromberg & Merritt 2016 ; Lozanovska et al. 2018 ). Kedalaman perakaran paling dangkal untuk tanaman lahan basah, menengah untuk spesies dataran tinggi fakultatif, dan terdalam untuk tanaman dataran tinggi obligat (Stromberg 2013 ). Terakhir, akses yang konsisten ke air tanah memungkinkan tanaman riparian untuk mempertahankan laju transpirasi yang tinggi, sehingga menghasilkan klasifikasi sebagai penggunaan kelembaban tinggi. Oleh karena itu, hasil kami menunjukkan bahwa BDA dan plug-and-pond menaikkan muka air tanah dan meningkatkan banjir, dan bahwa filter yang dimodifikasi ini membantu memulihkan vegetasi riparian.
Spesies tanaman ditetapkan ke dalam kategori indikator lahan basah berdasarkan estimasi probabilitas kemunculannya di lahan basah (Lichvar et al. 2012 ). Tanaman lahan basah obligat tumbuh di air yang tergenang atau tanah yang jenuh air secara musiman 99% dari waktunya. Tanaman lahan basah fakultatif tumbuh di area yang tanahnya jenuh air secara musiman. Tanaman dataran tinggi fakultatif dan obligat tumbuh di tempat yang tanahnya jarang atau tidak pernah jenuh air. Sayatan saluran, muka air tanah yang lebih rendah, dan lebih sedikit banjir di tepi sungai menggeser vegetasi tepi sungai ke spesies yang lebih kering dan beradaptasi dengan kondisi kering (Johaneman et al. 2023) ). Hasil kami menunjukkan bahwa pemulihan aliran sungai dapat dengan cepat membalikkan proses ini. Kami mengamati peningkatan kelimpahan tanaman lahan basah obligat setelah BDA dan pemulihan dengan metode plug-and-pond. Selain itu, kelimpahan relatif tanaman lahan basah fakultatif meningkat di lokasi yang telah dirawat dengan metode plug-and-pond. Probabilitas tinggi efek perlakuan besar BDA pada tanaman lahan basah wajib dan plug-and-pond pada tanaman lahan basah fakultatif menunjukkan kedua perlakuan tersebut memperluas atau menciptakan habitat dengan genangan air atau tanah jenuh. Penurunan besar pada tanaman dataran tinggi fakultatif di lokasi perlakuan plug-and-pond menunjukkan bahwa lahan basah meluas ke daerah yang sebelumnya kering yang didominasi oleh tanaman dataran tinggi. Selain peningkatan tanaman lahan basah wajib, kami mengamati peningkatan kelimpahan relatif tanaman dataran tinggi setelah pemasangan BDA. Kami mengaitkan hasil ini dengan peningkatan tutupan tanaman dan penurunan tanah gundul di petak yang jauh dari aliran sungai atau lebih tinggi dari saluran di lokasi perlakuan BDA. Tutupan spesies yang beradaptasi dengan kering berakar dalam kemungkinan meningkat di lokasi ini karena mereka mendapat manfaat dari muka air tanah yang lebih tinggi tetapi tidak mengalami peningkatan gangguan fluvial.
Saat komunitas tanaman tepi sungai berkumpul kembali sebagai respons terhadap modifikasi filter lingkungan, representasi sifat efek yang memengaruhi fungsi ekosistem juga terpengaruh. Fungsi ekosistem yang berubah dapat dideteksi menggunakan FDiv, FEve, dan CWM untuk sifat efek. FDiv dan FEve memberikan informasi tentang persaingan dan penggunaan sumber daya (Mason et al. 2005 ). Tidak ada perlakuan yang memengaruhi FEve, tetapi FDiv sedikit meningkat setelah kedua perlakuan. Divergensi yang lebih tinggi terjadi ketika spesies dengan sifat ekstrem membentuk proporsi yang lebih besar dari total kelimpahan dan merupakan indikasi diferensiasi relung, persaingan yang lebih rendah, dan peningkatan fungsi ekosistem karena penggunaan sumber daya yang efisien (Mason et al. 2005 ; Kuebbing et al. 2018 ). Kami menemukan probabilitas tinggi dari efek perlakuan BDA dan plug-and-pond yang kecil pada CWM untuk fiksasi nitrogen, laju pertumbuhan, C:N, dan penggunaan kelembapan. Perubahan ini dapat berdampak besar pada fungsi ekosistem (Lavorel & Garnier 2002 ). Misalnya, penurunan laju fiksasi atau pertumbuhan nitrogen di tingkat komunitas dan/atau peningkatan C:N di tingkat komunitas dapat membatasi nutrisi, mengurangi produktivitas, memengaruhi penyerapan karbon, memperlambat siklus nutrisi, dan mengubah interaksi spesies. Peningkatan penggunaan air oleh komunitas tanaman dapat memengaruhi produktivitas atau mengubah proses hidrologi. Pekerjaan di masa mendatang harus mencakup pengukuran lapangan untuk memastikan dampak pemulihan aliran sungai terhadap fungsi ekosistem.
Proyek restorasi sering kali bertujuan untuk memulihkan fungsi ekosistem (Palmer et al. 2014 ). Sasaran berbasis fungsi umum mencakup dinamika trofik yang stabil, penghilangan nitrogen untuk meningkatkan kualitas air, dan peningkatan produktivitas tanaman untuk mengurangi erosi dan menyediakan hijauan. Meskipun BDA dan plug-and-pond kemungkinan menghasilkan peningkatan efisiensi penggunaan sumber daya, seperti yang ditunjukkan oleh FDiv yang lebih tinggi, dan memengaruhi CWM untuk laju pertumbuhan, fiksasi nitrogen, penggunaan kelembapan, dan C:N, kami menemukan bahwa ukuran efek perlakuan kecil dibandingkan dengan perubahan dalam FDis, FRic, dan CWM sifat respons. Hasil ini konsisten dengan penelitian sebelumnya yang melaporkan hubungan antara waktu pemulihan yang lebih lama dan pemulihan fungsi ekosistem yang kompleks (Power 1998 ). Dengan sendirinya, BDA dan plug-and-pond mungkin tidak cukup untuk memulihkan fungsi ekosistem dalam jangka waktu yang diinginkan. Menggabungkan penerapan perlakuan dengan revegetasi yang menargetkan spesies tanaman dengan sifat-sifat tertentu dapat menghasilkan pemulihan fungsi ekosistem yang lebih cepat (Sutton-Grier et al. 2010 ).
Pergeseran vegetasi tepi sungai yang terjadi setelah restorasi kemungkinan berdampak pada ketahanan terhadap gangguan. Di lokasi yang dirawat dengan metode plug-and-pond, kami menemukan peningkatan kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi kekeringan rendah dan/atau toleransi anaerobik tinggi dan penurunan kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi anaerobik rendah atau tidak ada. Hasil ini menunjukkan bahwa, seperti yang diharapkan, metode plug-and-pond menggeser komunitas tanaman ke komunitas yang kurang toleran terhadap kekeringan dan lebih toleran terhadap banjir. Sebaliknya, BDA meningkatkan kelimpahan relatif tanaman dengan toleransi anaerobik tinggi, toleransi kekeringan tinggi, dan/atau toleransi kebakaran tinggi. Hasil yang tidak terduga ini sebagian terkait dengan penurunan tanah gundul dan peningkatan tutupan vegetasi yang dijelaskan di atas. Namun, temuan ini juga terkait dengan kelimpahan tanaman yang beradaptasi dengan banjir yang lebih besar yang mampu bertunas kembali, tumbuh kembali, atau tumbuh kembali setelah kebakaran. Di lokasi tumbukan yang diperlakukan dengan BDA, kami menemukan peningkatan besar dalam tutupan spesies dengan toleransi anaerobik dan api yang tinggi (misalnya Carex utriculata , Juncus longistylis , dan Salix exigua ). Tumbuhan ini tampaknya menggantikan spesies yang tidak memiliki atau toleransi rendah terhadap kondisi anaerobik dan api (misalnya Festuca arizonica , Ipomopsis aggregata , dan Potentilla hippiana ). Lokasi yang diperlakukan dengan plug-and-pool tidak memiliki tanah kosong yang substansial sebelum perlakuan, dan tumbuhan dengan toleransi anaerobik dan api yang tinggi menggantikan tumbuhan lain dengan nilai sifat yang sama. Misalnya, kami menemukan peningkatan dalam kelimpahan C. utriculata , Iris missouriensis , dan J. longistylis dan penurunan pada C. elynoides , Deschampsia cespitosa , dan Hordeum brachyantherum di lokasi yang diperlakukan dengan plug-and-pool. Semua spesies ini memiliki toleransi anaerobik dan api yang tinggi. Mengingat ancaman yang lebih besar dari kebakaran hutan yang lebih besar dan lebih parah (Pausas & Keeley 2021 ), hasil ini relevan bagi para pengelola yang ingin meningkatkan ketahanan kebakaran ekosistem riparian tanpa kehilangan komunitas tanaman lahan basah. Pekerjaan di masa mendatang harus bertujuan untuk memahami mekanisme yang digunakan tanaman dengan kombinasi sifat tertentu untuk mengganti spesies dengan sifat yang sama atau berbeda setelah perawatan.
Hasil kami menunjukkan bahwa kemungkinan mencapai target restorasi—termasuk filter lingkungan yang dimodifikasi, pemulihan vegetasi riparian, peningkatan fungsi ekosistem, atau peningkatan ketahanan—melalui penerapan BDA dan plug-and-pond dalam sistem yang sama cukup tinggi. Meskipun demikian, studi ini menangkap perubahan jangka pendek dalam keanekaragaman fungsional dan CWM komunitas tumbuhan tepi sungai. Karena pemasangan plug-and-pond tertunda oleh pandemi COVID-19, kumpulan data kami terbatas pada satu musim pengambilan sampel pasca-perawatan di lokasi plug-and-pond. Periode pasca-perawatan yang lebih pendek ini dapat menjelaskan ukuran efek yang umumnya lebih kecil dan probabilitas perubahan yang lebih rendah di lokasi yang dirawat dengan plug-and-pond dibandingkan dengan lokasi BDA, tempat kami menyelesaikan dua musim pengambilan sampel pasca-perawatan. Lebih banyak pekerjaan diperlukan untuk menilai apakah respons jangka pendek yang diamati dalam studi ini dipertahankan dalam jangka waktu yang lebih lama.
Dalam studi ini kami mengandalkan basis data PLANTS. Pendekatan ini memiliki keterbatasan, termasuk data sifat yang hilang dan potensi perbedaan antara nilai yang diukur di lapangan dan nilai dalam PLANTS. Kami mengecualikan 21 spesies yang tidak teridentifikasi dan 10 spesies yang teridentifikasi dari analisis kami karena kurangnya data sifat. Meskipun spesies ini umumnya merupakan sebagian kecil dari komunitas tumbuhan, menghapusnya dari analisis dapat memengaruhi perhitungan keragaman fungsional jika spesies yang dihapus merupakan outlier dalam hal nilai sifatnya. Mengukur nilai sifat di lapangan adalah salah satu metode untuk mengatasi data sifat yang hilang. Pengukuran lapangan penting karena nilai sifat yang diukur dapat berbeda dari nilai yang dilaporkan dalam basis data sifat; namun, pengukuran lapangan dapat memakan banyak data atau waktu (Hedberg et al. 2013 ; Johaneman et al. 2023 ). Beberapa penelitian terdahulu telah menggunakan PLANTS untuk mengkarakterisasi komunitas tumbuhan tepi sungai (Hough-Snee et al. 2015 ; Palmquist et al. 2017 ; Scott & Merritt 2020 ) dan penggunaan basis data ini menunjukkan bahwa nilai sifat yang dapat diakses ini dapat digunakan untuk memantau perawatan restorasi bahkan jika sumber daya untuk menyelesaikan pengukuran lapangan tidak tersedia.
Manajer menangani layanan ekosistem yang hilang dan degradasi dataran banjir yang luas dengan meningkatkan kecepatan dan skala restorasi aliran sungai (Palmer et al. 2014 ). Sebelum implementasi yang meluas, dampak perawatan pada hidrologi dan ekologi harus diukur dan kemanjurannya dikonfirmasi (Natali & Kondolf 2018 ; Lautz et al. 2019 ). Banyak proyek restorasi aliran sungai bertujuan untuk menaikkan muka air tanah, meningkatkan banjir di tepi sungai, dan memperkeras saluran. Oleh karena itu, memahami apakah perawatan memulihkan proses hidrologi dan geomorfologi adalah penting, dan pekerjaan di masa depan harus fokus pada topik ini. Pemulihan vegetasi riparian juga merupakan target restorasi yang umum (González et al. 2015 ). Dalam studi ini, kami membahas efek perawatan pada keragaman fungsional dan komposisi komunitas tumbuhan tepi sungai. Ada banyak manfaat untuk evaluasi restorasi berbasis sifat. Sifat fungsional bersifat universal dan tidak terkait dengan wilayah tertentu (D’Astous et al. 2013 ). Fokus pada sifat, bukan spesies, oleh karena itu memungkinkan perbandingan di seluruh lokasi yang berbeda dalam iklim, ketinggian, geologi, aspek, atau jenis komunitas tumbuhan (D’Astous et al. 2013 ). Kedua, data tutupan vegetasi sering dikumpulkan di lokasi restorasi aliran sungai. Data ini dapat dengan mudah digabungkan dengan nilai sifat dari basis data seperti PLANTS untuk menyediakan metode yang sederhana dan berbiaya rendah untuk mengukur pergeseran dalam filter lingkungan, fungsi ekosistem, atau ketahanan. Hasil kami menunjukkan bahwa pendekatan berbasis sifat dapat menangkap respons cepat terhadap restorasi dan menunjukkan bahwa perawatan memiliki efek yang diinginkan dalam jangka waktu yang pendek. Karena sebagian besar proyek restorasi aliran sungai menerima sedikit atau tidak ada pemantauan (González et al. 2015 ; Pilliod et al. 2018 ), adopsi sifat fungsional dapat meningkatkan pemahaman tentang efektivitas perawatan di seluruh wilayah dan memberi manajer alat untuk mengukur respons jangka pendek.
Leave a Reply