Topsoil restoration of three construction sites in central Norway: Comparing restoration outcome by species composition and soil characteristics in relation to three reference communities

Abstract

Økologisk restaurering er et verktøy som kan brukes til å lette det uunngåelige presset som bygging av infrastruktur medfører på vårt landskap og natur. I denne studien gjennomførte jeg en analyse av artssammensetning og jordegenskaper mellom tre kategorier av referanseøkosystemer og restaurerte bygg-områder. Hensikten med studien var å finne ut hvilket referanseøkosystem som relaterer mest til de restaurerte områdene, og hvilke miljøvariabler som forklarer assosiasjonen deres. I tillegg ønsket jeg å identifisere hvilke funksjonelle grupper som best kunne forklare artssammensetningen mellom de restaurerte lokalitetene over en treårsperiode. Jeg brukte en artsdekning og dekning av funksjonelle grupper sammen med kvantitative mål på jordtetthet, pH, grusvekt og rotvekt, for å sammenligne artssammensetning mellom restaurerte områder og referanseområdene i tre byggeområder knyttet til utbygging av elektriske kraftstasjoner i Norge. Referansestedene (uforstyrret, forstyrret og menneskeskapt) ble valgt til å representere en positiv, negativ og alternativ referanse. Til slutt ble artssammensetningen i restaurerte områder sammenlignet mellom to prøvetakingsår (2019 og 2022). For analysen brukte jeg multivariat statistikk i form av generaliserte lineære latent variabel modeller (GLLVM). Resultatene ga statistisk indikasjon om tilstedeværelsen av en delt respons blant restaurerte steder i forhold til referanseområdene. Grusinnhold (g), pH og jordtetthet varierte i deres effekter, men beskrev de samme endringene i artssammensetning mellom restaurerte lokaliteter og referanselokaliteter, og de beskrev dem godt (R2 = 70.6%) Et mangfold av unike arter (49) ble funnet i enkeltkonfigurasjoner av studiesteder og studieområde. Dette indikerte at sammenligning over store avstander og unike habitater rundt hver stasjon påvirket klassifiseringen av referansesteder. forstyrrelsestolerante arter som Tussilago farfara og Taraxacum limnanthes var fremtredende i restaurerte lokaliteter. Den negative referansen i Åfjord var mest lik de restaurerte lokalitetene både i artssammensetning og jordegenskaper sammenlignet med resten av referansene. Denne referansen var en forstyrret, naturlig revegetert grusrundkjøring. Artssammensetningen i restaurerte områder endret seg mest på grunn av endringer i mosedekke, år og død vegetasjon. Men endringen var ikke stor. Fra perspektivet til bruk av referansesystemer i økologisk restaurering, understreker denne studien at inkludering av flere referanselokaliteter og deres jordegenskaper vil gjøre beslutninger om restaureringsbehandling mer presise, ettersom avbøtende tiltak kan fokuseres på miljøfaktorer som er mest påvirket av bygging av infrastruktur.

Ecological restoration is a tool that can be used to ease the inevitable pressures that the construction of infrastructure induces onto our landscapes and nature. In this study, I conducted an analysis on the species composition and soil characteristics between three categories of reference ecosystems and restored construction sites. The purpose of the study was to determine which reference ecosystem associated with the restored site, and what drivers explain their association. In addition, I wanted to identify the predictors that best explained the species composition between the restored sites over a three-year timespan. I used a species and functional cover screening approach, along with quantitative measures of soil density, pH, gravel content, and root weight, to compare species composition between restored and reference sites in three construction areas related to development of electrical power stations in Norway. The reference sites (undisturbed, disturbed, and novel) were chosen to represent a positive, negative, and alternative novel reference. Finally, species composition in restored sites were compared between two sampling years (2019 and 2022). For the analysis I applied multivariate statistics in the form of generalized linear latent variable models (GLLVMs). The results yielded statistical evidence indicating the presence of a shared response amongst restored sites relative to the reference sites. Gravel content (g), pH and soil density varied in their effects, but described the same changes in species composition between restored sites and reference sites, and they described them well (R2 = 70.6%). A multitude of unique species (49) were found in single configurations of study sites and study area. This indicated that comparison across large distances and unique habitats surrounding each station affected the classification of reference sites. Ruderal species such as Tussilago farfara and Taraxacum limnanthes were prominent in the restored sites. The disturbed site in Åfjord was the reference site most similar to the restored sites in both species composition and soil characteristics. This reference was a disturbed naturally revegetated gravel roundabout. The species composition in restored sites changed the most due to changes in moss cover, sampling year, and litter cover. From the perspective of the use of reference systems in ecological restoration, this study emphasizes that the inclusion of several reference sites and their soil characteristics will make decisions about restoration treatment more precise, as mitigation can be focused on environmental factors most affected by the construction of infrastructure.