Environmental controls of plant species richness in riparian wetlands: Implications for restoration

Wetland restoration projects often focus on mitigating losses of nutrients (nitrogen and phosphorus) toward downstream aquatic recipients and, so far, there is no clear guidance on how to restore environmental conditions to improve biodiversity values in the restored areas. However, to provide such guidance, it is necessary to obtain a better understanding of the factors driving biodiversity in natural wetlands. For this purpose, we investigated plant community characteristics in 35 plots located at 10 Danish riparian wetlands to identify critical factors required to sustain species diversity. We hypothesized that species richness is influenced by groundwater characteristics and nutrient availability and that threshold values for these environmental variables can be defined to characterize conditions needed to sustain high diversity plant communities. We found that high groundwater level (less than 37 cm depth) and low soil phosphorus content (<347 μg cm−3) were two important drivers of plant species richness. Furthermore, at high groundwater and low soil phosphorus content, low nitrogen concentration in the groundwater also favors greater species richness. Our results imply that establishment of a groundwater table close to the soil surface and low nutrient availability are important factors for improving species richness in restored areas.

ZusammenfassungProjekte zur Feuchtgebietsrenaturierung konzentrieren sich oft darauf, die Nährstoffverluste (Stickstoff und Phosphor) hin zu flussabwärts gelegenen aquatischen Empfängern abzuschwächen, und bislang gibt es keine klare Anleitung, wie Umweltbedingungen wiederhergestellt werden sollten, um die Biodiversitätswerte in den renaturierten Gebieten zu verbessern. Um solche Handlungsanleitung zu geben, ist es indessen nötig, eine bessere Kenntnis der Faktoren zu erhalten, die die Biodiversität in natürlichen Feuchtgebieten steuern. Zu diesem Zweck untersuchten wir die Eigenschaften von Pflanzengemeinschaften auf 35 Untersuchungsflächen, die in zehn dänischen Flussauen lagen, um die kritischen Faktoren für den Erhalt der Artendiversität zu identifizieren. Wir nahmen an, dass der Artenreichtum durch die Grundwassergegebenheiten und die Nährstoffverfügbarkeit beeinflusst werden sollte und dass es möglich sein sollte, Schwellenwerte für diese Umweltvariablen zu definieren, um die Bedingungen zu beschreiben, die für den Erhalt von hochdiversen Pflanzengemeinschaften erforderlich sind. Wir fanden, dass ein hoher Grundwasserspiegel (weniger als 37 cm Flurabstand) und ein geringer Phosphorgehalt (<347 μg cm−3) die bestimmenden Faktoren für den Artenreichtum der Pflanzen waren. Darüber hinaus fördert bei hohem Grundwasserspiegel und geringem Phosphorgehalt auch eine geringe Stickstoffkonzentration größeren Artenreichtum. Unsere Ergebnisse bedeuten, dass die Einrichtung eines Grundwasserspiegels nahe der Bodenoberfläche und geringe Nährstoffverfügbarkeit wichtige Faktoren für die Verbesserung des Artenreichtums in renaturierten Gebieten sind.