Interrill erosion at disturbed alpine sites: Effects of plant functional diversity and vegetation cover

It has been hypothesized that a diverse vegetation cover with a high number of plant species and plant functional groups may be more effective at governing soil erosion processes than a vegetation cover with few species and fewer different plant functional groups.We investigated the influence of plant cover and diversity on interrill erosion on a disturbed alpine site. Rainfall simulations were conducted on micro-scale plots (25 × 25 cm) with different degrees of vegetation cover and plant functional group diversity. We selected plots with 10%, 30% and 60% of vegetation cover containing different plant functional groups: (i) grasses, (ii) forbs, (iii) cryptogams (moss and/or lichens), and all possible combinations of these three groups. On each plot a rain intensity of 375 ml min−1 (30 mm) was applied for 5 min. The degree of vegetation cover had the largest effect on interrill erosion. At 60% vegetation cover, the sediment yield was reduced by 83% in comparison to the un-vegetated ground. In the plots with 60% vegetation cover, an increase in functional group diversity decreased the sediment yield significantly. Sediment yield was three times lower in the presence of three plant functional groups than in systems with one plant functional group. Combinations of plant functional groups including grasses reduced the sediment yield more than other combinations.The findings of this study support the view that beside the re-establishment of a closed vegetation cover, a high plant functional diversity can be a relevant factor to further reduce interrill erosion at disturbed sites in alpine ecosystems.

ZusammenfassungDie Frage, ob eine diverse Pflanzendecke mit einer hohen Artenzahl und verschiedenen funktionalen Pflanzengruppen den Boden besser gegen Erosionsprozesse schützt als eine artenarme und funktional homogene Pflanzendecke, ist für Forschung und Praxis von zentraler Bedeutung.Wir untersuchten den Einfluss des Deckungsgrades und der Pflanzendiversität auf die Oberflächenerosion eines gestörten alpinen Standortes. Dafür wurden auf kleinräumigen Flächen (25 × 25 cm) mit verschiedenen Deckungsgraden und Pflanzendiversitäten Beregnungsexperimente durchgeführt. Wir wählten Flächen mit 10%, 30% und 60% Vegetationsbedeckung, die verschiedene funktionale Pflanzengruppen enthielten: (i) Gräser, (ii) Kräuter, (iii) Kryptogame (Moose und/oder Flechten), sowie alle möglichen Kombinationen dieser drei Gruppen. Jede Fläche wurde während fünf Minuten mit einer Intensität von 375 ml min−1 beregnet.Der Grad der Vegetationsbedeckung hatte den grössten Einfluss auf den Bodenabtrag. Dieser verringerte sich um 83% auf Flächen mit 60% Bedeckung im Vergleich zu vegetationsfreien Flächen. Eine Bedeckung von 60% und eine zunehmende Anzahl an funktionalen Gruppen verringerte den Bodenabtrag signifikant. Auf Flächen mit drei funktionalen Gruppen war der Abtrag um das Dreifache geringer als auf Flächen mit einer funktionalen Gruppe. Flächen mit Gräsern waren zudem weniger erosionsanfällig, als Flächen, die keine Gräser aufwiesen.Die Ergebnisse dieser Studie unterstützen die Ansicht, dass neben der Wiederherstellung einer geschlossenen Vegetationsdecke eine hohe Pflanzendiversität ein zusätzlicher Faktor für die weitere Reduktion von Erosionsprozessen in alpinen Ökosystemen sein kann.