1. Comparison of staircase and asymmetrical before-after, control-impact (aBACI) experimental designs to test the effectiveness of stream restoration at increasing juvenile steelhead density
- Author
-
Loughin, Thomas M., Bennett, Stephen N., and Bouwes, Nicolaas
- Subjects
Staircases -- Usage -- Environmental aspects ,Rivers -- Environmental aspects -- Protection and preservation ,Rainbow trout -- Environmental aspects -- Protection and preservation ,Watersheds -- Environmental aspects -- Protection and preservation ,Earth sciences - Abstract
Before-after, control-impact (BACI) experimental designs are commonly used in large-scale environmental experiments, but these designs can be confounded by location and time interactions. Staircase designs, where replicate treatments are staggered temporally, have been suggested as an alternative to BACI designs. We performed a simulation study based on data from an ongoing watershed-scale restoration experiment within three streams to test the effectiveness of adding large wood to increase habitat complexity and abundance and productivity of juvenile steelhead (Oncorhynchus mykiss). We compared the power of two asymmetric BACI (aBACI) designs with two staircase designs for detecting changes in the density of steelhead (fish*m-2). A staircase design where treatments were temporally staggered in one treatment section in each stream had the highest power and best precision, especially when the innate spatial and temporal variances of steelhead density were large. A traditional BACI performed the worst, and a variation on another BACI and staircase design had intermediate performance. Multistream staircase designs are also more logistically and economically feasible and can maximize learning by replicating experiments across different stream types. Des schemas experimentaux avant-apres, temoin-impact (AATI) sont couramment employes dans des experiences environnementales a grande echelle, meme si une confusion decoulant des interactions du lieu et du moment peut y etre associee. Il a ete propose que les schemas en escalier, dans lesquels des traitements repetes sont decales dans le temps, pourraient constituer une solution de rechange aux schemas AATI. Nous avons effectue une etude de simulation reposant sur des donnees issues d'une experience de restauration en cours a l'echelle du bassin versant dans trois cours d'eau, afin de verifier l'efficacite de l'ajout de grands debris ligneux pour accroitre la complexite des habitats et l'abondance et la productivite des truites arc-enciel anadromes (Oncorhynchus mykiss) juveniles. Nous avons compare l'efficacite de deux schemas AATI asymetriques (AATIa) et de deux schemas en escalier pour ce qui est de detecter les variations de la densite des truites arc-en-ciel anadromes (poissons*[m.sup.-2]). Un schema en escalier dans lequel les traitements sont decales dans le temps dans un troncon traite de chaque cours d'eau produit la plus grande efficacite et la plus grande precision, particulierement quand les variances spatiales et temporelles innees de la densite des truites sont grandes. Un schema AATI traditionnel donne les pires resultats et une variation sur un autre schema AATI et en escalier produit des resultats de qualite intermediaire. Les schemas en escalier a cours d'eau multiples presentent egalement une plus grande faisabilite logistique et economique et peuvent maximiser les apprentissages en permettant de reproduire des experiences dans differents types de cours d'eau. [Traduit par la Redaction], Introduction Ecosystem experiments using impacts (e.g., perturbations such as logging, addition of nutrients) have led to a greater understanding of the influence of management actions on ecosystem processes and biological [...]
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- 2021
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