Saltmarsh Conservation, Management and Restoration: Coastal Systems and Continental Margins

236 Pages·2008·10.265 MB·English

by  J. Patrick Doody (auth.)

Saltmarsh Conservation, Management and Restoration
Coastal Systems and Continental Margins
VOLUME 12
Series Editor
Bilal U. Haq
Editorial Advisory Board
M. Collins, Dept. of Oceanography, University of Southampton, U.K.
D. Eisma, Emeritus Professor, Utrecht University and Netherlands
Institute for Sea Research, Texel, The Netherlands
K.E. Louden, Dept. of Oceanography, Dalhousie University, Halifax,
NS, Canada
J.D. Milliman, School of Marine Science, The College of William & Mary,
Gloucester Point, VA, U.S.A.
H.W. Posamentier, Anadarko Canada Corporation, Calgary, AB, Canada
A. Watts, Dept. of Earth Sciences, University of Oxford, U.K.
The titles published in this series are listed at the end of this volume.
Saltmarsh Conservation,
Management and Restoration
By
J. Patrick Doody
National Coastal Consultants, Brampton, UK
J. Patrick Doody
National Coastal Consultants
Brampton
UK
Series Editor:
Bilal V. Haq
Bethesda
MD
USA
Cover illustrations
Left: Salicoria europaea. Top right: Dissected, grazed upper saltmarsh in Devon. Bottom
right: Salt pan. Photographs taken by J. Patrick Doody.
ISBN 978-1-4020-4603-2 eISBN 978-1-4020-5748-9
Library of Congress Control Number : 2007933718
© 2008 Springer
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9 8 7 6 5 4 3 2 1
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This book is dedicated to my wife who on some
of our trips could be heard to say ‘oh not
another saltmarsh’. Despite this, we are still
together after more than 30 years. Perhaps
saltmarshes have a little extra after all!
Contents
Foreword. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Preface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
1. Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Sediments and Sedimentary Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Saltmarsh Vegetation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.1 Tides and Transitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.2 Succession . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.3 The Nature of the Vegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 An Ecosystem Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.1 Productivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.2 Internal and External Relationships. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Geographical Location and Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2. Human Infl uences. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Traditional Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.1 Grazing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.2 Reed Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.3 Samphire Gathering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.4 Saltmarsh ‘Haying’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Excavation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.1 Turf Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.2 Sediment Extraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 Summer Dykes, Grazing Marsh, Salinas and Rice Fields . . . . . . . . 20
2.3.1 Summer Dykes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.2 Grazing Marsh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.3 Salinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.4 Rice Cultivation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
vii
viii Contents
2.4 Enclosure and Habitat Loss – ‘Land Claim’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.1 Saltmarshes, Other Coastal Wetlands and Mosquitoes . . . . . 25
2.4.2 Enclosure and Drainage of Coastal Wetlands
for Agriculture. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4.3 ‘Warping’ and Sediment Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4.4 Enclosure for Infrastructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.5 Summary of Enclosure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.5 Other Infl uences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3. Nature Conservation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2 The USA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3 The Changing Scene in Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.4 Habitat Loss and Nature Conservation in the UK . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.4.1 Saltmarsh Enclosure in the Wash, South-East England. . . . . 36
3.4.2 Erosion of Essex Saltmarsh, South-East England . . . . . . . . . 38
3.4.3 Cardiff Bay, South Wales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.5 From Enclosure to Enlightenment and Realignment. . . . . . . . . . . . . 41
3.5.1 ‘Protecting’ Essex Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.5.2 The UK ‘Saltmarsh Squeeze’. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.5.3 Enlightenment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.6 The Rest of Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.6.1 Europe – ICZM, Erosion and All That . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.6.2 Accommodating Change – ‘Living with the Sea’ . . . . . . . . . 46
4. States and Values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.1.1 Driving Forces, Pressures, States, Impacts
and Response (DPSIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.2 Physical States – Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2.1 State 1 – Accreting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.2.2 State 2 – Semi-Stable (Dynamic Equilibrium) . . . . . . . . . . . 52
4.2.3 State 3 – Eroding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3 Physical States – Values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3.1 Ecosystem Values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3.2 Economic Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.3 Cultural Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.4 Vegetative States – Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4.1 State 1 – Heavily Grazed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.4.2 State 2 – Moderately Grazed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.4.3 State 3 – Historically Ungrazed/Lightly Grazed . . . . . . . . . . 66
4.4.4 State 4 – Abandoned, Formerly Grazed .. . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.4.5 State 5 – Overgrazed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.5 Vegetation States – Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.5.1 Nature Conservation Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Contents ix
5. The Physical States. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.2 Physical Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.2.1 Processes Infl uencing the Physical State. . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.3 Values Associated with the Physical State
of the Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.3.1 State 1 – Accreting Saltmarsh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.3.2 State 2 – Dynamically Stable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.3.3 State 3 – Eroding Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.4 Summary – A Physical Model for Change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.4.1 Rates of Accretion and Loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.5 Monitoring is an Essential Tool. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.6 Assessing the Need for Intervention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.6.1 Accreting – State 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.6.2 Dynamic Equilibrium – State 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.6.3 Eroding – State 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.7 Approaches to Restoration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.7.1 Moving Seaward, Creating New Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . 87
5.7.2 Protecting and Restoring Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5.7.3 Moving Landward, Re-integration and Habitat Creation . . . 89
6. Physical States, Restoration Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6.2 Restoring Eroding (State 3) Saltmarsh, Moving
Seaward or ‘Staying Put’. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6.2.1 Warping, Poldering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.2.2 Bay Bottom Terracing in the USA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
6.2.3 Use of Dredged Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6.2.4 Reseeding and Other Vegetation Restoration . . . . . . . . . . . . 94
6.2.5 Planting Cord Grass Spartina spp. in the USA . . . . . . . . . . . 94
6.2.6 Offshore Breakwaters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.2.7 Rip-Rap, Protecting the Eroding Edge. . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.2.8 Setbacks to Planting Native Spartina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.3 Restoring Saltmarsh – Moving Landward:
‘Re-integration with the Sea’. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
6.3.1 Restoring Tidally Restricted Saltmarshes in the USA. . . . . . 98
6.3.2 The German Baltic Coast. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.4 Re-creating Saltmarsh from Agricultural Land in England,
‘Abandonment’ or ‘Managed Realignment’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.4.1 Abandonment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
6.4.2 Realignment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
x Contents
7. Vegetation States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
7.2 Mechanisms for Change – Native Species. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
7.2.1 Native Waterfowl in Europe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
7.2.2 Mammals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
7.2.3 Introduced Nutria in North America . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
7.2.4 Snails and Other Invertebrates. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
7.3 Mechanisms for Change – Grazing by Domestic Livestock . . . . . . . 112
7.3.1 Changes in Plant Communities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
7.3.2 Changes in Rare Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.3.3 Grazing and Breeding Birds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.3.4 Grazing by Domestic Stock, Effects on Avian Herbivores . . 117
7.3.5 Grazing and Invertebrates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
7.3.6 Grazing and Sea Bass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
7.4 Lesser Snow Geese (Chen caerulescens caerulescens) –
A Conservation Dilemma?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.4.1 A Population Explosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.4.2 Grazing Impacts on Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.4.3 Controlling Goose Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
7.5 Changing Biological Values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
7.6 ‘Grazing’ State Evaluation Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
7.6.1 Effecting Vegetative Change – A State Evaluation Model . . 125
8. Grazing Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
8.2 Assessing the Need for Change. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
8.2.1 Historical Understanding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
8.2.2 Protecting Nature Conservation Values . . . . . . . . . . . . . . . . 128
8.2.3 Assessing the Implications of Grazing . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
8.2.4 Grazing Management in North America . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8.3 Managing Grazing Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.3.1 Maintaining Ungrazed/Lightly Grazed ‘Natural’
Saltmarsh (State 3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.3.2 Maintaining Moderately Grazed Saltmarsh (State 2) . . . . . . 132
8.3.3 Maintaining Heavily Grazed Saltmarsh (State 1) . . . . . . . . . 133
8.4 Modifying Saltmarsh Vegetation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
8.4.1 Historically Ungrazed or Lightly Grazed (State 3)
and Moderately Grazed (State 2) Saltmarsh . . . . . . . . . . . . . 133
8.4.2 Reducing Grazing Pressure – Heavily Grazed
(State 1) Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8.4.3 Restoring Grazing on Abandoned (State 4) Saltmarshes. . . . 135
8.4.4 Mowing as a Management Tool on
Abandoned Saltmarshes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.4.5 Restoring ‘Overgrazed’ Saltmarsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
8.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Contents xi
9. Spartina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.1.1 The Nature of Colonisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.1.2 Hybridisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
9.1.3 Pattern of Invasion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
9.1.4 Rates of Sedimentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
9.2 World Domination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9.2.1 World Resources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
9.2.2 Spread in China, Australia and New Zealand . . . . . . . . . . 145
9.2.3 USA, Washington State and San Francisco Bay . . . . . . . . 146
9.3 Changing Perceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
9.3.1 Impacts on Bird Populations in the UK. . . . . . . . . . . . . . . 148
9.3.2 Impacts on Amenity Beaches, North-West England . . . . . 148
9.3.3 Problems in the USA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9.3.4 Studies Elsewhere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
9.4 Methods of Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
9.4.1 Herbicides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.4.2 Physical/Mechanical Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
9.4.3 Grazing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
9.4.4 Biological Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
9.4.5 Summary of Control Measures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9.5 Spartina spp. Friend or Foe? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.5.1 Control – Concerns and Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.5.2 ‘Natural Die Back’. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
9.5.3 Changing Patterns of Invasion – Great Britain. . . . . . . . . . 157
9.5.4 Spartina in North-West England, a Case of Succession . . 158
9.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.6.1 Spartina anglica – A Natural Component
of Saltmarshes in the UK and Ireland?. . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.6.2 Friend or Foe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
10. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
10.2 Time and Tide Wait for No One. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
10.2.1 Can Saltmarshes Keep Pace with Sea-Level Rise? . . . . . 167
10.3 Saltmarshes and Saltmarsh Restoration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
10.4 Southern North Sea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
10.4.1 Will it All Come Out in the Wash?. . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.4.2 Realignment in Belgium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
10.4.3 The Wadden Sea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
10.5 Restoration in North America . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
10.5.1 The State of Louisiana and the Mississippi Delta . . . . . . 174
10.5.2 San Francisco Bay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
10.5.3 Restoration in Canada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175