Biased representation of disturbance rates in the roadside sampling frame in boreal forests: implications for monitoring design

The North American Breeding Bird Survey (BBS) is the principal source of data to inform researchers about the status of and trend for boreal forest birds. Unfortunately, little BBS coverage is available in the boreal forest, where increasing concern over the status of species breeding there has increased interest in northward expansion of the BBS. However, high disturbance rates in the boreal forest may complicate roadside monitoring. If the roadside sampling frame does not capture variation in disturbance rates because of either road placement or the use of roads for resource extraction, biased trend estimates might result. In this study, we examined roadside bias in the proportional representation of habitat disturbance via spatial data on forest “loss,” forest fires, and anthropogenic disturbance. In each of 455 BBS routes, the area disturbed within multiple buffers away from the road was calculated and compared against the area disturbed in degree blocks and BBS strata. We found a nonlinear relationship between bias and distance from the road, suggesting forest loss and forest fires were underrepresented below 75 and 100 m, respectively. In contrast, anthropogenic disturbance was overrepresented at distances below 500 m and underrepresented thereafter. After accounting for distance from road, BBS routes were reasonably representative of the degree blocks they were within, with only a few strata showing biased representation. In general, anthropogenic disturbance is overrepresented in southern strata, and forest fires are underrepresented in almost all strata. Similar biases exist when comparing the entire road network and the subset sampled by BBS routes against the amount of disturbance within BBS strata; however, the magnitude of biases differed. Based on our results, we recommend that spatial stratification and rotating panel designs be used to spread limited BBS and off-road sampling effort in an unbiased fashion and that new BBS routes be established where sufficient road coverage exists. Représentativité biaisée des taux de perturbation dans le plan d'échantillonnage en bord de routes en forêt boréale : répercussions dans l'élaboration de suivis RÉSUMÉ. Le Relevé des oiseaux nicheurs (BBS) nord-américain est la principale source de données sur le statut et la tendance des oiseaux de la forêt boréale pour les chercheurs. Malheureusement, la couverture du BBS en forêt boréale est faible et les préoccupations grandissantes sur le statut des espèces nichant dans ce milieu ont amené les chercheurs à considérer étendre la couverture du BBS vers le nord. Toutefois, les taux élevés de perturbation en forêt boréale pourraient compliquer les suivis effectués le long des routes. Si l'échantillonnage réalisé en bord de routes ne tient pas compte des taux de perturbation variables tant dans l'emplacement des routes que dans l'utilisation des routes pour l'extraction des ressources, les estimations de la tendance qui en résultent pourraient être faussées. Nous avons examiné si les suivis en bord de routes pouvaient présenter un biais quant à leur représentativité proportionnelle des perturbations d'habitat au moyen de données spatiales sur la « perte » de forêts, les feux de forêt et les perturbations anthropogéniques. Pour chacun des 455 parcours BBS, la superficie perturbée dans diverses bandes de distance du bord des routes a été calculée et comparée à la superficie perturbée dans des quadrilatères d'un degré et des strates du BBS. Nous avons observé une relation non linéaire entre le biais et la distance à la route, ce qui laisse croire que la perte de forêt et les feux de forêt étaient sous-représentés pour des distances inférieures à 75 et à 100 m, respectivement. À l'opposé, les perturbations anthropogéniques étaient surreprésentées pour des distances inférieures à 500 m et sous-représentées au-delà de cette distance. Une fois la distance à la route prise en compte, les parcours BBS étaient raisonnablement représentatifs du quadrilatère d'un degré dans lequel ils se trouvaient; seulement quelques strates présentaient une représentativité biaisée. Dans l'ensemble, les perturbations anthropogéniques étaient surreprésentées dans les strates du sud et les feux de forêt étaient sous-représentés dans presque toutes les strates. Des biais similaires ont été obtenus lorsque nous avons comparé les quantités de perturbations présentes dans le réseau routier en entier et le sous-ensemble échantillonné par le BBS avec les quantités présentes dans les strates entières du BBS, bien que leur ampleur différait. Selon nos résultats, nous recommandons d'une part d'adopter des plans d'échantillonnage fondés sur une stratification spatiale et une rotation afin d'étendre d'une façon non biaisée l'effort limité d'échantillonnage du BBS et des suivis hors routes et, d'autre part, d'établir de nouveaux parcours BBS là où il y a suffisamment de routes.