Konstruerede vådområder er den bedste beskyttelse for landbrugsafstrømning i vandveje

Et nyt papir fra en hovedforfatter baseret på University of Kansas finder, at vådområder konstrueret langs vandveje er den mest omkostningseffektive måde at reducere nitrat- og sedimentbelastninger i store vandløb og floder. I stedet for at fokusere på individuelle gårde, forskningen foreslår, at bevarelsesindsats ved hjælp af vådområder bør implementeres i vandskelets skala.

Papiret, netop offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences , stolede på computermodellering for at undersøge Le Sueur -flodbassinet i det sydlige Minnesota, et vandskel, der er genstand for afstrømning fra intens landbrugsproduktion af majs og sojabønner - afgrøder, der er karakteristiske for hele Upper Midwest -regionen.

"Overdreven nitrat eller sediment påvirker lokale fiskebestande, mængden af ​​penge, vi skal bruge til behandling af drikkevand, og der er også en effekt nedstrøms, "sagde hovedforfatter Amy Hansen, adjunkt i civil, miljø- og arkitekturteknik på KU. "Vores floder integrerer, hvad der sker på tværs af landskabet, så den placering, som du elsker at gå og fiske eller svømme - uanset om det fortsat er et godt sted at fiske eller svømme, har meget at gøre med de valg, som folk træffer længere opstrøms. Overskydende forurening går til et vandlegeme nedstrøms som et reservoir eller havet og forårsager algeblomstring eller hypoksiske eller 'døde zoner'. Den døde zone i den nordlige Mexicogolf er direkte korreleret med nitrat, der kommer fra Mississippi -flodbassinet. "

Forskergruppen sammenlignede potentielle vandskelstilgange til forbedring af vandkvaliteten, såsom at afskære afstrømning fra gårde og tilføje vådområder, derefter målte de økonomiske omkostninger ved hver. Fordi de fleste metoder er afhængige af frivillige deltagelse fra individuelle bedrifter og implementeres af et patchwork af forskellige agenturer, forskerne fandt ud af, at de var mindre effektive.

"I øjeblikket, der er individuel forvaltnings- eller bevaringspraksis, og dem omfatter dækafgrøde, højpræcisionsgødningsapplikation, reduceret jordbearbejdning, konstrueret vådområder og håndtering af kløftespidser. Det er nogle af de forskellige metoder, vi overvejede, "Sagde Hansen." Men forvaltning af ikke-punktkilder er frivillig i USA gennem incitamentsprogrammer, og omfanget af disse bevaringsmetoder betragtes ofte som den enkelte landmand, når en koordineret tilgang er meget mere effektiv. På en måde, det er som et genbrugsprogram, hvor du siger, 'Enhver, der genbruger én ting, er bedre end ingen, der genbruger.' Det er rigtigt, noget genbrug er bedre end ingen genbrug, men en koordineret tilgang vil spare penge og være mere effektiv. "

Hansen og hendes medforfattere fandt konstruerede vådområder de mest effektive af disse metoder, især hvis størrelsen og placeringen vurderes i omfanget af et vandskel - en hel region, der løber ud i en fælles vandvej. KU -forskeren sagde, at vådområder gør to ting godt:De bremser vand, når det leder mod vandløb og floder og indeholder vegetation og mikrober, der kan behandle næringsstoffer, der bruges som gødning på afgrøder.

"Mikrober og planter inden for vådområder fjerner faktisk nitratet fra vandet, "Sagde Hansen." Med sediment, på den anden side, hvad de fluviale vådområder gør, er at holde vand tilbage under disse høje strømme - og ved at holde det vand tilbage får du lavere spidsstrømme, hvilket reducerer mængden af ​​nærkanalsediment, der transporteres nedstrøms. "

Mens Hansens forskningskompetence er inden for vandkvalitet, hendes medforfattere fra University of Minnesota, University of California-Irvine og andre institutioner i hele USA bragte tværfaglige perspektiver til udfordringen med at forbedre landbrugets vandkvalitet. Samarbejdet blev støttet af en pris fra National Science Foundation.

"Dette arbejde havde ikke været muligt uden teamets mangfoldige ekspertise og perspektiv, der består af hydrologer, økologer, geomorfologer, biogeokemikere, samfundsforskere og miljøøkonomer, "sagde Efi Foufoula, den ledende hovedforsker på projektet fra University of California-Irvine. "Den vedvarende NSF -støtte gav os mulighed for at se et nyt syn på problemet og tage den tid, der kræves til at indsamle omfattende feltdata, bygge nye modeller og engagere sig med interessenter. Vi håber, at vores resultater vil påvirke politik og ledelse, da uret tikker for at opfylde målene for vandkvaliteten i staten. "

Ja, et centralt aspekt af den nye undersøgelse fokuserer på økonomien i at implementere små, lavvandede fluviale vådområder og stabiliserende kløfter. Ifølge efterforskerne, sådanne foranstaltninger "var klart mere omkostningseffektive end feltforvaltning." Men forskerne fandt ud af, at vådområdernes ydeevne krævede optimal placering, og ofte kan omkostningseffektive vådområder være for dyre for en enkelt gård eller et bureau at etablere.

Det PNAS papir konkluderer, at en omfattende strategi skal behandle et helt vendepunkt som et system, ved at kombinere midler fra forskellige programmer og agenturer og lokalisere steder for fluviale vådområder, der vil føre til den største reduktion i nitrater og sedimenter, der når vandveje.

"This work shows that we can't make real progress toward our goals for improving water quality in agricultural areas with more of a business-as-usual approach, " said study co-author Jacques Finlay, a professor in the College of Biological Sciences at the University of Minnesota. "I stedet, conservation actions, and the investments that support them, can be more effective if they consider the interactions that underlie the source of water pollution and how different management options influence them."

The researchers used the Le Sueur River Basin as a proof-of-concept watershed but say their findings could be applied to agricultural regions throughout the Midwest.