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研究表明,人工湿地是农业径流入河的最佳保护措施

一项新的研究发现,沿水道建造湿地是减少大型河流中硝酸盐和泥沙含量的最具成本效益的方法。这项研究建议,应该在流域范围内开展利用湿地的保护工作,而不是把重点放在单个农场上。

这项研究由昆士兰大学土木、环境与建筑工程助理教授艾米·汉森(Amy Hansen)领导,利用计算机模型研究了明尼苏达州南部的勒苏厄河流域,该流域是玉米和大豆密集农业生产造成的径流流域。

“过量的硝酸盐或沉淀物会影响当地的鱼类数量,影响我们处理饮用水所需的资金,还有下游影响,”汉森说我们的河流整合了景观中正在发生的一切,因此,您喜欢去钓鱼或游泳的地方——无论那里继续是钓鱼或游泳的好地方,都与人们在更远的上游做出的选择有很大关系。过量的污染会像水库或海洋一样进入下游水体,造成藻华、缺氧或‘死区’。墨西哥湾北部的死区与密西西比河流域的硝酸盐直接相关。”

研究小组比较了潜在的改善水质的分水岭方法,例如减少农场的径流和增加湿地,然后衡量了每种方法的经济成本。

由于大多数方法依赖于个体农场的自愿参与,并且由不同的机构拼凑而成,研究人员发现它们的效果较差。

“目前,有单独的管理或保护措施,包括覆盖作物、高精度施肥、减少耕作、人工湿地和沟壑尖端管理。“这些是我们考虑过的一些不同的做法,”汉森说但在美国,通过激励计划对非点源进行管理是自愿的,这些保护措施的规模通常由农民个人来考虑,而协调方法更有效。在某种程度上,这就像一个回收计划,你在说,‘任何人回收一件东西总比没有人回收好。’这是真的,有人回收总比没有人回收好,但协调的方法会省钱,更有效。”

汉森和她的团队发现,人工湿地是这些实践中最有效的,特别是如果在流域尺度上评估其大小和位置。这位KU的研究人员说,湿地有两个好处:它们能减缓水流向溪流和河流的速度,并含有植物和微生物,它们能处理用作作物肥料的营养物质。

“湿地中的微生物和植物实际上正在清除水中的硝酸盐,”汉森说另一方面,对于泥沙,河流湿地所做的是在这些高流量期间将水拦住——通过拦住这些水,你得到的是较低的洪峰流量,这减少了被输送到下游的近河道泥沙量。”

“这项工作不可能没有由水文学家、生态学家、地貌学家、生物地球化学学家、社会科学家和环境经济学家组成的团队的不同专业和观点,”来自加利福尼亚大学欧文分校的项目首席研究员Efi Foufoula Georgiou说。国家科学基金会的持续支持使我们能够对这个问题有一个全新的认识,并花时间收集广泛的实地数据、建立新的模型和与利益相关者接触。我们希望,随着时间的流逝,我们的成果将影响到政策和管理,以实现国家的水质目标。”

这项新研究的一个关键方面集中在实施小型浅层河流湿地和稳定沟壑的经济学上。据调查人员说,这种措施显然比实地管理更具成本效益。但研究人员发现,湿地的性能需要最佳的布局,而且通常成本效益高的湿地对于一个农场或一个机构来说成本太高。

PNAS的文件总结说,一个综合战略必须把整个流域作为一个系统来处理,将不同项目和机构的资金结合起来,并确定河流湿地的位置,从而最大限度地减少到达水道的硝酸盐和沉积物。

“这项研究表明,我们不能以更普遍的商业方式来改善农业领域的水质目标,”研究合著者Jacques Finlay说,她是明尼苏达大学生物科学学院的教授。相反,保护行动和支持它们的投资,如果他们考虑到水污染源的相互作用以及不同的管理方式对它们的影响,则会更有效。

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