人工湿地是农业径流进入水道的最佳保护

来自堪萨斯大学的主要作者的一篇新论文发现，沿着水道建造的湿地是减少大溪流和河流中硝酸盐和沉积物负荷的最具成本效益的方法。该研究建议不应将重点放在单个农场上，而是应在流域范围内实施利用湿地的保护工作。

这篇刚刚发表在《国家科学院院刊》上的论文依靠计算机建模来检查明尼苏达州南部的勒苏尔河流域，这是一个流域，受玉米和大豆的密集农业生产径流影响 - 整个上游的作物特征中西部地区。

“过多的硝酸盐或沉积物影响当地鱼类种群，我们不得不花费对待喝酒的金额水，并有一个下游的影响也，”主要作者艾米·汉森，在KU土木，环境与建筑工程的助理教授。“我们的河流整合了整个景观中正在发生的事情，所以你喜欢去钓鱼或游泳的地方——它是否仍然是一个钓鱼或游泳的好地方，与人们在更远的上游做出的选择有很大关系。过量的污染进入下游水体，如水库或海洋，并导致藻类大量繁殖或缺氧或“死区”。墨西哥湾北部的死区与来自密西西比河流域的硝酸盐直接相关。”

研究小组比较了改善水质的潜在流域方法，例如切断农场径流和增加湿地，然后衡量每种方法的经济成本。由于大多数方法依赖于各个农场的自愿参与，并且由不同机构拼凑而成，因此研究人员发现它们的效果较差。

“目前，有个人管理或保护措施，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。这些是我们考虑的一些不同做法，”汉森说。“但在，非点源的管理是通过激励计划自愿进行的，当协调方法更有效时，这些保护实践通常被考虑的规模是个体农民。在某种程度上，它就像一个回收计划，其中你是说，'任何人回收一件东西总比没有人回收更好。确实如此，进行一些回收总比不回收好，但协调的方法将节省资金并且更有效。”

汉森和她的合著者发现人工湿地是这些做法中最有效的，特别是如果在流域的规模上评估大小和位置时——整个区域都排入公共水道。这位 KU 研究人员说，湿地在两件事上做得很好：当水流向溪流和河流时，它们会减慢水的速度，并且含有可以处理用作作物肥料的营养物质的植被和微生物。

“湿地内的微生物和植物实际上正在去除水中的硝酸盐，”汉森说。“另一方面，对于沉积物，河流湿地正在做的是在这些高流量期间阻止水流——通过阻止水流，你会得到较低的峰值流量，这减少了近河道沉积物的数量。运往下游。”

虽然汉森的研究专长是水质，但她来自明尼苏达大学、加州大学欧文分校和其他机构的合著者为改善农业水质的挑战带来了多学科视角。这项合作得到了国家科学基金会的一项奖励。

“如果没有由水文学家、生态学家、地貌学家、生物地球化学家、社会科学家和环境经济学家组成的团队的多元化专业知识和观点，这项工作是不可能完成的，”加州大学该项目的首席首席研究员 Efi Foufoula 说。 - 尔湾。“NSF 的持续支持使我们能够以全新的视角看待问题，并花时间收集大量现场数据、构建新模型并与利益相关者互动。我们希望我们的结果将影响政策和管理，因为时间紧迫国家的水质目标。”

事实上，新研究的一个关键方面侧重于实施小型浅水河流湿地和稳定沟壑的经济学。据调查人员称，这些措施“显然比现场管理更具成本效益”。但研究人员发现，湿地的性能需要最佳放置，而且通常具有成本效益的湿地对于单个农场或一个机构来说可能过于昂贵。

在PNAS论文的结论的全面战略必须解决的整个流域作为一个系统，从不同的程序和机构的资金集结起来，并查明了河流地区的湿地，这将导致中硝酸盐和沉积物到达水路减少最多的。

研究合著者、生物科学学院教授 Jacques Finlay 说：“这项工作表明，我们无法通过更多的一切照旧的方法在改善农业地区水质的目标上取得真正的进展。”在明尼苏达大学。“相反，如果考虑水污染源的相互作用以及不同的管理选择如何影响它们，保护行动和支持它们的投资可能会更有效。”

研究人员使用勒苏尔河流域作为概念验证的分水岭，但表示他们的发现可以应用于整个中西部的农业地区。

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