Αποκατεστημένα Oxbows ως πρακτική μείωσης θρεπτικών συστατικών στο Agricultural Midwest
Η εξαγωγή θρεπτικών ουσιών από τη ζώνη του καλαμποκιού των Ηνωμένων Πολιτειών επηρεάζει τα ποτάμια σε τοπική και περιφερειακή κλίμακα και συμβάλλει στην ανάπτυξη υποξικών συνθηκών στον Κόλπο του Μεξικού. Η έκταση της υποξίας στον Κόλπο οφείλεται σε μεγάλο βαθμό από φορτία νιτρικού αζώτου που παραδίδονται από τον ποταμό Μισισιπή που προέρχεται από τη γεωργία των καλλιεργειών στις Μεσοδυτικές ΗΠΑ. Τα διαλυτά νιτρικά συνήθως εκπλένονται από καλλιεργημένα και γονιμοποιημένα χωράφια και μεταφέρονται σε ρέματα μέσω της απόρριψης των υπόγειων υδάτων και των τεχνητών υποεπιφανειακών συστημάτων αποστράγγισης.
Λεκάνες απορροής που περιέχουν συστήματα αποστράγγισης υπόγειων πλακιδίων είναι πολύ επιρρεπείς σε αυξημένες απώλειες νιτρικών και απαιτούνται γεωργικές πρακτικές διατήρησης που μειώνουν την απώλεια νιτρικών από την αποστράγγιση των πλακιδίων σε ρυάκια και ποτάμια.
Οι λίμνες Oxbow είναι φυσικά χαρακτηριστικά πλημμυρικής πεδιάδας που σχηματίζονται όταν ένας ποταμός κόβει έναν βρόχο μαιάνδρου καθώς μεταναστεύει πλευρικά εντός της πλημμυρικής του πεδιάδας. Κατά τη διάρκεια των ετών και των δεκαετιών, τα φυσικά τόξα γεμίζουν συχνά με συσσωρευμένο ίζημα. Η αφαίρεση του υλικού πλήρωσης oxbow επιτρέπει στη λίμνη να γεμίσει με νερό και βελτιώνει τον βιότοπο για τα ψάρια, συμπεριλαμβανομένου του ομοσπονδιακού απειλούμενου Topeka shiner (Notropis topeka ) (Bakevich et al., 2013) και υδρόβια πτηνά (LaGrange and Dinsmore, 1989). Νέα εργασία στην Αϊόβα ποσοτικοποιεί τα οφέλη μείωσης νιτρικών αλάτων των αποκαταστάσεων oxbow (Schilling et al., 2017, 2918a, 2918b).
Μια νέα μελέτη ποσοτικοποίησε τις μειώσεις του φορτίου μάζας νιτρικών ενός αποκατεστημένου οξυγόνου στη βόρεια κεντρική Αϊόβα που ανακατασκευάστηκε για να λαμβάνει ροή και θρεπτικά συστατικά από δύο πλακίδια στο υπόγειο πεδίο (Schilling et al., 2018b). Η τοποθεσία oxbow κατασκευάστηκε στην πλημμυρική πεδιάδα του White Fox Creek (Εικόνα 1) με ανασκαφή περίπου 2000 m3 προσχώσεων μετά την εγκατάσταση σε βάθος περίπου 2 m (Εικόνα 2).
Η πρίζα oxbow συνδέεται με το κανάλι του White Fox Creek κατά τη διάρκεια συμβάντων υψηλής ροής. Η παρακολούθηση στην τοποθεσία περιελάμβανε γεωφυσική έρευνα, δίκτυο ρηχών φρεατίων παρακολούθησης, παρακολούθηση νερού πλακιδίων, φρεατίων και επιφανειακών υδάτων και ανάπτυξη ενός αισθητήρα νιτρικών ιόντων συνεχούς ανάγνωσης στο oxbow. Από τα δεδομένα παρακολούθησης, αναπτύχθηκε ένα ισοζύγιο μάζας νιτρικών για να εκτιμηθούν οι ετήσιες και μηνιαίες μειώσεις φορτίου που συμβαίνουν στο oxbow.
Με βάση την παρακολούθηση που διενεργήθηκε το 2017, τα φορτία νιτρικών εισροών στο oxbow κυριαρχούνταν από τις συνεισφορές αποστράγγισης πλακιδίων και η ποσοτικοποίηση του ισοζυγίου μάζας έδειξε ότι το oxbow μείωσε τη συνολική εισροή φορτίων NO3-N κατά 35% κατά τη διάρκεια του έτους. Η μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης νιτρικών αλάτων βρέθηκε να εμφανίζεται στα τέλη του καλοκαιριού και το φθινόπωρο. Συνολικά, το κόστος διατήρησης νιτρικών και κατασκευής (~ 10.000 $) για ένα αποκατεστημένο oxbow είναι παρόμοιες με άλλες πρακτικές που έχουν σχεδιαστεί για την επεξεργασία της αποστράγγισης πλακιδίων, συμπεριλαμβανομένων των βιοαντιδραστηρίων και των κορεσμένων ρυθμιστικών διαλυμάτων. Ωστόσο, τα οφέλη των αποκαταστάσεων oxbow σε σύγκριση με άλλες στρατηγικές εκτείνονται πέρα από την απλή μείωση των νιτρικών αλάτων. Βιοαντιδραστήρες και κορεσμένα ρυθμιστικά διαλύματα εγκαθίστανται κάτω από το έδαφος για την επεξεργασία των λυμάτων αποστράγγισης πλακιδίων, ενώ τα oxbows παρέχουν ολιστικά οφέλη οικοσυστήματος για την άγρια ζωή και ψυχαγωγικά οφέλη για τον ιδιοκτήτη γης (Εικόνα 3). Αν και χρειάζεται περισσότερη δουλειά για την ποσοτικοποίηση των υπηρεσιών οικοσυστήματος σε ευρύτερο φάσμα τοποθεσιών, οι αποκαταστάσεις oxbow θα πρέπει να θεωρούνται βιώσιμη πρακτική μείωσης των νιτρικών αλάτων σε γεωργικές περιοχές.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο μείωση του φορτίου Νιτρικού Νιτρώδους Νιτρώδους άλατος που μετριέται σε ένα κεντρικό αποκατεστημένο οξυγόνο της Αϊόβα, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Ecological Engineering . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Keith E. Schilling και Christopher S. Jones από το Πανεπιστήμιο της Αϊόβα, τους Keegan Kult και Anthony Seemon από τον Σύλλογο Σόγιας της Αϊόβα και την Karen Wilke από το Nature Conservancy.
Η έρευνα για την ποιότητα του νερού oxbow είναι προϊόν συνεργασίας μεταξύ του Πανεπιστημίου της Αϊόβα (Schilling, Dr. Chris Jones), του Nature Conservancy (Karen Wilke) και της Ένωσης Σόγιας της Αϊόβα (Keegan Kult, Anthony Seeman). Η χρηματοδότηση του έργου παρασχέθηκε, εν μέρει, από το TNC, το ISA, το NRCS και το Κέντρο Έρευνας Διατροφικών Προϊόντων του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Αϊόβα.
Αναφορές:
- Bakevich, B.D., Pierce, C.L. και Quist, M.C. 2013. Είδη ψαριών ενδιαιτημάτων και ενώσεις συνάθροισης ψαριών του Topeka Shiner στη δυτική-κεντρική Αϊόβα. Ν. Am. J. Fish. Διαχειρίζονται. 33:1258-1268.
- LaGrange, T. G., and Dinsmore, J. J. 1989. Αποκρίσεις της κοινότητας φυτών και ζώων στους αποκατασταμένους υγροτόπους της Αϊόβα. Prairie Naturalist, 21:39-48.
- Schilling, K.E., Haines, B.J., Jones, C.S. and St Clair, M. 2018a. Αποτελεσματικότητα μιας πρόσφατα ανακατασκευασμένης πλημμυρικής πεδιάδας oxbow για τη μείωση των φορτίων NO 3-N από μια πλημμύρα ελατηρίου. J. Environ. Ανδρας. 215:385-393.
- Schilling, K.E., Kult, K., Wilke, K., Streeter, M. and Vogelgesang, J. 2017. Αναγωγή νιτρικών σε μια ανακατασκευασμένη πλημμυρική πεδιάδα oxbow που τροφοδοτείται από αποστράγγιση πλακιδίων. Ecol. Eng. 102:98-107.
- Schilling, K.E., Kult, K., Seemon, A., Wilke, and Jones, C.J. 2018β. Μείωση Φορτίου Νιτρικών-Ν Μετρήθηκε σε ένα Oxbow που έχει αποκατασταθεί στην κεντρική Iowa. Ecol. Eng. 124:19-22.
