Uit een nieuw artikel van een hoofdauteur van de Universiteit van Kansas blijkt dat wetlands die langs waterwegen zijn aangelegd de meest kosteneffectieve manier zijn om de nitraat- en sedimentbelasting in grote beken en rivieren te verminderen. In plaats van zich te concentreren op individuele bedrijven, het onderzoek suggereert dat instandhoudingsinspanningen met behulp van wetlands moeten worden uitgevoerd op de schaal van het stroomgebied.

De krant, zojuist gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , vertrouwden op computermodellen om het Le Sueur River Basin in het zuiden van Minnesota te onderzoeken, een stroomgebied dat onderhevig is aan afvloeiing van de intensieve landbouwproductie van maïs en sojabonen - gewassen die kenmerkend zijn voor de hele regio Upper Midwest.

"Overmatig nitraat of sediment tast de lokale vispopulaties aan, het bedrag dat we moeten uitgeven om drinkwater te zuiveren, en er is ook een stroomafwaarts effect, " zei hoofdauteur Amy Hansen, assistent-professor civiele, milieu- en bouwkunde aan de KU. "Onze rivieren integreren wat er in het landschap gebeurt, dus die locatie waar je graag gaat vissen of zwemmen - of dat nog steeds een geweldige plek is om te vissen of zwemmen, heeft veel te maken met de keuzes die mensen verder stroomopwaarts maken. Overmatige vervuiling gaat naar een waterlichaam stroomafwaarts zoals een reservoir of de oceaan en veroorzaakt algenbloei of hypoxische of 'dode zones'. De dode zone in de noordelijke Golf van Mexico is direct gecorreleerd met nitraat dat afkomstig is uit het stroomgebied van de Mississippi."

Het onderzoeksteam vergeleek mogelijke stroomgebiedbenaderingen om de waterkwaliteit te verbeteren, zoals het verminderen van de afvoer van boerderijen en het toevoegen van wetlands, peilde vervolgens de economische kosten van elk. Omdat de meeste methoden afhankelijk zijn van vrijwillige deelname van individuele boerderijen en worden uitgevoerd door een lappendeken van verschillende instanties, de onderzoekers ontdekten dat ze minder effectief zijn.

"Momenteel, er zijn individuele beheers- of instandhoudingspraktijken, en die omvatten bodembedekkers, uiterst nauwkeurige bemesting, verminderde grondbewerking, aangelegde wetlands en ravijntipbeheer. Dat zijn enkele van de verschillende praktijken die we hebben overwogen, Hansen zei. "Maar het beheer van niet-puntbronnen is vrijwillig in de VS door middel van stimuleringsprogramma's, en de schaal waarop deze instandhoudingspraktijken vaak worden beschouwd, is de individuele boer, wanneer een gecoördineerde aanpak veel effectiever is. Op een manier, het is als een recyclingprogramma waarbij je zegt:'Iedereen die één ding recyclet, is beter dan niemand die recyclet.' Dit is waar, sommige recycling is beter dan geen recycling, maar een gecoördineerde aanpak zal geld besparen en effectiever zijn."

Hansen en haar co-auteurs ontdekten dat aangelegde wetlands het meest effectief zijn van deze praktijken. vooral als de grootte en locatie worden beoordeeld op de schaal van een stroomgebied - een hele regio die uitmondt in een gemeenschappelijke waterweg. De KU-onderzoeker zei dat wetlands twee dingen goed doen:ze vertragen het water terwijl het naar beken en rivieren stroomt en bevatten vegetatie en microben die voedingsstoffen kunnen verwerken die als meststof voor gewassen worden gebruikt.

"Microben en planten in wetlands verwijderen feitelijk het nitraat uit het water, "Zei Hansen. "Met sediment, anderzijds, wat de fluviatiele wetlands doen, is het water tegenhouden tijdens deze hoge stromingen - en door dat water tegen te houden, krijg je lagere piekstroomstromen, wat de hoeveelheid nabij kanaalsediment vermindert dat stroomafwaarts wordt getransporteerd."

Hoewel de onderzoeksexpertise van Hansen op het gebied van waterkwaliteit ligt, haar co-auteurs van de Universiteit van Minnesota, de University of California-Irvine en andere instellingen in de Verenigde Staten brachten multidisciplinaire perspectieven op de uitdaging om de waterkwaliteit in de landbouw te verbeteren. De samenwerking werd ondersteund door een prijs van de National Science Foundation.

"Dit werk zou niet mogelijk zijn geweest zonder de uiteenlopende expertise en het perspectief van het team bestaande uit hydrologen, ecologen, geomorfologen, biogeochemici, sociale wetenschappers en milieu-economen, " zei Efi Foufoula, de hoofdonderzoeker van het project van de University of California-Irvine. "De aanhoudende NSF-ondersteuning stelde ons in staat om een ​​frisse kijk op het probleem te krijgen en de tijd te nemen die nodig is om uitgebreide veldgegevens te verzamelen, nieuwe modellen te bouwen en met belanghebbenden in gesprek te gaan. We hopen dat onze resultaten van invloed zullen zijn op beleid en beheer naarmate de klok tikt om de waterkwaliteitsdoelstellingen van de staat te halen."

Inderdaad, een belangrijk aspect van de nieuwe studie richt zich op de economie van het implementeren van kleine, ondiepe rivierwatergebieden en stabiliserende ravijnen. Volgens de rechercheurs dergelijke maatregelen "waren duidelijk kosteneffectiever dan veldbeheer." Maar de onderzoekers ontdekten dat de prestaties van wetlands een optimale plaatsing vereisten, en vaak kunnen kosteneffectieve wetlands te duur zijn voor een enkele boerderij of een agentschap om op te zetten.

De PNAS paper concludeert dat een alomvattende strategie een volledig stroomgebied als een systeem moet aanpakken, het combineren van fondsen van verschillende programma's en instanties en het aanwijzen van locaties voor rivierwatergebieden die zullen leiden tot de grootste vermindering van nitraten en sedimenten die waterwegen bereiken.

"Dit werk laat zien dat we geen echte vooruitgang kunnen boeken in de richting van onze doelen voor het verbeteren van de waterkwaliteit in landbouwgebieden met een meer business-as-usual benadering, " zei co-auteur Jacques Finlay, a professor in the College of Biological Sciences at the University of Minnesota. "In plaats daarvan, 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.