Ett dike insvept i snö kan se lugnt ut. Men snart kommer det att börja kanalisera potentiellt giftiga föroreningar från närliggande gårdsfält till närliggande sjöar och vattendrag. Forskare letar nu efter att omforma dessa diken för att hålla gårdskemikalier och jordar där de gör mest nytta: på gården.
Bönder bygger ofta diken längs naturliga dräneringsvägar. Dessa kanaler bär bort överflödigt regn som annars skulle kunna översvämma fält. Många diken har även kakelavlopp. Dessa rinner under åkrar för att ta bort regnvatten som kan tränga ner i rötterna på grödor.
De flesta gårdsdiken i den amerikanska mellanvästern har en trapetsformad design. Två sidor sluttar ner till en plan botten som är parallell med fältnivån. När vintersnön smälter kommer mycket vatten att rinna från fälten och ner i diken. Snart kommer vårregn att föra bort jord och gödningsmedel som appliceras på odlingsmarker. Miljöforskare hänvisar till detta vatten och det som det plockar upp när det rinner över och genom jordar som
KM Kowalski
Dessa diken “flyttar vatten väldigt snabbt från landskapet”, konstaterar Jennifer Tank. “Och en hel del och näringsämnen kommer med det.” Tank är strömekolog och fältbiolog vid University of Notre Dame i South Bend, Ind.
På Shatto Ditch utanför Mentone, Ind., arbetar Tank med att visa hur en dikesdesign i två nivåer och andra steg kan hålla värdefull jord och förorenande kemikalier från sjöar och vattendrag. “Ett demonstrationsprojekt är verkligen användbart för att visa att något kan fungera i den “verkliga världen” under verkliga förhållanden, säger hon. Hennes partners är bönder och forskare med The Nature Conservancy och det lokala Soil and Water Conservation District. Deras mål: Minska avrinning.
Problemet
Gödselmedel kostar bönderna mycket pengar. Men det är värt det, för det hjälper deras grödor att växa sig större och snabbare. Bekämpningsmedel kan hålla växter friska genom att avskräcka tillväxten av ogräs eller insekter och andra skadedjur som äter löv, rötter och grödor. Men när de kemikalierna väl lämnar gården hjälper de inte längre. De är helt enkelt föroreningar. Och de kan skada arter på andra håll.
Till exempel mynnar Shatto Ditch i Tippecanoe River. Där lever den hotade klubbmusslan tillsammans med andra arter. Föroreningar i avrinning kan förgifta dem.
Uttvättad gödsel som var avsedd för grödor kan även mata andra organismer, inklusive skadliga alger och bakterier. Om de växer utom kontroll kan de skapa en skadlig “blomning”. Sådana blomningar kan döda fiskar och andra vattenlevande varelser. Det händer eftersom de många algerna och bakterierna så småningom dör och bryts ner. Den processen suger upp syre och skapar “döda zoner” med låg syrehalt.
Algblomning kan också producera gifter. I augusti förra året stängde en algblomning i Lake Erie den allmänna vattenförsörjningen för Toledo, Ohio. Stadstjänstemän hittade ett toxin som kallas mikrocystin (MY-kroh-SIS-tenn) i nivåer över en del per miljard. Detta toxin kan skada en persons lever och nervsystem. Och människor är inte de enda organismerna som kan drabbas av detta. Vilda djur kommer också att göra det.
Till och med avrinning av mark kan skada miljön. När det gäller Amerikas största amfibier, hellbenders, kan det sedimentet grumla floderna som dessa salamandrar kallar hem. I extrema fall kan det kväva dem.
I hopp om att komma undan dessa problem har forskare arbetat med nya metoder för att kontrollera avrinning.
Så fungerar tvåvåningsdiket
Den del av Shatto Ditch som används för Tanks demonstrationsprojekt sträcker sig 0,8 kilometer (0,5 mil). Projektet byggde om den sträckan till ett tvåstegsdike. Land på varje sida sluttar ner till en mellannivå nästan 2 meter (nästan 6 fot) bred. Dikessidorna sluttar ner igen till dikets huvudränna nedanför.
J . Tank/Univ. av Notre Dame
Land på mellannivån fungerar som
Tanks team har gjort kemiska tester på vattenprover från Shatto Ditch sedan 2007. Jämfört med ett trapetsformat dike uppströms har tvåstegsdiket klarare vattenflöde. ut. Det betyder att mindre jord rinner bort. Det vattnet har också lägre näringsnivåer.
“Det finns fördelar med vattenkvaliteten”, betonar Tank. Shatto Ditch-projektet är kort jämfört med alla diken och bäckar i Mellanvästern. Men även små förbättringar av vattenkvaliteten kan läggas samman över tusentals mil i ett flodsystem.
Det är inte allt
Shatto Ditch-projektet inkluderar också andra bevarandemetoder. Vissa närliggande bönder lämnar döda växter och stjälkar på marken istället för att plöja upp dem varje höst. Denna så kallade
De flesta bönder runt projektet planterar även vintertäckgrödor, som ettårig rajgräs. De gröna topparna dör av efter snön faller och växer igen tidigt på våren. Men långa rötter når ner i jorden hela tiden. “Rötterna håller näring på marken och låter dem inte rinna ut i vattnet”, säger Tank. Vid planteringstillfället dödar bönder gräset eller annan täckplantering. Sedan så de majs, sojabönor eller andra grödor.
Tanks team tog prover på kakelavlopp längs Shatto Ditch under hela året innan omfattande plantering av vintertäckgrödor började hösten 2013. De fortsatte med provtagningar under hela följande år. Nitrater, en av kemikalierna i gödningsmedel, sjönk med nästan 40 procent. Proverna hade också lägre halter av en annan gödselkomponent, en form av fosfor.
“Dessa data är preliminära”, noterar Tank. Andra forskare behöver fortfarande granska resultaten. Men resultaten verkar lovande. Hennes team planerar att publicera sin forskning snart.
Fördelarna
J. Tank/Univ. av Notre Dame
Lokala Indianabönder finner värde i att anta dessa metoder. Mike Long från Warszawa och Jamie Scott från Pierceton säger att deras gårdar behöver mindre gödningsmedel sedan de började delta i Shatto Ditch-projektet. De tror att det beror på att färre näringsämnen från jordar och tidigare gödningsmedel sköljs bort. Att spendera mindre på gödselmedel sparar pengar nu.
Med tiden kan dikesunderhåll kosta dem och andra bönder mindre också. Silt byggs upp på botten av diken, så de flesta diken måste grävas ut med några års mellanrum. Med dikets tvåstegsdesign tenderar all jord som sköljer av fält att stanna på mittennivån. Botten borde inte fyllas lika snabbt.
Projektet ger också miljöfördelar. “Projekt som dessa är ett stort steg mot att kontrollera tunga fosforbelastningar inför dessa kraftiga regnstormar som vi verkar få under våren”, säger Justin Chaffin. Han är en limnolog – någon som studerar inre vatten – vid Ohio State Universitys Stone Laboratory i Put-in-Bay. Chaffin är inte en del av Shatto Ditch-projektet.
“Jag applåderar Tanks inställning att titta på flera metoder i kombination”, tillägger Jonathan Witter. Han är jordbruksingenjör vid Ohio State Agricultural Technical Institute i Wooster. Även om han inte arbetar med Shatto-projektet har han erfarenhet av att studera andra tvåstegsdiken. Att stapla eller kombinera metoder, såsom tvåstegsdesign och vintertäckgrödor, “kommer att bli en nödvändighet”, säger han. Annars kommer föroreningar av avrinning att fortsätta, och miljöproblemen det orsakar kan bli värre.
Ett demonstrationsprojekt som Shatto Ditch kan vara “en riktig katalysator för andra människor som antar denna strategi”, betonar Witter. “De kan se det. De kan se det.” Och genom att se det fungera kan de uppmuntras att prova det på sina egna gårdar, säger han.
Tank hoppas faktiskt att fler bönder kommer att börja stapla bevarandestrategier. Att minska avrinning av gödselmedel är meningsfullt för miljön, liksom att erbjuda “dollar och cent” fördelar för bönder, säger hon.
Kraftord
(för mer om Power Words, klicka här)
alger
Encelliga organismer, som en gång ansågs vara växter (det är de inte). Som vattenlevande organismer växer de i vatten. Precis som gröna växter är de beroende av solljus för att göra sin mat.
bakterie (flertal bakterie) En encellig organism. Dessa lever nästan överallt på jorden, från havets botten till inuti djuren.
blom (inom mikrobiologi) Den snabba och i stort sett okontrollerade tillväxten av en art, såsom alger i vattendrag berikade med näringsämnen.
gödsel Kväve och annat växtnäring tillsatt jord, vatten eller löv för att öka tillväxten av grödor eller för att fylla på näring som tagits bort tidigare genom växtrötter eller blad.
översvämningsslätten Det nästan platta landet som rinner längs sidan av en flod, för vissa avstånd från vattnet. När floden svämmar över, rinner den över till denna slätt, som med tiden byggs upp med silt kvar när vattnet drar sig tillbaka. Den slam tenderar att vara jord som eroderats från uppströmsmarkerna under regn.
habitat Området eller den naturliga miljön där ett djur eller växt normalt lever, såsom en öken, korallrev eller sötvattensjö. En livsmiljö kan vara hem för tusentals olika arter.
limnologi En gren av ekologi som studerar inre vatten, inklusive sjöar, bäckar och grundvatten. En vetenskapsman som arbetar inom detta område kallas limnolog.
mikrocystiner En klass av toxiner som produceras av några sötvattenalger som också är kända som cyanobakterier. De flesta av dessa toxiner arbetar med pois på levern.nitrat En jon som bildas av kombinationen av en kväveatom bunden till tre syreatomer. Termen används också som ett allmänt namn för någon av olika föreningar som bildas när andra atomer kombineras med den jongruppen.
no till Den något nyligen genomförda praxis av vissa bönder att lämna kvar skörderester (stjälkar, löv och rötter) på plats över vintern, istället för att vända på smutsen och begrava dessa material som marknäring. Syftet: Dessa växtrester hjälper till att förankra jorden på plats under hösten och vintern, vilket minskar jordförlusterna till erosion.
parallell Ett adjektiv som beskriver två saker som ligger sida vid sida och har samma avstånd mellan deras delar. I ordet “alla” är de två sista bokstäverna parallella linjer.
delar per miljoner (eller
miljarder
, eller biljon) Förkortas ofta som ppm (eller ppb eller ppt), det är ett mått på antalet enheter av något material som har blandats in i ett annat. Enheterna bör vara samma (eller likvärdiga) för båda materialen. Så 3 ppb bly i vatten skulle vara 3 delar bly i varje miljard delar vatten.peer review (in science) En process där forskare inom ett område noggrant läser och kritiserar sina kamraters arbete innan den publiceras i en vetenskaplig tidskrift. Peer review hjälper till att förhindra att slarvig vetenskap och dåliga misstag publiceras.
Ett mycket reaktivt, icke-metalliskt grundämne som förekommer naturligt i fosfater. Dess vetenskapliga symbol är P.
pollutant Ett ämne som fläckar något — som luft, vatten, våra kroppar eller produkter. Vissa föroreningar är kemikalier, till exempel bekämpningsmedel. Andra kan vara strålning, inklusive överskottsvärme eller ljus. Även ogräs och andra invasiva arter kan betraktas som en typ av biologisk förorening.
slam Mycket fina mineralpartiklar eller korn som finns i jord. De kan vara gjorda av sand eller andra material. När material av denna storlek utgör de flesta av partiklarna i marken kallas kompositen för lera. Silt bildas genom erosion av stenar och avsätts sedan vanligtvis någon annanstans av vind, vatten eller glaciärer.
bearbetning (v. till till) En vanlig praxis hos bönder att vända jord på åkermarker för att ta bort ogräs och/eller odla marken.
toxin Ett gift som produceras av levande organismer, såsom bakterier, bin, spindlar, giftmurgröna och ormar.
trapezoid En fyrsidig geometrisk figur med endast ett par parallella sidor.
Ordsökning (klicka här för att förstora för utskrift )
Leave a Reply