تاثیر درازمدت فعالیت‌های کشاورزی روی کیفیت آب

در اوایل دهه‌ی ۱۹۹۰ دریاچه‌ی اکتون در جنوب غربی اوهایو دچار مشکل گل‌آلودگی شد. مقادیر عظیمی از رسوبات حاصل از مزارع مجاور وارد حوضه‌ی آبریز دریاچه شده و در نهایت وارد دریاچه می‌شدند. بنابراین وزارت کشاورزی ایالات متحده آمریکا به کشاورزان محلی مشوق‌هایی داده که برخی از فعالیت‌های کشاورزی خود را تغییر دهند. یکی از این اعمال، خاک‌ورزی حفاظتی است که در آن زمین، کمتر شخم زده شود. این امر می‌تواند موجب کاهش رواناب حاوی رسوبات شود.

در مطالعه‌ی جدید به این موضوع پرداخته شده است که چگونه تغییر به‌سمت خاک‌ورزی حفاظتی طی دهه‌های اخیر روی دریاچه‌ی اکتون تاثیر گذاشته است. از سال ۱۹۹۴ تا ۲۰۱۴، پژوهشگران غلظت رسوبات معلق، نیتروژن و فسفر را در جریان‌های آبی که وارد دریاچه‌ی اکتون می‌شدند، اندازه‌گیری کردند. مایکل وانی نویسنده‌ی مقاله می‌گوید:

ما متوجه شدیم روندهای کوتاه‌مدت تغییر در کیفیت آب ممکن است بازتاب‌گر تغییرات بلندمدت کیفیت آب نباشد. ردیابی تغییرات کیفیت آب طی بلندمدت امری ضروری است. ما اطلاعات بلندمدتی درمورد اینکه چگونه کیفیت آب در پاسخ به تغییرات کشاورزی تغییر می‌کند، نداشتیم.

از آن جایی که بسیاری از اکولوژیست‌ها، حوضه‌های آبریز کشاورزی را مورد مطالعه قرار می‌دهند، این نتایج می‌تواند شگفت‌آور باشد؛ براساس گفته‌ی وانی مطالعاتی که روی یک اکوسیستم ویژه انجام می‌شوند، معمولا کوتاه‌مدت هستند.

پژهشگران نمونه‌های آبی را که با استفاده از یک نمونه‌گیر اتوماتیک جمع‌آوری شده بود، مورد مطالعه قرار دادند. این نمونه‌گیر خودکار، نمونه‌های آب را هر هفت ساعت جمع‌آوری می‌کردند.

وانی می‌گوید:

مطالعات بلند‌مدتی نظیر مطالعه‌ی ما می‌تواند نشان‌دهنده‌ی تغییرات مهمی در کیفیت آب باشد. بسیاری از تغییراتی که ما مشاهده کردیم، تنها پس از مطالعه‌ی طولانی‌مدت جریان‌های آب قابل مشاهده است.

وانی و همکارانش دریافتند که تغییر در کیفیت آب در نخستین دهه از مطالعه (۲۰۰۳-۱۹۹۴) با دهه‌ی بعدی (۲۰۱۴-۲۰۰۴) متفاوت بود. آن‌ها همچنین متوجه شدند که غلظت‌ رسوبات معلق، نیتروژن و فسفر هر کدام دارای واکنش متفاوتی هستند. سطوح رسوبات معلق در کل دوره‌ی مطالعه کاهش پیدا کرد، اگرچه کاهش در ده سال نخست بیشتر بود. وانی می‌گوید:

سطوح فسفر و نیتروژن دارای تغییرات متضادی بودند. غلظت فسفر حل شده در آب، طی ده سال اول کاهش شدیدی داشت اما طی ده سال بعد، سطوح فسفر افزایش یافت. در مقابل، سطوح نیتروژن در ده سال اول تغییری نشان نداد ولی پس از آن شدیدا کاهش یافت.

تمرکز این مطالعه روی حوضه‌ی آبریزی بود که وارد دریاچه‌ی اکتون می‌شود. بیشتر مناطق اطراف از مزارع ذرت و سویا تشکیل شده‌اند. پژوهشگران فعالیت‌های کشاورزی این منطقه را از سال ۱۹۸۹ و کیفیت آب آن را از سال ۱۹۹۴ مورد نظارت قرار داده بودند. تغییرات بلندمدت مشاهده شده در این مطالعه نشان می‌دهد که ممکن است اثر متقابلی در مدیریت جنبه‌های مختلف مدیریت کیفیت آب وجود داشته باشد. دلیل اصلی تشویق خاک‌ورزی حفاظتی، کاهش فرسایش خاک و رسوب‌گذاری در دریاچه‌ی اکتون بوده است که به‌وضوح موفقیت‌آمیز بوده است و ورودی رسوبات به دریاچه کاهش پیدا کرده است. سطوح نیتروژن نیز در حال کاهش پیدا کردن است. وانی می‌گوید:

این برای اکوسیستم‌های آب شیرین محلی عالی است. این موضوع برای خلیج مکزیک نیز سودمند است زیرا بخشی از رواناب نهایتا وارد آن می‌شود.

با این حال، افزایش سطوح فسفر موجب نگرانی پژوهشگران می‌شود. وانی می‌گوید:

این امر می‌تواند موجب شکوفایی رشد جلبک‌ها در آب شود. ما ممکن است نیاز داشته باشیم که تاثیر متقابل بین مدیریت برای کاهش رسوبات، نیتروژن و فسفر را در نظر بگیریم.

کاملا مشخص نیست که آیا یافته‌های این مطالعه قابل تعمیم به دیگر مناطق نیز باشد یا نه. تغییرات کیفیت آب که در این مطالعه مشاهده شده است، شبیه به آن چه در رودخانه‌هایی که وارد دریاچه‌ی اری در شمال آمریکا می‌شوند، است. وانی گفت:

سطوح فسفر بالای موجود در حوضه‌های آب‌ریز آن دریاچه نیز یک مشکل است. درواقع سطوح بالای فسفر موجب افزایش شکوفایی جمعیت جلبک‌های مضر در دریاچه‌ی اری می‌شود.

وانی و همکارانش قصد دارند اندازه‌گیری تغییر در رسوبات معلق، نیتروژن و فسفر در حوضه‌ی دریاچه اکتون را ادامه دهند. او می‌گوید:

ما واکنش اکوسیستم دریاچه‌ی اکتون را نیز در پاسخ به این تغییرات مورد بررسی قرار خواهیم داد. مشاهده‌ی این تغییرات طی ده سال آینده، هم از دیگاه علمی و هم از نظر مدیریت کیفیت آب جالب است.