В начале 1990-х на озере Актон на юго-западе Огайо возникла проблема с грязью. В водораздел озера попадало большое количество наносов с близлежащих ферм. Эти отложения путешествовали через ручьи, осушающие ландшафт, и заполняли озеро.
Итак, Министерство сельского хозяйства США стимулировало местных фермеров к изменению некоторых методов ведения сельского хозяйства. Одним из таких приемов была консервирующая обработка почвы, при которой почву вспахивали реже. Это может уменьшить сток наносов.
Новое исследование изучает, как переход на противоэрозионную обработку почвы повлиял на озеро Эктон за последние десятилетия. С 1994 по 2014 год исследователи измеряли концентрацию взвешенных частиц, азота и фосфора в ручьях, впадающих в озеро Актон.
«Мы обнаружили, что краткосрочные тенденции в качестве воды могут не отражать долгосрочные изменения», - говорит соавтор исследования Майкл Ванни.
Отслеживание изменений качества воды в долгосрочной перспективе имеет жизненно важное значение, говорит Ванни, биолог из Университета Майами, штат Огайо. «У нас не так много долгосрочной информации о том, как качество воды в ручье или озере реагирует на изменения в сельском хозяйстве», - говорит он.
Это может показаться удивительным, поскольку многие экологи изучают сельскохозяйственные водоразделы. Но, по словам Ванни, исследования данной экосистемы обычно краткосрочны. «Долгосрочные исследования, такие как наши, могут выявить важные сдвиги в качестве воды», - говорит Ванни. «Многие из наблюдаемых нами изменений можно увидеть только после изучения потоков в течение 20 с лишним лет."
Ванни и его коллеги обнаружили, что реакция на качество воды отличалась в течение первого десятилетия исследования (1994-2003 гг.) по сравнению со следующим (2004-2014 гг.). Они также обнаружили, что разные концентрации взвешенных отложений, азота и фосфора реагируют по-разному.
Уровни взвешенных наносов снижались на протяжении всего периода исследования. Однако в первые десять лет спад был гораздо более резким.
Уровни фосфора и азота имели противоположные результаты. «Концентрация растворенного фосфора в ручьях резко снизилась в течение первых десяти лет», - говорит Ванни. «Но затем уровень фосфора увеличился в течение следующих десяти лет».
Напротив, уровни азота не сильно изменились за первые десять лет. После этого они резко упали.
Исследование было сосредоточено на водоразделе Аппер-Фо-Майл-Крик, впадающего в озеро Актон. Большая часть окрестностей состоит из кукурузных и соевых ферм. Исследователи отслеживают методы ведения сельского хозяйства в этом районе с 1989 года и качество воды с 1994 года.
Долгосрочные изменения, наблюдаемые в этом исследовании, указывают на то, что могут быть компромиссы в управлении различными аспектами качества воды. «Основной причиной поощрения консервирующей обработки почвы было уменьшение эрозии почвы и отложений в озере Эктон», - говорит Ванни. «Это явно увенчалось успехом. Поступление наносов в озеро уменьшилось».
Уровни азота также снижаются. «Это отлично подходит для местных пресноводных экосистем», - говорит Ванни. «Это также полезно для Мексиканского залива, куда в конечном итоге попадает часть нашего стока».
С другой стороны, повышение уровня фосфора вызывает беспокойство. «Они могут способствовать цветению водорослей вниз по течению», - говорит Ванни. «Возможно, нам придется рассмотреть компромиссы, связанные с управлением отложениями, азотом или фосфором».
Не совсем ясно, как результаты исследования применимы к другим областям. Однако изменения качества воды, наблюдаемые в этом исследовании, аналогичны изменениям, наблюдаемым в некоторых реках, впадающих в озеро Эри.
Высокий уровень фосфора также является проблемой в этих водоразделах. На самом деле, «высокий уровень фосфора вызывает усиление цветения вредных водорослей в озере Эри», - говорит Ванни.
Ванни и его коллеги надеются продолжить измерение изменений во взвешенных отложениях, азоте и фосфоре в бассейне озера Эктон.
«Мы также смотрим на реакцию экосистемы Эктон-Лейк на эти изменения», - говорит Ванни. «Будет очень интересно наблюдать за этими изменениями в течение следующих десяти лет, как с научной точки зрения, так и с точки зрения управления качеством воды».