爱荷华州的唾手可得的果实

溪流缓冲规则=更干净的水,少的成本
来源:Esri, DigitalGlobe, GeoEye, i-cubed, USDA, USGS, AEX, Getmapping, Aerogrid, IGN, IGP, swisstopo和GIS用户社区

一项对爱荷华州五个具有代表性的县的研究表明,在农田和溪流之间建立简单的缓冲区可以达到该州减少磷污染目标的三分之二,减少氮污染目标的五分之一,而影响的只是一小部分土地所有者和一小部分作物种植面积。

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2013年的爱荷华州营养减少战略承诺,该州将实现一个雄心勃勃的目标,即减少29%的非点源(主要是农场经营)的磷污染,41%的氮污染。伴随该策略的科学评估得出结论,在水道和邻近农田之间放置35英尺宽的草带,这一简单步骤可以减少18%的磷径流,减少7%的氮污染。

188金宝搏总部环境工作组使用高分辨率航空摄影技术评估了在阿拉玛基县、汉密尔顿县、林县、普利茅斯县和联合县实施不同宽度(35英尺、50英尺或75英尺)的河边缓冲区标准对爱荷华州农场的影响

显示丢失的流缓冲区的图片

资料来源:国家农业意象项目,2014年。

制定一个溪边缓冲区标准只会影响少数土地所有者,而且对种植行作物的土地产生几乎无法察觉的影响。

  • 需要一个35英尺的缓冲区,只会影响到这些县8%的土地所有者,只会转化0.05%的玉米和大豆种植面积。
  • 即使是75英尺的标准也只会影响到13%的土地所有者,只会转化0.29%的玉米和大豆种植面积。
  • 71%的土地所有者可以通过种植一英亩或更少的草地缓冲区来达到50英尺的标准。

对EWG来说,这听起来是很容易实现的目标。在农田和水道之间种植狭长的草条,似乎并不需要土地所有者立即开始清理爱荷华州长期以来的脏水。

如果爱荷华州真的要清理它的水道,制定一个至少50英尺的河岸缓冲标准将是一个很好的开始。即使在国家不采取行动的情况下,县也可以采取主动。看看我们发现了什么:

执行概要

一项对爱荷华州五个具有代表性的县的研究表明,在农田和溪流之间建立简单的缓冲区可以达到该州减少磷污染目标的三分之二,减少氮污染目标的五分之一,而影响的只是一小部分土地所有者和一小部分作物种植面积。

2013年的爱荷华州营养减少战略承诺,该州将实现一个雄心勃勃的目标,即减少29%的非点源(主要是农场经营)的磷污染,41%的氮污染。伴随该策略的科学评估得出结论,在水道和邻近农田之间放置35英尺宽的草带,这一简单步骤可以减少18%的磷径流,减少7%的氮污染。

188金宝搏总部环境工作组使用高分辨率航空摄影来评估实施不同宽度(35英尺、50英尺或75英尺)的河边缓冲区标准对爱荷华州农场的影响。EWG挑选了5个县——阿拉玛基、汉密尔顿、林、普利茅斯和联合——它们代表了爱荷华州的主要景观区域,并反映了各县之间用于种植行作物的土地范围。

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分析表明,需要50英尺的缓冲区只会影响这五个县11%的土地所有者——从林县的8%到普利茅斯县的15%不等。此外,只有0.12%的玉米和大豆种植面积需要被永久植被取代,以满足50英尺的需求。71%的受影响的土地所有者只需要转换一英亩或更少的土地就可以达到这个标准。

对EWG来说,这听起来是很容易实现的目标。在农田和水道之间种植狭长的草条——没有补偿——对土地所有者的要求似乎并不过分,因为他们得到了大量的公众支持。邻近的明尼苏达州已经有了一项渐进分区条例,要求在农田和公共水道之间建立50英尺长的河边缓冲区。

爱荷华州就不能这么做吗?

对于那些厌倦了污水的爱荷华州人来说,制定河滨缓冲区标准的前景提出了最重要的政策问题:作为所有权所带来的责任的一部分,期望土地所有者以自己的成本去做什么是公平的?

地主应该做个好公民——用篱笆把牛群挡在邻居的土地之外,在有毒杂草扩散到其他人的田地之前控制住它们,并确保喷洒的除草剂不会损害附近的作物。为什么不能有一个类似的保护下游居民的标准呢?指望纳税人为清理爱荷华州的溪流和河流所需的所有农业运营买单,这是不公平的,也是糟糕的政策。

现在是确定农业土地所有者应该满足的基本照顾标准的时候了。它应该把重点放在那些活动上,例如种植过于靠近水道的作物,这些活动造成了该区域不成比例的水污染,而且对于这些活动,简单而有效的解决办法是现成的。

流侧缓冲区标准完全符合这些标准。如果爱荷华州真的要清理它的水道,那么至少50英尺的河岸缓冲标准将是一个很好的开始。即使在国家不采取行动的情况下,县也可以采取主动。

介绍

爱荷华州的水质是出了名的差而且没有变得更干净。主要原因是肥料和肥料从农场运作中流失。这些被污染的径流使水道的氮和磷超载,并引发了一连串的危害威胁人类健康在小溪和河流中钓鱼、游泳或划桨是一种非常不愉快的经历,尤其是在夏天。

此外,来自爱荷华州和其他农业区的污染径流最终会到达墨西哥湾,在那里,每年夏天都会引发臭名昭著的“死区”,海洋生物无法在那里生存。

2008年,一个财团联邦和州机构的海湾缺氧行动计划呼吁密西西比河沿岸的12个州制定策略,减少营养污染,以缩小“死亡地带”的面积。2013年5月,爱荷华州做出回应减少营养策略该计划寻求将非点源(主要是农场经营)的氮污染减少41%,磷污染减少29%。

伴随科学评估评估各种可能阻止污染径流的措施的有效性。

科学评估报告称,在爱荷华州的水道和邻近的农田之间铺设35英尺宽的草带可以减少18%的磷径流和7%的氮污染。就其本身而言,这种简单的做法——被称为河边缓冲区——将使该州实现削减磷污染目标的近三分之二。它也将达到氮污染目标的近五分之一。河岸缓冲区也将减少堵塞爱荷华州水道的沉积物,并创造新的野生动物栖息地。

EWG利用高分辨率航空摄影和地理信息系统分析了爱荷华州的五个县,以了解有多少土地所有者将受到河边缓冲区标准的影响,以及需要多少英亩的草地带来创建35、50或75英尺宽的缓冲区。

五个县

EWG并没有对爱荷华州的每条水路进行评估,而是选择了五个县——阿拉玛基、汉密尔顿、林、普利茅斯和联合——来反映爱荷华州的五个主要景观区域(图1)。

图1:这五个县分别位于爱荷华州的主要景观区域。

数字

我们还选择了这些县,以便反映出在用于种植行作物的土地百分比上,县与县之间的广泛范围(表1)。例如,汉密尔顿县位于得梅因波洛地貌的中心,几乎完全是耕地,而在爱荷华州东北部古生代高原的阿拉玛基县,由于该地区的喀斯特地形,农业远没有那么普遍。

表1:每个县评估的行作物流行率、英里数和河流数量

行作物的土地百分比 流英里评估 经评估的河流数目
汉密尔顿 > 80% 280 30.
普利茅斯 > 70% 400 28
联盟 > 60% 270 24
> 50% 430 40
Allamakee > 20% 362 38

EWG将其评估限于美国地质调查局的国家水文数据集(NHD)中的命名水道,以便尽可能多地关注常年水道。在横跨五个县的1742英里河流中(表1),81%是常年河流,15%是间断性河流,4%是沟渠。对于间歇性的溪流和沟渠,我们将评估限制在那些已确定河床和河岸的部分。

河边地带缓冲区

根据EWG的评估,这五个县目前沿水路设置的河滨缓冲区的面积差异很大。在阿拉玛基县,满足35英尺标准所需的河边缓冲区面积已经有90%。即使是75英尺的标准,这些英亩也占了所需面积的72%。在另一个极端,普利茅斯县只有52%的缓冲英亩需要达到35英尺的标准;达到75英尺标准所需面积的34%(图2)。

图2:各郡的溪边缓冲区面积已经有所不同数字在适当的位置

有趣的是,汉密尔顿县耕地最集中,但其状况几乎与阿拉玛基县一样好,阿拉玛基县耕地最低。这是个好消息。大量的农田并不一定意味着糟糕的河岸缓冲。

然而,仅仅测量每一种可能的缓冲标准所对应的溪边面积的百分比,就掩盖了溪流段之间的巨大差异。例如,即使在阿拉玛基县,有几个河段目前也达不到35英尺的标准。普利茅斯县的局势尤其严重。在EWG评估的河流段的任何一点上,现有的河岸缓冲区都达不到35英尺的标准。总体而言,在EWG分析的160条独特的河流和河段中,13%的相邻农田有35英尺的充分植被缓冲带,8%有50英尺的完全缓冲带,6%有75英尺的缓冲带(表2)。1%的溪流和河流的面积比达到35英尺标准的面积差了75%以上,4%离达到50英尺的面积差了那么多,11%离达到75英尺的面积差了那么多。

表2。符合标准的河段百分比*

流/河流段 35英尺。 50英尺。 75英尺。
完全缓冲 13% 8% 6%
75 - 99%的缓冲 46% 36% 26%
50 - 74%的缓冲 23% 31% 30%
25 - 49%的缓冲 17% 22% 28%
1 - 25%的缓冲 1% 4% 11%

*由于舍入原因,列相加不等于100%。

即使在相邻油田之间,井流的保护也存在很大差异。流侧缓冲区经常在属性线出现和消失(图3)。

图3:相邻字段上的流侧缓冲区之间的巨大差异。

你可以点击下面的一个县来看看。

资料来源:国家农业意象项目,2014年。

将一小部分作物种植面积转化为农作物种植面积就符合标准

在所有5个县、英亩的数量必须种植草遵守河边地带缓冲的标准是一个很小很小的百分比目前种植玉米和大豆的种植面积的百分比(表3)。玉米和大豆英亩需要满足在Allamakee而后标准范围从0.03%,汉密尔顿,林恩和联合县,普利茅斯县只有0.08%。这相当于在所有五个县需要种植565英亩的行作物——占所有玉米和大豆种植面积的0.05%。值得注意的是,即使是50英尺的缓冲标准,在所有五个县总共也只需要不到1500英亩的土地——占种植行作物土地的0.12%。

表3:很少英亩的玉米和大豆需要种植草。

2013年玉米和大豆种植面积 满足标准所需的面积 达到标准所需玉米和大豆种植面积的百分比
而后, 15米 75英尺的 而后, 15米 75英尺的
Allamakee 89502年 23 79 288 0.03% 0.09% 0.32%
汉密尔顿 301683年 81 164 457 0.03% 0.05% 0.15%
245438年 72 183 455 0.03% 0.07% 0.19%
普利茅斯 402304年 338 793 1813年 0.08% 0.20% 0.45%
联盟 179103年 51 212 509 0.03% 0.12% 0.28%
总计 1218028年 565 1430年 3522年 0.05% 0.12% 0.29%

在汉密尔顿县,即使达到75英尺的溪边缓冲区标准,也只需要将0.15%的玉米和大豆英亩转化为草地。如果普利茅斯县达到这一标准——该县缺少最多的河岸缓冲区——只会占用0.45%的行作物英亩。要想在所有五个县达到75英尺的标准,需要3522英亩的土地——占玉米和大豆种植面积的0.29%。

大多数土地所有者不会受到影响

EWG评估的所有水道达到河滨缓冲区标准,只会影响五个县的一小部分土地所有者。即使实施75英尺的标准也只会影响13%的土地所有者(表4)。达到35英尺的标准只会影响8%的土地所有者。

表4:受各种可能标准影响的土地所有者百分比

所有受影响的土地所有者的百分比 河流沿岸农田的土地所有者受影响的百分比
而后, 15米 75英尺的 而后, 15米 75英尺的
普利茅斯 13% 15% 17% 67% 77% 86%
6% 8% 10% 22% 33% 42%
汉密尔顿 6% 8% 10% 27% 36% 46%
联盟 9% 13% 16% 31% 45% 57%
Allamakee 4% 8% 11% 18% 35% 45%
总计 8% 11% 13% 34% 46% 56%

当然,缓冲区标准将影响到溪流和河流附近实际拥有农田的更大比例的土地所有者,从达到35英尺标准的34%到达到75英尺标准的56%。普利茅斯县更多的河岸土地所有者将受到影响,这反映了该县目前河岸缓冲区的糟糕状况。

更令人吃惊的是,85%的所有受影响的土地所有者所有需要五个县只有一英亩或更少的耕地转化为满足而后标准(表5)。将一个英亩或少会使71%的地主见到了一座50英尺高的标准和54%达到75英尺高的要求。在EWG的分析中,平均每个土地所有者控制了超过125英亩的土地。

表5所示。通过转换给定的英亩数,能够达到每种标准的独特业主的百分比

满足每项标准所需的额外溪边缓冲区面积 35英尺。 50英尺。 75英尺。
0.01 - -0.25英亩 56% 43% 27%
0.26 - -0.5英亩 13% 14% 13%
0.51 - 1英亩 16% 14% 14%
1.01 - 2英亩 10% 15% 14%
2.01 - 3英亩 3% 7% 10%
3.01 - 4英亩 1% 3% 7%
4.01 - 5英亩 0% 2% 4%
5英亩以上 0% 2% 10%

结论

EWG对这五个县样本的溪边缓冲区的评估表明,制定和实施溪边缓冲区标准将是一个简单但非常有效的方法,可以在实现爱荷华州营养减少战略目标方面取得重大进展。一项溪边缓冲区标准将使爱荷华州走上最终清理过于肮脏的河流和溪流的道路。

此外,一个溪边缓冲区标准将要求在被评估的县中,将一小部分英亩土地转换为草地带。个人土地所有者的土地投资也会非常少。绝大多数土地所有者根本不会受到影响。

对于那些厌倦了污水的爱荷华州人来说,制定一个溪边缓冲区标准是最重要的政策问题——期望土地所有者以自己的成本作为所有权责任的一部分,这是公平的吗?

如果爱荷华州真的要清理它的水,一个至少50英尺的河边缓冲标准将是一个很好的开始。即使在州不采取行动的情况下,爱荷华州的县也可以主动保护自己的水道。

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方法

描述河道

美国地质勘探局国家水文数据集流线被用来识别爱荷华州五个县的地表水。为了减少评估的暂时性水道数量,这些数据经过过滤,只显示带有适当名称(GNIS名称)的特征。根据最近(2007年、2009年和2010年)的高分辨率航空摄影,剩余的流线被用作岸线的预先数字化指南。计算机模型识别的地表水也使用相同的图像。要在分析中考虑,数字化地表水必须在2013年的图像中保持一个可以看到的固定的河床和堤岸,以过滤掉所有短暂的水道。

农业河边地带缓冲区

在确定了所有命名水道的代表性足迹后,绘制了35,50和75英尺的河岸缓冲区。美国农业部公共土地单位(Common Land Unit)的数据仅用于隔离被分类为农业的土地上的缓冲区。然后使用归一化差异植被指数(一种由航空摄影开发的产品)来评估这些地区是否有植被。每一英里未达到各种标准的河岸缓冲段的评估海岸线都要与2013年的图像进行手工检查。比标准更窄的河岸缓冲区段也与鳟鱼溪、高度易蚀土地和受损水道交叉制成表格,以生成汇总统计数据。

地主评估

最新的土地所有权GIS数据(2014年)均购自5个县。这些数据都被重新分类,以确定归类为“农业”的地块,并按唯一的土地所有者进行汇总。然后,这些地块与EWG评估的水道和缓冲区交叉列表,以提供土地所有者和土地分类的汇总统计数据。

参考文献

爱荷华州营养减少战略。http://www.nutrientstrategy.iastate.edu/sites/default/files/documents/NRSfull-130529.pdf

Helmers, M., Isenhart, T., Dosskey, M., Dabney, S., and strorock, J. 2008。缓冲器和植物滤带。http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1580&context=abe_eng_pubs

Hawes, E.和Markelle Smith M. M. 2005。河岸缓冲区:功能和推荐宽度。http://www.eightmileriver.org/resources/digital_library/appendicies/09c3_Riparian%20Buffer%20Science_YALE.pdf

美国地质调查局,内政部,2014。国家水文学的数据集。http://datagateway.nrcs.usda.gov/。2014年6月,通过。DOI-USGS,华盛顿特区。

美国农业部,农业服务局,2008。公共用地单位。No Longer Available http://www.fsa.usda.gov/FSA/apfoapp?area=home&subject=prod&topic=clu。2013年3月1日生效。USDA-FSA,华盛顿特区

爱荷华州自然资源部。普利茅斯县2010年。彩色红外航空摄影(春季)。2014年6月,通过。得梅因,爱荷华州。

爱荷华州自然资源部。2009年汉密尔顿县。彩色红外航空摄影(春季)。2014年6月,通过。得梅因,爱荷华州。

爱荷华州自然资源部。2009年联合县。彩色红外航空摄影(春季)。2014年6月,通过。得梅因,爱荷华州。

爱荷华州自然资源部。Allamakee县2007年。彩色红外航空摄影(春季)。2014年6月,通过。得梅因,爱荷华州。

爱荷华州自然资源部。林恩县2007年。彩色红外航空摄影(春季)。2014年6月,通过。得梅因,爱荷华州。

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