Прибрежный буфер или буфер потока - это покрытая растительностью территория (« буферная полоса ») около потока , обычно покрытая лесом , которая помогает затенять и частично защищать поток от воздействия соседних землепользований . Она играет ключевую роль в повышении качества воды в связанных потоках, реках и озерах , тем самым обеспечивая экологические выгоды. С упадком многих водных экосистем из-за сельского хозяйства прибрежные буферы стали очень распространенной практикой сохранения , направленной на повышение качества воды и снижение загрязнения .
Прибрежные буферы действуют для перехвата осадков , питательных веществ , пестицидов и других материалов в поверхностном стоке и уменьшают количество питательных веществ и других загрязняющих веществ в мелководном подземном потоке воды . [1] Они также служат для обеспечения среды обитания и коридоров для диких животных в первую очередь в сельскохозяйственных районах. Они также могут играть ключевую роль в снижении эрозии , обеспечивая стабилизацию берегов ручьев . Масштабные результаты продемонстрировали, что расширение прибрежных буферов за счет развертывания систем плантаций может эффективно сократить выбросы азота в воду и потери почвы из-за ветровой эрозии, одновременно обеспечивая существенные сопутствующие экологические выгоды, имея ограниченные негативные последствия для текущего сельскохозяйственного производства. [2]
Прибрежные буферы перехватывают осадок и питательные вещества. Они противодействуют эвтрофикации в расположенных ниже по течению озерах и прудах, которая может быть пагубной для водных местообитаний из-за массовой гибели рыбы , происходящей при масштабной эвтрофикации. Прибрежные буферы удерживают химические вещества, такие как пестициды, которые могут быть вредны для водной флоры и фауны, вне воды. Некоторые пестициды могут быть особенно вредными, если они биоаккумулируются в организме, причем химические вещества достигают вредных уровней, когда они готовы к употреблению человеком. Прибрежные буферы также стабилизируют берег, окружающий водоем, что важно, поскольку эрозия может быть серьезной проблемой в сельскохозяйственных регионах, когда срезанные (размытые) берега могут вывести землю из эксплуатации. Эрозия также может привести к седиментации и заилению расположенных ниже по течению озер, прудов и водохранилищ. Заиление может значительно сократить срок службы водохранилищ и плотин , которые их создают.
Прибрежные буферы могут выступать в качестве важнейшей среды обитания для большого количества видов, особенно тех, которые потеряли среду обитания из-за ввода в эксплуатацию сельскохозяйственных земель. Среда обитания, предоставляемая буферами, также служит коридорами для видов, среда обитания которых была фрагментирована различными видами землепользования. Добавление этой покрытой растительностью территории вблизи источника воды увеличивает биоразнообразие , позволяя видам восстановиться после перемещения из-за неприродоохранного использования земли. Благодаря такому восстановлению количество местных видов и биоразнообразие в целом могут быть увеличены. [3] Большие деревья в первой зоне прибрежного буфера обеспечивают тень и, следовательно, охлаждение воды, увеличивая производительность и улучшая качество среды обитания для водных видов. Когда ветви и пни ( крупные древесные обломки ) падают в ручей из прибрежной зоны, создаются дополнительные особенности среды обитания ручья. Углерод добавляется в качестве источника энергии для биоты в ручье.
Буферы повышают стоимость земли и позволяют выращивать прибыльные альтернативные культуры. Растительность, такая как черный орех и лесной орех , которые можно собирать с прибылью, можно включить в прибрежный буфер. Арендная плата за охоту также может быть увеличена, поскольку более обширная среда обитания означает, что земля будет более востребована для охоты. Проектирование буферных зон на основе их гидрологической функции вместо традиционно используемого метода фиксированной ширины может быть экономически выгодным в лесохозяйственной практике. [4]
Прибрежный буфер обычно делится на три различные зоны, каждая из которых имеет свою собственную определенную цель для фильтрации стока и взаимодействия с прилегающей водной системой. Конструкция буфера является ключевым элементом эффективности буфера. Обычно рекомендуется выбирать местные виды для посадки в этих трех зонах, при этом общая ширина буфера составляет 50 футов (15 м) с каждой стороны ручья. [5]
Национальный центр агролесоводства США разработал инструмент проектирования фильтрующих полос под названием AgBufferBuilder, представляющий собой компьютерную программу на основе ГИС для проектирования растительных фильтрующих полос вокруг сельскохозяйственных полей, которая использует анализ рельефа для учета пространственно неравномерного стока.
Лесозаготовки иногда рекомендуются как практика управления в прибрежных буферных зонах, обычно для обеспечения экономического стимула. Однако некоторые исследования показали, что лесозаготовки могут нанести вред популяциям диких животных, особенно птиц. Исследование, проведенное Университетом Миннесоты, показало, что существует корреляция между заготовкой древесины в прибрежных буферных зонах и сокращением популяций птиц. [7] Поэтому лесозаготовки, как правило, не поощряются как экологическая практика и проводятся в специально отведенных для этого зонах.
Программа Conservation Reserve Program (CRP), программа помощи фермерам в США , предоставляет землевладельцам множество стимулов, чтобы побудить их устанавливать прибрежные буферы вокруг водных систем, которые имеют высокую вероятность неточечного загрязнения воды и подвержены сильной эрозии. Например, система Riparian Buffer Payments в Небраске предлагает оплату стоимости установки, бонус за регистрацию и ежегодную арендную плату.
Эти стимулы предлагаются агрономам, чтобы компенсировать им экономические потери от изъятия этой земли из производства. Если земля сильно подвержена эрозии и дает мало экономической выгоды, иногда может быть более экономично воспользоваться этими программами CRP. [8]
Прибрежные буферы подверглись тщательному изучению их эффективности, что привело к тщательному тестированию и мониторингу. Исследование, проведенное Университетом Джорджии , которое проводилось в течение девятилетнего периода, отслеживало количество удобрений, достигших водораздела от источника внесения. Было обнаружено, что эти буферы удаляли не менее 60% азота из стока и не менее 65% фосфора из вносимых удобрений. То же исследование показало, что эффективность Зоны 3 была намного выше, чем у Зоны 1 и 2 при удалении загрязняющих веществ. [9] Но другое исследование, проведенное в 2017 году, не обнаружило эффективности (или очень ограниченной способности) для снижения выщелачивания глифосата и AMPA в ручьи; спонтанная травянистая растительность RBS так же эффективна, как плантации Salix , а измерения глифосата в стоке через год предполагают неожиданную стойкость и даже способность RBS потенциально способствовать проникновению глифосата на глубину до 70 см в почву. [10] [ требуется разъяснение ]
После первоначальной установки прибрежного буфера требуется относительно небольшое обслуживание для поддержания буфера в хорошем состоянии. После того, как деревья и травы созревают, они естественным образом восстанавливаются и создают более эффективный буфер. Устойчивость прибрежного буфера делает его чрезвычайно привлекательным для землевладельцев, поскольку они выполняют относительно мало работы и все равно получают платежи. Прибрежные буферы имеют потенциал стать наиболее эффективным способом защиты водного биоразнообразия и качества воды, а также управления водными ресурсами в развивающихся странах, у которых нет средств на установку систем очистки и подачи воды в средних и малых городах.
Выбор вида на основе района в Небраске, например:
