Role of natural grasslands in retaining nutrients from agriculture
DOI:
https://doi.org/10.26461/13.08Keywords:
Ecosystem services, water quality, eutrophication, buffer zonesAbstract
The intensification of land uses occurred in recent decades in Uruguay had increased the exportation of nutrients to water bodies, explaining the process of eutrophication observed in this period. Laguna de Rocha is a priority site for biodiversity conservation which belongs to the National System of Protected Areas. However, the lagoon also suffered the impacts of land use changes and has registered some events of cyanobacteria and submerged macrophytes blooms. Strip areas between water bodies and agriculture can function as buffer zones, reducing the nutrient load exported from crops or livestock production systems, providing relevant ecosystem services as maintenance of water quality. With experimental runoff plots we estimated the ecosystem service of nutrients retention, provided by natural grasslands, from a field with artificial pastures. We recorded a 55 % phosphate retention, 44 % dissolved inorganic nitrogen, 28 % suspended solids, 47 % total nitrogen and 42 % total phosphorus.
Downloads
References
Aguiar, TR., Rasera, K., Parron, LM., Brito, AG. y Ferreira, MT., 2015. Nutrient removal effectiveness by riparian buffer zones in rural temperate watersheds: The impact of no-till crops practices. En: Agricultural Water Management, 149, pp.74-80.
Al-wadaey, A., Wortmann, CS., Franti, TG., Shapiro, CA. y Eisenhauer, DE., 2012. Effectiveness of grass filters in reducing phosphorus and sediment runoff. En: Water Air Soil Pollut, 223, pp.5865-5875.
American Public Health Association, 1985. Standard methods for the examination of water and wastewater. 16th ed. Washington: APHA.
Aubriot, L., Conde, D., Bonilla, S., Hein, V. y Britos, A., 2005. Vulnerabilidad de una laguna costera en una Reserva de Biosfera: indicios recientes de eutrofización. En: Vila, I. y Pizarro, J., eds. Taller Internacional de Eutrofización de Lagos y Embalses CYTED XVIIB. [s.n.]: Patagonia Impresores. pp.65-85.
Bendschneider, K. y Robinson RJ., 1952. A new spectrophotometric method for determintation of nitrite in the sea water. En: Journal Marine Research, 11, pp.87-96.
Blanco-Canqui, H., Gantzer, CJ., Anderson, SH., Alberts, EE. y Thompson, AL., 2004. Grass barrier and vegetative filter strip effectiveness in reducing runoff, sediment, nitrogen, and phosphorus loss. En: Soil Science Society of America, 68, pp.1670-1678.
Borin, M., Passoni, M., Thiene, M. y Tempesta, T., 2010. Multiple functions of buffer strips in farming areas. En: European Journal of Agronomy, 32, pp.103-111.
Bormann, NLB., Baxter, CA., Andraski, TW., Good, LW. y Bundy, LG., 2012. Scale-of-measurement effects on phosphorus in runoff from cropland. En: Journal of Soil and Water Conservation, 67(2), pp.122-133.
Brazeiro, A., Achkar, M., Canavero, A., Fagúndez, C., González, E., Grela, I., Lezama, F., Maneyro, R., Barthesagy, L., Camargo, A., Carreira, S., Costa, B., Núñez, D., da Rosa, I. y Toranza, C., 2008. Prioridades geográficas para la conservación de la biodiversidad terrestre de Uruguay. Resumen ejecutivo. Montevideo: Facultad de Ciencias. (Proyecto PDT 32-26).
Cabrera, C., 2015. Optimización de usos del suelo para prevenir floraciones nocivas de fitoplancton en la Laguna de Rocha, Uruguay. Montevideo: Facultad de Ciencias. (Tesis de Maestría).
Carpenter, SR., Stanley, EH., y Vander Zanden, MJ., 2011. State of the world’s freshwater ecosystem physical, chemical, and biological changes. En: Annual Review of Environment and Resources, 36, pp.75–99.
Carpenter, SR., 2005. Eutrophication of aquatic ecosystems: biostability and soil phosphorus. En: Proceedings of the National Academy of Sciences, 102 (29), pp.10002-10005.
Daniels, RB. y Gilliam, JW., 1996. Sediment and chemical load reduction by grass and riparian filters. En: Soil Science Society of America, 60, pp.246-251.
Deng, N., Li, H. y Shi, D., 2011. Preliminary experimental study on effectiveness of vegetative filter strips to polluentes in surface runoff. En: Journal of Water Resource and Protection, 3, pp.222-227.
DIEA, 2014. Anuario estadístico agropecuario 2014. Montevideo: DIEA.
Dillaha, TA., Sherrard, JH., Lee, D., Mostaghimi, S. y Shanholtz, VO., 1988. Evaluation of vegetative filter strips as best management practice for feed lots. En: Journal Water Pollution Control Federation’s, 60, pp.1231-1238.
Drewry, JJ., Newham, LTH., Greene, RSB., Jakeman, AJ. y Croke, BFW., 2006. A review of nitrogen and phosphorus export to waterways: context for catchment modelling. En: Marine and Freshwater Research, 57, pp.757–774.
Ernst, O. y Siri-Prieto, G.,2011.La agricultura en Uruguay: su trayectoria y consecuencias. En:Facultad de Agronomía, 2011. Segundo Simposio Nacional de Agricultura de Secano. [s.l.]: Facultad de Agronomía. pp.149-163.
Fabiano, G. y Santana, O., 2006. Las pesquerías en las lagunas costeras salobres de Uruguay. En: Menafra, R, Rodríguez-Gallego, L, Scarabino, F y Conde, D., ed., 2006. Bases para la conservación y el manejo de la costa uruguaya.Montevideo: Vida Silvestre. pp.557-565.
Fogle, AW., Carey, DI., Barfield, BJ., Blevins, RL., Evangelou, VP., Madison, CE., y Inamdar, SP., 1994. Impact of riparian grass filter strips on surface-water quality. Lexington: University of Kentucky. (Information Circular, 46).
Goyenola, G., Meerhoff, M., Teixeira-de Mello, F., González-Bergonzoni, I., Graeber, D., Fosalba, C., Vidal, N., Mazzeo, N., Ovesen, NB., Jeppesen, E. y Kronvang, B., 2015. Monitoring strategies of stream phosphorus under contrasting climate-driven flow regimes. En: Hydrology and Earth System Science, 19, pp.4099–4111.
Harmel, D., Qian, S., Reckhow, K. y Casebolt, P., 2008. The MANAGE database: nutrient load and site characteristic updates and runoff concentration data. En: Journal of Environmental Quality, 37, pp.2403–2406.
Hoffman, CC., Kjaergaard, CH., Uusi-Kämppä, J., Hansen, HC. y Kronvang, B., 2009. Phosphorus retention in riparian buffers: review of their efficiency. En: Journal of Environmental Quality, 38, pp.1-14.
Instituto Nacional de Estadística, 2011. Censos 2011. Población por grupo decenal de edades, según área, localidad y sexo[En línea]. [Consulta 29 de junio de 2017]. Disponible en: http://www.ine.gub.uy/web/guest/censos-2011
Jeppesen, E., Kronvang, B., Meerhoff, M., Søndergaard, M., Hansen, KM., Andersen, HE., Lauridsen, TL., Liboriussen, L., Beklioglu, M., Özen, A. y Olesen, JE., 2009. Climate change effects on runoff, catchment phosphorus loading and lake ecological state, and potential adaptations. En: Journal Environmental Quality, 38, pp.1930-1941.
Koroleff, F., 1970. Direct determination of ammonia in natural water as indophenol-blue. En: ICES. International Conference in the Exploration of the Sea. Information on techniques and methods for sea water analysis. C.M. 1969/C9. Copenhagen: ICES. (Interlaboratory Reports 3). pp.19–22.
Lowrance, R., Todd, R., Fail, J., Hendrickson, O., Leonard, R. y Asmussen, L., 1984. Riparian forest as nutrient filters in agricultural watersheds. En: BioScience, 34(6), pp.374-377.
Magette, WL., Brinsfield, RB., Palmer, RE. y Wood, JD., 1989. Nutrient and sediment removal by vegetated filter strips. En: Transactions of the ASAE, 32(2), pp.663-667.
McDowell, RW. y Sharpley, AN., 2001. Approximating phosphorus release from soils to surface runoff and subsurface drainage. En: Journal of Environmental Quality,30, pp.508–520.
MGAP, 1976. Carta de reconocimiento de suelos del Uruguay. Montevideo: MGAP
Millennium Ecosystem Assessment , 2003. Ecosystems and human well-being: a framework for assessment. Washington: Island Press. (Millennium Ecosystem Assessment Series).
Moss, B., Kosten, S., Meerhof, M., Battarbee, R., Jeppesen, E., Mazzeo, N., Havens, K., Lacerot, G., Liu, Z., De Meester, L. y Paerl, H., 2011. Allied attack: climate change and eutrophication. En: Inland Waters, 1(2), pp.101-105.
Müller, R. y Widemann, O., 1955. Die bestimmung des nitrat-ions in Wasser. En: VonWasser, 22, pp.247.
Murphy, J. y Riley, JP., 1962. A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. En: Analytica ChimicaActa, 27, pp.31-36.
Naiman, RJ., Décamps, H. y McClain, ME., 2005. Riparia. Ecology, conservation, and management of streamside communities. New York: Elseiver, Academic Press.
Nin, M., Soutullo, A., Rodríguez-Gallego, L., y Di Minin, E., 2016. Ecosystem services-based land planning for environmental impact avoidance. En: Ecosystem Services,17, pp.172–184.
Osborne, LL. y Kovacic, DA., 1993. Riparian vegetated buffer strips in water-quality restoration and stream management. En: Freshwater Biology, 29, pp.243-258.
Perdomo, CH., Barreto, P. y Piñeiro, V., 2015. Pérdida de fósforo desde suelos agrícolas hacia aguas superficiales: resultados preliminares para Uruguay y posibles medidas de manejo para mitigar riesgos. En: Facultad de Agronomía. IV Simposio Nacional de Agricultura. Paysandú, Uruguay (28-29 de octubre de 2015). Paysandú: Facultad de Agronomía. pp.77-94.
Peterjohn, WT., y Correll, DL., 1984. Nutrient dynamics in an agricultural watershed: observations on the role of a riparian forest. En: Ecology, 65(5), pp.1466-1475.
Pote, DH., Daniel, TC., Sharpley, AN., Moore, PA., Edwards, DR. y Nichols, DJ., 1996. Relating extractable soil phosphorus losses in runoff. En: Soil Science Society of America, 60, pp.855-859.
Reckhow, KH., Beaulac, M. y Simpson, J., 1980. Modeling phosphorus loading and lake response under uncertainty: a manual and compilation of export coefficients. Washington: U.S. Environmental Protection Agency. (EPA 440/5-80-011).
Rodríguez-Gallego, L., Meerhoff, E., Clemente, JM. y Conde, D., 2010. Can ephemeral proliferations of submerged macrophytes influence zoobenthos and water quality in coastal lagoons? En: Hydrobiología, 646(1), pp.253-269.
Rodríguez-Gallego, L., Sabaj, V., Masciadri, S., Kruk, C., Arocena, R. y Conde, D., 2015. Salinity as a major driver for submerged aquatic vegetation in coastal lagoons: a multi-year analysis in the subtropical Laguna de Rocha. En: Estuaries and Coasts, 38(2), pp.451-465.
Rodríguez-Gallego, L., Achkar, M., Defeo, O., Vidal, L., Meerhoff, E. y Conde, D., 2017. Effects of land use changes on eutrophication indicators in five coastal lagoons of the Southwestern Atlantic Ocean. En: Estuarine, Coastal and Shelf Science, 188, pp.116-126.
Sabater, S., Butturini, A., Clement, JCh., Burt, T., Dowrick, D., Hefting, M., Maıtre, V., Pinay, G., Postolache, C., Rzepecki, M. y Sabater, F., 2003. Nitrogen removal by riparian buffers along a european climatic gradient: patterns and factors of variation. En: Ecosystems, 6, pp.20-30.
Sharpley, AN., Gburek, WJ., Folmar, G. y Pionke, HB., 1999. Sources of phosphorus exported from an agricultural watershed in Pennsylvania. En: Agricultural Water Management, 41, pp.77-89.
Sharpley, AN., Daniel, T., Sims, T., Lemunyo, J., Stevens, R. y Parry, R., 2003. Agricultural phosphorus and eutrophication. [s.l.]: Agricultural Research Service, USA.
Sharpley, AN., 2015. Agricultural phosphorus and water quality: challenges to science, practice, and policy. En: Facultad de Agronomía. IV Simposio Nacional de Agricultura. Paysandú, Uruguay (28-29 de octubre de 2015). Paysandú: Facultad de Agronomía. pp.49-75.
Smith, CM., 1989. Riparian pasture retirement effects on sediment, phosphorus, and nitrogen in channellised surface run-off from pastures. En: New Zeland Journal of Marine and Freshwater Research, 23, pp.139-146.
Sondergaard, M., Jenses, JP. y Jeppensen, E., 2001. Retention and internal loading of phosphorus in shallow, eutrophic lakes. En: The Scientific World, 1, pp.427-442.
Tilman, D., 1996. Biodiversity: Population versus ecosystem stability. En: Ecology, 77(2), pp.350-363.
Tilman, D. y Downing, J., 1994. Biodiversity and stability in grasslands. En: Nature, 367, pp.363-365.
USDA, 1985. SCS national engineering handbook. Washington: USDA
Vadas, PA., Kleinman, PJA., Sharpley, AN. y Turner, BL., 2005. Relating soil phosphorus to dissolved phosphorus in runoff: a single extraction coefficient for water quality modeling. En: Journal of Environmental Quality, 34, pp.572–580.
Valderrama, JC., 1981. The simultaneous analysis of total N and P in natural waters. En: Marine Chemistry, 10, pp.109–122.
Wilson, LG., 1967. Sediment removal from flood water by grass filtration. En: Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 10(1), pp.35-37.
Young, RA., Huntrods, T. y Waine, A., 1980. Effectiveness of vegetated buffer strips in controlling pollution from feedlot runoff. En: Journal of Environmental Quality, 9, pp.483-487.
Zar, JH., 1999. Biostatistical analysis. New Jersey: Prentice Hall.
Zhou, X., Helmers, MJ., Asbjornsen, H., Kolka, R., Tomer, MD. y Cruse, RM., 2014. Nutrient removal by prairie filter strips in agricultural landscapes. En: Journal of soil and water conservation, 69(1), pp.54-64.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Los autores del manuscrito declaran conocer y aceptar los siguientes términos de responsabilidad:
Haber participado lo suficiente en el trabajo como para hacer pública la responsabilidad por su contenido.
Que el manuscrito representa un trabajo original que no fue publicado ni está siendo considerado por otra revista para su publicación, en parte o en forma íntegra, tanto impresa como electrónica.
Que en caso de ser solicitado, procurará o cooperará en la obtención y suministro de datos sobre los cuales el manuscrito esté basado.
Declara que la información divulgada que pudiera pertenecer a un tercero cuenta con la autorización correspondiente.
Autorización para la publicación y compromiso de cita de primera publicación
Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista INNOTEC / INNOTEC Gestión el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia de atribución Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional. Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista sin fines comerciales.
El autor se compromete a realizar la cita completa de la edición institucional de esta primer publicación en las siguientes publicaciones -completas o parciales- efectuadas en cualquier otro medio de divulgación, impreso o electrónico.
Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales no comerciales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
Se permite a los autores/as publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access). A su vez los autores/as autorizan al LATU a publicar el trabajo en su repositorio digital.
Los conceptos y opiniones vertidos en los artículos son de responsabilidad de sus autores.
Este obra está bajo una licencia Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional.
