Weltweit ist die Verschmutzung durch nicht punktuelle Quellen eine wichtige Ursache für die Verschlechterung der Wasserqualität in Flüssen und Seen. Ein Graben-Teich-System, das aus Gräben und Teichen besteht, gilt als ähnlich zu freiliegenden Feuchtgebieten, da es Verschmutzungsquellen mit den aufnehmenden Gewässern verbindet.
Das Graben-Teich-System umfasst Vegetation, Mikroorganismen und Sedimente, die die Fließgeschwindigkeit verlangsamen und die Ausfällung von im fließenden Wasser mitgeführten Partikeln fördern können. Gleichzeitig reduzieren Graben- und Teichsysteme die Stickstoff- und Phosphorkonzentration sowie die Konzentration anderer Nährstoffe, die in das flussabwärts gelegene Wasser gelangen, durch Pflanzenabsorption, Sedimentadsorption und mikrobiellen Abbau, um so die landwirtschaftliche Verschmutzung durch nichtpunktuelle Quellen zu verringern.
Als wichtiges landwirtschaftliches Gebiet im Süden Chinas umfasst das Gebiet des Drei-Schluchten-Reservoirs ein weites Gebiet mit Hügeln und starker Bodenerosion, was das Problem der landwirtschaftlichen Verschmutzung durch nichtpunktuelle Quellen weiter verschärft.
In China sind Teiche hauptsächlich in den östlichen und südlichen Regionen verbreitet. Allerdings wurden die meisten Studien zu Gräben und Teichen in Tieflandgebieten durchgeführt, und es gibt nur wenige Studien mit Feldbeobachtungen in Hochlandgebieten. Es lohnt sich, eingehend zu untersuchen, welche Funktion das Graben-Teich-System in der Wasserumgebung des Bergeinzugsgebiets spielt.
Große Gewässer, insbesondere Seen und Feuchtgebiete, haben als wichtige geografische Merkmale globaler terrestrischer Systeme mehr Aufmerksamkeit erhalten. Im Vergleich zu großen Gewässern sind kleine Gewässer wie Teiche häufig, erhalten jedoch nur begrenzte Aufmerksamkeit und werden oft ignoriert.
Prof. Lei Chen und sein Team nutzten hochauflösende Fernerkundungsdaten, um Veränderungen in Gräben und Teichen im Einzugsgebiet zu analysieren. Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Grenzen der Agrarwissenschaft und -technik.
Die Ergebnisse zeigten, dass in den letzten 15 Jahren die Länge der Gräben im Einzugsgebiet und die Anzahl kleiner Teiche (weniger als 500 m2) um 32 % bzw. 75 % zugenommen haben. Die Schadstoffkonzentration im Graben- und Teichsystem war viel höher als im Hauptstrom des Einzugsgebiets, was darauf hindeutet, dass ein dichtes Graben-Teich-Netzwerk nicht nur die Zusammenflusszeit verlängert, sondern auch das Abfangen von Schadstoffen begünstigt.
Durch den Vergleich der Schadstoffkonzentrationen am Ein- und Auslass verschiedener Gräben und Teiche wurde festgestellt, dass die Änderungsrate der Nährstoffkonzentration in Grabenteichen meist zwischen –20 % und 20 % liegt, was darauf hindeutet, dass Gräben und Teiche sowohl Quellen als auch Senken sein können für landwirtschaftliche Schadstoffe.
Obwohl Gräben und Teiche manchmal eine Schadstoffquelle darstellen, tragen sie zur Regulierung der Hydrologie und Wasserqualität des Einzugsgebiets bei. Darüber hinaus wurden in dieser Studie auch die Auswirkungen unterschiedlicher Texturgräben auf die Schadstoffaufnahme verglichen.
Es wurde festgestellt, dass die Abfangwirkung von Betongräben auf Phosphorpartikel besser ist als die von Erdgräben in der Trockenzeit.
Basierend auf den Forschungsergebnissen glauben die Forscher, dass das Zurückhalten des Sediments im Graben in der Trockenzeit und die rechtzeitige Reinigung des Sediments in der Regenzeit dazu beitragen können, dass sich das Graben-Teich-System effektiv von der Quelle in eine Senke umwandelt.
Daher kann die Funktion des Ausgleichs der Entwässerungs- und Auffangfunktionen des Graben-Teich-Systems seine ökologische Rolle im Einzugsgebiet maximieren.
Mehr Informationen:
Yiwen WANG et al, Gräben und Teiche können Quellen oder Senken nicht punktueller Verschmutzung sein: Beobachtungen in einem Hochlandgebiet im Jinglinxi-Einzugsgebiet, China, Grenzen der Agrarwissenschaft und -technik (2023). DOI: 10.15302/J-FASE-2023517
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