Las lluvias de primavera son excelentes para las flores y los kayakistas, pero la temporada también genera preocupación sobre la escorrentía de fósforo que causa la proliferación de algas en las fuentes de agua potable.
por John Lovett, Universidad de Arkansas
La entrega de flujo de agua de primavera a Beaver Lake ha aumentado en los últimos 20 años, entregando más nutrientes al embalse y aumentando el riesgo de proliferación de algas durante el verano, según un análisis de los datos del Servicio Geológico de EE. estudiante de ciencias en la U de A.
Tamayo es estudiante de Shannon Speir, profesora asistente de calidad del agua en el Departamento de Cultivos, Suelos y Ciencias Ambientales de la Estación Experimental Agrícola de Arkansas, el brazo de investigación de la División de Agricultura del Sistema U of A. Los estudiantes de pregrado de su laboratorio están realizando estudios sobre la cuenca como parte de una asociación no oficial con Beaver Watershed Alliance y Beaver Water District.
“Están realmente interesados en conocer esta información”, dijo Speir. “Este fue un análisis relativamente fácil que pudimos hacer con datos disponibles públicamente, por lo que nos ofrecimos como voluntarios para participar y hacerlo”.
Speir dijo que compartió la información con los grupos y que el equipo de su laboratorio continuó realizando estudios para ayudar en los esfuerzos de planificación a largo plazo para mitigar la escorrentía de fósforo. La escorrentía de fósforo puede provocar la proliferación de algas en los cuerpos de agua, lo que reduce el oxígeno disponible para la vida acuática.
Hay preocupaciones sobre la erosión de las riberas y el aumento del flujo de la corriente en la cuenca del lago Beaver porque el fósforo se une a los sedimentos flotantes que los arroyos llevan al lago.
El estudio de Tamayo analizó la distribución cambiante del caudal y la escorrentía de agua de cuatro afluentes de Beaver Lake: White River, West Fork del White River, War Eagle Creek y Richland Creek.
La cuenca del lago Beaver incluye todos los afluentes que desembocan en la principal fuente de agua potable del noroeste de Arkansas. Speir dijo que el potencial de escorrentía de fósforo en el área impulsó a ella ya sus estudiantes a realizar estudios sobre la calidad del agua de los afluentes en áreas rurales.
“Beaver Lake todavía goza de buena salud, y gran parte del trabajo se centra en evitar que el equilibrio se desplace hacia condiciones que pueden causar la proliferación de algas nocivas“, dijo Speir. “Una vez que comienzan a ocurrir las floraciones de algas, es difícil dar marcha atrás y evitar que ocurran”.
Usando datos de flujo de corriente disponibles públicamente del Servicio Geológico de EE. UU., Tamayo calculó los cambios en la descarga y escorrentía del flujo de corriente y comparó la escorrentía en los cuatro afluentes durante los últimos 20 años. También exploró los cambios estacionales en la descarga promedio entre los cuatro afluentes.
El estudio mostró que, en general, Richland Creek tuvo la mayor escorrentía hacia Beaver Lake durante el período de estudio, y War Eagle Creek tuvo la menor escorrentía. Observó tendencias variables en la descarga promedio por temporada en los cuatro afluentes. El aumento más consistente en el caudal promedio ocurre en la primavera.
“El cambio climático está afectando el ciclo hidrológico, aumentando las temperaturas globales y cambiando los patrones de precipitación”, afirma el estudio. “A medida que los eventos de lluvia se vuelven más frecuentes e intensos, se espera que produzcan un mayor flujo de corriente y flujos máximos más grandes. El aumento de la entrega de sedimentos y nutrientes a los sistemas sensibles río abajo podría generar problemas de calidad del agua, como la eutrofización y la proliferación de algas nocivas”.
La eutrofización es cuando un exceso de nutrientes se acumula en un lago u otra masa de agua, con frecuencia debido a la escorrentía de la tierra, y provoca un crecimiento denso de algas y la muerte de la vida animal por falta de oxígeno.
“Este fue nuestro primer corte, pero a partir de ahí, podemos comenzar a generar más resultados de gestión y procesables”, agregó Speir.
Los estudiantes investigadores del equipo de investigación de calidad del agua de Speir incluyen a Jacob Major, junior; Deo Scott, senior; Lilly A. Stults, estudiante de último año; Ireyra Tamayo, senior; y Jacqueline Todd, junior. Brynnen Beck y Claire Meara, ambas estudiantes de segundo año, también se han unido recientemente al equipo de Speir. Todos los estudiantes universitarios son especialistas en ciencias ambientales del suelo y el agua en el Departamento de Ciencias de Cultivos, Suelos y Medio Ambiente.
Erosión e impactos biológicos
El estudio de Jacob Major destacó la importancia de la estabilidad de las orillas de los arroyos. Major concluyó en su estudio de la calidad del agua de Richland Creek y Brush Creek que “el fósforo asociado a los sedimentos de la erosión de los bancos puede servir como una fuente crítica de fósforo río abajo para Beaver Lake”.
El estudio de Major encontró niveles más altos de fósforo total en Richland Creek, pero más fósforo disuelto en Brush Creek. Richland Creek atraviesa principalmente bosques y alrededor del 40% de pastizales. Brush Creek atraviesa principalmente pastizales y aproximadamente un tercio de bosques.
Speir señaló que las concentraciones más altas de fósforo total en Richland Creek podrían deberse a más materiales orgánicos como hojarasca en el arroyo. El fósforo reactivo soluble, sin embargo, es más problemático porque el nutriente está más disponible para crear floraciones de algas río abajo.
El estudio de Major ganó el primer lugar en marzo para estudiantes universitarios en la competencia de carteles de estudiantes en la Conferencia Discovery Farms de Arkansas en Little Rock. En abril, su estudio también obtuvo el tercer lugar en la categoría de ciencias naturales como parte del Concurso de carteles de la Semana de investigación de pregrado de la U of A.
Ahora se está realizando un estudio de seguimiento para comprender mejor el papel de los sedimentos en la conducción de la pérdida de fósforo río abajo hacia Beaver Lake.
El estudio de Jacqueline Todd sobre el Upper White River es complementario al de Major y explora el papel de las algas en los arroyos que eliminan el fósforo de los ríos. Señaló que, si bien muchos estudios se centran en las cabeceras de los ríos, existe una brecha de conocimiento sobre la interacción de los nutrientes en los ríos.
Su estudio encontró que la absorción de fósforo reactivo soluble era mayor en el verano cuando el flujo era más lento, y la absorción de nutrientes era menor en la primavera cuando el flujo era más rápido.
Los cultivos de cobertura retienen sedimentos y fósforo
El laboratorio de Speir también evaluó el impacto de los cultivos de cobertura para mitigar la escorrentía de fósforo en los campos agrícolas.
Un estudio realizado por Lily Stults en el laboratorio de Speir mostró la importancia de los cultivos de cobertura para retener el fósforo en un sitio. Stults analizó datos sobre el flujo total, el total de sedimentos suspendidos y las concentraciones totales de fósforo de 503 eventos de escorrentía en campos de algodón con cultivos de cobertura y sin cultivos de cobertura entre 2013 y 2018 en el sitio de Arkansas Discovery Farms en Dumas. Los eventos de escorrentía incluyeron lluvia y riego.
Si bien los cultivos de cobertura no afectaron el flujo total de los campos durante los eventos de escorrentía de agua, las concentraciones totales de sedimentos suspendidos y fósforo totales fueron menores en la escorrentía del campo con cultivos de cobertura.
Los cultivos de cobertura previenen la erosión y la pérdida de sedimentos al aumentar la estabilidad del suelo, señaló el estudio.
El estudio indicó que las concentraciones totales de sólidos en suspensión fueron consistentemente más bajas en la escorrentía de los campos de cultivo de cobertura. Otros datos sugieren que los cultivos de cobertura ayudan a retener el fósforo particulado unido a los sedimentos.
Evaluación de Mullins Creek
Un poco más cerca de casa, el estudio de Deo Scott titulado “Efectividad de la restauración de arroyos en Mullins Creek en Fayetteville, Arkansas” concluyó que la restauración del Centro de Recursos para la Conservación de Cuencas Hidrográficas en 2012 mejoró la calidad del agua en la sección restaurada. Él documentó un mayor contenido de oxígeno disuelto, temperaturas más bajas y una mayor diversidad de insectos acuáticos en la sección restaurada del arroyo. Sin embargo, los impactos fueron variables aguas abajo.
El arroyo comienza como un manantial cerca del edificio Poultry Science y fluye debajo del Razorback Stadium. La sección restaurada de Mullins Creek se encuentra entre Nolan Richardson Drive y Gardens en el campus de la U of A. Se tomaron muestras en cinco sitios a lo largo del arroyo.
Speir dijo que hay más de una forma de restaurar un arroyo, pero los componentes clave son evitar que la orilla del arroyo se erosione, agregar plantas nativas para estabilizar el suelo y restaurar el fondo del arroyo de alguna manera para reducir la velocidad del agua y hacer rápidos y quinielas.
“La esperanza es que, naturalmente, con el tiempo, los peces y los insectos regresen a medida que mejora la calidad del agua”, dijo Speir. “Otra pieza en el rompecabezas de la restauración, particularmente en áreas urbanas, es la ‘iluminación’, donde un arroyo enterrado se vuelve a exponer al mundo. Muchos arroyos urbanos han quedado enterrados, como Mullins Creek, que tiene un estadio encima”.
Los resultados de Scott también enfatizaron la necesidad de más monitoreo y gestión para mejorar la calidad del agua.
