Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá các tương lai thay thế cho nông nghiệp tại Iowa, Hoa Kỳ.
Tóm tắt
Các đóng góp của thực tiễn nông nghiệp hiện tại đối với sự suy thoái môi trường và các vấn đề xã hội mà các khu vực nông nghiệp đang đối mặt là điều đã được biết đến rộng rãi. Tuy nhiên, các phương án thay thế quy mô cảnh quan cho các xu hướng hiện tại chưa được khai thác đầy đủ cũng như chưa được định lượng các tác động tiềm năng của chúng. Để giải quyết nhu cầu nghiên cứu này, nhóm liên ngành của chúng tôi đã thiết kế ba kịch bản tương lai thay thế cho hai lưu vực sông ở Iowa, Hoa Kỳ, và sử dụng các mô hình không gian chi tiết để đánh giá các hậu quả tiềm ẩn của việc thay đổi quản lý đất đai. Bài báo này tổng hợp và tích hợp các kết quả của dự án nghiên cứu liên ngành này vào một đánh giá về các giải pháp được thiết kế với mục đích cải thiện hiểu biết của chúng tôi về sinh thái cảnh quan trong các hệ sinh thái nông nghiệp và để thông báo cho chính sách nông nghiệp. Các kịch bản tương lai đã được số hóa vào Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS), được trực quan hóa bằng bản đồ và hình ảnh mô phỏng, và được đánh giá cho nhiều điểm kết thúc để đánh giá tác động của sự thay đổi sử dụng đất đến chất lượng nước, mục tiêu xã hội và kinh tế, cũng như flora và fauna bản địa. Kịch bản Đa dạng sinh học, nhằm phục hồi đa dạng sinh học bản địa, đã có điểm số cao hơn so với cảnh quan hiện tại cho tất cả các điểm kết thúc (đa dạng sinh học, chất lượng nước, sở thích của nông dân, và khả năng sinh lời). Kịch bản Đa dạng sinh học có điểm số cao hơn so với kịch bản Sản xuất (tập trung vào sản xuất nông nghiệp có lợi nhuận) ở tất cả các điểm kết thúc nhưng khả năng sinh lời, cho điểm số mà hai kịch bản này tương đương, và cũng có điểm số cao hơn so với kịch bản Chất lượng nước ở tất cả các điểm kết thúc, ngoại trừ chất lượng nước. Kịch bản Chất lượng nước, nhằm cải thiện chất lượng nước, có điểm số cao nhất trong tất cả các cảnh quan về chất lượng nước tiềm năng và cao hơn cả cảnh quan hiện tại và kịch bản Sản xuất ở tất cả các điểm trừ khả năng sinh lời. Các kết quả của chúng tôi cho thấy rằng các thực tiễn nông nghiệp đổi mới nhằm cải thiện môi trường có thể được nông dân chấp nhận và có thể giảm đáng kể các tác động xấu đối với môi trường do nông nghiệp gây ra trong khu vực này.
Từ khóa
#nông nghiệp #chất lượng nước #đa dạng sinh học #sinh thái cảnh quan #quản lý đất đaiTài liệu tham khảo
Ahern J. 1999. Spatial Concepts, Planning Strategies and Future Scenarios: A Framework Method for Integrating Landscape Ecology and Landscape Planning. In: Klopatek J.M. and Gardner R.H. (eds), Landscape Ecological Analysis: Issues and Applications. Springer-Verlag, New York, New York, USA, pp. 175–201.
Alexander R.B., Smith R. and Schwartz G. 1996. The Regional Transport of Point and Nonpoint-Source Nitrogen to the Gulf of Mexico. Proceedings of the Gulf of Mexico Hypoxia Management Conference, December 5–6, 1995, Kenner, Louisiana, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia, March 5, 1996.
Arcury T.A. 1990. Environmental Attitude and Environmental Knowledge. Human Organization. 49(4): 300–304.
Arnold J.G., Williams J. and Maidment D.R. 1997. Continuous time water and sediment routing model for large basins. Journal of Hydrologic Engineering 121: 171–183.
Baker J.P., Hulse D.W., Gregory S.V., White D., Van Sickle J., Berger P.A., Dole D. and Schumaker N.H. 2004. Alternative futures for the Willamette River Basin, Oregon. Ecological Applications. In press.
Becher K.D., Schnoebelen D.J. and Ackers K.B. 2000. Nutrients discharged to the Mississippi River from eastern Iowa watersheds. Journal of the American Water Resources Association 36: 161–173.
Bender D. J., Contreras T.A. and Fahrig L. 1998. Habitat loss and population decline: a meta-analysis of the patch-size effect. Ecology 79: 517–533.
Blake J.G. and Karr J.R. 1987. Breeding birds of isolated woodlots: area and habitat relationships. Ecology 68: 1724–1734.
Coiner C., Wu J. and Polasky S. 2001. Economic and environmental implications of alternative landscape designs in the Walnut Creek watershed of Iowa. Ecological Economics 38: 119–139.
Collinge S.K. 1996. Ecological consequences of habitat fragmentation: implications for landscape architecture and planning. Landscape and Urban Planning 36: 59–77.
Dunning J.B., Stewart D.J., Danielson B.J., Noon B.R., Root T.L., Lamberson R.H. and Stevens E.F. 1995. Spatially-explicit population models: current forms and future uses. Ecological Applications 5: 3–11.
Dupré C. and Ehrlen J. 2002. Habitat configuration, species traits and plant distributions. Journal of Ecology 90: 796–805.
Eilers L.J. and Roosa D.M. 1994. The Vascular Plants of Iowa. University of Iowa Press, Iowa City, Iowa, USA.
Farrar D. 1981. Perspectives on Iowa’s declining flora and fauna-A symposium. Proceedings of the Iowa Academy of Science 88: 1–6.
Freemark K. 1995. Assessing effects of agriculture on terrestrial wildlife: developing a hierarchical approach for the U.S. EPA. Landscape and Urban Planning 31: 99–115.
Freemark K. and Smith J. 1995. A landscape retrospective for Walnut Creek, Story County. Technical report to the U.S. EPA. Unpublished contract report.
Hatfield J.L., Jaynes D.B., Burkart M.R., Cambardella C.A., Mooreman T.B., Prueger J.H., Smith M.A. 1999. Water Quality in Walnut Creek Watershed: Setting and Farming Practices. Journal of Environmental Quality 28: 11–24.
Klopatek J.M., Olson R.J., Emerson C.J. and Joness J.L. 1979. Land-use conflicts with natural vegetation in the United States. Environmental Conservation 6: 191–199.
Krebs J.R., Wilson J.D., Bradbury R.B. and Siriwardena G.M. 1999. A second Silent Spring? Nature 400: 611–612.
Lamy F., Bolte J., Santelmann M. and Smith C. 2002. Development and evaluation of multiple-objective decision-making methods for watershed management planning. Journal of the American Water Resources Association 38: 517–529.
Levins R. 1966. The strategy of model building in population biology. American Scientist 54: 421–431.
Likens G.E., Bormann F.H., Pierce R.S., Eaton J.S. and Johnson N.M. 1977. Biogeochemistry of a forested ecosystem. Springer-Verlag, New York, New York, USA.
Matson P.A., Parton W.J., Power A.G. and Swift M.J. 1997. Agricultural intensification and ecosystem properties. Science 277: 504–508.
Mitsch W.J., Day J.W. Jr., Gilliam J.W., Groffman P.M., Hey D.L., Randall G.W. and Wang N. 2001. Reducing nitrogen loading to the Gulf of Mexico from the Mississippi River Basin: Strategies to counter a persistent ecological problem. Bioscience 51: 373–388.
index.html. Accessed 06/25/2003.
Nassauer J.I., Corry R.C. and Cruse R. 2002. The landscape in 2025:Alternative landscape future scenarios as a means to consider agricultural policy. Journal of Soil and Water Conservation 57(2): 44A–53A.
Nassauer J. I. and Corry R.C. 2004. Using normative scenarios in landscape ecology. Landscape Ecology 19: this issue.
Peterson G., Cumming A., Carpenter S. 2003. Scenario planning: a tool for conservation in an uncertain world. Conservation Biology 17(2): 358–366.
Pressey R.L., Humphries C.J., Margules C.R., Vane-Right R.I. and Williams P.H. 1993. Beyond opportunism: key principles for systematic reserve selection. Trends in Ecology and Evolution 8: 124–128.
Prior J. 1991. Landforms of Iowa. University of Iowa Press, Iowa City, Iowa, USA.
Puckett L.J. 1994. Nonpoint and point sources of nitrogen in major watersheds of the United States. U.S. Geological Survey, Water Resources Investigations Report 94-4001, USGS Washington DC, USA.
Rabb G.B. and Sullivan T.B. 1995. Coordinating conservation: global networking for species survival. Conservation and Biodiversity 4: 536–543.
Robinson C.A., Cruse R.M. and Ghaffarzadeh M. 1996. Cropping system and nitrogen effects on mollison organic carbon. Soil Science Society of America Journal 60: 264–269.
Rosenzweig M.L. 1997. Heeding the warning in biodiversity’s basic law. Science 284: 276–277.
Rustigian H. 1999. Assessing the potential impacts of alternative landscape designs on amphibian population dynamics. Master of Science Research Paper, Department of Geosciences, Geography Program, Oregon State University, Corvallis, Oregon, USA.
Rustigian H., Santelmann M. and Schumaker N. 2003. Assessing the potential impacts of alternative landscape designs on amphibian population dynamics. Landscape Ecology 18: 65–81.
Sala O.E., Stuart Chapin III F., Armesto J.J., Berlow E., Bloom-field J., Dirzo R., Huber-Sanwald E., Huenneke L., Jackson R.B., Kinzig A., Leemans R., Dodge D.M., Mooney H.A., Oesterheld M., Poff N.L., Sykes M.T., Walker B.H., Walker M. and Wall D.H. 2000. Global biodiversity scenarios for the year 2100. Science 287: 1770–1774.
Santelmann M., Freemark K., White D., Nassauer J., Clark M., Danielson B., Eilers J., Cruse R., Galatowitsch S., Polasky S., Vaché K., Wu J. 2001. Applying Ecological Principles to Land-Use Decision Making in Agricultural Watersheds. In: Dale V. and Haeuber R. (eds), Applying Ecological Principles to Land Management. Springer-Verlag, New York, New York, USA.
Schilling K.E. and Thompson C.A. 2000. Walnut Creek monitoring project, Iowa: Monitoring water quality in response to prairie restoration. Journal of the American Water Resources Association 36: 1101–1114.
Schoup M. 1999. Agricultural Runoff of Nutrients and Indicator Organisms in Buck Creek, Iowa. Masters of Science Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Iowa, Iowa City, Iowa, USA.
Starfield A. 1997. A pragmatic approach to modeling for wildlife management. Journal of Wildlife Management 61: 261–270.
Steinitz C., Arias H., Bassett S., Flaxman M., Goode T., Maddock III T., Mouat D., Peiser R. and Shearer A.. 2003. Alternative futures for changing landscapes: The Upper San Pedro River Basin in Arizona and Sonora. Island Press, Washington DC, USA.
Tress B. and Tress G.. 2003. Scenario visualization for participatory landscape planning-a study from Denmark. Landscape and Urban Planning 64: 161–178.
US Census Bureau. 2001. Statistical Abstract of the United States: 2001. U.S. Department of Commerce, Washington, DC, USA.
US GAO. 1999. Report on Animal Agriculture:Waste Management Practices. U.S. General Accounting Office Report GAO/RCED-99-205.
US OTA. 1995. Targeting environmental priorities in agriculture: Reforming program strategies. Congress of the United States, Office of Technology Assessment. OTA-ENV-640. Government Printing Office, Washington DC, USA.
USFWS-GAP. 2003. http://www.gap.uidaho.edu/ Accessed September 23, 2003.
USDA-NASS. 1999. Farms and Land in Farms 1993–1997, U. S. Department of Agriculture Statistical Bulletin 955.
USDA-NRCS. 1996. A Geography of Hope, USDA-Natural Resources Conservation Service. 80 pp.
USDA-NRCS. 1997. The PLANTS Database, Version 3.5 (http://plants.usda.gov). National Plant Data Center, Baton Rouge, LA 70874-4490 USA. Accessed September 12, 1997.
Vaché K., Eilers J. and Santelmann M.V. 2002. Water Quality Modeling for Evaluation of Alternative Agricultural Practices in Two Iowa Watersheds. Journal of the American Water Resources Association 38: 773–787.
Vitousek P.M., Mooney H.A., Lubchenco J., Melillo J.M.. 1997a. Human domination of earth’s ecosystems. Science 277: 494–499.
Vitousek P.M., Aber J.D., Howarth R.W., Likens G.E., Matson P.A., Schindler D.W., Schlesinger W.H., Tilman D.G. 1997b. Human alteration of the global nitrogen cycle: sources and consequences. Ecological Applications 7: 737–750.
White D., Minotti P.G., Barczak M.J., Sifneos J.C., Freemark K.E., Santelmann M., Steinitz C.F., Keister A.R. and Preston E.M. 1997. Assessing risks to biodiversity from future landscape change. Conservation Biology 11: 349–360.
White D., Preston E.M., Freemark K.E. and Kiester A.R.. 1999. A hierarchical framework for conserving biodiversity. In: Klopatek J.M. and Gardner R.H. (eds), Landscape Ecological Analysis: Issues and Applications. Springer, New York, New York, USA, pp. 127–153.
Williams J.R., Jones C.A. and Dyke P.T. 1988. EPIC, the Erosion Productivity Index Calculator, Model Documentation Vol. 1 USDA ARS, Temple, Texas, USA.