The hydromulch applied using a jet hose operated by a person on foot. (Maruxa Malvar Cortizo)

Hydromulching for reducing runoff and soil erosion (Португалия)

Hydromulch

Описание

Hydromulch is spread immediately after a wildfire in order to reduce overland flow and prevent soil erosion.

The research team of the University of Aveiro in collaboration with the fire Brigade and a private company applied the hydromulch in a burnt pine area burnt at moderate fire severity. Hydromulch was spreaded manually from a jet hose over a group of erosion plots, and both runoff and erosion were compared to an untreated group of plots.
The hydromulch was applied at a ratio of 3.5 Mg ha-1 providing an initial ground cover of 80%, and was found to reduce post-fire runoff in 70% and soil erosion in 83%.

Purpose of the Technology: Hydromulch has been particularly useful on steep slopes and strongly modified areas such as quarries, construction sites, and cut and fill slopes along roads (Robichaud et al., 2010). The hydromulch is a complex mixture which contain basically water and wood or paper fibers. Additionally it can contain seeds, surfactants, seed-growing biostimulants, nutrients and a green colorant. It is intended that each component affected some of the pieces of the post-fire runoff erosion process.
The high effectiveness in runoff reduction could be related to the effect of the wood fibers, because it increases the surface water storage capacity, but also due to the effect of the surfactants, a wetting agent that reduces SWR and increases soil infiltration. Ideally, post-fire hydromulching must be carried out immediately after the fire, over bare, unprotected and steep burnt areas. It is intended for places in which burnt severity was moderate to high and where there are very important values at risk, such as water reservoirs, populations, industries, human and wild life.

Establishment / maintenance activities and inputs: The hydromulch is applied once, immediately after the wildfire, aerially, from a tractor or also manually by using a jet hose operated by a person on foot. It basically consisted of a mixture of water, wood fibers and seeds. The seed composition should include autoctonous plant species, in order to avoid alien species into the burnt area and increase the germination success. Besides the composition, the application technique can influence the hydromulch effectiveness. Rough (2007) and Robichaud et al. (2010) reported that the hydromulch sprayed from vehicles was intercepted by the standing trees, and they recommended special caution when applying the mixture in areas with a high density of dead trees and from long distances. Aerial hydromulch can be a better and less expensive option, but Hubbert et al. (2012) checked that the intended application rates of 50% and 100% hydromulch cover resulted in only 20–26% and 56%.

Natural / human environment: The natural forest in central Portugal has been substituted by pine and eucalypt trees that are typically planted as monocultures for wood and paper pulp production. The landscape reflects a long history of intense land management, with a mosaic of (semi-) natural and man-made agricultural and afforested lands. In recent years, however, wildfires have increased dramatically in frequency and extent, and have been associated to soil fertility losses, and consequently to socio-economic losses.

Местоположение

Местоположение: Gois-Colmeal, Portugal, Португалия

Число исследованных участков, где применяется Технология:

Географическая привязка выбранных участков
  • -7.98827, 40.14381

Пространственное распространение Технологии: равномерно-однородное применение на определенной площади (approx. < 0,1 км2 (10 га))

На постоянно охраняемой территории?:

Продолжительность применения Технологии: 10-50 лет назад

Тип внедрения/ применения
Detail of hydromulch fibers covering the soil surface. (Maruxa Malvar Cortizo)

Классификация Технологии

Основная цель
  • повышение производства
  • снижение или предотвращение деградации земель, восстановление нарушенных земель
  • сохранение экосистем
  • защита бассейнов рек (приводораздельной части/ нижнего течения) – в сочетании с другими Технологиями
  • сохранение/ повышение биоразнообразия
  • снижение риска стихийных бедствий
  • адаптация к изменению климата / экстремальным погодным явлениям и их последствиям
  • смягчение последствий изменения климата
  • создание благоприятных экономических условий
  • создание благоприятных социальных условий
Землепользование

  • Леса/ лесистая местность
    • Лесопосадки, облесение
    Продукции и услуги: Древесина, Дрова

Водоснабжение
  • богарные земли
  • сочетание богарных и орошаемых земель
  • полное орошение

Цель, связанная с деградацией земель
  • предотвращение деградации земель
  • снижение деградации земель
  • восстановление/ реабилитация нарушенных земель
  • адаптация к деградации земель
  • не применимо
Тип деградации, на борьбу с которым направлена
  • водная эрозия почв - ВЭп: поверхностная эрозия/смыв верхних почвенных горизонтов , ВЭл: овражная эрозия / оврагообразование , ВЭд: косвенное воздействие водной эрозии
  • ухудшение физических свойств почв - Фк: растрескивание и коркообразование
Категория УЗП
  • Улучшение почвенного/ растительного покрова
Мероприятия УЗП
  • Агрономические мероприятия - A3: Поверхностная обработка почв

Технический рисунок

Технические характеристики
Hydromulch should be spread as homogeneous as possible over steep areas (higher than 15º) burnt at high fire severity (represented in green and 1). Other areas which are flat (2) and burnt at low severity or only partially burnt (3) must be avoided.

Technical knowledge required for field staff / advisors: moderate

Technical knowledge required for land users: high

Main technical functions: control of raindrop splash, control of dispersed runoff: impede / retard, control of concentrated runoff: impede / retard, improvement of ground cover, increase in nutrient availability (supply, recycling,…), sediment retention / trapping, sediment harvesting

Secondary technical functions: control of dispersed runoff: retain / trap, control of concentrated runoff: retain / trap, increase of surface roughness, improvement of surface structure (crusting, sealing), increase of infiltration, increase / maintain water stored in soil

Mulching
Material/ species: water-based mixture of organic fibers and green colorant
Quantity/ density: 3.5Mg ha-1
Remarks: achieve a ground cover of 80%

Запуск и текущее обслуживание: мероприятия, необходимые ресурсы и затраты

Подсчет вложений и затрат
  • Подсчитанные затраты:
  • Денежные единицы, использованные для подсчета затрат: euros
  • Обменный курс (к доллару США): 1 USD = 0.78 euros
  • Средний размер дневного заработка для нанятых работников: 64.50
Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат
Accessibility and steepness will raise the costs, but selecting hydromulchings is also a main factor. The more complex the hydromulch the more expensive the application cost. Hydromulch with seeds have also the possibility of introducing invasive plants into the ecosystems and increase the costs. For large and inaccessible areas the aerial hydromulch can reduce the costs.
Мероприятия, необходимые для начала реализации
  1. Apply hydromulch (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  2. Trasportation (Track with a jet-spreading system) (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  3. Other (Сроки/ повторяемость проведения: None)
Стоимость вложений и затрат по запуску
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (euros) Общая стоимость на единицу (euros) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Labour ha 1,0 128,2 128,2 100,0
Оборудование
Machine use ha 1,0 128,2 128,2 100,0
Другие
Hydromulch ha 1,0 3205,0 3205,0 100,0
Others ha 1,0 128,2 128,2 100,0
Общая стоимость запуска Технологии 3'589.6
Общие затраты на создание Технологии в долларах США 4'602.05
Текущее обслуживание
n.a.

Природные условия

Среднегодовое количество осадков
  • < 250 мм
  • 251-500 мм
  • 501-750 мм
  • 751-1000 мм
  • 1001-1500 мм
  • 1501-2000 мм
  • 2001-3000 мм
  • 3001-4000 мм
  • > 4000 мм
Агроклиматическая зона
  • влажная
  • Умеренно-влажная
  • полузасушливая
  • засушливая
Дополнительные характеристики климата
Thermal climate class: temperate
Склон
  • пологие (0-2%)
  • покатые (3-5%)
  • покато-крутые (6-10%)
  • крутые (11-15%)
  • очень крутые (16-30%)
  • чрезвычайно крутые (31-60%)
  • обрывистые (>60%)
Формы рельефа
  • плато/ равнины
  • гребни хребтов/холмов
  • склоны гор
  • склоны холмов
  • подножья
  • днища долин
Высота над уровнем моря
  • 0-100 м над уровнем моря
  • 101-500 м н.у.м.
  • 501-1000 м н.у.м.
  • 1001-1500 м н.у.м.
  • 1501-2000 м н.у.м.
  • 2001-2500 м н.у.м.
  • 2501-3000 м н.у.м.
  • 3001-4000 м н.у.м.
  • > 4 тыс. м н.у.м.
Технология применяется в
  • в условиях выпуклого рельефа
  • в ситуациях вогнутого рельефа
  • не имеет значения
Мощность почв
  • поверхностные (0-20 см)
  • неглубокие (21-50 см)
  • умеренно глубокие (51-80 см)
  • глубокие (81-120 см)
  • очень глубокие (> 120 см)
Гранулометрический состав (верхнего горизонта)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Гранулометрический состав (на глубине более 20 см)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Содержание органического вещества в верхнем почвенном горизонте
  • высокое (> 3%)
  • среднее (1-3%)
  • низкое (< 1%)
Уровень грунтовых вод
  • на поверхности
  • < 5 м
  • 5-50 м
  • > 50 м
Доступность поверхностных вод
  • избыток
  • хорошая
  • средняя
  • недостаточны/ отсутствуют
Качество воды (без обработки)
  • питьевая вода хорошего качества
  • питьевая вода плохого качества (необходима обработка)
  • исключительно для сельскохозяйственного использования (орошение)
  • непригодная для использования
Качество воды относится к:
Является ли солёность воды проблемой?
  • Да
  • Нет

Повторяемость затопления
  • Да
  • Нет
Видовое разнообразие
  • высокое
  • средняя
  • низкое
Разнообразие местообитаний
  • высокое
  • средняя
  • низкое

Характеристика землепользователей, применяющих Технологию

Рыночная ориентация
  • натуральное хозяйство (самообеспечение)
  • смешанный (натуральный / коммерческий)
  • товарное/ рыночное хозяйство
Доходы из других источников
  • < 10% всех доходов
  • 10-50% всех доходов
  • > 50% всех доходов
Относительный уровень достатка
  • очень плохой
  • плохой
  • средний
  • обеспеченный
  • весьма обеспеченный
Уровень механизации
  • ручной труд
  • тягловая сила
  • механизировано/ есть автотранспорт
Осёдлый или кочевой
  • Осёдлый
  • Полукочевой
  • Кочевой
Индивидуальное или коллективное хозяйство
  • частное/ домовладение
  • группа/ община
  • кооператив
  • использующее наемных работников (компания, государство)
Пол
  • женщины
  • мужчины
Возраст
  • дети
  • молодёжь
  • средний возраст
  • пожилой
Площадь, используемая домохозяйством
  • < 0,5 га
  • 0,5-1 га
  • 1-2 га
  • 2-5 га
  • 5-15 га
  • 15-50 га
  • 50-100 га
  • 100-500 га
  • 500-1000 га
  • 1000-10000 га
  • > 10000 га
Масштаб
  • мелкое
  • среднего размера
  • крупное
Собственность на землю
  • государственная
  • частной компании
  • общинная/ поселковая
  • коллективная
  • индивидуальная, не оформленная в собственность
  • индивидуальная, оформленная в собственность
Права на землепользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Права на водовользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Доступ к базовым услугам и инфраструктуре
медицинское обслуживание

плохой
хорошая
образование

плохой
хорошая
технические консультации

плохой
хорошая
занятость (вне хозяйства)

плохой
хорошая
рынки

плохой
хорошая
электроснабжение

плохой
хорошая
транспорт и дорожная сеть

плохой
хорошая
водоснабжение и канализация

плохой
хорошая
финансовые услуги

плохой
хорошая

Влияние

Социально-экономическое воздействие
производство древесины
снизил.
увеличил.

доступность воды для скота
снизил.
увеличил.

Социальное и культурное воздействие
знания в области УЗП/ деградации земель
снизил.
улучшил.

Improved livelihoods and human well-being
decreased
increased


Livelihoods and human well-being (eg education, health) are not changed by the use of Hydromulching.

Экологическое воздействие
количество воды
снизил.
увеличил.

поверхностный сток
увеличил.
снизил.

уровень грунтовых/ подземных вод
снизился
восстановился

испарение
увеличил.
снизил.

влажность почв
снизил.
увеличил.

почвенный покров
снизил.
улучшил.

утрата почв
увеличил.
снизил.

образование корки на поверхности почв/ запечатывание
увеличил.
сократил.

инвазивные чужеродные виды
увеличил.
сократил.


If hydromulching is with seeds, it can introduce invasive species

Влияние за пределами территории применения
затопление участков ниже по течению (нежелательное)
увеличил.
сократил.

ущерб прилегающим полям
увеличил.
сократил.

ущерб объектам инфраструктуры общего/ частного пользования
увеличил.
сократил.

Анализ эффективности затрат

Насколько получаемый результат сопоставим с первоначальными вложениями
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Насколько получаемый результат сопоставим с затратами на техническое обслуживание
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Hydromulch is seen as a very expensive treatment without clear advantages at the short term, but good at the long term period.

Изменение климата

Постепенное изменение климата
среднегодовые температуры увеличилось

очень плохо
очень хорошо
Экстремальные явления, связанные с изменением климата (стихийные бедствия)
местные ливневые дожди

очень плохо
очень хорошо
местные ураганы

очень плохо
очень хорошо
засухи

очень плохо
очень хорошо
регулярные наводнения (выход рек из берегов)

очень плохо
очень хорошо
Ответ: не известно
Другие воздействия, связанные с изменением климата
сокращение вегетационного периода

очень плохо
очень хорошо

Внедрение и адаптация

Доля землепользователей (в процентах), применяющих Технологию
  • отдельные случаи/ эксперимент
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
Среди применяющих Технологию землепользователей, какова доля лиц, применяющих её по собственной инициативе, т.е. без какого-либо материального стимулирования со стороны?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Была ли Технология УЗП модифицирована в недавнее время с целью адаптации к меняющимся условиям среды?
  • Да
  • Нет
К каким именно изменяющимся условиям среды?
  • изменения климата/ экстремальные погодные явления
  • изменяющиеся условия рынка
  • доступность рабочей силы (например, из-за миграции населения)

Заключительные положения и извлечённые уроки

Сильные стороны: по мнению землепользователей
  • It will prevent sediment movement and accumulation over roads and down slope properties and values at risk.

    How can they be sustained / enhanced? By developing more economic application formulations and schemes.
Сильные стороны: по мнению составителя или ответственных специалистов
  • It is a technology that has the advantages of the mulching technique and also can be used as a tool for increase the biodiversity, expand the distribution of some protected plant species at the same time that soil is keep in place.

    How can they be sustained / enhanced? The use of longer mulch fibers can still increase the hydromulch effectiveness, since some researchers found the longest fibers to be more effective in soil erosion control than the shorter ones.
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению землепользователейвозможные пути преодоления
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению составителя или ответственных специалистоввозможные пути преодоления
  • Hydromulch is very expensive when compared to straw mulch, but not more effective in post-fire soil erosion reduction. To develop hydromulch mixtures using the lowest amount of water as well as other chemical components to the minimum.
  • Some researchers found very low performance due to the interception of the hydromulch jet by the dead standing trees Verify when applying it that the ground coverreach a minimum of 60%
  • Sometimes the mulch component (wood fibers, chopped paper) can be removed very easily by heavy rainfall, and thus treatment effectiveness can decrease greatly.

Справочные материалы

Составитель
  • Sergio Prats Alegre Prats
Editors
Рецензент
  • Valentin Zuercher
  • Fabian Ottiger
  • Alexandra Gavilano
Продолжительность применения Технологии: 23 мая 2013 г.
Последнее обновление: 14 июня 2019 г.
Ответственные специалисты
Полное описание в базе данных ВОКАТ
Связанные данные по УЗП
Документирование осуществлялось при участии
Организация Проект
Ключевые ссылки
  • EFFECTIVENESS OF HYDROMULCHING TO REDUCE RUNOFF AND EROSIONIN A RECENTLY BURNT PINE PLANTATION IN CENTRAL PORTUGAL. Prats et al. (in press). Land Degradation and Development DOI: 10.1002/ldr.22362-Effects of hydromulch on post-fire erosion and plant recovery in chaparral shrublands ofsouthern California. Hubbert et al. 2012 International Journal of Wildland Fire 21:155–167.Rough D. 2007. Effectiveness of rehabilitation treatments in reducing postfireerosion after the Hayman and Schoonover fires, Colorado FrontRange. Fort Collins, CO: Colorado State University. MsC. Thesis; 186.Robichaud PR, Ashmun LE, Sims BD. 2010. Post-fire treatment effectivenessfor hillslope stabilization. General Technical Report, RMRS-GTR-240. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain ResearchStation, Fort Collins, CO.:
This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International