Riparian buffer strip with naturally recovered vegetation (Felix Witing)

Riparian buffer strip with naturally recovered vegetation (德国)

Selbstbegrünte Brache als Gewässerrandstreifen

描述

Riparian buffer strips refer to the permanent greening of arable land alongside streams and other water bodies. By slowing down runoff water from the land, they help to protect water bodies from diffuse pollution. Riparian buffer strips have multiple other environmental benefits, but disadvantages also.

Riparian buffer strips comprise permanent, protective vegetation alongside streams and other water bodies. Our example represents a riparian buffer that evolved from set-aside land with naturally recovered vegetation. For the farmer, this has several advantages in terms of implementation, maintenance and seed costs. The farmer was able to simply leave the buffer strip open after ploughing without seeding or rolling, and maintenance requires only one mowing operation per year.
Riparian buffer strips are established at the edge of cultivated areas adjacent to water bodies. The width of the strip should be 5-15 m. In our example, the width of the buffer strip was 6 m, which was defined by working width of the mower. Depending on the type and width of the buffer, the rainfall intensity, the slope and the management, different filtering capacities can be attained by a buffer. An effective strip can retain 70% of the sediment and reduce nutrients in the surface runoff by 50%. However efficient retention of nutrients requires a buffer width of at least 15 m, while efficient retention of fine sediments requires a width of 15-20 m. The slope of the watercourse bank is also important: the optimum slope is 9-10%, and retention performance worsens with increasing slope (Kail et al. 2022).
Grass cover roughens the soil surface, slowing down the flow of water after heavy rainfall events and improving infiltration rates. Additionally, the roots of grasses increase infiltration, the plants absorb nitrate and prevent it from running off into the water bodies. Deeper roots, such as those from trees stabilize river banks, preventing bank erosion during heavy rainfall, as well as increasing shading of the stream. This improves the microclimate and creates better habitats for species native to the watercourse. Moreover, the buffer reduces the siltation of water bodies, preserves gravel bars, and thus preserves habitats. The buffer strip itself provides habitats for flora and fauna. The area adjacent to the buffer strip may experience increased dew formation and soil moisture, reduced evaporation, and wind protection.
The surface roughness of the grassed buffer strip depends on the type of vegetation. Cold-tolerant grasses such as perennial ryegrass (Lolium perenne) are commonly used, but a mix of grasses and trees is even better. Grassland provides an evenly distributed surface cover and the trees, with their deeper roots, provider higher infiltration capacity. Fast growing, low maintenance and regional species are optimal.
Proper maintenance is important for permanent erosion control. In case of nutrient-rich runoff from adjacent fields, the buffer strip may become saturated after a while and nitrification increases. Nitrous oxide is then produced which is a powerful greenhouse gases. In addition, the soil/vegetation is no longer able to absorb new nutrients, and they are washed into the water body. Mowing once per year removes biomass and can prevent nutrient saturation (Cole et al. 2020).
However, while promoting biodiversity and reducing soil erosion, buffer strips have a major downside for land-users and land-owners. They consume cropland, which leads to a decrease in production. The grass mixture can be used as fodder, but usually this does not compensate for the loss of production, which is why farmers often call for appropriate subsidies.

地点

地点: Nieder Seifersdorf, Saxony, 德国

分析的技术场所数量: 单一场所

选定地点的地理参考
  • 14.79254, 51.2262

技术传播: 适用于特定场所/集中在较小区域

在永久保护区?:

实施日期: 2013

介绍类型
Negative example: riparian strips should not be used as a track for vehicles. (Felix Witing)
Positive example of vegetation and extensive management. (Michael Strauch)

技术分类

主要目的
  • 改良生产
  • 减少、预防、恢复土地退化
  • 保护生态系统
  • 结合其他技术保护流域/下游区域
  • 保持/提高生物多样性
  • 降低灾害风险
  • 适应气候变化/极端天气及其影响
  • 减缓气候变化及其影响
  • 创造有益的经济影响
  • 创造有益的社会影响
土地利用
同一土地单元内混合使用的土地: 否

  • 不毛之地 - 具体说明: self-vegetated fallow
    注释: maintenance activity: mowing

供水
  • 雨养
  • 混合雨水灌溉
  • 充分灌溉

土地退化相关的目的
  • 防止土地退化
  • 减少土地退化
  • 修复/恢复严重退化的土地
  • 适应土地退化
  • 不适用
解决的退化问题
  • 土壤水蚀 - Wt:表土流失/地表侵蚀 , Wg:冲沟侵蚀/沟蚀 , Wr:河岸侵蚀, Wo:场外劣化效应
  • 化学性土壤退化 - Cn:肥力下降和有机质含量下降(非侵蚀所致)
  • 物理性土壤退化 - Pc:压实, Pk:熟化和结壳, Pw:水浸
  • 生物性退化 - Bc:植被覆盖的减少, Bh:栖息地丧失, Bs:质量和物种组成/多样性的下降, Bl:土壤寿命损失
  • 水质恶化 - Hp:地表水水质下降, Hq:地下水水质下降, Hw:湿地缓冲能力下降
SLM组
  • 区域封闭(停止使用,支持恢复)
  • 改良的地面/植被覆盖
  • 横坡措施
SLM措施
  • 植物措施 - V2:草和多年生草本植物

技术图纸

技术规范
Widths of the vegetation along the watercourse required for effective nutrient retention (approx. >80%) mentioned in the reviews.
Author: Kail et al. (2022), p.25
Summary of field studies of sediment retention as a function of buffer strip width under controlled, optimal conditions (left figure) and under realistic, non-optimal conditions (right figure).
Author: Kail et al. (2022), p.37
Sediment retention as a function of the slope of a buffer strip.
Author: Kail et al. (2022), p.38

技术建立与维护:活动、投入和费用

投入和成本的计算
  • 计算的成本为:每个技术区域 (尺寸和面积单位:1 ha
  • 成本计算使用的货币:
  • 汇率(换算为美元):1 美元 = 0.91 €
  • 雇用劳工的每日平均工资成本:18.70€ per hour
影响成本的最重要因素
A riparian buffer that developed from set-aside land with naturally recovered vegetation is not costly, as it requires only one mowing operation per year and nothing else. However, the buffer consumes agricultural land, leading to a reduction in agricultural production.
技术建立活动
n.a.
技术维护活动
  1. Mowing (时间/频率: annually at the end of July)
技术维护的投入和成本 (per 1 ha)
对投入进行具体说明 单位 数量 单位成本 (€) 每项投入的总成本 (€) 土地使用者承担的成本%
劳动力
mowing ha 1.0 25.0 25.0
技术维护所需总成本 25.0
技术维护总成本,美元 27.47

自然环境

年平均降雨量
  • < 250毫米
  • 251-500毫米
  • 501-750毫米
  • 751-1,000毫米
  • 1,001-1,500毫米
  • 1,501-2,000毫米
  • 2,001-3,000毫米
  • 3,001-4,000毫米
  • > 4,000毫米
农业气候带
  • 潮湿的
  • 半湿润
  • 半干旱
  • 干旱
关于气候的规范
以毫米为单位计算的年平均降雨量:775.0
气象站名称:https://whh-kliwes.de/mapview
Length of growing period (LGP): 209
(https://www.umwelt.sachsen.de/dauer-der-vegetationsperiode-30631.html)
斜坡
  • 水平(0-2%)
  • 缓降(3-5%)
  • 平缓(6-10%)
  • 滚坡(11-15%)
  • 崎岖(16-30%)
  • 陡峭(31-60%)
  • 非常陡峭(>60%)
地形
  • 高原/平原
  • 山脊
  • 山坡
  • 山地斜坡
  • 麓坡
  • 谷底
海拔
  • 0-100 m a.s.l.
  • 101-500 m a.s.l.
  • 501-1,000 m a.s.l.
  • 1,001-1,500 m a.s.l.
  • 1,501-2,000 m a.s.l.
  • 2,001-2,500 m a.s.l.
  • 2,501-3,000 m a.s.l.
  • 3,001-4,000 m a.s.l.
  • > 4,000 m a.s.l.
......应用的技术
  • 凸形情况
  • 凹陷情况
  • 不相关
土壤深度
  • 非常浅(0-20厘米)
  • 浅(21-50厘米)
  • 中等深度(51-80厘米)
  • 深(81-120厘米)
  • 非常深(> 120厘米)
土壤质地(表土)
  • 粗粒/轻(砂质)
  • 中粒(壤土、粉土)
  • 细粒/重质(粘土)
土壤质地(地表以下>20厘米)
  • 粗粒/轻(砂质)
  • 中粒(壤土、粉土)
  • 细粒/重质(粘土)
表土有机质含量
  • 高(>3%)
  • 中(1-3%)
  • 低(<1%)
地下水位
  • 表面上
  • < 5米
  • 5-50米
  • > 50米
地表水的可用性
  • 过量
  • 中等
  • 匮乏/没有
水质(未处理)
  • 良好饮用水
  • 不良饮用水(需要处理)
  • 仅供农业使用(灌溉)
  • 不可用
水质请参考: 地表水
盐度是个问题吗?

洪水发生
物种多样性
  • 中等
栖息地多样性
  • 中等

应用该技术的土地使用者的特征

市场定位
  • 生计(自给)
  • 混合(生计/商业)
  • 商业/市场
非农收入
  • 低于全部收入的10%
  • 收入的10-50%
  • > 收入的50%
相对财富水平
  • 非常贫瘠
  • 贫瘠
  • 平均水平
  • 丰富
  • 非常丰富
机械化水平
  • 手工作业
  • 畜力牵引
  • 机械化/电动
定栖或游牧
  • 定栖的
  • 半游牧的
  • 游牧的
个人或集体
  • 个人/家庭
  • 团体/社区
  • 合作社
  • 员工(公司、政府)
性别
  • 女人
  • 男人
年龄
  • 儿童
  • 青年人
  • 中年人
  • 老年人
每户使用面积
  • < 0.5 公顷
  • 0.5-1 公顷
  • 1-2 公顷
  • 2-5公顷
  • 5-15公顷
  • 15-50公顷
  • 50-100公顷
  • 100-500公顷
  • 500-1,000公顷
  • 1,000-10,000公顷
  • > 10,000公顷
规模
  • 小规模的
  • 中等规模的
  • 大规模的
土地所有权
  • 公司
  • 社区/村庄
  • 团体
  • 个人,未命名
  • 个人,有命名
土地使用权
  • 自由进入(无组织)
  • 社区(有组织)
  • 租赁
  • 个人
用水权
  • 自由进入(无组织)
  • 社区(有组织)
  • 租赁
  • 个人
进入服务和基础设施的通道
健康

贫瘠
教育

贫瘠
技术援助

贫瘠
就业(例如非农)

贫瘠
市场

贫瘠
能源

贫瘠
道路和交通

贫瘠
饮用水和卫生设施

贫瘠
金融服务

贫瘠

影响

社会经济影响
作物生产
降低
增加

作物质量
降低
增加

生产故障风险
增加
降低

生产区域(耕种/使用中的新土地)
降低
增加

农业投入费用
增加
降低

农业收入
降低
增加

收入来源的多样性
降低
增加

工作量
增加
降低

社会文化影响
生态影响
地表径流
增加
降低

土壤水分
降低
增加

土壤覆盖层
减少
改良

土壤流失
增加
降低


decreased wind erosion

土壤压实
增加
减少

土壤有机物/地下C
降低
增加

植被覆盖层
降低
增加

植物多样性
降低
增加

外来入侵物种
增加
减少

栖息地多样性
降低
增加

干旱影响
增加
降低

场外影响
地下水/河流污染
增加
减少

成本效益分析

与技术建立成本相比的效益
与技术维护成本相比的效益
短期回报
非常消极
非常积极

长期回报
非常消极
非常积极

No establishment costs. Comment by the farmer: "There is no benefit at all".

气候变化

渐变气候
changing weather conditions 增加

非常不好
非常好

采用和适应

采用该技术的地区内土地使用者的百分比
  • 单例/实验
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
在所有采用这种技术的人当中,有多少人在没有获得物质奖励的情况下采用了这种技术?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
最近是否对该技术进行了修改以适应不断变化的条件?
什么样的变化条件?
  • 气候变化/极端气候
  • 不断变化的市场
  • 劳动力可用性(例如,由于迁移)

结论和吸取的教训

长处: 土地使用者的观点
长处: 编制者或其他关键资源人员的观点
  • Increased infiltration rates
  • Reduced erosion and nutrient runoff into watercourse
  • Deeper roots, such as those of trees, stabilize river banks against break-off during heavy rainfall.
  • Trees increase shading and microclimate for stream species.
弱点/缺点/风险: 土地使用者的观点如何克服
  • Loss in yield due to loss of arable land. Accordingly, the yield loss should be offset by subsidies. Use grass mixture as fodder.
弱点/缺点/风险: 编制者或其他关键资源人员的观点如何克服

参考文献

编制者
  • Felix Witing
Editors
  • Michael Strauch
  • Mona Pauer
审查者
  • William Critchley
  • Rima Mekdaschi Studer
实施日期: May 3, 2022
上次更新: Aug. 14, 2023
资源人
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链接的SLM数据
文件编制者
机构 项目
主要参考文献
  • Kail et al. (2022): Ökologische Funktionen von Gewässerrandstreifen. LfULG Broschüre: https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/40152
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