Land cover – one of the catchment parameters with an impact on water quality in surface streams

Land cover – one of the catchment parameters with an impact on water quality in surface streams

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
90%
Prevedenie (dizajn)
90%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
RNDr. Miroslav Horváth PhD.100%100%100%
Ing. Zuzana Brnoliaková PhD.80%80%100%
ISBN: 978-80-972360-4-5

Land cover – one of the catchment parameters with an impact on water quality in surface streams

Cyril Siman1 , Yvetta Velísková ,
1 Ústav hydrológie Slovenskej akadémie vied, Bratislava, Slovenská republika
siman@uh.savba.sk

Land cover is a material result of combination impact of both natural and socioeconomic processes in the landscape. Its identification is a primary and essential condition for land use analysis, for analysis of the impact of human on the landscape, as well as for landscape planning and ecological stability issue solutions (Feranec a Oťaheľ, 1999). One of the main aims, in order to understand the relationship between land cover and water quality, is an opportunity of surface streams water quality assessment based on the land cover analysis. It is particularly useful in those cases where nonpoint sources of pollution are taken into account (Mouri a kol., 2011). The relationship between land cover and water quality was already well documented by many authors (Johnson a Gage, 1997; Allan, 2004; Hurley a Mazumder, 2013; Bu a kol., 2014; Ye a kol., 2014).

In this contribution relationship between land cover categories and water quality in Slovakia was analysed. For land cover analysis, Corine land cover layer (3rd hierarchical level) was used. Individual land cover categories were grouped together into four categories: forest and seminatural areas; agricultural areas; urbanized and technique areas; uncategorized areas. For water quality evaluation, seven elementary organic and inorganic water quality indicators (BOD, CHOD, Ntotal, Ptotal, TSS, N-NO3-, PO43-) were selected. Data measured in monthly time step (provided by Slovak Hydrometeorological Institute) were processed into median concentrations. Relationship between the share of the area of land cover categories and median concentrations in selected water quality indicators was tested by Pearson correlation coefficient at a significant level α = 0,05.

The result of the analysis was negative correlation between forest and seminatural areas (the strongest with total nitrogen where Pearson correlation coefficient was -0,721 and R0,52). On the other side, positive correlation with agricultural, as well as with urbanized and technique areas was recorded. The highest correlation coefficients in case of urbanized and technique areas were observed, particularly in the case of phosphorus concentrations (in case of total phosphorus Pearson correlation coefficient had value 0,866 and in case of PO43- it was 0,862) and also in BOD (Pearson = 0,847; R2 = 0,717). Share of urban areas in river catchment had a more significant impact on water quality indicators variability, even though, this land cover category had the least share of the area in the river catchment. It is possible to suppose that the same changes in the area of land cover categories will have a bigger impact on water quality in case of urbanized and agricultural areas in comparison with forest and seminatural areas. 

Poďakovanie: 

Tento príspevok vznikol za podpory vedeckej grantovej agentúry VEGA v rámci riešenej grantovej úlohy č. VEGA 1/0805/16 ,,Lokalizácia bodových zdrojov havarijného znečistenia vodných tokov na základe údajov z on-line monitoringu“, ako aj vďaka podpore v rámci OP Výskum a vývoj pre dopytovo orientovaný projekt: Centrum excelentnosti integrovanej protipovodňovej ochrany územia ITMS 262401200004, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

Zdroje: 

ALLAN, J. D. 2004. Landscapes and Riverscapes: The Influence of Land Use on Stream Ecosystems. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics [online]. 2004, roč. 35, č. 1, s. 257–284 [cit. 25-04-2019]. Dostupné z:
BU, H., MENG, W., ZHANG, Y.,  WAN, J. 2014. Relationships between land use patterns and water quality in the Taizi River basin, China. Ecological Indicators [online]. 2014, roč. 41, s. 187–197 [cit. 14-03-2019]. Dostupné z:
FERANEC, J.,  OŤAHEĽ, J. 1999. Mapovanie krajinnej pokrývky metódou CORINE v mierke 1 : 50 000: Návrh legendy pre krajiny programu Phare. Geografický časopis  [online]. 1999, roč. 51, č. 1, s. 19–44 [cit. 25-04-2019]. Dostupné z:
HURLEY, T.,  MAZUMDER, A. 2013. Spatial scale of land-use impacts on riverine drinking source water quality. Water Resources Research [online]. 2013, roč. 49, č. 3, s. 1591–1601 [cit. 25-04-2019]. Dostupné z:
JOHNSON, L.,  GAGE, S. 1997. Landscape approaches to the analysis of aquatic ecosystems. Freshwater Biology [online]. 1997, roč. 37, č. 1, s. 113–132 [cit. 25-04-2019]. Dostupné z:
MOURI, G., TAKIZAWA, S.,  OKI, T. 2011. Spatial and temporal variation in nutrient parameters in stream water in a rural-urban catchment, Shikoku, Japan: Effects of land cover and human impact. Journal of Environmental Management [online]. 2011, roč. 92, č. 7, s. 1837–1848 [cit. 25-04-2019]. Dostupné z:
YE, Y., HE, X., CHEN, W., YAO, J., YU, S.,  JIA, L. 2014. Seasonal Water Quality Upstream of Dahuofang Reservoir, China - the Effects of Land Use Type at Various Spatial Scales. CLEAN - Soil, Air, Water [online]. 2014, roč. 42, č. 10, s. 1423–1432 [cit. 25-04-2019]. Dostupné z:

Diskusia

Dobry den, z vasej prezentacie vyplyva, ze ste analyzovali data za 12-rocne obdobie (merane vzdy 1x mesacne) v styroch typoch "krajinnej pokryvky - land cover", vyhodnocovali sedem parametrov v niekolkych lokalitach, to je uctyhodny subor dat? Ake softwarove vybavenie bolo na toto potrebne? Zaujimalo by ma ako sa menil charakter Slovenska, s ohladom na tie styri typy krajinnej pokryvky, predpokladam, ze podiel lesov, polnohosp. pody, urbanizacie a inych ploch sa v priebehu rokov menili, vedeli by ste vizualizovat aj taketo vystupy? Ake odporucania vyplyvaju z tejto rozsiahlej studie smerom do praxe? Je realna sanca, ze sa nimi bude zaoberat napr. Min. ziv. prostredia, resp. Min. podohospodarstva a rozvoja vidieka? Vopred dakujem za odpovede, ZB

Dobrý deň.
Ďakujem za otázku. Problematika vplyvov parametrov povodia na kvalitu vody je ďaleko rozsiahlejšia. Teda nestačí len analyzovať krajinnú pokrývku. Áno, v tejto konkrétnej práci boli analyzované údaje o koncentráciách v siedmich ukazovateľoch kvality vody, pričom pre každý ukazovateľ v každom povodí boli vypočítané mediánové hodnoty. Tieto hodnoty sa potom dávali do súvisu s krajinnou pokrývkou. Snahou je vysvetliť variabilitu koncentrácií na základe variability krajinnej pokrývky na danom území. Tie štyri typy krajinnej pokrývky boli vytvorené skupiny na základe spoločných znakov. Pôvodná vrstva Corine land cover pozostáva z viacerých kategórií krajinnej pokrývky. Napríklad skupina poľnohospodárske areály zahŕňa aj ornú pôdu a aj trvalé trávne porasty a pod. Zmenám krajinnej pokrývky vo vzťahu ku kvalite vody som sa zatiaľ nevenoval. Analyzoval som len krajinnú pokrývku v roku 2012, pričom som predpokladal, že tá bude reprezentatívna pre stav krajinnej pokrývky v celom období (ide o zjednodušenie). Dôležitejšie ako analyzovať len krajinnú pokrývku je analyzovať ju spolu s ďalšími parametrami ako napríklad sklon svahu a tiež manažmentom na danej ploche. Teda napríklad čo ako poľnohospodár robím na ornej pôde so zvýšeným sklonom (napr. protierózne opatrenia). Práve v tomto období sa venujem modelovaniu emisií znečistenia do tokov, kde sú zahrnuté viaceré parametre ako napríklad bilancia živín (dusíka a fosforu) na poľnohospodárskej pôde, cez krajinnú pokrývku, až po stav a množstvo obyvateľov napojených na kanalizáciu a pod. Čiže množstvo premenných, ktoré majú v konečnom dôsledku vplyv aj na kvalitu vody.
Čo sa týka toho, či je alebo nie je možné aby sa tým zaoberali kompetentný odpoviem, že dúfam, že sa ňou už zaoberajú. Nakoniec sú rôzne smernice, ktorých plnenie by malo viesť k dosiahnutiu dobrého stavu vôd a pod. (napr. dusičnanová smernica).