EWG地图工具可以帮助美国农业部密西西比河关键保护区的保护

作者:Soren Rundquist,空间分析主任

EWG开发了一个绘图工具,用于跟踪美国农业部项目的有效性,并确定县级努力改善密西西比河关键保护区的水质、气候恢复能力和洪水缓解的机会。MRCCA是一个面积超过3.87亿英亩的盆地,横跨13个州,横跨2300英里的密西西比河。

MRCCA是美国农业部区域保护伙伴计划所涵盖的八个地区之一,该计划源于2014年的《农业法案》,旨在鼓励这些地区的利益相关者追求共同的自然资源目标,同时保持或提高农业生产率。1

密西西比河是数百万美国人的水源、食物、工业和娱乐之源,它的周边地区是数百种鸟类迁徙的重要通道。

在建立MRCCA的过程中,美国农业部希望加速从1.38亿英亩的农田(主要是玉米和大豆)到当地和区域水体中减少养分和沉积物。在MRCCA中,水质退化、栖息地不足、水不足或干旱已被确定为农民和其他利益攸关方需要解决的优先问题。2

EWG的地理空间分析侧重于肥料和粪肥的施用、目前作物生产中的四个敏感景观区域,以及美国农业部项目的联邦投资数据。这一努力产生了县级统计数据,利益攸关方可以利用这些数据探索各种干预方案,以帮助改善受影响水体的水资源保护、洪水缓解和气候恢复能力。

探索地图

施肥的农田

根据2017年美国农业部农业普查,在MRCCA的所有收获农田中,71%用化肥处理,另外7.9%用粪肥处理。在州一级,作物施肥面积超过平均水平的地区包括伊利诺斯州、印第安纳州、爱荷华州、明尼苏达州、密苏里州和南达科他州(图1)。这六个州占MRCCA施肥面积的74%。在阿肯色州、爱荷华州、明尼苏达州和威斯康星州,农田施用的肥料超过了该地区的平均水平,占所有施用肥料的62%。

图1所示。MRCCA县级肥料和粪肥施用情况

敏感的风景

根据以下特征,EWG确定了4种易受气候事件影响的营养流失风险较高的土地类型:

  1. 1.受风和水侵蚀的地区
  2. 2.有泛滥倾向的区域
  3. 3.湿润土壤类型,指示湿地
  4. 4.与主要河流和溪流相邻的土地

我们确定了以下空间数据作为敏感景观的最佳标准化代理,并与美国农业部农田数据层的耕地面积相交,以确定每个敏感区的耕地数量(图2)。

图2。MRCCA地区敏感景观的分布

超过2390万英亩(占MRCCA所有农田的17%)位于美国农业部指定的高度可蚀地(HEL)上。这些农田中至少有三分之一(或50英亩)的土地具有易受风蚀和水蚀的土壤特性,其土壤损失量(T)是耐受土壤损失量(T)的八倍。3.这些农田受《农业法案》(Farm Bill)保护合规规定的约束,要求生产者维持一些基本的保护系统,以保持有资格获得美国农业部的一些补贴。4

爱荷华州的农田最容易受到风和水的侵蚀,有830多万英亩在HEL。伊利诺斯州、密苏里州和威斯康辛州的种植总量也高于平均值,这四个州的种植总量占所有种植大宗商品的71%。爱荷华州的克劳福德县拥有最多的HEL农田,超过30.6万英亩,占该县所有农田的83%。

为了管理联邦洪水保险,联邦紧急事务管理局(简称FEMA)划定了每年有1%几率发生洪水的地区的边界,这些地区也被称为100年泛滥平原。5整个盆地的许多低洼地区都被农作物覆盖,因此很容易受到洪水的影响。在EWG完成这个项目的时候,MRCCA的1047个县中有181个县的100年泛滥平原的数据还没有得到。

在有数据的郡县,超过四分之一,即28%的100年泛滥平原地区都有农作物生产。阿肯色州和密苏里州在洪泛区有超过170万英亩的农田,其次是伊利诺伊州、印第安纳州、爱荷华州和密西西比州,其中超过100万英亩的洪泛区农田几乎占洪泛区所有农田的72%。密西西比州的华盛顿县和密苏里州的巴特勒县在洪泛区直接种植了超过16.1万英亩的作物。

美国农业部自然资源保护署(NRCS)利用土壤调查,将一块土地的独特属性、解释和生产力划分为地图单位。潜在的湿地土壤景观等级是根据地图单元的百分比来计算的,该单元的特征是氢化、排水不良或淹没。6在这个分析中,我们只考虑评级为75%或更多的单位。7

种植作物的湿地面积超过3300万英亩,占MRCCA所有耕地面积的23%。这个地区的一半来自三个州:伊利诺斯州、爱荷华州和明尼苏达州,这三个州加起来有超过1600万英亩的农田。有三个县的湿地面积超过30万英亩:伊利诺斯州的易洛魁和利文斯顿县,以及明尼苏达州的伦维尔县。

EWG使用了国家水文数据集(NHD)的区域特征,它们代表了河流或河流的一般宽度,作为海岸线的代理。8一个300英尺的缓冲带,有利于控制侵蚀,水质和动物栖息地的宽度,被用来定义河岸走廊。然后EWG确定了该走廊内的耕地数量。9

超过5%的确定的河岸走廊是农田。近80%的已开垦的河岸走廊分布在7个州,以密苏里州为首,面积超过89000英亩。密西西比县,约柜。美国在河岸走廊上的耕地面积最大,有超过16000英亩的耕地紧挨着河流和溪流。

联邦支出总额

自2014年以来,美国农业部支付给MRCCA生产者的款项超过597亿美元。从2015年到2019年,33%的支付来自特别的农场补贴项目市场灾难援助和便利化项目,或MFP,其次是农作物保险赔偿,与27%,农业等传统商品项目风险覆盖,或弧,和价格损失保险,或PLC,为26%,以及来自保护项目的支付,占14%(图3)。在被评估的三个保护项目中——环境质量激励计划(Environmental Quality Incentives Program,简称EQIP);保护管理计划(CSP);以及“保护储备计划”(简称CRP)——CRP的支出占年度总支出的四分之三以上。在图3中,总支付按项目年显示了临时农场补贴计划、作物保险、ARC和PLC,而保护支付按财政年度合计。

图3。美国农业部的MRCCA项目资金

和分析方法

扩大内容 崩溃的内容

为了建立农田足迹,EWG使用了2019农田数据层(CDL),这是美国农业部国家农业统计服务的地理空间产品。耕地定义为1 ~ 61类和204 ~ 254类土地覆盖。这还不包括所有的草原和牧场。分析中包含的所有层都被重新取样,以匹配CDL的原生30米分辨率。一旦EWG创建了农田宇宙,小于5英亩的农田就不会被考虑进行后续分析。

关于高度可蚀土地(HEL)农田面积的数据来自美国农业部农业服务局公共土地单位多边形,使用“HELTYPECD”列,将其归为“yes”。所有特征都被转换为30米分辨率的光栅。30米分辨率下HEL与农田重叠的区域仅在相邻面积大于5英亩时考虑。百分比县面积计算为HEL的种植面积除以县内的总耕地面积。

潜在湿地土壤景观,或PWSL,耕作面积取自美国农业部的自然资源保护服务SSURGO地图单元,并与表Valu1相连接,所有“pwsl1pomu”评级大于或等于75,小于或等于100的子集。所有特征都被转换为30米分辨率的光栅。在30米分辨率下,PWSL与农田重叠的区域只有在连续面积大于5英亩时才被考虑。百分比县面积计算为PWSL的种植面积除以县内的总耕地面积。

100年农作物产量的泛滥平原来自联邦应急管理局的国家洪水灾害层,或NFLH,使用“S_FLD_HAZ_AR”特征,其中“FLD_ZONE”=“A | AE | A1-30 | AH | AO”。所有特征都被转换为30米分辨率的光栅。在30米分辨率下,NFLH与农田重叠的区域仅在连续面积大于5英亩时考虑。县面积百分比的计算方法为:100年洪泛平原的种植面积除以县的总洪泛平原。

河岸走廊宇宙的农田是使用美国地质勘测局的国家水文数据集(NHD)建立的,使用“水文- NHD区域”特征来定义主要河流和溪流的岸线。然后在河流或小溪的每一边都建立了一个300英尺的缓冲区。所有特征都被转换为30米分辨率的光栅。NHD与30米分辨率农田重叠的区域仅在相邻面积大于5英亩时考虑。百分比县面积计算为300英尺河岸廊道种植面积除以县内河岸廊道总面积。

2017年美国农业部农业普查被用于收集县级统计数据,包括生产者数量、操作数量、收获农田面积以及处理粪便和肥料的面积。粪肥和肥料的百分比定义为处理的亩数,除以收获的亩数。

美国农业部支付的款项总额*代表通过灾害援助的特别款项向该县生产者支付的所有款项的县级总和;2014年至2020年期间的冠状病毒粮食援助计划和市场便利化计划;2014年至2019年期间的所有农业风险保险(ARC)和价格损失保险(PLC)付款;2014 - 2020年农作物保险赔偿;以及2015 - 2019年环境质量激励计划、环境保护管理计划和环境保护储备计划的保护款项。特别项目、ARC和PLC以及作物保险的支付按项目年度(受补贴作物收获的年份)计算,保护项目的支付按财政年度计算。

*请注意,2014年和2020年的保护项目没有支付款项,2020年的AR和PLC款项要到2021年秋季才会支付,所以这些款项不能包括在内。




参考文献

  1. 1https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/ms/technical/cp/?cid=stelprdb1254053
  2. 2https://data.nal.usda.gov/dataset/nrcs-regional-conservation-partnership-program-mississippi-river-basin
  3. 3.https://law.justia.com/cfr/title07/7-1.1.1.1.14.2.html
  4. 4https://www.fsa.usda.gov/programs-and-services/payment-eligibility/conservation_compliance/index
  5. 5https://www.fema.gov/glossary/flood-zones
  6. 6https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/survey/?cid=nrcs142p2_053627#:~:text=The%20SSURGO%20database%20contains%20information,the%20course%20of%20a%20century.&text=The%20map%20units%20describe%20soils,properties%2C%20interpretations%2C%20and%20productivity
  7. 7https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs142p2_052167.pdf
  8. 8https://www.usgs.gov/core-science-systems/ngp/national-hydrography/national-hydrography-dataset?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_related_con
  9. 9http://eightmileriver.org/appendicies/09c3_Riparian%20Buffer%20Science_YALE.pdf

按邮政编码搜索

请在下方输入5位邮政编码,然后按“搜寻”