The impact of agricultural land use on stream chemistry and inputs to an inland reservoir: case of the Sauce Grande River, Argentina

Abstract

Water quality in the Paso Piedras Reservoir has deteriorated, primarily due to periodic blue-green algal blooms, making it temporarily unfit for human consumption. This phenomenon results from the eutrophication of waters of the watershed, and nutrients are considered to be the primary contributors to degradation of freshwater quality. In order to reduce the levels of nitrogen and, most of all, phosphorus, entering the Paso Piedras Reservoir, it is necessary to understand the incidence of diffuse transfers of nutrients from agricultural soils. The nitrogen composition, soluble reactive phosphorus (SRP) and other physico-chemical parameters of the water were analysed in various different parts of the watershed in order to characterize water input to the reservoir from areas with different anthropogenic activity. The upper Sauce Grande basin was divided into three areas with different edaphic characteristics. The physico-chemical parameters measured in sampling surveys included: SRP, ammonium and nitrate, pH, conductivity, turbidity, and total solids. The results showed that the water of the Sauce Grande (areas 1 and 2) was not strongly contaminated, but in El Divisorio (Area 3, which is a sub-watershed whose stream flows directly into the Paso Piedras Reservoir), the levels of conductivity, total suspended sediments and SRP were so high that its contribution to the reservoir accounts for nearly 50% of the total SRP input. The main characteristics of El Divisorio watershed that make it a diffuse source of SRP were not only that its soils, under agricultural-livestock production, have significant slopes, so that water and wind erosion are faster, but also that human intervention had caused the destruction of aggregates. The results showed the influence of the soil characteristics, production systems and the micro-environment developed in the reservoir on the characteristics of waters flowing out of the reservoir. The two villages located in Area 2 had no significant influence on the concentration of nitrogen compounds and SRP found downstream.

La qualité de l'eau dans le barrage de Paso Piedras s'est détériorée, essentiellement en raison de blooms d'algues bleu-vert, ce qui l'a rendue temporairement non potable. Ce phénomène est dû à l'eutrophisation des eaux provenant du bassin versant, et les nutriments sont considérés comme étant les premiers responsables de la dégradation de la qualité de l'eau douce. Afin de réduire les niveaux d'azote et surtout de phosphore entrant dans le barrage de Paso Piedras, il est nécessaire de comprendre l'incidence des transferts diffus des nutriments des sols agricoles. La composition des formes azotées, le phosphore réactif soluble (PRS) et d'autres paramètres physico-chimiques de l'eau ont été analysés en différents points du bassin versant afin de caractériser l'eau entrant dans le réservoir depuis des zones présentant des activités anthropiques différentes. Le bassin supérieur de Sauce Grande a été divisé en trois zones aux caractéristiques édaphiques différentes. Les paramètres physico-chimiques mesurés lors des campagnes d'échantillonnage comprennent: le PRS, l'ammonium et le nitrate, le pH, la conductivité, la turbidité et la charge solide totale. Les résultats montrent que l'eau de Sauce Grande (zones 1 et 2) n'est pas fortement contaminée, mais que les niveaux de conductivité, charge solide totale et PRS sont si élevés dans la zone de El Divisorio (Zone 3, qui est un sous-bassin qui alimente directement le réservoir de Paso Piedras) que sa contribution au réservoir représente près de 50% de l'apport total de PRS. Les caractéristiques principales du bassin de El Divisorio qui en font une source diffuse de PRS sont non seulement les pentes significatives des sols supportant la production en agriculture–élevage, qui accélèrent l'érosion hydrique et éolienne, mais aussi la destruction des agrégats due aux interventions humaines. Les résultats montrent l'influence des caractéristiques des sols, des systèmes de production et du micro-environnement développé dans le réservoir sur les caractéristiques des eaux sortant du réservoir. Les deux villages situés dans la zone 2 n'ont pas d'influence significative sur la concentration en composants azotés et en PRS observés à l'aval.