Суармалы жерлерді кептіру жүйелері және суды қайта пайдалану

Кіріспе

Аграрлық дренаж жүйесінің түрі. Таяқша дренаж – егістіктерден артық жер асты суын алып тастау арқылы топырақта жеткілікті ауа кеңістігін, дұрыс өңдеуді және ауыр техниканың егінді күту мен жинау үшін кіруін қамтамасыз ететін ауыл шаруашылығы дренаж жүйесінің бір түрі. Жер бетіндегі суды сорғылау, ашық каналдар немесе олардың комбинациясы арқылы кептіруге болады, бірақ таяқша дренаж көбінесе жер асты суын кептірудің ең тиімді тәсілі болып табылады. "Таяқша дренаж" термині оның бастапқы құрамынан шыққан, ол терракота құбырларына ұқсас, бірақ әрқашан құбыр түрінде болмайтын күйген саз плиткаларынан жасалған. 19 ғасырда C-тәрізді канал плиткасы әдетте "муг" және "табан" деп аталатын жалпақ плитканың үстіне арка сияқты орналастырылатын. Бүгінде таяқша дренаж – бұл бастапқы жүйенің бірдей принциппен жұмыс істейтін кез келген нұсқасы. Көбінесе "тізгіш желісі" деп аталатын HDPE және PVC құбырлары қолданылады, бірақ алдын ала құйылған бетон және керамикалық плиткалар да қолданылуда.

Ауыл шаруашылығындағы суды бұрудың және қайта өңдеу мен қайта пайдаланудың кейде қолданылатын жолдары

Суарудың ең көп қолданылатын техникалары, сондай-ақ су дренаждарын тазарту мен қайта пайдаланудың ең аз қолданылатын мүмкіндіктері суретте көрсетілген. Құрғақшылық кезеңінде суаруға қажетті, қоректік заттарға толы суды су қоймаларында жинап, егістікке қайта соғу – қолжетімді практика және Айова, Индиана, Огайо, Иллинойс және Миннесота штаттарындағы фермерлер арасында күннен-күнге танымалдылығы артып келеді. АҚШ-тың батыс штаттарында судың тұздылығы көбінесе жоғары болады, сондықтан тікелей қайта пайдалану мүмкін емес. Суды қайта пайдалануға жарамды ету үшін кері осмоз сияқты жетілдірілген тазарту техникалары қажет.

Ауыл шаруашылығы суларын қайта өңдеу бойынша федералды және мемлекеттік ережелер мен нұсқаулар

Ауыл шаруашылығы дренаждық суын қайта пайдалану – құрғақ аймақтардағы су тапшылығын жеңудің тиімді, дәстүрлі емес әдісі. АҚШ-та, Федералдық Су Ластануды Бақылау Заңы су сапасы мен ластануды ұлттық деңгейде реттесе де, суды қайта пайдалану заңдары мен ережелері штаттар мен жергілікті билік органдарының жауапкершілігінде. Ауыл шаруашылығында қайта өңделген суді пайдалану, әсіресе Техас, Невада, Аризона және Калифорния сияқты құрғақ штаттарда қарқынды дамуда. Бұл штаттар суды ауыл шаруашылығында қайта пайдалану стандарттарын сақтау үшін келесі заңдарды қабылдады. Калифорния штатының Су ресурстарын бақылау басқармасы 2009 жылы қайта өңделген су саясатын ұсынды, ол тұз бен қоректік заттарды басқару жоспарларын қамтиды және қайта өңделген суда жаңадан пайда болатын ластаушы заттарды қарастырады. Калифорнияның Су кодексі суару және тұрғын үйлерді көгалдандыру үшін суды қайта өңдеуді реттейді. Аризона штатында Су ресурстары департаменті мен Қоршаған ортаны қорғау департаменті суды қайта өңдеумен айналысатын негізгі департаменттер болып табылады. Аризона әкімшілік кодексінің 18-тарауы қайта өңделген судың рұқсаттама беру және тасымалдау сапасын реттейді. Невада штатында Су ресурстары бөлімі 445А.274-тен 445А.280-ге дейінгі әкімшілік кодекс арқылы суды қайта пайдалану заңнамаларын жүзеге асыратын бас агенттік болып табылады. Техас штатында Техас қоршаған ортаның сапасы жөніндегі комиссиясы жүзеге асыратын 30-тараудағы әкімшілік кодекс суды ауыл шаруашылығы мақсатында қайта пайдалануды реттейді. Нью-Йорк және Коннектикут сияқты көптеген басқа штаттарда ауыл шаруашылығы мақсатында суды қайта өңдеуді заңдастыратын ережелер жоқ. Алабама, Джорджия және Гавайи сияқты басқа штаттар міндетті жалпы нұсқауларды енгізу кезеңіне жетпеді.

Суармалы судың сапасы стандарттары

Суармалы егіншілік жеткілікті мөлшерде және қабылданатын сапада болуы керек. Судағы еріген тұздың мөлшері суаруға оның жарамдылығын анықтайтын бастапқы фактор болып табылады. Тұз топырақта жиналғанда, ол суды ұстап тұрады және оны өсімдіктерге қолжетімді етпейді, нәтижесінде өсімдіктерде су тапшылығы туындайды. Калифорния университетінің кеңесшілер комитетінің Су сапасы жөніндегі нұсқауларына сәйкес:

3 дС/м-ден жоғары электр өткізгіштігі – өнімділіктің төмендеуіне әкелетін тұздылықтың ауыр деңгейі деп есептеледі. Натрийдің қалыпты адсорбциясы (SAR) 3-тен 9 SAR-ға дейін аралықта болуы керек. Судың тұздылығына әсер ететін тағы бір фактор – еріген заттардың жалпы мөлшері (TDS). Өсімдіктер 2000 мг/л-ден жоғары мән болғанда өсуде күшті шектеулерге тап болады. Суару суындағы кейбір иондар жоғары концентрацияда өсімдіктерге улы болуы мүмкін. Хлор концентрациясы беттік суару үшін литрге 10 миллиэквиваленттен (мэ/л) аспауы тиіс. Борон – судың концентрациясы 0,7-ден 3,0 мг/л-ге дейін болғанда өсімдіктер үшін қажетті микроэлемент. Азоттың артық мөлшері дақылдарға зиянды. 30 мг/л-ден жоғары концентрация дақылдың пісуін кешіктіріп, тым тез өсуіне әкелуі мүмкін. Тиісті pH деңгейі 6,5-тен 8,4-ке дейін аралықта сақталуы керек. Суармалы судағы бикарбонат деңгейі 8,5 мэ/л-ден аспауы тиіс.

Қолдану

Көптеген егістік өсімдіктерінің тамырларына өсу үшін жеткілікті мөлшерде ауа қажет. Жер асты суының артық болуы топырақтағы кеңірдектерді толтырып, тамырларды ауадан айырып, олардың өсуін тежейді, нәтижесінде тамыр шіріп, өсімдік өледі. Жер асты дренажының тағы бір себебі – топырақтың жырту және ауыр техникамен егінді күтуге, жинауға қолайлы беріктікте болуын қамтамасыз ету.

Өсімдіктердің өнімділігін арттыру

Өсімдіктердің көпшілігі топырақтың белгілі бір ылғалдылық жағдайларын қажет етеді және ылғалды, лайлы топырақта жақсы өспейді. Тіпті лайлы емес топырақта да көптеген өсімдіктердің тамырлары су кестесінен (жер асты суы деңгейінен) тереңге өспейді. Өсімдіктер өсу маусымының басында, су жеткілікті болғанда, кішкентай болады және оларға көп су қажет болмайды. Осы кезеңде өсімдіктерге суға жету үшін тамырларын дамытудың қажеті жоқ. Өсімдіктер өсіп, суды көп пайдаланғанда, су тапшылығы артады. Осы уақытта жер асты суы деңгейі төмендеуге бастайды. Содан кейін өсімдіктер суға жету үшін тамырларын дамытуы керек. Құрғақшылық кезеңдерінде жер асты суы деңгейі өсімдіктердің тамырларының өсу қарқынынан жылдамдап төмендесе, бұл өсімдіктерге ауыр стресс тудыруы мүмкін. Көрпешелі дренаж жүйесін орнату арқылы жер асты суы деңгейі тиімді түрде төмендетіліп, өсімдіктер тамырларын дұрыс дамыта алады. Топырақтың сумен тоюының болмауы топырақтың тесіктерінде тамырлар үшін оттегінің қалуын қамтамасыз етеді. Дренаждық плиткалар ылғалды кезеңдерде тамырлардың жер асты суы деңгейінің астында қалуына жол бермейді, бұл өсімдіктерге стресс тудыруы мүмкін. Артық суды кетіру арқылы өсімдіктер тамырларына қолжетімді суды тиімдірек пайдаланады. Егін өнімділігінің артуын өсімдіктерді көбірек тамырлар дамытуға мәжбүр ету арқылы, осылайша олардың көбірек қоректік заттар мен суды сіңіруіне қол жеткізуге болады. Үй өсімдіктерінің горшоктарында да осы принцип қолданылады: олардың түбіндегі дренаж тесіктері ортадан артық суды шығарып, ауаның ортаның тесіктерін толтыруына және тамырларға қолжетімді болуына мүмкіндік береді. Егер ортаны жеткілікті уақыт бойы сумен толып, ауадан айырса, тамырлар шіріп, өледі. Егістікке торлы жүйемен дренаж плиткаларын орнату бірнеше жүз гектар жер үшін де осы әсерді береді.

Құбырлар құю плиткасы

Плиткалық дренаж жүйесінде егіс жерінің астына "сантехника" орнатылады, ол жер асты құбырларының желісінен тұрады. Бұл желі топырақ бөлшектері арасындағы жер асты суының плиткалық желіге өтуіне мүмкіндік береді. Плиткалық желі арқылы ағатын су көбінесе бастапқы нүктеден төмен орналасқан су объектілеріне – көлдерге, өзендерге және салаларға құйылады. Су плиткалық желіге ескі конструкциядағы плитка бөлімдері арасындағы кеңістіктер арқылы немесе заманауи пластик плиткадағы кішкентай тесіктер арқылы енеді. Плиткаларды немесе плиткалық желіні орнату үшін траншея қазу машинасы (Ditch Witch), моль тырмасы, экскаватор немесе басқа да ауыр техника қолданылуы мүмкін. Топырақтың түрі плиткалық жүйелердің тиімділігіне зор әсер етеді және жеткілікті дренажды қамтамасыз ету үшін қанша аумақты плиткалау керектігін анықтайды. Құмды топырақтарға аз немесе қосымша дренаж қажет болмайды, ал сазды топырақтар суды жақсы ұстайды, сондықтан плиткалық желілерді бір-біріне жақын орналастыру қажет.

Сақтау

Ағаштардың тамырлары табиғи түрде көршілес егістіктердің плиткалары немесе плитка желілері ұсынып тұратын қолайлы суғару жағдайларына тартылады. Гидротропизм рөл атқарады, себебі ағаш тамырларының динамикалық іздеу ұштарындағы тамыршалар құрғақтарға қарағанда ылғалды жарықтарға жауап реттеп, гормоналды хабарламалар арқылы ағаштың қалған бөлігіне осындай қолайлы орындарға өсуге бағыттайды. Плиткалық дренаж желілерінің тесіктерінде, сондай-ақ қала көшелері астындағы жарылған немесе тот басқан су және кәріз желілерінде, бұл тамырлар кіруге арналған тесік пен оның артындағы мол су көзін табады. Соның салдарынан, осы құбыр жүйелерінің кез келгенінде кедергілер пайда болуы мүмкін, оларды тазарту үшін иілгіш сыммен, роторлық кескішпен, таңдап қазу және тарту сияқты әдістер қолдану қажет. Кейбір аймақтарда фермерлер плиткалық дренаж желілерін ашық және тиімді жұмыс істеуі үшін үнемі күтіп-жөндеуге мәжбүр, жүйенің бір немесе басқа бөлігінде әр жылы кем дегенде бір рет тазалау қажет.

Тарих

Ежелгі римдік авторлар Катон Үлкен және Плиний Үлкен б.з.д. 200 жылы және бірінші ғасырда плиткалық дренаж жүйелерін сипаттаған. Джонстон фермасы мәліметінше, плиткалық дренаж алғаш рет 1838 жылы АҚШ-қа енгізілді, сол кезде Джон Джонстон өзінің туған Шотландиясынан Нью-Йорк штатының Сенека округіне жаңа фермасында осы тәжірибені қолданды. Джонстон 72 миль (116 км) ұзындығындағы саз плитка төседі. Бұл күш-жігердің нәтижесінде бидай өнімділігі гектарына 12 бушельден 60 бушельге дейін өсті. "Америкадағы плиткалық дренаждың әкесі" атанған Джонстон өмірі бойы плиткалық дренажды қолдап, ауылшаруашылық жетістігін "D, C және D" формуласына – яғни, тыңайтқышқа, несиеге және дренажға байланысты деп есептеді. 19 ғасырда дренаж жүйелерін кеңейту АҚШ-тың батысқа қарай кеңеюінің маңызды техникалық аспектісі болды. АҚШ-тағы жер 1785 жылғы Жер туралы заңға сәйкес Мемлекеттік жерді зерттеу жүйесі бойынша бөлінгенімен, оның дамуы, әсіресе ауылшаруашылық жерлерді игеру, көбінесе оны өңдеуге дайын ету жылдамдығымен шектелді. Мысалы, Айова 1846 жылы АҚШ штаты ретінде қабылданғанымен, жер иелігін көрсететін карталар 1870 жылдарға дейін Айованың солтүстік-батыс аймағындағы халық тығыздығының орташа деңгейден төмен екенін көрсетті, бұл аймақ әлі де жоғары жер асты суы деңгейімен және көптеген көлдер мен батпақтармен сипатталды. Батыс штаттарында да ауылшаруашылықты жандандыруда ұқсас шектеулер болды. Көптеген штаттар ауылшаруашылық үшін жерді жақсартуға мемлекеттік ынталандырулар ұсынды. Мысалы, Индиана штатындағы заңнама 1850 жылы федералды заңға әкеп соқты, ол фермерлерге батпақты жерлерді дренаждау және оларды ауылшаруашылық өнімділігі үшін жақсарту шартымен жеңілдікпен сатуға мүмкіндік берді. Мұндай жақсартуды жеңілдету үшін көптеген штаттар плиткалық дренаж орнатуды реттеу үшін мемлекеттік органдар құрды. Күні бүгінге дейін ауылдық штаттардағы жергілікті сайлаулар көбінесе дренаж қадағалау кеңестерінің мүшелерін сайлауды қамтиды; мысалы, Мичиганда округтік дренаж комиссары халық сайлауы арқылы тағайындалады. Америка Азамат соғысынан кейінгі онжылдықтарда дренаж жүйелері қарқынды түрде кеңейтілді. Мысалы, Огайо штатының тарихи әдебиеттерінде 1882 жылы кептірілген гектарлардың саны барлық алдыңғы жылдарда кептірілген жерлердің ауданына тең болғаны айтылады. 1930 жылдары Азаматтық консервация корпусы Орта Батыста плиткалық дренаж жүйелерін кеңейтті, олардың көп бөлігі әлі де қолданылуда.

The ancient Roman authors Cato the Elder and Pliny the Elder described tile drainage systems in 200 BC and the first century AD, respectively. According to the Johnston Farm, tile drainage was first introduced to the United States in 1838, when John Johnston used the practice from his native Scotland on his new farm in Seneca County, New York. Johnston laid 72 mile (116 km) of clay tile on The effort increased his yield of wheat from 12 bushels per acre to 60. Johnston, the "father of tile drainage in America", continued to advocate for tile drainage throughout his life, attributing his agricultural success to the formula "D, C, and D", i. e., dung, credit, and drainage. The expansion of drainage systems was an important technical aspect of Westward Expansion in the United States in the 19th century. Although land in the United States was divided according to the Public Land Survey System that the Land Ordinance of 1785 instituted, development, especially of agricultural land, was often limited by the rate at which it was made capable for cultivation. For example, although Iowa was admitted as a state of the United States in 1846, maps that depicted ownership of land indicated below average densities of population in the northwestern region of Iowa as late as the 1870s, this being a corner of the state still known for its high water table and numerous lakes and wetlands. Western states had similar limitations to agricultural intensification. Many states offered governmental incentives to improve land for agriculture. For example, legislation in Indiana prompted a Federal statute in 1850 that provided for the sale of swamps at discount to farmers contingent on their drainage of the land and improvement of it for agricultural productivity. To facilitate such improvement, most states instituted governmental agencies to regulate the installation of tile drainage. Even presently, local elections in more rural states often include election of members of drainage supervisory boards; e. g., in Michigan the County Drain Commissioner remains popularly elected. In the decades after the American Civil War drainage systems were rapidly expanded. For example, historical literature from Ohio records that in 1882 the number of acres drained was approximately equal to the area of land that was drained in all previous years. In the 1930s the Civilian Conservation Corps augmented the tile drainage systems throughout the Midwest, much of which is still used.

Су бұру технологиясының жетістіктері

Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін плитка орнату технологиясы 1838 жылы алғаш қолданылған әдістерге ұқсас болды. Кейіннен, бастапқы саз плиткалардың орнына цементтен жасалған бөліктер қолданылса да, плитка желісі үшін траншеяларды қазу үшін машиналар пайдаланылса да, процесс еңбекті көп қажет ететін және мамандандырылған мердігерлермен шектелген болып қалды. Пластмасса плитканың енгізілуі плитка орнатудың құнын және қажетті еңбек көлемін азайтуға мүмкіндік берді. Плитка орнатушылар енді цемент плитка бөліктерін траншеяға бірінен соң бірін орнатудың орнына, жеңіл, иілгіш плитка желісінің тізбектеліген бөлігін жай ғана жаю керек болды. ХХ ғасырдың соңында, американдық шаруашылықтарда үлкен, төрт дөңгелекті тракторлар кеңінен таралғанда, нарықта өздігінен плитка орнату құралдары пайда болды. Плитка орнатуды арзандату және оны жер иесінің кестесіне сәйкес жасауға мүмкіндік беру арқылы шаруалар қымбат операцияларды қажет етпейтін жергілікті ылғалды жерлерді кептіруге қабілетті болды. Осылайша, шаруалар егін өнімділігін арттырып, плитка орнатудың бастапқы құнын үнемдеуге мүмкіндік алады. Дренаж тарихындағы ең пайдалы құрал, мүмкін, Джеймс Б. Хиллдің Buckeye Traction Ditcher машинасы болды, ол дренаж плиткаларын рекордтық жылдамдықпен төседі. Хиллдің траншея қазу машинасы Огайодағы Ұлы Қара батпақты, Луизиананың кең аумақтарын және Флориданың батпақты жерлерін кептірді.

Плиталарды сумен тазартудың әлеуметтік және экологиялық әсері

Экологиялық тұрғыдан дренаж жүйелерінің кеңеюі зор зиян келтірді. Жүздеген мың ылғалды жерлерде тіршілік ететін түрлердің саны айтарлықтай азайды, олардың мекен ету ортасы үзіліп, басқа мақсаттарға бейімделді. Орталық көш жолындағы саудалық аң аурудың жиырмасыншы ғасырдың басында көптеген су құстары түрлерінің санының төмендеуіне әсер еткен фактор болғанымен, егіс алқабының кеңеюі салдарынан көбелек ортасының жоғалуы ең маңызды себеп болып табылады. Орталық штаттардың ертедегі карталарында қазір жоқ немесе айтарлықтай азайған көптеген көлдер мен батпақтар бейнеленген. Судың егіс алқаптарынан ағып кетуін жеңілдететін арна салу процесі де осы бұзылуға ықпал етті. Тас дренаж және ландшафттағы сәйкес өзгерістер – ылғалды жерлерді, ылғалды топырақты кептіру және арналарды түзету – өзендердің эрозияға ұшырауына себепкер болды. Өзендердің дренажға жауап беруі – судың ландшафтта болу уақытының қысқаруының нәтижесі. Мысалы, жауын-шашын бұрын ылғалды жерлерде және топырақ бетінде/ішінде сақталып, үнемі буланып немесе өсімдіктердің транспирациясы арқылы пайдаланылатын. Су жер бетінен бірте-бірте ағып, содан кейін өзендерге құятын. Топырақты жылдам және тиімді кептіруге арналған плиткалық дренаж процесі судың өзенге тиімді жеткізілуіне әкеледі – соншалықты тиімді, тіпті өзендерге судың көп көлемі жеткізіледі. Су көлемінің артуының әсері – судағы энергияның көбеюі, өзендер ғасырлар бойы болған динамикалық тепе-теңдік күйі (баяу өзгеріп, шектеулі шөгіндіні үнемі тасымалдап отыру) бұзылды және қазіргі уақытта тепе-теңдіктен шықты. Осы тепе-теңдіктің жоғалуының салдары – жағалаудың эрозиясының өте үлкен деңгейі, бұл шөгінділердің артық жүктемесіне және табиғи орта мен өзен мекендеу орталарына елеулі әсер етеді. Плиткалық дренаж кейде топырақ эрозиясын және фосфор сияқты кейбір қоректік заттардың ағып кетуін азайтады. Фосфор – бақылау үшін маңызды қоректік зат, өйткені ол көптеген су экожүйелерінде шектеуші қоректік зат болып табылады. Осылайша, фосфор судың эвтрофикациясына басты себепкер болады; алайда, басқа шектеуші қоректік зат – азот – суларға айтарлықтай зиян келтіреді. Мысалы, азот шығанақ гипоксиясына себепкер болып табылады. Плиткалық дренаж кейде судың сапасын жақсартады, өйткені су топыраққа сіңіп, содан кейін плитка арқылы ағып, егістіктен арыққа құйылудың орнына топырақ пен қоректік заттарды алып кетеді. Топырақ суды өзендерге кіргізбей тұрып, сүзгілеуге мүмкіндік береді. Алайда, жер бетін жақсарту мүмкіндіктерін болдырмау арқылы, мысалы, консервативті өңдеу немесе жағалау буферлері, плиткалық дренаж судың сапасымен байланысты проблемаларды тудыруы мүмкін және плиткалық дренаж ағынында азоттың деңгейі өте жоғары болуы мүмкін. Сонымен қатар, кейбір плиткалық дренаждарда басқа химиялық заттардың өте жоғары концентрациясы болуы мүмкін. Табиғатты қорғаудың жер бетіндегі шаруашылық формалары плиткалық дренаж жүйелерінде тиімділігі төмен болғандықтан, басқа да шаралар, мысалы, бақыланатын дренаж немесе жасалған ылғалды жерлер тиімдірек болуы мүмкін. Өте жазық жерлерде, табиғи топография су ағыны үшін қажетті градиентті қамтамасыз етпейтін жерлерде, плиткалық желілерге жеткілікті шығу орындасын қамтамасыз ету үшін «шаруашылық құдықтары» қазылуы мүмкін. Мұндай жағдайда сүзгіленбеген плиткалық шығындар арқылы жер асты суларының ластану қаупі бар. Мал шаруашылығының интенсивті операциялары (ILO) / мал азықтандырудың шоғырландырылған операциялары (CAFO) мал шаруашылығының ағынды суларын жоюда қиындықтар тудырды. Малдың ағынды суында құнды қоректік заттар бар, бірақ бұл материалдарды дұрыс қолданбау қоректік заттардың азып кетуі сияқты экологиялық проблемаларға әкелуі мүмкін. Ағынды суды жерге тікелей құю – тыңайтқыштарды қолданушылардың қоректік заттарды сіңіруді жақсарту үшін қолданатын әдістерінің бірі. Плиткалық дренаж тыңайтқыштың суға сіңуі арқылы жер бетіндегі су арналарына сіңуін арттыруы мүмкін, өйткені сұйық тыңайтқыш топыраққа сіңіп, содан кейін даладан дренаждық плиткалар арқылы су арналарына ағып кетеді. Бүгінде штаттар мен федералды үкіметтерде тіршілік ету ортасының жойылуын болдырмау үшін бірқатар шаралар қолға алынуда. Көптеген бағдарламалар фермерлерді өздерінің жерлерінде орналасқан сулы жерлерді суға құюды тоқтатқандары үшін, көбінесе плиткалардың кіруін бұзу немесе плитканы толығымен алып тастау арқылы ынталандырады және тіпті өтемақы төлейді. Жер иелері осы жерде егін өсіру мүмкіндігінен бас тартқаны үшін толық немесе жартылай өтемақы алады. Мұндай бағдарламалар және ел бойынша жер иелерінің ынтымақтастығы көптеген су құстары түрлерінің санына оң әсер етті.

Ecologically, the expansion of drainage systems has had tremendous negative effects. Hundreds of thousands of wetland species experienced significant population declines as their habitat was increasingly fragmented and converted to other uses. Although market hunting within the Central Flyway was a contributing factor in the decline of many waterfowl species' numbers in the early decades of the twentieth century, loss of breeding habitat to agricultural expansion is certainly the most significant. Early maps of midwestern states depict many lakes and marshes that are either nonexistent or significantly reduced in area today. Channelization, a related process of concentrating and facilitating the flow of water from agricultural areas, also contributed to this degradation. Tile drainage and the corresponding changes to the landscape draining wetlands, wet soils, and channelizing streams – have contributed to more erosive rivers. This response of rivers due to drainage is the result of shortening the residence time of water on the landscape. For example, precipitation used to be held in wetlands and in/on the surface of soils, continuously evaporating or being used via transpiration of plants. Water would slowly drain through the landscape and eventually drain to rivers. The process of tile drainage, used to dry soils quickly and efficiently, results in an efficient transmission of water to the river – so efficient, in fact, that higher volumes of water are delivered to rivers. The effect of higher volumes of water is more energy in water the dynamic equilibrium state that rivers existed in for centuries (slowly changing shape and continuously transporting limited sediment) was, and currently is, out of balance. The result of this loss of equilibrium is extreme amounts of bank erosion which results in over burdensome sediment loads and critical impacts to natural environments and riverine habitats. Drainage tile sometimes decreases soil erosion and runoff of some nutrients, including phosphorus. Phosphorus is an important nutrient to control because it is the limiting nutrient in most aquatic ecosystems. Thus phosphorus is the main culprit in eutrophication of surface water; however, the other limiting nutrient, nitrogen, causes substantial damage to waters. For example, nitrogen has been implicated in the gulf hypoxia. Drainage tile sometimes increases water quality because the water flows into the ground then the tile, instead of running off the field into a ditch, carrying soil and nutrients with it. The soil has a chance to filter the water before it enters the streams and rivers. However, by bypassing surface improvements like conservation tillage or riparian buffers, tile drainage can also create problems with water quality and outflow from tile drainage tends to be extremely high in nitrogen. Furthermore, some tile drainage sometime contains very high levels of other chemicals. Since surface forms of conservation agriculture are less effective in tile drained systems, other practices such as controlled drainage or constructed wetlands may be more effective. In very flat areas, where the natural topography does not provide the gradient necessary for water flow, "agricultural wells" can be dug to provide tile lines sufficient outlet. In these cases, it is the groundwater that stands to be polluted by unfiltered tile output. Intensive livestock operations (ILO)/concentrated animal feeding operations (CAFOs) have led to challenges of livestock effluent disposal. Livestock effluent contains valuable nutrients, but the misapplication of these materials can lead to serious ecological problems, such as nutrient loading. Injecting effluent directly into the ground is one method employed by manure applicators to improve nutrient uptake. Drainage tiles may increase injected manure seepage into surface waterways from manure injection because liquid manure seeps through soils and then drains out of the field and into waterways via drainage tiles. Today, a number of state and federal initiatives serve to reverse habitat loss. Many programs encourage and even reimburse farmers for interrupting the drainage of localized wetholes on their property, often by breaking tile intakes or removing the tile completely. Landowners are often partially or fully compensated for forfeiting the ability to grow crops on this land. Such programs and the cooperation of landowners across the country have had significant positive effects on the populations of a wide variety of waterfowl.