Hydrologic Evaluation of River Basin Scale Tillage Effects on Non-Point Source Loads from Upland Crop Areas†
Abstract
enThis study used the Hydrological Simulation Program—Fortran (HSPF) model to evaluate the river basin scale effects of nonpoint source (NPS) pollution loads caused by tillage and no-tillage applications to upland crop areas. The study site was the Byulmi-cheon river basin (1.21 km2) of South Korea. Hourly rainfall, discharge and stream water quality data for 2 years (2012–2013) were collected at the river basin outlet. The HSPF model under tillage conditions was calibrated using 23 rainfall events with an average Nash–Sutcliffe model efficiency value for runoff of 0.61 and determination coefficients for sediment, total nitrogen (T-N) and total phosphorus (T–P) of 0.58, 0.61 and 0.62 respectively. The field experiment results from the no-tillage plots with slopes of 3 and 8% under radish and sesame cultivation showed decreases in the runoff ratio, sediment, T-N and T–P of 10.8, 81.7, 11.9 and 17.1% respectively. The HSPF model parameters soil bulk density (BD) and soil infiltration capacity (INFILT) were controlled for the upland crop areas during the evaluation of the no-tillage effects. By increasing the parameter values from 1.33 Mg m−3 BD and 4.1 mm h−1 INFILT for the tillage condition to 1.90 Mg m−3 BD and 8.9 mm h−1 INFILT for the no-tillage condition, the river basin runoff ratio and sediment, T-N and T–P values were reduced by 10.3, 56.7, 18.3 and 35.9% respectively. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.
Résumé
frCette étude a utilisé le programme de simulation hydrologique-Fortran (CPSC) pour évaluer à l'échelle du bassin versant la pollution diffuse causée par deux modalités de mise en culture des zones de hautes, avec travail du sol et sans travail du sol. Le site d'étude était le bassin de la Byulmi-cheon (1.21 km2) en Corée du Sud. Les précipitations horaires, les débits et de qualité de l'eau ont été recueillis à la sortie du bassin pendant 2 ans (2012–2013) au pas de temps horaire. Le modèle CPSC a été calibré en utilisant 23 événements pluvieux avec une valeur de 0.61 du coefficient moyen de ruissellement de Nash–Sutcliffe de ruissellement, et des coefficients de détermination pour les particules en suspension, l'azote total (TN) et le phosphore total (TP) de 0.58, 0.61 et 0.62 respectivement. Les résultats de l'expérience de terrain des parcelles sans labour avec des pentes de 3 et 8% et cultivées en radis et sésame ont montré une diminution du coefficient de ruissellement, des particules en suspension, TN et TP de 10.8, 81.7, 11.9 et 17.1% respectivement. Les paramètres d'entrée de CPSCT que sont la densité du sol (BD) et sa capacité d'infiltration (INFILT) ont été contrôlés lors de l'évaluation des effets du non-labour. En augmentant les valeurs des paramètres de 1.33 Mg m−3 BD et 4.1 mm h−1 INFILT pour la condition de travail du sol à 1.90 Mg m−3 BD et 8.9 mm h−1 h INFILT pour la condition de non-travail du sol, le ratio de ruissellement et les valeurs de particules en suspension, TN et TP ont été réduits de 10.3, 56.7, 18.3 et 35.9%, respectivement.
