Assessment of Upstream Farming Intensification and ItsImpact on Soil and Downstream Water Quality inYusipang Hongtso Watershed

Abstract

The study was conducted in Yusipang and Hongtso Watershed in Bhutan to assess; upstream farming intensification, onsite soil erosion, point source of water contamination, its impact on soil and downstream water quality, and design guidelines for improving the farmland and quality of stream water. The land use and site characteristics were analyzed using GIS software, the information on farming practice, socio-economic condition, use of agrochemicals, soil conservation works, and water use were collected using PRA and RRA tools, 11 households were interviewed for in-depth study. The farmland was divided into four different slope categories (0-4%, 4-8%, 8-12%, 12-16%), and a total of 27 soil samples were collected from different slope classes. 3 soil samples were collected from the nearby forest area using a purposive sampling method to compare the result. The samples were examined in the Laboratory for its texture, macronutrients, pH and organic matter content. The annual soil loss from agriculture land was determined by using the USLE model. The water quality was assessed in four predetermined sample points using a field testing kit, eight parameters were studied. The water sediment testing for the presences of Organophosphate group and Carbonate group was done in the Institute of Product Quality Standardization, Maejo University.

The horticulture is the epitome of agriculture practice, farmers grow apple, potato, cabbage, and cauliflower as cash crops. The increasing market demand for agriculture products has forced the farmers to switch over to small commercial farming. Farmers use agrochemicals on a regular basis to upturn the production to meet the increasing demand. The horticulture is the primary occupation of the farmers as it constituents 74% of the total household income. The annual soil loss in the agriculture land varies from 2.15tons/ha/year in the slope class 0-4% to 8.24 tons/ha/year in the slope class 12-16%. The soil is moderately acidic (average pH 5.5), the average Phosphorus (P) and Potassium (K) content are 77.28 mg/kg and 340.66 mg/kg respectively which is very high compared to the accepted standard. The Nitrogen (N) percentage was 0.19 which is on the verge of depletion as compared to ideal agriculture soil condition. The average percentage of organic matter content is very high in both agriculture and forest soil which stands at 10.47 and 10.31 respectively. There is a progressive decline in water quality from upstream towards the downstream. Water acidity level was found to be high near the farmland and sewage from piggery farm has significantly affected the water quality at the outlet.

The use of agrochemicals has negatively impacted on the soil quality of the farmland. The stream water quality was influenced by high nutrient residues in the upstream farmland, waste from the labour camp, and the sewage from piggery farm. These sources were found to have significantly contaminated the water rendering it unsafe for human consumption and ecological services. The evidence of high inorganic mineral content in the upstream farmland and increased surface water acidity indicates that upstream farming effects the water quality in the downstream. Amendment of existing soil nutrient imbalance and improving farmland in the upstream was found to be timely and necessary. The Sheng’s technology and Agriculture Land Development Guideline (ALDG) of 2017 are appropriate to conserve topsoil on the slopy land. Use of organic-based fertilizers and biological pest control approach must be promoted to improve agro-ecosystem and reduce water pollution. It is recommended that the sludge from the piggery farm must be treated or converted into useful organic manure.

พื้นที่ดำเนินการวิจัย ณ ลุ่มน้ำยูสิปัง ซองโช ประเทศภูฏาน เพื่อศึกษาประเมินประเมินผลกระทบของเกษตรกรรมพื้นที่ลุ่มน้ำตอนบน และการชะล้างพังทลาย ที่มีผลต่อดินและคุณภาพน้ำของพื้นที่ลุ่มน้ำตอนล่าง รวมทั้งสำรวจต้นกำเนิดของมลพิษทางน้ำ เพื่อออกแบบแนวทางการพัฒนา โปรแกรมภูมิสารสนเทศถูกนำมาใช้ศึกษาการประโยชน์ที่ดินและลักษณะกายภาพของพื้นที่ พื้นที่เกษตรกรรมถูกจำแนกชั้นความลาดชัน 4 ชั้น ประกอบด้วย (0-4%, 4-8%, 8-12%, 12-16% ตัวอย่างดินจำนวน 27 ตัวอย่างถูกเก็บเก็บกระจายตามชั้นความลาดชันและวิเคราะห์เนื้อดิน ธาตุอาหารหลัก และค่าความเป็นกรดด่าง ในห้องปฎิบัติการ สำหรับคุณภาพน้ำจำนวน 4 ตัวอย่างกำหนดจุดเก็บตัวอย่างโดยพิจารณาแหล่งกำเนิดมลภาวะ และทดสอบคุณภาพ 8 ตัวชี้วัดด้วยเครื่องมือภาคสนาม การชะล้างพังทลายของดินวิเคราะห์สมการสูญเสียดินสากล ทดสอบสารเคมีกลุ่ม Organophosphate และ Carbonate โดยสถาบันรับรองคุณภาพและมาตรฐานการเกาตร มหาวิทยาลัยโจ้ (IQS) ส่วนข้อมูลการเกษตรกรรม สถานภาพทางเศรษฐกิจสังคม รายได้ครัวเรือนและการใช้สารเคมีการเกษตร การอนุรักษ์ดินและน้ำ รวบรวมข้อมูลข้อมูลด้วยเครื่องมือและการวิเคราะห์ชุมชนแบบมีส่วนร่วม รวมทั้ง สัมภาษณ์เชิงลึกด้านรายได้รายจ่ายภาคเกษตร จากประชากรจำนวน 11 ครัวเรือน

พืชสวนเป็นเกษตรกรรมเด่น ประกอบด้วยพืชที่สร้างรายได้หลักคือมันฝรั่ง กะหล่ำปลี กะหล่ำดอก และมีไม้ผลคือแอปเปิล ด้วยความต้องการผลผลิตของตลาดผลักดันให้เกษตรกรปรับเปลี่ยนวิถีการเกษตรเป็นเกษตรพาณิชย์ ที่ต้องเพิ่มปัจจัยการผลิต ทั้งนี้สารเคมีคือปัจจัยการผลิตที่ใช้ทั่วไป รายได้ภาคเกษตรทชมีสัดส่วน 74% และสัดส่วนที่เหลือเป็นรายได้นอกภาคเกษตร การชะล้างพังทลายจากพื้นที่เกษตรบนความลาดชัน 0-4 % เท่ากับ 2.15 ตัน/เฮกตาร์/ปี และ 8.24 ตัน/เฮกตาร์/ปี บนพื้นที่ลาดชัน 12-16 % คุณสมบัติของดินมีความเป็นกรดปานกลาง (ค่าเฉลี่ย 5.5) ปริมาณฟอสฟอรัสและโพแตสเซียมของพื้นที่เกษตรมีค่า 77.28 และ 340.66 mg/kg ซึ่งอยู่ในระดับสูง เมื่อเทียบกับพื้นที่ป่าไม้ ขณะที่ค่าเฉลี่ยปริมาณอินทรีย์สูงมากทั้งพื้นที่เกษตรกรรม ( 10.47 %) และพื้นที่ป่า (10.31 %) ขณะที่ค่าไนโตรเจน (0.19) มีแนวโน้มลดลงสำหรับดินที่เหมาะสมเพื่อการเพาะปลูก สำหรับพื้นที่ต้นน้ำมีคุณภาพน้ำดี และลดลงอย่างมีชัดเจนเพื่อไหลลงสู่พื้นที่ตอนล่าง พิจารณาได้จากน้ำมีค่าความเป็นกรดสูง พบบริเวณใกล้เคียงพื้นที่เกษตรกรรม

ผลการประเมินพบว่า การใช้สารเคมีการเกษตร มีผลให้ดินมีธาตุอาหารไม่สมดุล ธาตุอาหารที่ตกค้างจากพื้นที่เกษตรตอนบน ของเสียแคมป์กรรมกรและฟาร์มหมูมีผลต่อคุณภาพน้ำในลำธาร อย่างมีนัยยะสำคัญ และไม่เหมาะเพื่อการอุปโภคบริโภคและการบริการด้านนิเวศ ปริมาณสูงของสารอนินทรีย์จากพื้นที่เกษตร พื้นที่ลุ่มน้ำตอนบน และคุณภาพน้ำผิวดินที่มีความเป็นกรดสูง แสดงถึงผลกระทบของพื้นที่เกษตรกรรมตอนบนต่อคุณภาพน้ำตอนล่าง ดินที่มีธาตุอาหารไม่สมดุลตลอดจนวิธีการเกษตรจำเป็นต้องมีการพัฒนาให้ทันการณ์ เทคโนโลยีแบบเชง (The Sheng’s technology) และแนวทางการพัฒนาพื้นที่เกษตร ปี ค.ศ. 2017 เป็นวิธีการที่เหมาะสมสำหรับการอนุรักษ์ดินชั้น บนพื้นที่ลาดชัน การใช้ปุ๋ยอินทรีย์และการควบคุมแมลงโดยชีววิถี ต้องได้รับการส่งเสริม เพื่อปรับปรุงระบบนิเวศเกษตร และลดมลพิษทางน้ำ เช่นเดียวกับบำบัดของเสียจากฟาร์มเลี้ยงหมู และนำมาเป็นปุ๋ยอินทรีย์ที่เป็นประโยชน์