Nye modige tilgange er nødvendige for at skrumpe den Mexicanske Golfs døde zone og opfylde uhåndgribelige mål

At skrumpe den årlige Mexicanske Golfs "døde zone" ned til størrelsen af ​​Delaware vil kræve en 59-procent reduktion i mængden af ​​nitrogenafstrømning, der flyder ned ad Mississippi-floden fra så langt væk som Corn Belt.

Det er det primære resultat af en ny undersøgelse, der brugte fire computermodeller til at se, hvad det ville tage at nå det langvarige, men uhåndgribelige mål om at skære ned med omkring to tredjedele af størrelsen af ​​den Mexicanske Golfs hypoksiske zone, et område med lav til ingen ilt, der kan dræbe fisk og andet havliv.

I en undersøgelse, der er planlagt til onlineudgivelse 31. juli i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskerne konkluderer, at selvom målet stadig er opnåeligt, at nå det vil kræve modige nye tilgange, der anvendes i stor skala i opstrøms landbrugsområder.

I sin handlingsplan for den Mexicanske Golfs hypoxiske zone, et mellemstatsligt panel forlængede for nylig fristen for at nå målet om en 1, indtil 2035. 950 kvadratkilometer (5, 000 kvadratkilometer) død zone, hvilket ville være nogenlunde på størrelse med Delaware. Den seneste femårige gennemsnitlige størrelse af golfens døde zone er 5, 410 kvadrat miles (14, 024 kvadratkilometer).

Afstrømning af landbrugsjord indeholdende gødning og husdyraffald er hovedkilden til det nitrogen og fosfor, der forårsager den Mexicanske Golfs hypoksiske zone, som også er kendt som en død zone.

"Kundlinjen er, at vi aldrig når handlingsplanens mål om 1, 950 kvadratkilometer, indtil mere seriøse handlinger bliver truffet for at reducere tabet af gødning fra Midtvesten i Mississippi River-systemet, " sagde University of Michigan akvatisk økolog Don Scavia, hovedforfatter af PNAS-avisen.

Hver juni måned, Scavia og hans medforfattere bruger computermodeller til at forudsige størrelsen af ​​den Mexicanske Golfs hypoxiske zone i prognoser udstedt af National Oceanic and Atmospheric Administration. NOAAs 2017 Mexicanske Golf-prognose forudsiger en død zone på omkring 8, 000 kvadrat miles, eller på størrelse med New Jersey, som ville være den tredjestørste nogensinde.

I deres undersøgelse, forskerne påpeger, at der kun er gjort små fremskridt med at reducere enten næringsstofniveauet i floderne, der munder ud i Den Mexicanske Golf, eller størrelsen af ​​selve den hypoxiske zone.

Flodkoncentrationerne af kvælstofforbindelsen nitrat er ikke faldet siden 1980'erne. Og det nuværende femårige løbende gennemsnit af nitratbelastningen leveret til den Mexicanske Golf adskiller sig ikke væsentligt fra 1980-96 baseline, på trods af, at U.S. Farm Bill-bevaringsprogrammer har brugt mere end 28 milliarder dollars i de 20 stater i Mississippi-bassinet siden 1995.

"Det er klart, at der skal noget mere eller noget andet til, Scavia og hans kolleger skrev i PNAS. "Det betyder ikke meget, hvis belastningsreduktionsmålet er 30 procent, 45 procent eller 59 procent, hvis der ikke er tilstrækkelige ressourcer på plads til at foretage selv beskedne reduktioner."

Potentielle veje til at reducere niveauerne af både nitrogen og fosfor omfatter ændring af gødningsmængden, brug af dækafgrøder (hurtigtvoksende afgrøder plantet for at forhindre jorderosion), forbedring af den overordnede håndtering af næringsstoffer, og forfølge alternativer til majsbaserede biobrændstoffer.

"Det er på tide at spørge, hvad der forhindrer en mere omfattende implementering af nogle eller alle disse strategier, " skrev forfatterne, som er baseret på U-M, North Carolina State University, Louisiana State University og College of William &Mary.

I februar 2015 Mississippi-floden/Mexicanske Golf Watershed Nutrient Task Force, en koalition af føderale, stats- og stammeorganer, skubbet til 2035 målet om at reducere bugtens hypoxiske zone til 1, 950 kvadratkilometer. Taskforcen blev også enige om et foreløbigt mål om en reduktion på 20 procent i mængden af ​​kvælstof, der strømmer ind i Den Mexicanske Golf inden 2025.

I deres modelleringsstudie, forskerne så på de sandsynlige virkninger af 20 procents kvælstofreduktion og konkluderede, at det ville give et fald på 18 procent i dødzonestørrelsen på lang sigt, selvom det måske ikke har en målbar effekt i de næste fem til 10 år.

Selvom nitrogen historisk set er blevet betragtet som den vigtigste drivkraft for hypoxi i den Mexicanske Golf, en "dobbelt-næringsstofstrategi" med at reducere både nitrogen og fosfor ser ud til at være den mest forsigtige forvaltningstilgang, ifølge Scavia og hans medforfattere.

Den 59 procents kvælstofreduktion, der er nødvendig for at krympe den døde zone til størrelsen af ​​Delaware, er større end den nedskæring på 45 procent, der kræves i Golf-taskforcens seneste handlingsplan. Det er også højere end anbefalingerne for andre systemer, der lider af høje næringsstofniveauer, herunder Lake Erie og Chesapeake Bay.

Scavia og hans kolleger siger, at den nye undersøgelse markerer første gang, at flere modeller er blevet syntetiseret for at udvikle et konsensusestimat af, hvordan et hypoxisk system vil reagere på reduktioner af næringsstofbelastning.

Usikkerhederne omfatter de potentielle virkninger af klimaændringer:Hyppigheden, intensitet og timing af tørke og oversvømmelser forventes at ændre sig i store dele af USA, hvilket kan påvirke både timingen og mængden af ​​næringsstoffer leveret til den Mexicanske Golf.

På trods af usikkerheden, holdets resultater viser, at hypoxizonens reaktion på nitrogenreduktioner "er robust på tværs af væsentligt forskellige og uafhængige modeller, give øget tillid til, at den foreslåede belastningsreduktion vil nå ledelsesmålene, " ifølge forskerne.