Indsprøjtning af gødning i stedet for at sprede sig på overfladen reducerer østrogenbelastninger

Med vandkvaliteten i Chesapeake -bugten, der lider af overskydende næringsstoffer og fiskebestande i floder som Susquehanna, der oplever kønsskævhed og andre reproduktive abnormiteter, forståelse for, hvordan man kan minimere afstrømning af både næringsstoffer og hormonforstyrrende forbindelser fra landbrugsmarker efter gødningsapplikationer er et kritisk mål for landbruget.

En ny undersøgelse af forskere fra Penn State's College of Agricultural Sciences viser, at påføring af gylle til afgrødemarker ved hjælp af lav skiveindsprøjtning i jorden frem for traditionel overfladesending signifikant reducerer østrogener i overfladeafstrømning. Dette fund tyder på, at gylle-påføringsmetoder kan bruges til at kontrollere østrogens mobiliseringspotentiale og peger på muligheder for at beskytte vandkvaliteten nedstrøms.

Forskningen, udgivet denne måned i Landbrug, Økosystemer og miljø , undersøgte også, hvordan gyllepåføringsmetoder påvirkede afstrømning af totalt opløst fosfor og opløst organisk kulstof. Forskere fandt ud af, at transportraterne for disse næringsstoffer, i mindre grad, også var lavere efter gødningsindsprøjtning end efter overfladeudsendelse.

Tidligere resultater fra undersøgelsen, som blev gennemført fra oktober 2014 til sommeren 2015, blev offentliggjort i Journal of Environmental Quality i november 2016. Forskningen tog stikprøver på 10 overfladeafstrømningshændelser fra 12 forskningsområder - seks med hver påføringsmetode - efter påføring af husdyrgødning.

Påføring af husdyrgødning på landbrugsmarker giver vigtige næringsstoffer til afgrøder og tilføjer organisk materiale til jord. Imidlertid, husdyrgødning introducerer også nye kontaminanter i miljøet, herunder de naturlige østrogener 17 alfa-østradiol, 17 beta-østradiol, østron og østriol, ifølge Heather Gall, adjunkt i landbrugs- og biologisk teknik.

vForskerne brugte husdyrgødning fra malkekvæg, men østrogener er en komponent i affaldsstrømmen for ikke kun mejeri, men alle husdyr og mennesker. Selvom denne undersøgelse fokuserede på allestedsnærværende naturlige østrogener, syntetiske østrogener kan også påvirke vandkvaliteten, såsom ethinylestradiol, den aktive ingrediens i p -piller eller syntetiske androgener såsom trenbolon, ofte givet som øreimplantater til kødkvæg.

Mange faktorer påvirker skæbnen og transporten af ​​disse gødningsbårne hormoner, forklarede hovedforsker Odette Mina, en ny doktorgrad i landbrugs- og biologisk teknik, herunder den anvendte gødningstype hastighed og tidspunkt for ansøgning, metoden og historikken for anvendelse, såvel som naturlige drivere som hydrologiske processer og biogeokemisk cykling.

"Metoden til påføring af husdyrgødning kan påvirke tilgængeligheden af ​​næringsstoffer og østrogener til afstrømningsvand, "sagde Mina." Flere undersøgelser har vist de potentielle fordele ved lavt diskindsprøjtning til reduktion af fosfor- og nitrattransport i overfladeafstrømning i forhold til overfladeudsendelse. Vores forskning demonstrerede signifikant reduceret østrogentransport i afstrømning fra lavvandede diskinjektionsplot i forhold til overfladeudsendelsesplots. "

Mina kom til forskningen på en uortodoks måde. Hun tog sin bachelorgrad i kemi for mere end to årtier siden, en kandidat i forretningsadministration, og havde arbejdet inden for rådgivningsteknik i mere end 20 år, før hun i 2010 besluttede at forfølge en kandidatgrad i teknik. Hun fik en kandidatgrad i miljøteknik ved Penn State Harrisburg og sluttede sig til Gall's lab i 2013.

Denne forskning fandt sted på Kepler Farm -parcellerne ved Russell E. Larson Agricultural Research Center i Rock Springs, nær Penn State's University Park campus. Pladsen består af 12 hydrologisk isolerede parceller, der direkte overfladeafstrømning fra hver grund nedfældning gennem PVC -rør til hytter nær parcellerne. Hytterne er udstyret med vippeskovle, der måler overfladeafstrømningshastigheden og gør det muligt for forskere at indsamle flowvægtede prøver for at analysere næringsstoffer og forurenende stoffer i afstrømningen.

Forskere så en markant forskel mellem østrogenbelastninger og koncentrationer i afstrømning efter nedbørshændelser, Mina påpegede. Da der blev sprøjtet gylle i jorden, østrogener var langt mindre tilbøjelige til at forlade banen. "Vi havde en nedbørshændelse, der skete to dage efter, at gyllen blev påført - det var ikke en stor nedbørshændelse, en typisk storm, som du ville forvente hvert år - og det forårsagede en virkelig stor bevægelse af østrogener, kulstof og fosfor fra overfladens udsendte grunde, " hun sagde.

"Men den samme begivenhed var ikke nok til endda at udløse afstrømning fra de parceller, der havde undergået lavt skiveindsprøjtning af gødning. Den første skylning skyllede virkelig høje koncentrationer af fosfor og østrogener i forhold til hele resten af ​​undersøgelsen, men der var intet fra de lave skiveindsprøjtningsplots. "

På små mejeribrug, der er typiske for det midtatlantiske USA, gødning påføres oftest om foråret og efteråret, men husdyrgødning kan forekomme året rundt selvom nogle stater begrænser eller forbyder anvendelser af vintergødning. Gødning påføres generelt majsafgrøder, selvom andre afgrøder også modtager gødning, inklusive bælgfrugter.

Vedtagelsen af ​​injektion af lavdisk-gødning blandt landmænd har været langsom, Gall påpegede, og det skyldes hovedsageligt de høje omkostninger ved nyt indsprøjtningsudstyr. Men metoden er kompatibel med landbrug uden bearbejdning og har den ekstra fordel, at den forårsager mindre lugt.

Inden hun kan anbefale alle landmænd at gå over til at sprøjte gylle, Gall har til hensigt at lave mere forskning. I en opfølgende undersøgelse, der nu planlægges, hun vil være sikker på at holde østrogener væk fra overfladeafstrømning ikke resulterer i, at forurenende stoffer udvaskes i grundvand.

"Der kan potentielt være nogle afvejninger med grundvandskvaliteten, så ved at lave den lave skiveindsprøjtning kan du fremme mere tab af næringsstoffer og østrogen i grundvandet, måske forårsager lokal bekymring for mennesker, der trækker deres vand fra brønde, "Sagde Gall.

"Imidlertid, i det mindste fra et overfladeafstrømningsperspektiv, resultaterne tyder på, at lavt diskindsprøjtning kunne være en levedygtig mulighed for at reducere både næringsstof- og østrogentransport til overfladevandskroppe, såsom Susquehanna -floden og Chesapeake -bugten. "