Undersøgelse kan forbedre strategier til at reducere afstrømning af næringsstoffer til Mississippi-floden

Hver sommer, Den Mexicanske Golf er oversvømmet med overskydende nitrogen og fosfor fra spildevandsrensningsanlæg og landbrugsmarker langs Mississippi-flodens bassin. Og hver sommer, disse næringsstoffer skaber en "død zone" i Golfen. For at løse problemet, U.S. Environmental Protection Agency dannede en taskforce og krævede, at 12 stater udviklede strategier til at reducere landbrugets afstrømning.

Ifølge forskere ved University of Illinois, strategierne viser løfte, og efterlade plads til tilføjelse af visse praktiske elementer, der kunne hjælpe beslutningstagere med at vælge specifik bevaringspraksis at vedtage eller undgå. I en ny undersøgelse, forskerne undersøger strategier for reduktion af næringsstoftab fra tre øvre midtvestlige stater for at hjælpe med at udfylde hullet.

De tre statsstrategier, der er analyseret i undersøgelsen, Illinois, Iowa, og Minnesota, omfattede videnskabsbaserede vurderinger af forskellige bevaringspraksis:ting som dækafgrøder, bevarelse af jordbearbejdning, bioreaktorer, ændringer af nitrogentilførselsmængden, og mere.

"Vi vurderede evnen for hver bevaringspraksis til at blive stablet eller lagdelt med andre og evnen til at spore implementeringen af ​​hver praksis. Dette gav os nogle meget praktiske oplysninger, som kunne bruges til at øge adoptionen ved at fokusere på de aktiviteter, der er overkommelige, let spores, og effektiv til at reducere nitrogen- og fosforafstrømning. At være i stand til at spore vores indsats vil også hjælpe statslige og føderale indsatser med at overvåge fremskridt hen imod hypoximålene i Den Mexicanske Golf, " siger Reid Christianson, hovedforfatter på studiet og forskningsassistent ved Institut for Afgrødevidenskab ved U of I.

Forskerne sammenlignede først, hvordan de tre stater vurderede den samme praksis med hensyn til deres effektivitet, at komme med et konsensustal. For det meste, vurderingerne var ens på tværs af stater. Men et par øvelser skilte sig ud.

"Iowa og Illinois har meget ens tal på dækafgrødefronten. Men det er meget koldere i Minnesota, og de har svært ved at få dækafgrødefrø til at spire, efter at majs og sojabønner er blevet høstet, " siger Reid.

Træflis bioreaktorer, en øvelse på kanten af ​​feltet, blev også rangeret forskelligt i de tre stater. De store skyttegrave er typisk fyldt med flis, huser mikrober, der forbruger overskydende nitrogen fra drænvand. I dette tilfælde, forskellene var i dimensionering og designmetodologi i de tre stater.

Laura Christiansen, medforfatter på studiet og adjunkt i afgrødevidenskab, siger, "Nogle praksis, som dækafgrøder, faktisk fungerer forskelligt nord til syd, men den anden grund til, at tallene varierede, er, at forskningen blev udført forskelligt i de tre strategier. Det repræsenterer en menneskelig beslutningsproces - afgørende for den statsspecifikke strategiindsats."

Selvom sammenligningen mellem statsstrategier i sig selv var ny, forskerne mener, at deres vurdering af "sporbarhed" og "stabelbarhed" af bevaringspraksis vil være endnu mere nyttig for beslutningstagere. De trak på ekspertudtalelser for at tildele en sporbarhedsscore til hver praksis. For eksempel, konvertering af jord fra et årligt rækkebeskæringssystem til en træagtig bufferstrimmel er meget sporbar ved hjælp af satellitbilleder. Men andre? Ikke så meget.

"Tænker man på en praksis i marken som hvor meget nitrogen en landmand bruger; der er ingen pålidelig måde at spore det på, " bemærker Reid. Der er måder at vurdere det på, men ikke direkte spor, " siger Reid.

"Fordi en landmand bare bestemmer det og gør det, " Laura tilføjer. "Og vi har x antal bønder i Illinois og hele Mississippi vandskel. Hvordan kan vi spore det?"

Forskerne siger, at det er vigtigt at vide, hvor sporbare disse praksisser er, fordi interessenter, der investerer i reduktion af næringsstoftab, skal være i stand til at finde ud af, hvad der virker, og hvad der ikke virker og være i stand til at fortælle en historie om forbedringer med de investerede ressourcer.

"Vi arbejder på at udvikle en ramme for at holde styr på, hvad alle 12 stater gør, og hvor mange praksisser de anvender. Det er et stort foretagende, " siger Laura. "Det er ikke kun forskning for os. Vi arbejder på at finde på noget, stater kan bruge i de næste 20 år."

Forskerne overvejede også, hvor let praksis kunne parres, eller stablet.

"For eksempel, Ændring af arealanvendelse passer ikke rigtig sammen med noget, fordi du fuldstændig ændrer måden, hvorpå forretninger drives. For eksempel, hvis du dyrker skiftegræs, du behøver ikke en dækafgrøde eller konserverende jordbearbejdning. Det hænger bare ikke godt sammen med noget. Men dækafgrøder, bioreaktorer, og andre passer godt sammen med mange øvelser, " siger Laura.

Selvom forskerne vurderede gennemførligheden af ​​stabling, de kender stadig ikke de potentielle virkninger af at parre bevaringspraksis. "Du kan have flere praksis på den samme hektar, men hvad er den resulterende indvirkning på vandkvaliteten? Vi ved det ikke endnu - det er der, vi har brug for mere feltforskning, " siger Reid.

Undersøgelsen berørte også omkostningseffektiviteten af ​​de forskellige praksisser. For eksempel, kvælstofhåndtering - ændring af mængden af ​​tilført gødning - er en af ​​de billigste metoder. Det er også relativt nemt for landmænd, og er meget stabelbar med andre praksisser. Men Laura siger, at det er vigtigt at overveje dets effektivitet og sporbarhed, også.

"Så selvom det er relativt billigt, er det noget, vi bør fortælle staterne om at investere mange penge i? Det er ikke så effektivt som andre metoder og sværere at spore. Med denne undersøgelse, vi ønskede at få styr på, hvor godt praksisserne fungerer, så tag det et skridt videre og spørg, om bedste praksis er nemmest eller sværest at spore. Og, ultimativt, hvad vil landmændene være interesserede i?"

Artiklen, "Ud over næringsstofstrategierne:Fælles grundlag for at fremskynde forbedring af landbrugsvandkvaliteten i det øvre Midtvesten, " er offentliggjort i Journal of Environmental Management .