Bevarende mælkeproduktion kunne hjælpe Pa. med at nå Chesapeake-målet

Hvis flertallet af mælkebedrifter i Pennsylvania fuldt ud vedtager bedste forvaltningspraksis for bevarelse, staten kan være i stand til at nå sit samlede maksimale daglige vandkvalitetsmål for Chesapeake Bay, ifølge forskere.

Det er konklusionen på en ny vurdering af de simulerede effekter af at implementere et bevarelsessystem for mælkeproduktion på alle malkekvægsbedrifter i Spring Creek vandskel, en lille dræning i Center County. I simuleringerne de konserverende mælkeproduktionssystemer – som er blevet udviklet og testet af Penn State-forskere i løbet af det sidste årti – producerer størstedelen af ​​de foder- og foderafgrøder, som deres kvæg spiser, brug jordfri plantning, har kontinuerligt diversificeret plantedække, og har ét system til at anvende gødningsinjektion.

Ved at bruge en variation af Soil and Water Assessment Tool - kendt som SWAT - som blev tilpasset og kalibreret til karst topografi og hydrologi i Spring Creek vandskel i tidligere Penn State forskning, forskere modellerede næringsstof- og sedimentbelastningsprocesser af fire mejeriproduktionsscenarier, der var forskellige i landareal, foderproduktion og tilførsel af næringsstoffer. De sammenlignede non-point forurening genereret af "typiske" eksisterende Pennsylvania-mælkekvægsbedrifter, der inkluderer en vis no-till og begrænset dækafgrøde, med malkekvægsbedrifter under bevaringsforvaltning.

Den tilpassede SWAT simulerede de fire mejeri-afgrødescenarier i en 12-årig periode. Alle fire sammenlignede malkekvægsbedrifter havde 65 malkekøer og ungdyr, fodret med den samme mejeriration, og blev antaget at producere den samme mængde gødning med samme næringsstofsammensætning. Men den jord, der var nødvendig for at producere afgrøderne, var forskellig mellem de fire landbrugsscenarier, og fredningsgårdene havde mere jord til at dyrke foder og tilføre gødning.

Sammenlignet med den "typiske" mejerifarm i Pennsylvania, der anvender nogle bedste forvaltningspraksis, producerer al besætningens foder, og køber det meste af kvægets foderkorn, de forbedrede bevarelsesscenarier for mejeriafgrøder forbedrede vandkvaliteten ved at opnå betydelige forureningsreduktioner. I løbet af den 12-årige SWAT-simulering, de reducerede antallet af in-stream toppe af næringsstoffer og sediment og reducerede den gennemsnitlige koncentration af sediment med 31 procent, organisk nitrogen med 41 til 53 procent, nitrat med 23 procent, organisk fosfor med 36-45 procent og opløseligt fosfor med 32 til 43 procent.

Begge bevaringsscenarier reducerede også dinitrogenoxidemissioner ved at reducere denitrifikation, men scenariet, der inkluderede gødningsinjektion, forsinkede 91 procent af den kvælstoffordampning, der fandt sted i broadcast-gylle-scenariet.

"Vi ønskede at evaluere, hvad der sker på en hel vandskelskala, hvis mælkeproducenter implementerer forskellige praksisser, sagde Heather Karsten, lektor i afgrødeproduktionsøkologi, Penn State, hvis forskergruppe i Landbrugshøjskolen har udført undersøgelsen. "Så, vi skabte disse modelfarme for at repræsentere rækken af ​​mælkeproduktionssystemer, der kunne være til stede i et vandskel."

Bevaringsfarmene var baseret på det gennemsnitlige areal på malkekvægsbedrifter i Pennsylvania og besætningsstørrelse på det tidspunkt, hvor forskerne designede feltstudiet i 2010.

"De har dobbelt så meget jord og dyrker alt deres foder og foder, som hjælper dem med at være rentable, fordi foderomkostningerne udgør mindst 50 procent af mælkeproduktionsomkostningerne, sagde hun. Og, måske vigtigst, de spreder ikke gødning på den samme jord så ofte, fordi de har mere jord at sprede det på. Ud over, når fredningsfarmene tilfører gødning om efteråret, de anvender det på etårige vinterafgrøder, der enten er dækafgrøder, som bevarer nogle af næringsstofferne, eller ensilageafgrøder, der udnytter mere af den efterårsgødning til at producere foderafgrøder."

Selvfølgelig, at opnå en sådan storstilet indførelse af bevarende mejeribrugspraksis vil ikke være let, nemt eller billigt, Karsten indrømmede. Landmænd vil få brug for adgang til jord til overkommelige priser for at dyrke mere foder til deres besætninger og tilføre gødning til lavere priser. Og, hun påpegede, teknisk bistand og økonomiske incitamenter vil være nødvendige for at lette en storstilet indførelse af bedste forvaltningspraksis såsom gødningsinjektion, vinterens årlige ensilageproduktion og dækafgrøde.

Kun omkring en tredjedel af jorden i Spring Creek vandskel er landbrug, ifølge ledende forsker M.G. Mostofa Amin, nu fakultetsmedlem i afdelingen for kunstvanding og vandforvaltning ved Bangladesh Agricultural University. En postdoktor og forskningsmedarbejder, da han ledede Penn State-studiet, han bemærkede, at Spring Creek er en af ​​de mest undersøgte vandløb i øst.

I tidligere forskning, Amin brugte data fra tre U.S. Geological Survey-strømningsovervågningsstationer i vandskellet til at tilpasse SWAT-modellen til at simulere den geologi og hydrologiske processer, der bidrager til sediment- og næringsstofbelastninger i Spring Creek-vandskel.

"Ved at bruge SWAT til at simulere og sammenligne fire landbrugssystemer over 12 år på vandskelskalaen, kunne teamet vurdere virkningen af ​​storskala implementering af mejeribrugsscenarier, " sagde Amin. "Vi lærte, at scenarierne for bevarelse af mejeribrug kan reducere tab af næringsstoffer og sedimenter fra landbrugsarealer og hjælpe med at opnå målrettede samlede maksimale daglige belastninger i Chesapeake Bay."