Når gårsdagens landbrug fodrer dagens vandforurening

En undersøgelse ledet af forskere ved Université de Montréal kvantificerer for første gang den maksimale mængde næringsstoffer - specifikt, fosfor - der kan akkumulere sig i et vandskel, før yderligere forurening udledes i økosystemer ned ad floden.

Det gennemsnitlige tærskelbeløb er 2,1 tons pr. Kvadratkilometer land, forskerne anslår i deres undersøgelse offentliggjort i dag i Naturgeovidenskab . "Udover dette, yderligere fosforindgange til vandområder forårsager en betydelig acceleration af (fosfor) tab i afstrømning. "

Dette beløb er chokerende lavt, siger forskerne; i betragtning af de nuværende mængder af næringsstoffer i de fleste landbrugsvandområder rundt om i verden, vendepunkter i nogle tilfælde kunne nås på mindre end et årti.

Undersøgelsen blev ledet af Jean-Olivier Goyette, en doktorand i biologi ved UdeM, og overvåget af UdeM akvatisk økosystemøkolog Roxane Maranger i samarbejde med bæredygtighedsforsker Elena Bennett ved McGill University.

Fosfor, et element i gødning, er afgørende for væksten af ​​plantemad. Men mineralet er også skadeligt, når det bruges for meget. Når det kommer i overfladevand, det kan føre til overdreven plantevækst i søer og floder og spredning af giftige alger, skadeligt for menneskers og dyrs sundhed.

23 vandområder undersøgt

Med fokus på 23 vandområder, der fodrer St.Lawrence -floden i Quebec, forskerne rekonstruerede historiske arealanvendelsespraksis for at beregne, hvor meget fosfor der er akkumuleret på jorden i løbet af det sidste århundrede.

De to vigtigste kilder til fosfor til vandområder, jorden, der støder op til bifloder, kommer fra landbrug (gødning og husdyrgødning) og fra den menneskelige befolkning (gennem fødebehov og spildevand).

Ved hjælp af Quebec -regeringsdata, forskerne matchede den estimerede akkumulering med fosforkoncentrationer målt i vandet i de sidste 26 år. Da de vandområder, de undersøgte, havde forskellige historier - nogle havde været brugt intensivt til landbrug i årtier, mens andre var skovklædte og uberørte - gav denne metode forskerne mulighed for at etablere en gradient af forskellige fosforakkumuleringer blandt steder. Ved at gøre sådan, de var i stand til at se på hvilket tidspunkt vandskellet "tippede" eller nåede en tærskel og begyndte at lække betydeligt mere fosfor i vandet.

"Tænk på landet som en svamp, "Sagde Maranger." Efter et stykke tid, svampe, der absorberer for meget vand, vil lække. I tilfælde af fosfor, landskabet absorberer det år efter år efter år, og efter et stykke tid, dets fastholdelseskapacitet reduceres. På det tidspunkt bidrager historiske fosforindgange mere til det, der når vores vand. "

Indtil nu, ingen havde været i stand til at sætte et tal til mængden af ​​akkumuleret fosfor i vandskelens skala, der er nødvendig for at nå et vendepunkt med hensyn til at accelerere mængden af ​​mineralet, der strømmer ind i vandøkosystemet.

'Virkelig vigtigt bidrag'

"Dette er et meget vigtigt fund, "Det sagde Bennett." Det kræver vores viden om gødning og forurening i gårdskalaen og opskalerer det for at forstå, hvordan hele vandområder reagerer inden for en historisk kontekst. "

Landbrug i masseskala begyndte i Quebec først i 1950'erne, men nogle af provinsens mere historiske landbrugsvandområder havde allerede passeret vendepunktet i 1920'erne, undersøgelsen fundet.

Selvom fosforindgange ophørte med det samme, eliminering af det akkumulerede fosfor i mættede Quebec -vandområder ville tage mellem 100 og 2, 000 år, vurderer forskerne.

I nogle lande, herunder Kina, Canada, og USA, fosfor er så stærkt brugt nu, at mætningspunktet nås på så lidt som fem år.

"Næringsstyringsstrategier udviklet ved hjælp af nye kreative tilgange ... er presserende nødvendige for vandressourcernes langsigtede bæredygtighed, "opfordrer forskerne i deres undersøgelse.

Genbrug og genbrug

"En mulig formildende foranstaltning ville være at gøre, hvad der allerede gøres i nogle europæiske lande:i stedet for at tilføje flere og flere til at hjælpe planter med at vokse, fosfor, der allerede er lagret i jord, kan tilgås ved hjælp af nye metoder og fremgangsmåder, "Sagde Goyette.

"Desuden, fosfor kan genbruges og genbruges som gødning frem for at få adgang til mere af det råminede materiale. "

Dilemmaet er dette:mennesker skal spise, men skal have rent vand, men dyrkning af mad kræver fosfor, der forurener vandet, når for meget forlader vandskel og forurener tilstødende akvatiske økosystemer.

"Er nogle af vores mere ekstreme (landbrugs) vandområder umulige at reparere?" Spurgte Maranger. "Det kan jeg ikke svare på. Det er et samfundsspørgsmål, og der er løsninger. Vi skal aldrig fortvivle, men det er et ondt problem. "