Fordelene ved at opdatere landbrugets dræninfrastruktur

Massive netværk af afløb, rør og fliser, der muliggør fødevareproduktion på meget af verdens mest produktive dyrkede marker, skal udvides og udskiftes for at imødekomme kravene fra landbrugets intensivering og klimaforandringer. Hvordan denne infrastruktur opdateres vil have enorme konsekvenser for fødevareproduktion og miljø, ifølge en ny undersøgelse.

Undersøgelsen skitserer behovet for en revision af landbrugets dræninfrastruktur. En sådan opdatering ville kræve store investeringer og udbredt konsensus fra beslutningstagere, skatteydere og producenter, sagde Michael Castellano, professor i agronomi ved Iowa State University og hovedforfatter. Men indsatsen ville være en sund langsigtet plan med en række fordele, Sagde Castellano. ISU-agronomer samarbejdede med forskere ved University of Kentucky og Swiss Federal Institute of Technology ETH-Zurich om undersøgelsen, som fremkom mandag i det akademiske tidsskrift Naturens bæredygtighed . Forskerne baserede deres fund på feltforsøg og computersimuleringer.

"Vi har denne enorme infrastrukturinvestering, der forværres og skal opdateres, "Sagde Castellano." Hvis vi opdaterer det på den rigtige måde, vi kan gavne afgrødeproduktionen og miljøet. Hvis vi ikke gør det, det vil være ekstremt svært at opfylde landbrugets mål for vandkvalitet. "

Ældre infrastruktur

Agerland har været drænet i årtusinder, men ekstruderteknologi opfundet i midten af ​​1800-tallet muliggjorde udbredt installation af afløbssystemer, som hurtigt spredte sig fra Europa til Nordamerika. Kilometer med strategisk placerede fliser og rør tillader vand at strømme væk fra gårdens marker, som holder jordbunden tør nok til, at landmændene kan dyrke afgrøder. Uden den dræning, mange tempererede fugtige dyrkede marker, såsom det nordlige amerikanske majsbælte, ville være for sumpet til at dyrke, Sagde Castellano.

Men meget af dræninfrastrukturen har overlevet sit designliv og blev bygget til en anden æra i landbruget, når græsgange og foderafgrøder, der kræver mindre dræning end kornafgrøder, mere almindeligt blev dyrket. Klimaændringer har øget nedbøren, yderligere beskatning af den aldrende dræninfrastruktur, Sagde Castellano.

En revision af landbrugsdræning ville kræve installation af rør med højere kapacitet samt implementering af langsigtede bevaringspraksis, såsom denitrifikationsvådområder, bioreaktorer og mættede buffere. For eksempel, konvertering mellem 1% og 6% af Iowa landbrugsjord til vådområder kan reducere nitratbelastninger med 25% -78%.

Castellano sagde, at det ville udgøre en alvorlig udfordring at skabe konsensus og hæve dollars til en så stor virksomhed. Alene i Iowa, der er næsten 4, 000 afvandingsdistrikter, der træffer uafhængige beslutninger om vedligeholdelse af infrastruktur. Meget af Iowas dræninfrastruktur blev bygget i løbet af 1920'erne eller tidligere, Sagde Castellano.

Fordele

Undersøgelsen rapporterer, at en række fordele ville skyldes en opdatering af dræninfrastruktur. For eksempel, gennemførelse af bevaringspraksis nær enderne af drænrør ville reducere afstrømningen af ​​nitrogengødning. Det ville forbedre vandkvaliteten og reducere mængden af ​​nitrogen, der strømmer nedstrøms og bidrager til hypoksiske zoner, såsom i Den Mexicanske Golf. Bedre dræning ville også reducere udledningen af ​​drivhusgasser i landbruget ved at reducere den optimale mængde gødning, der bruges af landmænd. Tørret jord frigiver også mindre lattergas, en drivhusgas.

"Samlet set, dræning øger afgrødeudbyttet og nitrogengødningens effektivitet-en win-win for landmanden og miljøet, "sagde Sotirios Archontoulis, en lektor i agronomi og medforfatter af undersøgelsen.

Dræningssystemer, der er bygget til at imødekomme moderne landbrugsrealiteter, ville give mulighed for bedre udbytter og mere modstandsdygtige produktionssystemer. For eksempel, undersøgelsen bemærker, at våde og dårligt drænede marker oplever mere sygdom og suboptimal rodvækst. Våde marker gør det også vanskeligere for landmændene at få maskiner ind på deres marker for at plante, høste og passe deres afgrøder.

"Dårlig færdsel i marken kan også forsinke plantning, som har en direkte negativ effekt på udbyttepotentialet på grund af et fald i stigende graddage, "Sagde Archontoulis.

Dræning med større kapacitet kan have hjulpet landmændene i foråret, når regnvejr holdt landmænd ude af deres marker i flere uger, Sagde Castellano.