Landforvaltningspraksis for at reducere kvælstofbelastningen kan blive påvirket af klimaændringer

Kvælstof fra landbrugsproduktion er en væsentlig årsag til forurening i Mississippi-flodbassinet og bidrager til store døde zoner i den Mexicanske Golf.

Illinois og andre midtvestlige stater har sat sig mål for at reducere nitrogenbelastningen gennem strategier, der inkluderer forskellige landforvaltningspraksis. En ny undersøgelse fra University of Illinois forskere, udgivet i Journal of Environmental Management , bruger computermodellering til at vurdere, hvordan denne praksis kan blive påvirket af potentielle ændringer i klimaet, såsom øget nedbør.

"Målet var at teste, om disse arealforvaltningspraksisser er nyttige til at reducere kvælstofbelastningen i vandet under forskellige klimascenarier, " siger Congyu Hou, ph.d.-studerende i Institut for Jordbrugs- og Biologisk Teknik og hovedforfatter på undersøgelsen.

Brug markdata om jordegenskaber, arealanvendelse, praksis for jordforvaltning, og vejrmønstre fra Willow Creek Watershed i Oklahoma, forskerne estimerede overfladeafstrømning og nitrogenbelastning på feltskalaniveau. Deres model omfattede 12 landforvaltningspraksis og 32 klimaprognoser for årene 2020 til 2070, giver i alt 384 scenarier.

"Mens modellering almindeligvis bruges til at estimere nitrogenbelastning, de fleste fremskrivninger bruger gennemsnitlige klimadata. Denne undersøgelse udvider denne praksis ved at inkludere alle mulige klimaforudsigelser, " siger Maria Chu, adjunkt i landbrugs- og biologisk ingeniørvidenskab ved Landbrugshøjskolen, Forbruger- og miljøvidenskab. Chu er Hous rådgiver og medforfatter til undersøgelsen.

Hou siger, at undersøgelsen fungerer som en testcase for den type modelleringssimulering, som forskerne brugte. "Vi bruger en feltkantsmodel, der opdeler vandskellet i mindre celler, for i alt 5, 911 celler. Modellen beregner kanten af ​​feltet, med fokus på, hvor meget kvælstof der transporteres væk fra marken."

Forskningen testede også et nyt indeks for, hvordan man måler jordens evne til at holde på kvælstof. De fandt, at selv uden reduktion i anvendelsen, kvælstofbelastningen kan reduceres blot ved at omfordele arealanvendelse, Hou forklarer.

For eksempel, deres resultater indikerede, at sædskiftemetoder hjælper med at reducere tab af kvælstof. De fandt også ud af, at det generelt er mere fordelagtigt at opdele gødningspåføring mellem forår og efterår. og at gødningsmængden er den mest kritiske faktor til at bestemme både mængden og sandsynligheden for høj kvælstofbelastning.

Hou advarer om, at undersøgelsens resultater er foreløbige. "Med modellering, du er stadig langt væk fra praktisk anvendelse, " siger han. "Modellen er det første skridt, så kommer en lille felttest, derefter små tests forskellige steder. Hvis de virker, du kan i sidste ende udvide til en større region."

Ud over at udvide omfanget af modellering, Chus forskergruppe ser på andre aspekter af nitrogenforurening. For eksempel, mens denne undersøgelse fokuserer på overfladeafstrømning, en anden undersøgelse ser på kvælstofbelastningen i grundvandet.

"Vi ser også på de forskellige komponenter i nitrogen, dvs. nitrat, nitrit og ammoniak - for at bestemme, hvilken der er mest kritisk at tage fat på, " siger Chu.