Ændring af dyrkningssystemer i svækkede vandområder kan give vandkvalitetsgevinster

At dyrke den rigtige afgrøde på det rigtige sted inden for et forringet vandskel kan opnå betydelige forbedringer af vandkvaliteten, ifølge forskere fra Penn State, der gennemførte en ny undersøgelse af dræning af en sideflod ved Susquehanna -floden i et landbrugsområde i det sydøstlige Pennsylvania.

Forskningen kan afsløre en mulig vej til at genoprette den urolige Chesapeake Bay, sagde Patrick Drohan, lektor i pedologi i College of Agricultural Sciences og en af ​​undersøgelsens forfattere. Bugten - som længe har været svækket i stor udstrækning af næringsstoffer og sediment, der skyller afgrøder og kommer i overfladevand, der fodrer den - har brug for dristige løsninger, såsom ændring af beskæringssystemer, foreslog han.

"Andet end da spildevandsrensningsanlæg kom i overensstemmelse i Chesapeake Bay vandskel, ingen anden 'praksis' har vist sig at have en så stor effekt på nitrogen, reduktion af fosfor og sediment ved blot at omfordele eksisterende afgrødeprocenter til mindre risikable landskaber, "sagde han." Selv uden yderligere bedste forvaltningspraksis, bare at flytte rækkeafgrøder som majs og sojabønner væk fra vandløb og fra stejle skråninger kan gøre en kæmpe forskel. "

Undersøgelsen-udført i det 52 kvadratkilometer store Conewago Creek-vandområde, der dræner dele af Lancaster og Dauphin amter-blev ledet af Fei Jiang, en nylig jordvidenskabelig doktorgradskandidat og nuværende postdoktor i Institut for Entomologi. Jiang implementerede et kraftfuldt computerprogram kaldet Soil and Water Assessment Tool til at modellere afgrødevækst og tab af totalt nitrogen, total fosfor og sediment i en otte-årig periode, fra 2010-2017.

Derefter, baseret på disse modelresultater, hun udviklede en innovativ algoritme til geografisk omfordeling af afgrøder inden for eksisterende landbrugsjord for at reducere det samlede nitrogen, samlede fosfor- og sedimenttab baseret på jordens egenskaber, samtidig med at der opretholdes et lignende produktionsområde for hver rotation. Hø blev omfordelt til landskaber, der var mest sårbare over for erosion og tab af næringsstoffer, der henviser til, at majs-sojabønnerotationer blev omfordelt til mindre sårbare områder.

I fund, der for nylig blev offentliggjort i Landbrugssystemer , disse omfordelingssimuleringer resulterede i en reduktion på 15% i det samlede nitrogentab, en reduktion på 14% i det samlede fosfortab og en reduktion på 39% i sedimenttab i gennemsnitlig årlig skala over vandskel.

Anses for at være en forurening "hot spot" i Chesapeake Bay vandskel, Conewago Creek dræning var et ideelt sted at udføre eksperimentet, Jiang bemærkede. Åen bærer høje nærings- og sedimentbelastninger i et vandskel med en høj procentdel af landbrugsarealet. Hun sagde, at hun håber, at undersøgelsen åbner en dialog, der resulterer i reelle forbedringer for bugten.

"Oprindeligt, Jeg var bekymret for, at denne forskning vil blive betragtet som for teoretisk, at landmænd aldrig vil ændre, hvad de dyrker, og hvor de dyrker det, og forskningen ville ikke have nogen reel betydning, "sagde hun." Men i betragtning af de kraftige reduktioner i forureningen, som vi har vist, er mulige med denne friske tilgang, Jeg tror, ​​at folk vil blive overbevist om at overveje at prøve det. Denne model er faktisk mulig i det virkelige liv. "

Konceptet med at koncentrere produktionen i visse områder og erstatte eksisterende afgrøder med alternativer på andre områder er nyt i USA, men har været genstand for betydelige eksperimenter i Den Europæiske Union, Påpegede Drohan. I lande som Irland og Holland, forskere undersøger potentialet i en jordbaseret, landbrugsramme for at nå økonomiske og miljømæssige mål i landbrugsdominerede vandområder.

"Landbrugsnormen er, at landmændene dikterer, hvad hvornår og hvor der skal plantes baseret på markedets efterspørgsel og den mest økonomisk effektive udnyttelse af jordressourcer til den enkelte landbrugsvirksomhed, "sagde han." EU undersøger en anden tilgang i forringede vandområder; imidlertid, denne ramme er ikke blevet prøvet i USA. "

Resultaterne af denne undersøgelse tyder på, at en omfordeling af afgrøderotationer inden for Chesapeake Bay -vandskel muligvis opnås, betydelige fordele i vandkvaliteten, der hidtil har undgået politikere, der implementerer anden praksis, Noterede Drohan. Men djævelen vil være i detaljerne.

"Fremtidig forskning er nødvendig for at forstå, hvordan denne tilgang påvirker faktorer på landbrugsniveau, fordi implementering kan kræve, at nogle landmænd ændrer den type afgrøder, de dyrker, og hvordan overskuddet deles, "sagde han." Der findes modeller for hvordan landmænd kan samarbejde fra flere forskellige fiskerier rundt om i verden-sådanne modeller omtales som co-management strategier. Økonomiske betalings- eller incitamentsstrategier, f.eks. EU's fælles landbrugsbetalingsordning, også kunne undersøges for at stimulere samarbejde som et alternativ til USDA -landbrugsregningen. "