Каждое лето в Мексиканском заливе образуется «мертвая зона». Шлейфы поглощающих кислород водорослей, питающихся избытком азота, поступающего из реки Миссисипи, убивают морскую жизнь и угрожают средствам к существованию тех, кто ловит рыбу в Персидском заливе. Штаты, граничащие с рекой Миссисипи, внедряют стратегии по ограничению содержания азота в очистных сооружениях, поверхностных стоках и сельскохозяйственных полях. В новом исследовании ученые Университета Иллинойса подсчитали, что новая практика сохранения, известная как насыщенные буферы, может уменьшить содержание азота в сельскохозяйственных дренажах на 5-10 процентов.
Это может показаться не таким уж большим, учитывая, что сельскохозяйственный дренаж представляет собой лишь часть азота, попадающего в Миссисипи. Но от 5 до 10 процентов вполне неплохо для недорогой пассивной системы, которую фермеры могут установить и забыть. об этом», - говорит Рейд Кристиансон, доцент кафедры растениеводства Университета I и соавтор исследования, опубликованного в журнале «Сельскохозяйственные и экологические письма».
Насыщенные буферы - это покрытые растительностью полосы земли - всего 30 футов в поперечнике - между дренированными сельскохозяйственными полями и водными путями. Обычно черепичные трубы, несущие дренажную воду с полей, впадают прямо в канавы или ручьи. При насыщенном буфере вода перенаправляется в перфорированную трубу, проходящую под поверхностью и параллельно потоку. Затем вода течет через почву насыщенного буфера в ручей. Попутно почвенные микробы естественным образом удаляют до 44 процентов азота.
Насыщенные буферы не отнимают много земли от производства, и они довольно недороги - от 3000 до 4000 долларов за очистку дренажа с площади размером с поле (примерно от 30 до 80 акров). Фермеры должны быть готовы не заниматься земледелием прямо у ручья, но с точки зрения методов сохранения на краю поля, я думаю, насыщенные буферы легко подходят для сельского хозяйства и обеспечивают дополнительные преимущества, такие как среда обитания диких животных и опылителей», - говорит Лаура Кристиансон, доцент. также в отделе растениеводства и соавтором исследования.
Чтобы получить оценку сокращения выбросов азота, Кристиансоны и студентка докторантуры Джанит Чандрасома изучили общедоступные цифровые карты типов сельскохозяйственных культур, почв и водотоков, чтобы оценить общее количество насыщенных буферов, которые можно было бы установить на Среднем Западе: от 248 000 до 360 000, что может обрабатывать до 9,5 миллионов акров осушенных земель. Другие исследования показывают, что средняя степень удаления азота составляет от 23 до 44 процентов, поэтому такое количество насыщенных буферов снизит общую нагрузку азота в сельскохозяйственном дренаже на 5-10 процентов.
Лаура говорит, что этот подход требует множества допущений. Например, нет никаких спутниковых изображений или карт плиточных дренажных систем по всему Среднему Западу, поэтому исследователи сделали предположение, что поля кукурузы или сои на почве, характеризуемой как «плохо дренированные», скорее всего, были покрыты плиткой. Тем не менее, Рейд отмечает, что плиточные дренажные системы установлены под многими кукурузными и соевыми полями на Среднем Западе, а не только под плохо дренируемыми.
"В целом, наши предположения были относительно консервативными. В результате мы, вероятно, занизили наши цифры", - говорит он.
Насыщенные буферы - это новая природоохранная практика, первый стандарт Службы охраны природных ресурсов был опубликован в 2016 году. До сих пор они не были приняты в масштабах, продемонстрированных в исследовании Кристиансонов. Например, по оценкам Лауры, в настоящее время во всем регионе Среднего Запада действует менее 50 насыщенных буферов.
«До внедрения в тех масштабах, которые мы оценили в статье, скорее всего, еще далеко, - говорит она, - но все, что мы можем сделать для уменьшения поступления азота в Персидский залив, особенно если оно относительно легко согласуется с текущими условиями, - говорит она. практики управления фермой, заслуживает внимания."
Документ «Насыщенные буферы: каково их потенциальное влияние на Средний Запад США?» опубликовано в журнале «Сельскохозяйственные и экологические письма». В число авторов входят Джанит Чандрасома, Рид Кристиансон и Лаура Кристиансон, все из Департамента растениеводства Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук Университета штата Ай. Работа финансировалась через Агентство сельскохозяйственных услуг Министерства сельского хозяйства США.