Om de jaarlijkse "dode zone" van de Golf van Mexico te verkleinen tot de grootte van Delaware, is een vermindering van 59 procent nodig van de hoeveelheid stikstof die van zo ver als de Corn Belt langs de Mississippi-rivier stroomt.

Dat is de belangrijkste bevinding van een nieuwe studie die vier computermodellen gebruikte om te zien wat er nodig zou zijn om het al lang bestaande maar ongrijpbare doel te bereiken om de hypoxische zone in de Golf van Mexico met ongeveer tweederde te verminderen, een gebied met weinig tot geen zuurstof dat vissen en ander zeeleven kan doden.

In een studie gepland voor online publicatie op 31 juli in Proceedings van de National Academy of Sciences , de onderzoekers concluderen dat hoewel het doel nog steeds haalbaar is, het bereiken ervan vereist gedurfde nieuwe benaderingen die op grote schaal worden toegepast in bovenstroomse landbouwgebieden.

In zijn actieplan voor de hypoxische zone in de Golf van Mexico, een intergouvernementeel panel heeft onlangs de deadline voor het bereiken van het doel van een 1, 950 vierkante mijl (5, 000 vierkante kilometer) dode zone, wat ongeveer zo groot zou zijn als Delaware. De meest recente vijfjaarlijkse gemiddelde grootte van de dode golfzone is 5, 410 vierkante mijl (14, 024 vierkante kilometer).

Afvloeiing van landbouwgrond die meststoffen en veeafval bevat, is de belangrijkste bron van stikstof en fosfor die de hypoxische zone in de Golf van Mexico veroorzaken, wat ook wel een dode zone wordt genoemd.

"Het komt erop neer dat we het doel van het actieplan van 1 nooit zullen bereiken. 950 vierkante mijl totdat er serieuzere maatregelen worden genomen om het verlies van meststoffen uit het Midwesten in het systeem van de Mississippi-rivier te verminderen, " zei de aquatisch ecoloog Don Scavia van de Universiteit van Michigan, hoofdauteur van de PNAS-paper.

Elke juni, Scavia en zijn co-auteurs gebruiken computermodellen om de grootte van de hypoxische zone van de Golf van Mexico te voorspellen in voorspellingen van de National Oceanic and Atmospheric Administration. NOAA's voorspelling voor de Golf van Mexico 2017 voorspelt een dode zone van ongeveer 8, 000 vierkante mijl, of ongeveer zo groot als New Jersey, dat zou de op twee na grootste ooit zijn.

In hun studie hebben de onderzoekers wijzen erop dat er weinig vooruitgang is geboekt bij het verminderen van de nutriëntenniveaus in de rivieren die uitmonden in de Golf van Mexico of de grootte van de hypoxische zone zelf.

De rivierconcentraties van de stikstofverbinding nitraat zijn sinds de jaren tachtig niet afgenomen. En het huidige vijfjaarlijkse gemiddelde van de nitraatlading die aan de Golf van Mexico wordt geleverd, verschilt niet significant van de basislijn van 1980-96, ondanks het feit dat de instandhoudingsprogramma's van de Amerikaanse Farm Bill sinds 1995 meer dan 28 miljard dollar hebben uitgegeven in de 20 staten van het Mississippi-bekken.

"Er is duidelijk iets meer of iets anders nodig, Scavia en zijn collega's schreven in PNAS. "Het doet er weinig toe of het doel van de belastingvermindering 30 procent is, 45 procent of 59 procent als er onvoldoende middelen zijn om zelfs maar bescheiden reducties door te voeren."

Mogelijke manieren om de niveaus van zowel stikstof als fosfor te verlagen, zijn onder meer het wijzigen van de hoeveelheid kunstmest, het gebruik van bodembedekkers (snelgroeiende gewassen geplant om bodemerosie te voorkomen), verbetering van het algehele nutriëntenbeheer, en het nastreven van alternatieven voor op maïs gebaseerde biobrandstoffen.

"Het is tijd om ons af te vragen wat een uitgebreidere implementatie van sommige of al deze strategieën in de weg staat, " schreven de auteurs, die zijn gebaseerd op U-M, Staatsuniversiteit van Noord-Carolina, Louisiana State University en het College of William &Mary.

In februari 2015 de Mississippi River/Golf van Mexico Watershed Nutrient Task Force, een coalitie van federale, staats- en tribale agentschappen, geduwd tot 2035 het doel om de hypoxische zone van de golf te verminderen tot 1, 950 vierkante mijl. De taskforce bereikte ook overeenstemming over een tussentijdse doelstelling om de hoeveelheid stikstof die in de Golf van Mexico stroomt tegen 2025 met 20 procent te verminderen.

In hun modelstudie de onderzoekers keken naar de waarschijnlijke effecten van de 20 procent stikstofreductie en concludeerden dat dit op de lange termijn een daling van 18 procent in de grootte van de dode zone zou opleveren, hoewel het misschien geen meetbaar effect heeft in de komende vijf tot tien jaar.

Hoewel stikstof van oudsher wordt beschouwd als de belangrijkste voedingsstof voor hypoxie in de Golf van Mexico, een "dubbele nutriëntenstrategie" om zowel stikstof als fosfor te verminderen lijkt de meest voorzichtige beheersaanpak te zijn, volgens Scavia en zijn co-auteurs.

De stikstofreductie van 59 procent die nodig is om de dode zone te verkleinen tot de grootte van Delaware, is groter dan de vermindering van 45 procent die werd gevraagd in het meest recente actieplan van de Gulf Task Force. Het is ook hoger dan de aanbevelingen voor andere systemen die lijden aan hoge nutriënten, inclusief Lake Erie en de Chesapeake Bay.

Scavia en zijn collega's zeggen dat de nieuwe studie de eerste keer is dat meerdere modellen zijn gesynthetiseerd om een ​​consensusschatting te ontwikkelen van hoe een hypoxisch systeem zal reageren op vermindering van de nutriëntenbelasting.

Onzekerheden zijn onder meer de mogelijke gevolgen van klimaatverandering:de frequentie, intensiteit en timing van droogtes en overstromingen zullen naar verwachting in een groot deel van de VS veranderen, die zowel de timing als de hoeveelheid voedingsstoffen die aan de Golf van Mexico worden geleverd, kunnen beïnvloeden.

Ondanks de onzekerheden, de resultaten van het team laten zien dat de reactie van de hypoxiezone op stikstofreductie "robuust is in wezenlijk verschillende en onafhankelijke modellen, meer vertrouwen geven dat de voorgestelde belastingvermindering de managementdoelen zal bereiken, ", aldus de onderzoekers.