De lente in het binnenland van Amerika is vaak nat. Dat maakt de grond te zacht om te planten. Een oplossing voor dat probleem is tegeldrainage. Telers steken een reeks buizen (draintegels) onder hun velden, die water uit de bodem afvoert naar nabijgelegen beken en meren.

Veel van de bestaande tegelafvoeren werden meer dan 50 jaar geleden geïnstalleerd en hielpen de opbrengsten te verhogen. Telers konden eerder op hun velden om te planten zonder de grond te verdichten. Hun groeiseizoen werd met enkele weken verlengd, wat de opbrengst sterk kan verhogen.

Echter, eind jaren tachtig, er werd een nieuw probleem gevonden:nitraat uit velden in het Midwesten kwam de Golf van Mexico binnen. Het bewandelde een pad dat begon bij de tegelafvoeren, dan in de stromen, langs de rivier de Mississippi, en in de Golf. Hoewel het verwijderen van de tegelafvoeren dit probleem had kunnen oplossen, telers zouden niet dezelfde hoeveelheid voedsel kunnen produceren.

Wetenschappers begonnen praktijken aan de rand van het veld te ontwikkelen, zodat telers de vroege aanplant van de tegelafvoeren konden behouden en de nabijgelegen beken - en de Golf van Mexico - konden beschermen tegen nitraatverontreiniging.

Een van die wetenschappers is Tom Isenhart, een agronoom en professor aan de Iowa State University. In 2013, Isenhart en zijn collega's publiceerden gegevens over het vermogen van verzadigde stroken genaturaliseerd land in de buurt van beken om nitraat uit tegeldrainagewater te verwijderen. Er was goed nieuws. "De eerste studie over verzadigde oeverbuffers was veelbelovend, ", zegt Isenhart. "En het bracht de USDA ertoe een conserveringsstandaard voor de praktijk te ontwikkelen."

Er was een groot verschil in de bufferstroken die dit team bestudeerde. Tegelafvoeren liepen meestal onder typische bufferstroken in het Midwesten. Dit team heeft de waterstroom weer aangesloten op de bodem. "Typische oeverbuffers in betegelde gedraineerde landschappen verwijderen niet veel nitraat omdat de waterstroom niet door de bodem is aangesloten, ', zegt Isenhart.

Water dat naar beneden en door de bodem stroomt voordat het een waterbron bereikt, wordt door natuurlijke processen gereinigd. Installatie van de tegelafvoeren leidt het water rechtstreeks naar de beek, het weghalen van de buffer. Dat water profiteert niet van het vermogen van de buffer om nitraat biologisch te verwijderen.

De oplossing van het team was om een ​​fractie van de waterstroom om te leiden als ondiep grondwater in de buffer. "We hebben de tegelafvoer uitgegraven in de bufferstrook, " zegt Isenhart. "Vervolgens hebben we een schakelkast geïnstalleerd met uitlaten die zijn bevestigd aan een nieuwe geperforeerde leiding die dienst doet als verdeelleiding. We hebben ook een systeem gemaakt waarmee we de waterstanden kunnen aanpassen. Dit zorgt ervoor dat het water van de akkers naar de bodem van de bufferstrook loopt. Een ander voordeel van dit systeem is dat eenmaal geïnstalleerd, deze systemen hoeven niet actief beheerd te worden door de boer."

Zijn team Isenhart was in staat om de studie van verzadigde oeverbuffers uit te breiden naar nog eens vijf locaties in Iowa. "Deze aanvullende onderzoeken waren nodig om de eerste resultaten op onze eerste onderzoekslocatie te bevestigen, ", zegt Isenhart. Ze bepaalden ook de effectiviteit van verzadigde oeverbufferstroken op andere locaties. Deze verschillende locaties hadden verschillende bodems en landschappen - belangrijke informatie voor telers. het onderzoek werd uitgebreid tot meerdere jaren. Dit leverde de onderzoekers gegevens op over de buffers bij wisselende weersomstandigheden, bijzonder gevarieerde regenval.

Andere wetenschappers werken aan andere oplossingen om de nitraatniveaus uit door tegels gedraineerde velden te verlagen. Isenhart en zijn team berekenden de kosten van nitraatverwijdering voor verschillende nitraatverwijderingssystemen. De kosten per pond verwijderd nitraat voor verzadigde oeverbuffers waren $ 1,33 (of per kilogram, $ 2,94), met een levensduur van 40 jaar. Bioreactoren voor denitrificerende houtsnippers hebben een levensduur van ongeveer 10 jaar (voordat de houtsnippers moeten worden vervangen) en kosten $ 0,95 per pond (of per kilogram, $ 2,10) stikstof verwijderd.

"Verzadigde oeverbufferstroken zijn relatief eenvoudiger, goedkoper, en sneller te installeren dan veel systemen, ", zegt Isenhart. "Maar ze zijn niet geschikt voor alle akkers. Ze hebben specifieke bodem- en landschapskenmerken nodig om goed te kunnen functioneren. Dit kan het gebruik ervan binnen bepaalde soorten stroomgebieden beperken."

Door de waterstroom weer via de bodem aan te sluiten, verzadigde oeverbufferstroken profiteren van het natuurlijke reinigende vermogen van de bodem. Wanneer de veldomstandigheden geschikt zijn voor hun installatie, ze zijn een effectief hulpmiddel bij het verminderen van de nitraatbelasting in nabijgelegen beken en meren, waardoor telers tegelafvoeren kunnen blijven gebruiken.