Een derde van de kunstmest die elk jaar wordt toegepast om maïs in de VS te laten groeien, compenseert eenvoudigweg het aanhoudende verlies van bodemvruchtbaarheid, wat leidt tot meer dan een half miljard dollar aan extra kosten voor Amerikaanse boeren per jaar, vindt nieuw onderzoek van de Universiteit van Colorado Boulder vorige maand gepubliceerd in De toekomst van de aarde .

De bodemvruchtbaarheid op de lange termijn neemt af in landbouwgronden over de hele wereld als gevolg van verzilting, verzuring, erosie en het verlies van belangrijke voedingsstoffen in de bodem zoals stikstof en fosfor. Maïsboeren in de VS compenseren deze verliezen met stikstof- en fosformeststoffen die ook bedoeld zijn om de opbrengsten te verhogen, maar wetenschappers hebben nooit berekend hoeveel van deze meststof nodig is om de basisvruchtbaarheid van de bodem te herstellen - of hoeveel dat kost.

"We weten dat er landdegradatie gaande is, zelfs in de moderne landbouw van de VS, maar het is echt moeilijk om vast te stellen hoeveel en welke impact het heeft, " zei Jason Neff, corresponderende auteur op het papier en directeur van het Sustainability Innovation Lab in Colorado (SILC). "Deze bevindingen geven boeren meer informatie, zodat ze beslissingen kunnen nemen die hen economisch ten goede komen. maar ook een duurzamere vorm van hoogrenderende landbouw ondersteunen."

De VS is een van de meest productieve landen ter wereld als het gaat om maïs, groeit meer dan 4,46 ton per acre gekweekt. Alleen al in het groeiseizoen 2018-19, Amerikaanse boerderijen produceerden meer dan 366 miljoen ton maïs, wat een omzet van $ 14,5 miljard opleverde. De VS is ook een van 's werelds grootste gebruikers van kunstmest, meer stikstof en fosfor per hectare toe te passen dan zijn tegenhangers in de landbouw met een hoog rendement in de Europese Unie.

Maar het gebruik van kunstmest kost niet alleen boeren en overheden geld. Het brengt ook een milieukost met zich mee. Een groot deel van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen veroorzaakt door de landbouw (24% van de wereldwijde uitstoot in 2010 en 10% van de uitstoot in de VS in 2018) is afkomstig van de productie van kunstmest. Dit betekent dat maatregelen die zijn genomen om het gebruik van kunstmest te verminderen, ook helpen om de stijgende broeikasgassen aan te pakken.

Overtollige stikstof en fosfor die van velden en in rivieren en meren wegvloeien, creëert ook ongezonde omstandigheden voor zoetwater- en zeeleven, en is verantwoordelijk voor de Dode Zone in de Golf van Mexico - een groot gebied zonder zuurstof en zonder oceaanleven, waaronder veel commercieel belangrijke soorten. Als we niet alleen kijken naar de dollars die door boeren worden uitgegeven, maar ook naar het verlies van voedingsstoffen en de gevolgen voor de rivier de Mississippi, de kosten gaan van miljarden naar meer dan een biljoen dollar per jaar, zei Neff.

"Als je de bemesting kunt laten vallen, met behoud van de opbrengsten die we nodig hebben en de economische resultaten die boeren willen, waarom dan niet, Rechtsaf? Dat is een win-win, ' zei Neff.

De ware kosten van kunstmest ontrafelen

Om deze werkelijke kosten van kunstmest te scheiden van andere moderne landbouwinputs, Neff en zijn collega's voerden een reeks op scenario's gebaseerde modelanalyses uit met behulp van het Environmental Policy Integrated Climate (EPIC) -model, een veelgebruikt agronomisch model dat wordt gebruikt om de gewasgroei te schatten en hoe de gewasgroei reageert op variabelen zoals kunstmest, irrigatie en klimaat.

"Als we dat doen, kunnen we ontwarren, wat is er aan de hand met degradatie, " zei hij. "Wat gebeurt er als je een systeem verandert van natuurlijk naar agrarisch, en hoeveel invloed heeft dat op de voedingsstoffen die beschikbaar zijn voor plantengroei?"

De onderzoekers gebruikten vier scenario's in dit model om te vergelijken hoe het gebruik van geen kunstmest of irrigatie - zoals in veel opkomende economieën wordt gedaan - verschilde van het gebruik van slechts het een of het ander, of beide (wat gebruikelijk is in de VS). Irrigatie was een belangrijk onderdeel van de analyses, want hoewel het de opbrengst kan verhogen, het verhoogt ook de erosie en de afvoer van kunstmest.

Door de effecten van kunstmest en irrigatie te scheiden, de onderzoekers konden zien in verschillende regio's van de VS waar de een belangrijker was dan de ander voor succes in de landbouw. In Californië, boeren voegen meer water toe. in Ohio, kunstmest toevoegingen zijn belangrijker dan irrigatie. Maar door het hele land ze ontdekten dat er maar liefst een derde van de kunstmest nodig was die momenteel aan maïsvelden wordt toegevoegd om gewoon gelijk te worden, het terugbrengen van de bodemvruchtbaarheid naar het niveau van voor de landbouw.

Slimmer boeren

Hoewel dit misschien als slecht nieuws klinkt, Neff ziet het als een gouden kans:met meer informatie, boeren kunnen betere beslissingen nemen.

"Boeren doen wat logisch is om gewassen te verbouwen. Als je de cumulatieve effecten van degradatie niet kunt zien, je moet meststoffen toevoegen, maar je gaat niet weten wat de financiële impact is van die onderliggende degradatie, ' zei Neff.

Praktijken zoals regeneratieve landbouw, die de bodemvruchtbaarheid herstellen op land dat actief wordt bewerkt, zal ook de kosten en de milieueffecten van het gebruik van kunstmest verminderen. gezonder, meer vruchtbare bodems kunnen ook meer koolstof vastleggen, meer water vasthouden en voorkomen dat overtollige voedingsstoffen wegvloeien in ecosystemen die ze niet aankunnen.

Boeren kunnen minder vaak hun velden bewerken, erosiebestrijdingsmaatregelen toevoegen en verhogen, en meer organische meststoffen gebruiken, zoals compost. Deze kunnen daadwerkelijk helpen de hoeveelheid anorganische meststoffen - stikstof en fosfor - die nodig zijn in de bodem te verminderen.

"Ik hoop dat deze informatie nationale en internationale inspanningen ondersteunt om de bodemvruchtbaarheid terug op te bouwen, ' zei Neff.