Het telen van het juiste gewas op de juiste plaats in een verslechterd stroomgebied kan aanzienlijke verbeteringen van de waterkwaliteit opleveren, volgens onderzoekers van Penn State, die een nieuw onderzoek uitvoerde naar de afwatering van een zijrivier van de Susquehanna-rivier in een landbouwgebied in het zuidoosten van Pennsylvania.

Het onderzoek kan een potentieel pad onthullen voor het herstel van de onrustige Chesapeake Bay, zei Patrick Drohan, universitair hoofddocent pedologie aan het College of Agricultural Sciences en een van de auteurs van de studie. De baai - die lange tijd grotendeels is aangetast door nutriënten en sediment die de akkers wegspoelen en in het oppervlaktewater komen dat haar voedt - heeft gedurfde oplossingen nodig, zoals het veranderen van teeltsystemen, hij stelde voor.

"Anders dan toen afvalwaterzuiveringsinstallaties in het stroomgebied van Chesapeake Bay kwamen, van geen enkele andere 'praktijk' is aangetoond dat deze een zo groot effect heeft op stikstof, vermindering van fosfor en sediment door simpelweg bestaande gewaspercentages opnieuw toe te wijzen aan minder risicovolle landschappen, " zei hij. "Zelfs zonder aanvullende beste managementpraktijken, alleen het verplaatsen van rijgewassen zoals maïs en sojabonen uit de buurt van beekjes en van steile hellingen kan een enorm verschil maken."

Het onderzoek - uitgevoerd in het stroomgebied van de Conewago Creek van 52 vierkante mijl dat delen van de provincies Lancaster en Dauphin afvoert - werd geleid door Fei Jiang, een recent doctoraat in de bodemkunde en huidig ​​postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Entomologie. Jiang gebruikte een krachtig computerprogramma, de Soil and Water Assessment Tool genaamd, om de groei van gewassen en het verlies van totale stikstof te modelleren. totaal fosfor en sediment voor een periode van acht jaar, van 2010-2017.

Vervolgens, op basis van die modelresultaten, ze ontwikkelde een innovatief algoritme om vruchtwisselingen ruimtelijk opnieuw toe te wijzen binnen bestaande landbouwgrond om de totale stikstof te verminderen, totale fosfor- en sedimentverliezen op basis van bodemeigenschappen, met behoud van een vergelijkbare productieruimte voor elke rotatie. Hooi werd opnieuw toegewezen aan landschappen die het meest kwetsbaar zijn voor erosie en verlies van voedingsstoffen, terwijl de rotaties van maïs en sojabonen opnieuw werden toegewezen aan minder kwetsbare gebieden.

In bevindingen die onlangs zijn gepubliceerd in Landbouwsystemen , die simulaties van gewasherschikking resulteerden in een vermindering van 15% van de totale stikstofverliezen, een vermindering van 14% van de totale fosforverliezen en een vermindering van 39% van de sedimentverliezen op een gemiddelde jaarlijkse schaal over het stroomgebied.

Beschouwd als een "hot spot" voor vervuiling in het stroomgebied van Chesapeake Bay, de afwatering van de Conewago Creek was een ideale plek om het experiment uit te voeren, merkte Jiang op. De stroom voert hoge nutriënten- en sedimentbelastingen in een stroomgebied met een hoog percentage landbouwgrondgebruik. Ze zei dat ze hoopt dat de studie een dialoog opent die leidt tot echte verbeteringen voor de baai.

"Oorspronkelijk, Ik was bang dat dit onderzoek als te theoretisch zou worden gezien, dat boeren nooit zullen veranderen wat ze verbouwen en waar ze het verbouwen, en het onderzoek zou geen echte betekenis hebben, "zei ze. "Maar gezien de scherpe verminderingen van de vervuiling waarvan we hebben aangetoond dat ze mogelijk zijn met deze frisse benadering, Ik denk dat mensen overtuigd zullen zijn om het eens te proberen. Dit model is in het echte leven ook te doen."

Het concept om de productie in bepaalde gebieden te concentreren en bestaande gewassen te vervangen door alternatieven in andere gebieden is nieuw in de Verenigde Staten, maar er is in de Europese Unie veel geëxperimenteerd, merkte Drohan op. In landen als Ierland en Nederland, wetenschappers onderzoeken het potentieel van een op de bodem gebaseerde, kader voor landgebruik om economische en milieudoelstellingen te bereiken in door landbouw gedomineerde stroomgebieden.

"De landbouwnorm is dat boeren dicteren wat, wanneer en waar te planten op basis van de marktvraag en het economisch meest efficiënte gebruik van landbronnen voor de individuele landbouwonderneming, " zei hij. "De EU onderzoekt een andere benadering in verstoorde stroomgebieden; echter, dit kader is niet uitgeprobeerd in de Verenigde Staten."

De resultaten van deze studie suggereren dat het herverdelen van vruchtwisselingen binnen het stroomgebied van Chesapeake Bay de noodzakelijke, substantiële voordelen voor de waterkwaliteit die tot dusver aan beleidsmakers zijn ontgaan die andere praktijken toepassen, merkte Drohan op. Maar de duivel zal in de details zitten.

"Toekomstig onderzoek is nodig om te begrijpen hoe deze benadering factoren op boerderijniveau beïnvloedt, omdat de implementatie van sommige boeren kan vereisen dat ze het soort gewassen dat ze verbouwen en hoe de winst wordt verdeeld, veranderen, Hij zei. "Modellen voor hoe boeren kunnen samenwerken bestaan ​​uit verschillende visserijen over de hele wereld - dergelijke modellen worden co-managementstrategieën genoemd. Economische betalings- of stimuleringsstrategieën, zoals de gemeenschappelijke landbouwbetalingsregeling van de EU, ook zou kunnen worden onderzocht om samenwerking te stimuleren als alternatief voor de USDA-farmrekening."