Zoals de meeste kinderen weten, een grote hoop modder kan heel leuk zijn.

Maar niet voor boeren. Modderige velden betekenen te veel water. En te veel water betekent dat gewassen misschien niet goed groeien.

Boeren leggen vaak ondergrondse afvoeren aan, zogenaamde tegelafvoeren, in drassige bodems om het overtollige water snel weg te helpen. De drogere gronden zijn gunstig voor hun gewassen.

Maar er is één potentieel nadeel:stikstof. In de vorm van nitraat, stikstof vervuilt waterwegen. Plus, elke stikstof die het veld verlaat betekent weggegooid geld voor de boer, die voor kunstmest betaalde.

Hoe kunnen boeren het droogleggen van hun velden combineren met het vasthouden van stikstof? Voor starters, ze kunnen zich wenden tot een decennialang experiment van Purdue University. De resultaten werden gepubliceerd in de Tijdschrift voor Milieukwaliteit .

Al 31 jaar, onderzoekers hebben onderzocht hoe verschillende landbouwpraktijken en drainagestrategieën de groei van gewassen en stikstofverlies uit velden beïnvloeden.

"Drainage is een noodzakelijke oefening op van nature natte bodems. Dus het is gebruikelijk op onze productieve bodems in een groot deel van het Midwesten, " zegt Eileen Kladivko, een lid van de Soil Science Society of America. "Maar aangezien de grond van nature lekkend is, we willen weten hoe we die nitraatconcentratie en -belasting kunnen verlagen en toch een goede afvoer hebben."

In hun laatste onderzoek wetenschappers delen hoe velden de afgelopen 16 jaar hebben gepresteerd in vergelijking met de voorgaande 15 jaar. Vooral, ze richtten zich op het effect van verschillende gradaties van drainage.

Tegelafvoeren kunnen op verschillende afstanden over een veld worden geplaatst. Hoe dichterbij ze zijn, hoe sneller ze het water van de velden kunnen afvoeren.

Op de studievelden in Indiana, afvoeren waren verdeeld over 5, 10 of 20 meter uit elkaar. Zoals Kladivko's groep verwachtte, hoe dichter de leidingen waren, hoe meer water er elk jaar doorheen stroomde.

De nitraatconcentratie in het water was gelijk ongeacht de afvoerafstand. Maar omdat nauwere afvoeren tot meer waterstroom leidden, de totale hoeveelheid stikstof die de velden verliet was hoger naarmate de drains dichter bij elkaar lagen.

"Het komt erop neer dat wanneer de afvoeren dichter bij elkaar zijn, ze zijn daar geplaatst om sneller meer water af te voeren, " zegt Kladivko. "Dus als we sneller meer water afvoeren, we voeren ook meer nitraat af."

De onderzoekers zagen ook dat het grootste deel van het nitraat dat de landbouwvelden verliet, dat deed tijdens het laagseizoen, toen er nog geen grote gewassen waren om de voedingsstoffen te gebruiken.

Meer dan 31 jaar, de onderzoekers veranderden hoe ze de velden beheerden. Bijvoorbeeld, ze schakelden over van het verbouwen van alleen maïs naar vruchtwisselingen tussen maïs en sojabonen. Ze verminderden ook de hoeveelheid kunstmest die ze gebruikten. En ze begonnen bodembedekkers te planten, die buiten het seizoen groeien. Deze veranderingen volgden het laatste onderzoek en weerspiegelden de huidige praktijken die boeren gebruiken.

Door deze veranderingen, de concentratie nitraat in het uitspoelingswater is nu nog maar een kwart van wat het drie decennia geleden was. Deze lagere concentratie betekent dat er minder totaal nitraat uitspoelt dan in het verleden.

De onderzoekers merkten nog een trend op. In natte jaren, meer nitraat verliet de akkers omdat er meer water was om het weg te voeren. De afgelopen jaren waren natter, waarschijnlijk door het veranderende klimaat.

"De afhaalmaaltijd is dat hoe hard we ook proberen, we kunnen niet elk aspect van onze landbouwvelden controleren, ' zegt Kladivko.

Doordat er in de winter veel nitraat uit de akkers kwam, sommige boeren zouden een systeem genaamd gecontroleerde drainage kunnen gebruiken om slimme seizoenskeuzes te maken. Met gecontroleerde afwatering, boeren kunnen ervoor zorgen dat velden in de winter natter zijn en langzamer leeglopen, wanneer natte velden de gewassen niet schaden. Dan in het voorjaar, ze kunnen afvoeren op volle snelheid laten werken en snel leeglopen.

En, omdat de snelste drainage gewassen niet veel beter laat groeien, boeren kunnen kiezen voor een grotere afvoerafstand, wat ook nog eens geld bespaart op de installatie.

"Mijn boodschap aan boeren is dat je niet te veel moet leeglopen, ", zegt Kladivko. "Probeer de grootst mogelijke afstand te bepalen die een bijna optimale opbrengst mogelijk maakt."