Замыкая азотный цикл сельхозугодий

Весна в американском Хартленде часто бывает влажной, что делает почву слишком мягкой для посадки. Одним из решений является дренаж с помощью труб (drain tiles), которые отводят воду из почвы в ближайшие ручьи и озёра. Эти системы, многие из которых установлены более 50 лет назад, позволили увеличить урожайность, продлив вегетационный период. Однако с конца 1980-х годов была обнаружена проблема: нитраты с полей Среднего Запада через дренажные системы, ручьи и реку Миссисипи попадали в Мексиканский залив, вызывая загрязнение.

Учёные начали разрабатывать приполевые практики, чтобы сохранить преимущества дренажа, защитив водоёмы. Агроном Том Изенхарт из Университета штата Айова и его коллеги в 2013 году опубликовали данные об эффективности насыщенных прибрежных буферных полос — участков естественной растительности у ручьёв, очищающих дренажную воду от нитратов. Исследование было многообещающим и привело к созданию стандарта природоохранной практики USDA.

Ключевым отличием стало восстановление естественного пути воды через почву. В типичных условиях вода с дренажных труб попадает в ручей, минуя почвенный фильтр. Команда Изенхарта модифицировала систему, установив контрольный бокс и перфорированную трубу для распределения части потока в грунт буферной полосы. Это позволяет воде очищаться естественными биологическими процессами, при этом система не требует активного управления со стороны фермера.

Исследования были расширены на пять новых участков в Айове с разными почвами и ландшафтами, а также на несколько лет для учёта различных погодных условий. Учёные также сравнили стоимость удаления нитратов разными методами. Для насыщенных буферных полос стоимость составила 1, 33зафунт(2,94 за кг) при сроке службы 40 лет, а для денитрифицирующих биореакторов с древесной щепой — 0, 95зафунт(2,10 за кг) при сроке службы около 10 лет.

«Насыщенные прибрежные буферные полосы сравнительно проще, дешевле и быстрее в установке, чем многие системы, — говорит Изенхарт. — Но они подходят не для всех полей. Для их эффективной работы требуются определённые почвы и характеристики ландшафта, что может ограничивать их применение в некоторых водосборных бассейнах». Тем не менее, эта практика, восстанавливающая естественную очищающую способность почвы, является эффективным инструментом снижения нитратной нагрузки, позволяя фермерам продолжать использовать дренажные системы.