Изменение систем земледелия в нарушенных водосборах может улучшить качество воды
Выращивание подходящих культур в подходящих местах в пределах нарушенного водосбора может привести к значительному улучшению качества воды. К такому выводу пришли исследователи из Университета штата Пенсильвания (Penn State), проведя новаторское исследование в бассейне притока реки Саскуэханна в сельскохозяйственном районе на юго-востоке Пенсильвании.
Это исследование может указать потенциальный путь для восстановления проблемного залива Чесапик, — отметил соавтор работы, доцент Патрик Дрохан. Залив, который долгое время загрязнялся в основном из-за смыва питательных веществ и осадка с полей в поверхностные воды, нуждается в смелых решениях, таких как изменение систем земледелия.
«Помимо случаев, когда очистные сооружения привели свои стоки в соответствие с нормами в водосборе Чесапикского залива, ни одна другая "практика" не показала такого значительного эффекта в снижении азота, фосфора и осадка, как простое перераспределение существующих площадей под культуры на менее рискованные ландшафты, — подчеркнул он. — Даже без дополнительных наилучших практик управления, простое перемещение пропашных культур, таких как кукуруза и соя, подальше от ручьев и с крутых склонов может иметь огромное значение».
Исследование, проведенное в водосборе ручья Коневейго площадью 52 квадратные мили, возглавила Фэй Цзян. Она использовала компьютерную модель Soil and Water Assessment Tool (SWAT) для моделирования роста сельхозкультур и потерь общего азота, общего фосфора и осадка за восьмилетний период (2010–2017 гг.). На основе этих результатов был разработан инновационный алгоритм для пространственного перераспределения севооборотов с целью снижения потерь, основанный на свойствах почвы, при сохранении аналогичной площади под каждую культуру. Например, сено перемещалось на ландшафты, наиболее уязвимые к эрозии, а севообороты кукурузы и сои — на менее уязвимые.
Согласно результатам, опубликованным в журнале Agricultural Systems, такое перераспределение культур привело к снижению потерь общего азота на 15%, общего фосфора на 14% и осадка на 39% в среднем за год по всему водосбору.
«Изначально я беспокоилась, что это исследование сочтут слишком теоретическим, что фермеры никогда не изменят, что и где они выращивают, и у работы не будет реального смысла, — отметила Фэй Цзян. — Но учитывая резкое снижение загрязнения, которое, как мы показали, возможно при таком новом подходе, я думаю, людей удастся убедить рассмотреть возможность его попробовать. Эта модель действительно реализуема в реальной жизни».
Концепция концентрации производства в определенных областях и замены существующих культур альтернативами в других — нова для США, но активно изучается в Европейском союзе, указал Дрохан. Результаты исследования показывают, что перераспределение севооборотов в водосборе Чесапикского залива может дать столь необходимые и существенные преимущества для качества воды. Однако детали реализации будут ключевыми.
«Для внедрения этого подхода потребуется будущее исследование, чтобы понять, как он влияет на факторы на уровне фермы, потому что некоторым фермерам, возможно, придется изменить тип выращиваемых культур, а также решить вопрос о распределении прибыли», — заключил он.