Измерение потерь фосфора с сельскохозяйственных полей Среднего Запада

Сток с полей в бассейне озера Эри часто богат растворимыми питательными веществами, включая фосфор. Попадая в озеро, фосфор способствует обильному цветению водорослей, загрязняющему муниципальные источники питьевой воды. Хотя потери фосфора традиционно связывали с поверхностным стоком, исследования инженера Кевина Кинга и почвоведа Дага Смита из Службы сельскохозяйственных исследований США показали, что подземные дренажные системы (tile drains), широко используемые фермерами для осушения полей, вносят значительный вклад в подповерхностный перенос фосфора с удобренных полей в водоемы.

С 2008 года Смит отслеживал содержание фосфора в поверхностном стоке и дренажных водах с полей в водосборном бассейне реки Сент-Джозеф (северо-восток Индианы). С 2008 по 2013 год через дренажные системы было вынесено 49% растворенного и 48% общего фосфора. Параллельно, с 2005 по 2012 год, Кинг измерял уровень фосфора в воде шести дренажных систем и в устье водосбора в центральном Огайо. Дренаж обеспечил 47% общего выноса фосфора. Хотя объем выноса был выше зимой, весной и осенью, максимальные концентрации фосфора наблюдались летом при низком уровне поверхностных вод.

Несмотря на осторожное внесение удобрений (потери через дренаж составили лишь около 2% от внесенного количества), концентрации растворенного и общего фосфора в дренажных водах часто превышали уровни, рекомендуемые для предотвращения вредоносного цветения водорослей. Ученые пришли к выводу, что для снижения потерь необходимы методы управления, направленные на уменьшение выноса фосфора через дренаж поздней осенью, зимой и ранней весной, когда происходит основная нагрузка.

«Нам нужно найти способы помочь фермерам использовать фосфорные удобрения и при этом снижать фосфорную нагрузку в стоке, поскольку дренаж — неотъемлемая часть управления производством в этом регионе», — отмечает Кинг. Смит соглашается: «Чтобы снизить фосфорную нагрузку в озере Эри, мы должны управлять полями не только для сокращения потерь с поверхностным стоком, но и для контроля переноса фосфора в дренажные системы».

Эти данные важны для поддержки усилий по снижению уровня фосфора в бассейне озера Эри. Международная объединенная комиссия (США и Канада) поставила цель сократить годовую общую фосфорную нагрузку от бассейна реки Моми (крупнейшего притока озера Эри) на 39%, а Целевая группа по фосфору в Огайо рекомендовала снизить весенние нагрузки на 37%. Агентство по охране окружающей среды США также объявило о новых целях по сокращению стока фосфорных удобрений в Великие озера более чем на 1400 тонн к 2019 году.