O escoamento agrícola das fazendas do meio-oeste é um dos principais contribuintes para uma vasta "zona morta" no Golfo do México. Nitrogênio, fósforo e outros nutrientes agrícolas drenam para o rio Mississippi, que deságua no Golfo, estimulando a superpopulação de algas e sufocando outras formas de vida aquática. Illinois é o principal culpado desta praga ambiental em curso. A editora de ciências da vida do News Bureau, Diana Yates, conversou com o pesquisador de recursos naturais e ciências ambientais da U. of I. Lowell Gentry sobre possíveis soluções.
Qual ​​é o tamanho da zona morta do Golfo do México hoje e quanto a agricultura de Illinois contribui para o problema?

No verão passado, pesquisadores da Louisiana State University mediram a zona morta no Golfo em 6.334 milhas quadradas, que era maior que sua média histórica. O maior já medido foi de 8.776 milhas quadradas em 2017. Em Illinois, fontes não pontuais (das quais a agricultura é, de longe, a maior) contribuem com 80% do nitrogênio e cerca de metade do fósforo para nossos rios e córregos. Illinois e Iowa são os maiores contribuintes de nutrientes para o Golfo e ambos os estados desenvolveram estratégias de redução de perda de nutrientes, com o objetivo de reduzir as perdas de nitrogênio e fósforo em 45% até 2035.

Conhecemos esse problema há anos. Por que Illinois ainda está lutando para reduzir o escoamento de nutrientes das fazendas?

A resposta é complicada. Muitas pessoas pensam que as perdas de nutrientes dos campos agrícolas são simplesmente uma questão de aplicação excessiva de fertilizantes e que os agricultores precisam usar menos. Em um de nossos estudos de drenagem de ladrilhos, usamos apenas 75% da taxa total de fertilizante nitrogenado no milho. Isso reduziu o rendimento de grãos em 10%, mas teve pouco efeito nas perdas de nitrato da telha ao longo do estudo.

Não há dúvida, porém, de que o momento e o método de aplicação de nutrientes podem ter grande efeito sobre as perdas de nutrientes nas regiões de drenagem do estado. Por exemplo, nossos estudos mostram que muito mais nitrato é perdido para as telhas quando o fertilizante de nitrogênio é aplicado no outono e não na primavera, logo antes do plantio do milho.

A produção de soja também agrava as perdas de nitrato para sistemas de drenagem de telhas. Acreditamos que este nitrato se forma como resultado da decomposição microbiana de resíduos de culturas e matéria orgânica do solo quando a comunidade microbiana do solo fica sem carbono facilmente acessível. O nitrato que se forma durante a estação de não crescimento é suscetível a perdas por lixiviação. Este é um vazamento no sistema que não está sendo resolvido.

Existem muitos programas estaduais para incentivar os agricultores a resolver o problema. Alguns programas funcionam melhor que outros?

É muito cedo para ver um efeito dos esforços de conservação na bacia do rio Mississippi como um todo. Mais perto de casa, temos amostrado o rio Embarras em Camargo, Illinois, há 30 anos e vemos poucas evidências de melhoria da qualidade da água durante esse período. No entanto, ainda estamos na fase de linha de base deste projeto de monitoramento de longo prazo porque existem poucas práticas de conservação aqui no centro de Illinois que poderiam trazer a mudança dramática desejada.

Três programas aqui estão levando os agricultores a uma maior adoção da conservação:Fall Covers for Spring Savings, o programa de cultivo de cobertura do Departamento de Agricultura de Illinois; Saving Tomorrow's Agriculture Resources, um programa de Conservação do Solo e Água do Condado de Champaign que ensina os agricultores sobre o manejo de nutrientes; e Precision Conservation Management, um programa desenvolvido pela Illinois Corn Growers Association que visa ajudar os agricultores a colher os benefícios econômicos de se engajar em práticas de conservação.

O que são biorreatores e como eles funcionam?

Os biorreatores são valas preenchidas com cavacos de madeira que recebem água de drenagem de telhas e usam o processo de desnitrificação biologicamente mediado para remover nitrato, semelhante aos pântanos construídos, mas com uma pegada de projeto muito menor. Atualmente, estamos avaliando o desempenho de seis biorreatores em uma fazenda no condado de Piatt. Até agora, seu desempenho foi decepcionante, com menos de 20% do nitrato do ladrilho removido. Mas agora estamos investigando se as coberturas do solo em cima das lascas de madeira melhorarão o desempenho e aumentarão a vida útil dos biorreatores. Anos extremamente úmidos serão um verdadeiro desafio para as estratégias de fim de linha, de modo que os biorreatores continuam sendo um trabalho em andamento.

A construção de novos pântanos ou tampões de flores silvestres ajuda a manter os nutrientes no lugar?

Nossos estudos de pântanos construídos descobriram que eles removem 50% do nitrato da telha. Eles também fornecem uma série de outros benefícios da vida selvagem e dos serviços ecossistêmicos. No entanto, sua colocação é limitada pela topografia. As zonas húmidas não podem ser construídas em qualquer local. Devem situar-se em áreas que lhes permitam reter água suficiente para o tratamento sem provocar alagamentos de volta aos campos. Além disso, sua instalação pode exigir a retirada de terras da produção, o que diminui muito sua atratividade para os agricultores. Os tampões de flores silvestres são ótimos para polinizadores e podem ajudar na erosão do solo, mas têm impacto limitado na redução das perdas de nutrientes em campos drenados de telhas.

Como os agricultores podem melhorar o carbono do solo e como isso reduz o escoamento de nutrientes?

Esta é a pergunta mais crítica que podemos fazer hoje. A perda de carbono do solo sob agricultura convencional em campos drenados por telhas ainda está ocorrendo. Precisamos deter as perdas de carbono do solo e, melhor ainda, tentar aumentar o teor de carbono dos solos agrícolas. Acredito que as perdas de nitrato de telha são resultado das perdas de carbono do solo porque os ciclos de carbono e nitrogênio estão inextricavelmente ligados.

Desde a Segunda Guerra Mundial, separamos um pouco os ciclos de nitrogênio e carbono, trocando de esterco por fertilizantes de nitrogênio inorgânico. Adicionar nitrogênio ao solo sem adicionar carbono suficiente torna o sistema permeável – especialmente em anos úmidos. Cultivar menos e plantar culturas de cobertura de grama durante o inverno, como o centeio, são as melhores maneiras de lidar com as perdas de carbono do solo e tentar reverter a tendência de declínio dos estoques de carbono no solo. O centeio de cereais também é uma excelente "cultura de captura" de nitrogênio, pois rotineiramente encontramos reduções no nitrato de telha de mais de 40% quando o centeio de cereais é cultivado antes da soja.

Quais abordagens são mais econômicas?

Poucos estudos de longo prazo foram realizados para abordar esta questão. Precisamos de mais dados para criar modelos que possam avaliar melhor os custos e benefícios de várias práticas de conservação. Estrategicamente, acredito que soluções em campo, como o plantio de plantas de cobertura de inverno, são o melhor caminho a seguir, pois podem afetar diretamente a ciclagem de carbono, a disponibilidade de nutrientes e a saúde geral do solo.

Tecnologias de fim de linha, como biorreatores e tampões ribeirinhos saturados, fazem pouco para a saúde do solo, mas podem ser mais atraentes para os agricultores, pois não exigem que eles mudem suas práticas no campo e, portanto, trazem pouco risco para a produção. Enquanto as culturas de cobertura de inverno adicionam custos e riscos anuais que podem reduzir o rendimento das culturas e as margens de lucro, elas capturam nitrato fora da estação regular de crescimento, mantendo-o fora das telhas e retendo-o no campo. Parte desse nitrogênio está disponível para a próxima safra de linha.

Em um estudo de prova de conceito, meus colegas e eu comparamos as perdas econômicas e de nitrato de telha entre uma rotação milho-soja-trigo (com soja cultivada em duas culturas após o trigo e centeio após o milho) e um milho cultivado convencionalmente. rotação de soja. Esse estudo mostrou que o produtor obteve o mesmo lucro e reduziu as perdas de nitrato de telha em mais de 30% em um período de seis anos com a rotação mais diversificada. No ano passado, o milho na rotação diversificada rendeu 25 bushels a mais por acre do que o milho cultivado convencionalmente. Isso indica que uma rotação mais diversificada pode aumentar a ciclagem de nitrato e beneficiar o rendimento das culturas, reduzindo as perdas de nitrato para as telhas de drenagem agrícola.