Quando se trata de avançar no planejamento de gestão de nutrientes para áreas agrícolas nos Estados Unidos, é importante avaliar os índices de fósforo para garantir uma avaliação precisa do risco de perda de fósforo.

Até recentemente, Contudo, a maioria dessas avaliações de índice de fósforo enfocou os riscos de perdas de fósforo no escoamento superficial, embora levando em consideração, de forma inadequada, o papel crítico das perdas de fósforo subterrâneas.

Isso é particularmente importante em áreas como a Planície Costeira Atlântica, onde o fluxo subterrâneo é a via predominante de transporte de fósforo de agroecossistemas drenados artificialmente - terras agrícolas que usam drenagem artificial para baixar os lençóis freáticos.

Um novo artigo publicado no Journal of Environmental Quality por pesquisadores da Universidade de Delaware e outras instituições contribuintes exploram métodos para avaliar as rotinas de risco de fósforo subsuperficial de cinco índices de fósforo de Delaware, Maryland, Virgínia e Carolina do Norte usando conjuntos de dados de solo e qualidade de água disponíveis.

A pesquisa foi financiada em parte por um Subsídio de Inovação em Conservação de Conservação de Recursos Naturais do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA).

Amy Shober, professor associado do Departamento de Ciências de Plantas e Solo e especialista em Extensão Cooperativa, é o autor principal do artigo, que representa parte do trabalho realizado por Kathryn Turner, que trabalhou no laboratório de Shober e se formou na UD em 2016.

Os co-autores incluem Scott Andres, hidrogeologista e cientista sênior do Delaware Geological Survey, Anthony Buda, Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, Thomas Sims, um membro do corpo docente aposentado da UD e ex-vice-reitor da Escola de Agricultura e Recursos Naturais, Nicole Fiorellino, Chesapeake College, e Joshua McGrath, University of Kentucky.

Shober disse que algumas terras cultiváveis ​​na Planície Costeira Atlântica devem ser drenadas artificialmente para baixar o lençol freático, a fim de evitar que haja água na zona das raízes das plantas ou água parada em seus campos. o que atrapalharia a capacidade dos agricultores de usar equipamentos e plantar safras bem-sucedidas.

Shober disse que os agricultores de hoje estão lidando com o que é conhecido como "fósforo legado, "fósforo que sobra de aplicações passadas de estrume e que continua a contribuir para os problemas de qualidade da água.

Usando índices de fósforo, agricultores e administradores de terras podem identificar áreas na paisagem onde as fontes de fósforo se sobrepõem às formas como a água move o fósforo através dos solos.

Existem muitos estudos avaliando o risco do transporte de fósforo, como erosão e escoamento superficial, porque essas perdas são facilmente percebidas. Poucos estudos foram realizados sobre as contribuições do fósforo subterrâneo para as águas de drenagem, que são mais difíceis de rastrear porque ocorrem abaixo do solo e há menos ferramentas para estudar essas perdas.

"Você pode coletar o escoamento no final do campo e saber o que aconteceu naquela superfície de terra, "disse Shober." É mais difícil identificar de onde se originou a água que se move através da rede de valas. A drenagem da água dos campos ocorre no subsolo, e as descargas de campos múltiplos se misturam conforme a água se move através da rede de valas. Sem mencionar que a chuva que é diretamente depositada na vala - e até mesmo o fluxo superficial - também pode contribuir para o fluxo da vala. "

Para estudar melhor as fontes e transporte de fósforo subterrâneo, os pesquisadores começaram a olhar para os dados do solo para determinar se os modelos de índice de fósforo previamente existentes eram capazes de prever com precisão as fontes e o transporte de fósforo na subsuperfície. Eles descobriram que os modelos hidrológicos pré-existentes para avaliar o fósforo subterrâneo eram inadequados quando se tratava de avaliar planas, áreas drenadas artificialmente, como as encontradas na Planície Costeira do Atlântico Médio.

Para paisagens planas, os modelos hidrológicos não funcionaram porque precisam de declividade e são baseados na topografia. Como a Planície Costeira do Atlântico Médio não tem muito escoamento superficial, mas sim muito escoamento subterrâneo, os modelos estavam calculando para problemas para os quais o modelo não foi projetado.

"Não há muitos estudos, especialmente em nossa região onde é plana e há muita drenagem de valas, portanto, não podemos calibrar e verificar nossos índices de fósforo para perdas de fósforo subterrâneas, "disse Shober." Começamos a procurar ver se poderíamos usar os dados do solo para determinar se estávamos indo na direção certa. Se estivéssemos realmente vendo alto risco de fósforo em lugares onde este índice identifica grandes perdas subterrâneas. "

Shober disse que os pesquisadores foram capazes de conduzir este estudo usando solos previamente coletados, que pode ser armazenado por longos períodos de tempo e ainda conter fósforo mensurável.

Usando uma biblioteca de testemunhos de solo que os autores coletaram em diferentes profundidades de toda a Península de Delmarva e usando dados coletados por Sims e Andres, os pesquisadores calcularam o risco de perda de fósforo abaixo da superfície usando cinco índices de fósforo. Eles analisaram as pontuações do índice de fósforo sem levar em consideração qualquer aplicação de esterco, preocupando-se apenas com as contribuições do fósforo legado.

"Para o nosso índice, eliminamos as coisas que não estávamos interessados ​​em analisar, então, finalmente, obtivemos uma pontuação que consideramos ser apenas para esse risco de subsuperfície, "disse Shober." Queríamos dizer, 'OK, qual é o risco inerente de perdas subsuperficiais de fósforo que estava no solo? '"

Assim que obtiverem esses números, eles olharam para o fósforo extraível pela água na profundidade do lençol freático sazonal e correlacionaram os dados para ver a relação.

Para encontrar o fósforo extraível com água, os pesquisadores pegaram uma pequena quantidade de solo e um pouco de água desionizada e os sacudiram por uma hora e mediram quanto fósforo saiu do solo.

"Se a pontuação subsuperficial do índice de fósforo fosse baixa e o fósforo extraível pela água no solo na profundidade do lençol freático fosse baixo, esperaríamos um baixo risco de perdas de fósforo subterrâneas. Então, em última análise, queríamos ver as pontuações aumentando linearmente ou exponencialmente conforme o fósforo extraível da água do solo aumentava - quanto maior a pontuação de risco, quanto maior o nível de fósforo extraível com água deve ser, "disse Shober.

O cálculo usando concentrações de fósforo extraíveis por água em profundidades correspondentes ao lençol freático sazonal alto pode servir como um substituto realista para as perdas subterrâneas na drenagem de valas e como uma métrica valiosa que oferece uma visão provisória sobre a direcionalidade das pontuações de risco de fósforo subterrâneo quando os dados de qualidade da água são inacessível.

Tudo isso ajudará a melhorar o monitoramento e a modelagem das perdas de fósforo subterrâneas e a aumentar o rigor das avaliações do índice de fósforo, Shober disse, adicionando, "Esperamos que isso seja algo que as pessoas possam fazer para avançar com nossa compreensão da perda de fósforo subterrânea. No final, acabamos fazendo alguns pequenos ajustes na ferramenta de gerenciamento de fósforo de Maryland (PMT) e na ferramenta de avaliação de perda de fósforo da Carolina do Norte (PLAT) que os fez pontuar mais apropriadamente em relação ao nosso conjunto de dados de solos. "