Enormes redes de drenos, tubos e telhas que permitem a produção de alimentos em muitas das terras agrícolas mais produtivas do mundo devem ser expandidos e substituídos para atender às demandas da intensificação agrícola e das mudanças climáticas. A atualização dessa infraestrutura terá enormes consequências na produção de alimentos e no meio ambiente, de acordo com um novo estudo.

O estudo aponta a necessidade de uma reforma da infraestrutura de drenagem agrícola. Essa atualização exigiria um grande investimento e amplo consenso dos formuladores de políticas, contribuintes e produtores, disse Michael Castellano, professor de agronomia na Iowa State University e autor principal. Mas o esforço seria um plano sólido de longo prazo com uma série de benefícios, Castellano disse. Os agrônomos da ISU colaboraram com cientistas da Universidade de Kentucky e do Instituto Federal Suíço de Tecnologia ETH-Zurique no estudo, que apareceu segunda-feira no jornal acadêmico Sustentabilidade da Natureza . Os pesquisadores basearam suas descobertas em experimentos de campo e simulações de computador.

“Temos esse enorme investimento em infraestrutura que está se deteriorando e precisa ser atualizado, "Disse Castellano." Se o atualizarmos da maneira certa, podemos beneficiar a produção agrícola e o meio ambiente. Se não, será extremamente difícil cumprir as metas de qualidade da água da agricultura. "

Infraestrutura envelhecida

As plantações foram drenadas por milênios, mas a tecnologia de extrusora inventada em meados de 1800 permitiu a instalação generalizada de sistemas de drenagem, que rapidamente se espalhou da Europa para a América do Norte. Quilômetros de telhas e tubos estrategicamente colocados permitem que a água flua para longe dos campos agrícolas, que mantém o solo seco o suficiente para os agricultores cultivarem. Sem essa drenagem, muitas terras úmidas temperadas de cultivo, como o Cinturão do Milho do norte dos EUA, seria muito pantanoso para cultivar, Castellano disse.

Mas grande parte da infraestrutura de drenagem sobreviveu à sua vida útil e foi construída para uma era diferente na agricultura, quando as pastagens e as safras de forragem que requerem menos drenagem do que as safras de grãos eram mais comumente cultivadas. A mudança climática aumentou a precipitação, sobrecarregando ainda mais a infraestrutura de drenagem envelhecida, Castellano disse.

Uma revisão da drenagem agrícola exigiria a instalação de tubos de maior capacidade, bem como a implementação de práticas de conservação de longo prazo, como pântanos de desnitrificação, biorreatores e buffers saturados. Por exemplo, converter entre 1% e 6% das terras agrícolas de Iowa em pântanos pode reduzir as cargas de nitrato em 25% -78%.

Castellano disse que formar um consenso e levantar os dólares para um empreendimento tão importante representaria um sério desafio. Sozinho em Iowa, são quase 4, 000 distritos de drenagem que tomam decisões independentes de manutenção de infraestrutura. Grande parte da infraestrutura de drenagem de Iowa foi construída durante a década de 1920 ou antes, Castellano disse.

Benefícios

O estudo relata que uma série de benefícios resultaria de uma atualização da infraestrutura de drenagem. Por exemplo, a implementação de práticas de conservação perto das extremidades dos tubos de drenagem reduziria o escoamento de fertilizante de nitrogênio. Isso melhoraria a qualidade da água e reduziria a quantidade de nitrogênio que flui a jusante e contribui para as zonas de hipóxia, como no Golfo do México. Uma melhor drenagem também reduziria as emissões de gases de efeito estufa agrícolas, reduzindo a quantidade ideal de fertilizantes usados ​​pelos agricultores. Solos mais secos também liberam menos óxido nitroso, um gás de efeito estufa.

"Geral, a drenagem aumenta o rendimento da colheita e a eficiência do uso de fertilizantes de nitrogênio - uma vantagem para o agricultor e o meio ambiente, "disse Sotirios Archontoulis, professor associado de agronomia e co-autor do estudo.

Os sistemas de drenagem construídos para atender às realidades agrícolas modernas permitiriam melhores rendimentos e sistemas de produção mais resilientes. Por exemplo, o estudo observa que campos úmidos e mal drenados apresentam mais doenças e crescimento de raiz abaixo do ideal. Os campos úmidos também tornam mais difícil para os agricultores colocarem máquinas em seus campos para plantar, colher e cuidar de suas colheitas.

"A baixa trafegabilidade no campo também pode atrasar o plantio, que tem um efeito negativo direto no potencial de rendimento devido a uma redução nos graus-dia de crescimento, "Archontoulis disse.

A maior capacidade de drenagem pode ter ajudado os agricultores nesta primavera, quando o tempo chuvoso manteve os agricultores fora de seus campos por semanas, Castellano disse.