乌尔班纳,病了。-农业生产的养分径流是美国水污染的一个重要来源，而产生极端天气事件的气候变化可能会加剧这一问题。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一项新研究着眼于极端降雨如何影响径流，并提出了可能的缓解策略。
- 玛丽安·斯坦
“我们研究了威斯康星州十多年的降水事件，并量化了事件前后和生长季节结束时养分径流的增加。气候模型预测，我们将继续看到极端事件的增加，我们的工作说明了营养利用和水质之间具有挑战性的关系。”马林·斯基德莫尔说，他是农业和消费经济学系的助理教授，也是美国大学农业、消费者和环境科学学院(ACES)的一部分。斯基德莫尔是这项研究的主要作者，他与威斯康星大学麦迪逊分校的杰里米·福尔茨和马萨诸塞大学阿默斯特分校的蒂希蒂娜·安达格共同撰写了这项研究。
斯基德莫尔补充说:“我们对单个州的关注使我们能够准确地测量农场的位置和做法，同时保持全州范围内的监管不变，这在全国研究中是很困难的。”
畜禽粪便和农作物肥料是农业非点源污染的主要原因。威斯康辛州拥有庞大的乳制品行业，但大多数农场都低于联邦对集中动物饲养操作(cafo)的定义，因此不受《清洁水法》的监管。相反，它们受制于拼凑而成的地方法规。
研究人员从2008年到2020年研究了威斯康星州近50个流域的水质。他们将水质门户网站上的氨和磷浓度数据与牲畜农场和农作物种植面积的位置联系起来，并确定了降雨量为0.5英寸、1英寸和2英寸后的营养水平。
他们发现，在极端降水事件发生后，营养物质浓度立即出现峰值，而且这种影响随着降水的增加而增加。例如，在降水每增加一英寸的五天内，氨含量增加49%，磷含量增加24%。如果一个月中至少有一天降水超过1英寸，那么每月的氨含量会增加28%，每月的磷含量会增加15%。
“我们观察到降雨、农业生产和径流之间存在显著的相互作用。这不仅仅是营养水平的短期飙升;在季末，由于几个月前的极端降水事件，我们仍然看到磷和氨的持续增加，”Skidmore说。
然而，研究人员发现农业管理措施可以帮助减轻这种影响。
“我们的研究结果表明，在冬季种植覆盖作物可以降低水中的营养含量。有覆盖作物的地区氨和磷的峰值明显较低，这种影响一直持续到生长季节结束。我们已经知道覆盖作物对土壤和养分管理很有好处，但这是额外的经验证据，表明覆盖作物是气候智能实践，可以帮助农业适应未来，”Skidmore说。
研究人员还观察到几十年前甚至几个世纪前农业实践遗留下来的遗留营养物质的存在。
“极端降水对径流有直接影响，这是目前活动无法解释的。我们将其归因于以前活动中残留在土壤中的沉积营养物质。”“处理遗留养分的最佳方法之一是确保土壤健康。通过防止土壤侵蚀，你可以保留土壤中遗留的营养物质，使其远离地表水。这些发现进一步支持了保护性耕作、植被缓冲带和覆盖作物等管理措施的使用。”
威斯康辛州的流域流入北美最大的两个河流系统:密西西比河和五大湖/圣巴巴拉河。劳伦斯。营养物污染会对当地产生严重影响，比如绿藻大量繁殖，对人类和动物有毒。如果人们不能享受像游泳或钓鱼这样的娱乐活动，就会给当地经济带来损失。此外，下游的影响继续沿着密西西比河进入墨西哥湾，那里的营养物质促成了一个越来越大的死区。
斯基德莫尔指出，寻找解决营养物污染的办法对环境和社会都有好处。
“保护策略对生产者来说不一定具有成本效益，因此我们必须确保有政策支持其实施。随着下一个农业法案的临近，我们正在讨论如何将《通货膨胀减少法案》中的资金分配给气候智慧型和保护农业实践。重要的是，气候智能型农业实践继续获得资助，以便农民能够为我们所有人带来这些好处，”她总结道。
这篇题为“极端降水对养分径流的影响”的论文发表在《农业与应用经济协会杂志》上[doi.org/10.1002/jaa2.90]]。作者是马林·斯基德莫尔、蒂希蒂娜·安德热和杰里米·福尔茨。
Skidmore和Foltz得到了威斯康星乳品创新中心的资助，Andarge得到了美国农业部国家食品和农业研究所的资助，资助号为2022-67023-36377。
