Installazione di una scatola di controllo dell'acqua. Credito:Dan Jaynes
La primavera nel cuore dell'America è spesso piovosa. Ciò rende il suo terreno troppo morbido per la semina. Una soluzione a questo problema è il drenaggio delle piastrelle. I coltivatori inseriscono una serie di tubi (tegole di drenaggio) sotto i loro campi, che drena l'acqua dal suolo nei ruscelli e nei laghi vicini.
Molti degli scarichi in piastrelle esistenti sono stati installati oltre 50 anni fa e hanno contribuito ad aumentare i rendimenti. I coltivatori sono stati in grado di entrare nei loro campi prima per piantare senza compattare il terreno. La loro stagione di crescita è stata prolungata di diverse settimane, che può aumentare notevolmente la resa.
Però, alla fine degli anni '80, è stato riscontrato un nuovo problema:i nitrati dai campi del Midwest stavano entrando nel Golfo del Messico. Percorreva un sentiero che partiva dagli scarichi delle piastrelle, poi nei ruscelli, lungo il fiume Mississippi, e nel Golfo. Mentre la rimozione degli scarichi delle piastrelle avrebbe potuto risolvere questo problema, i coltivatori non sarebbero in grado di produrre la stessa quantità di cibo.
Gli scienziati hanno iniziato a sviluppare pratiche ai margini del campo in modo che i coltivatori potessero mantenere la semina precoce offerta dai canali di scolo delle piastrelle proteggendo al contempo i torrenti vicini, e il Golfo del Messico, dalla contaminazione da nitrati.
Uno di quegli scienziati è Tom Isenhart, agronomo e professore alla Iowa State University. Nel 2013, Isenhart e i suoi colleghi hanno pubblicato dati sulla capacità delle strisce sature di terra naturalizzata vicino ai corsi d'acqua di rimuovere il nitrato dall'acqua di drenaggio delle piastrelle. C'erano buone notizie. "Lo studio iniziale sui tamponi rivieraschi saturi era promettente, " dice Isenhart. "E ha portato l'USDA a sviluppare uno standard di conservazione per la pratica".
Installazione del tubo di distribuzione su un buffer saturo. Credito:Dan Jaynes
C'era una grande differenza nelle strisce tampone studiate da questo team. Gli scarichi delle piastrelle tendevano a scorrere sotto le tipiche strisce tampone nel Midwest. Questa squadra ha ricollegato il flusso d'acqua al suolo. "I tipici tamponi rivieraschi nei paesaggi drenati piastrellati non rimuovono molti nitrati perché il flusso d'acqua non è collegato attraverso il suolo, "dice Isenhart.
L'acqua che scorre verso il basso e attraverso il suolo prima di raggiungere una fonte d'acqua viene pulita attraverso processi naturali. L'installazione degli scarichi in tegola indirizzano l'acqua direttamente al torrente, tagliando il tampone. Quell'acqua non beneficia della capacità del tampone di rimuovere biologicamente i nitrati.
La soluzione del team è stata quella di deviare una frazione del flusso d'acqua come acque sotterranee poco profonde all'interno del buffer. "Abbiamo scavato l'uscita delle piastrelle all'interno della fascia tampone, " dice Isenhart. "Poi abbiamo installato una scatola di controllo con uscite collegate a un nuovo tubo perforato che funge da tubo di distribuzione. Abbiamo anche creato un sistema che ci permette di regolare i livelli dell'acqua. Ciò garantisce che l'acqua defluisca dai campi agricoli nel terreno della fascia tampone. Un altro vantaggio di questo sistema è che una volta installato, questi sistemi non devono essere gestiti attivamente dall'agricoltore".
Isenhart il suo team è stato in grado di espandere lo studio dei buffer rivieraschi saturi ad altri cinque siti in Iowa. "Questi studi aggiuntivi sono stati necessari per confermare i risultati iniziali nel nostro primo sito di studio, " afferma Isenhart. Hanno anche determinato l'efficacia delle fasce tampone rivierasche sature in altre località. Queste diverse località avevano terreni e paesaggi diversi, informazioni importanti per i coltivatori. Inoltre, lo studio è stato esteso a diversi anni. Ciò ha fornito ai ricercatori dati sui buffer durante condizioni meteorologiche variabili, precipitazioni particolarmente varie.
Scatola di controllo dell'acqua in un buffer saturo due anni dopo l'installazione. Tutto il "lavoro" di rimozione dei nitrati viene svolto nel sottosuolo dal suolo e dai microbi del suolo. Credito:Dan Jaynes
Altri scienziati stanno lavorando ad altre soluzioni per ridurre i livelli di nitrati dai campi prosciugati dalle piastrelle. Isenhart e il suo team hanno calcolato i costi dei nitrati rimossi per vari sistemi di rimozione dei nitrati. Il costo per libbra di nitrato rimosso per i tamponi rivieraschi saturi era di $ 1,33 (o per chilogrammo, $ 2,94), con una vita di 40 anni. I bioreattori denitrificanti a cippato hanno una durata di circa 10 anni (prima che i trucioli debbano essere sostituiti) e hanno un costo di $ 0,95 per libbra (o per chilogrammo, $2,10) di azoto rimosso.
"Le strisce tampone rivierasche sature sono relativamente più semplici, più economico, e più veloce da installare rispetto a molti sistemi, " dice Isenhart. "Ma non sono adatti a tutti i campi agricoli. Richiedono terreni specifici e caratteristiche del paesaggio per funzionare correttamente. Ciò potrebbe limitarne l'uso all'interno di alcuni tipi di bacini idrografici".
Ricollegando il flusso d'acqua attraverso il suolo, le strisce tampone rivierasche sature sfruttano la naturale capacità di pulizia del suolo. Quando le condizioni del campo sono suscettibili alla loro installazione, sono uno strumento efficace per ridurre i carichi di nitrati nei torrenti e nei laghi vicini, consentendo ai coltivatori di continuare a utilizzare gli scarichi delle piastrelle.
