Enormi reti di scarichi, tubi e tegole che consentono la produzione alimentare su gran parte dei terreni agricoli più produttivi del mondo devono essere ampliati e sostituiti per soddisfare le esigenze dell'intensificazione agricola e del cambiamento climatico. Il modo in cui l'infrastruttura viene aggiornata avrà enormi conseguenze sulla produzione alimentare e sull'ambiente, secondo un nuovo studio.

Lo studio delinea la necessità di una revisione delle infrastrutture di drenaggio agricolo. Un tale aggiornamento richiederebbe importanti investimenti e un ampio consenso da parte dei responsabili politici, contribuenti e produttori, disse Michele Castellano, professore di agronomia alla Iowa State University e autore principale. Ma lo sforzo sarebbe un solido piano a lungo termine con una serie di vantaggi, ha detto Castellano. Gli agronomi dell'ISU hanno collaborato con scienziati dell'Università del Kentucky e dell'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia ETH-Zurich allo studio, che è apparso lunedì sulla rivista accademica Sostenibilità della natura . I ricercatori hanno basato le loro scoperte su esperimenti sul campo e simulazioni al computer.

"Abbiamo questo enorme investimento in infrastrutture che si sta deteriorando e deve essere aggiornato, " disse Castellano. "Se lo aggiorniamo nel modo giusto, possiamo avvantaggiare la produzione agricola e l'ambiente. Se non lo facciamo, sarà estremamente difficile raggiungere gli obiettivi di qualità dell'acqua dell'agricoltura".

Infrastrutture obsolete

I terreni coltivati ​​sono stati prosciugati per millenni, ma la tecnologia degli estrusori inventata a metà del 1800 ha permesso l'installazione diffusa di sistemi di drenaggio, che si diffuse rapidamente dall'Europa al Nord America. Miglia di piastrelle e tubi posizionati strategicamente consentono all'acqua di defluire dai campi agricoli, che mantiene i terreni sufficientemente asciutti da consentire agli agricoltori di coltivare i raccolti. Senza quel drenaggio, molti terreni coltivati ​​temperati umidi, come la Corn Belt degli Stati Uniti settentrionali, sarebbe troppo paludoso per coltivare, ha detto Castellano.

Ma gran parte dell'infrastruttura di drenaggio è sopravvissuta alla sua vita progettuale ed è stata costruita per un'epoca diversa in agricoltura, quando i pascoli e le colture foraggere che richiedono meno drenaggio rispetto alle colture cerealicole erano più comunemente coltivate. Il cambiamento climatico ha aumentato le precipitazioni, tassare ulteriormente l'infrastruttura di drenaggio obsoleta, ha detto Castellano.

Una revisione del drenaggio agricolo richiederebbe l'installazione di tubi di maggiore capacità e l'attuazione di pratiche di conservazione a lungo termine, come zone umide di denitrificazione, bioreattori e tamponi saturi. Ad esempio, la conversione tra l'1% e il 6% dei terreni agricoli dell'Iowa in zone umide può ridurre i carichi di nitrati del 25%-78%.

Castellano ha detto che forgiare il consenso e raccogliere i dollari per un'impresa così importante rappresenterebbe una seria sfida. Solo nell'Iowa, ce ne sono quasi 4, 000 distretti di drenaggio che prendono decisioni indipendenti sulla manutenzione delle infrastrutture. Gran parte dell'infrastruttura di drenaggio dell'Iowa è stata costruita durante gli anni '20 o prima, ha detto Castellano.

Benefici

Lo studio riporta che una serie di vantaggi deriverebbe da un aggiornamento dell'infrastruttura di drenaggio. Ad esempio, l'attuazione di pratiche di conservazione vicino alle estremità dei tubi di drenaggio ridurrebbe il deflusso di fertilizzante azotato. Ciò migliorerebbe la qualità dell'acqua e ridurrebbe la quantità di azoto che scorre a valle e contribuisce alle zone ipossiche, come nel Golfo del Messico. Un migliore drenaggio ridurrebbe anche le emissioni di gas serra dell'agricoltura riducendo la quantità ottimale di fertilizzanti utilizzati dagli agricoltori. I terreni più secchi rilasciano anche meno protossido di azoto, un gas serra.

"Globale, il drenaggio aumenta la resa delle colture e l'efficienza nell'uso dei fertilizzanti azotati:una soluzione vantaggiosa per l'agricoltore e l'ambiente, " disse Sotirios Archontoulis, professore associato di agronomia e coautore dello studio.

I sistemi di drenaggio costruiti per affrontare le moderne realtà agricole consentirebbero rese migliori e sistemi di produzione più resilienti. Ad esempio, lo studio rileva che i campi umidi e scarsamente drenati sperimentano più malattie e una crescita delle radici subottimale. I campi bagnati rendono anche più difficile per gli agricoltori inserire i macchinari nei loro campi per piantare, raccogliere e prendersi cura dei loro raccolti.

"La scarsa trafficabilità del campo può anche ritardare la semina, che ha un effetto negativo diretto sul potenziale di resa a causa di una riduzione dei gradi giorno di crescita, " disse Archontoulis.

Una maggiore capacità di drenaggio potrebbe aver aiutato gli agricoltori questa primavera, quando il tempo piovoso ha tenuto gli agricoltori fuori dai loro campi per settimane, ha detto Castellano.