Un nuovo articolo di un autore principale con sede presso l'Università del Kansas rileva che le zone umide costruite lungo i corsi d'acqua sono il modo più conveniente per ridurre i carichi di nitrati e sedimenti in grandi torrenti e fiumi. Piuttosto che concentrarsi sulle singole aziende agricole, la ricerca suggerisce che gli sforzi di conservazione che utilizzano le zone umide dovrebbero essere attuati a livello di bacino idrografico.

La carta, appena pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , fatto affidamento sulla modellazione al computer per esaminare il bacino del fiume Le Sueur nel sud del Minnesota, uno spartiacque soggetto al deflusso dell'intensa produzione agricola di mais e soia, colture caratteristiche dell'intera regione dell'Upper Midwest.

"Un eccesso di nitrati o sedimenti colpisce le popolazioni ittiche locali, la quantità di denaro che dobbiamo spendere per trattare l'acqua potabile, e c'è anche un effetto a valle, " ha detto l'autrice principale Amy Hansen, professore associato di diritto civile, ingegneria ambientale e architettonica presso KU. "I nostri fiumi integrano ciò che sta accadendo attraverso il paesaggio, quindi quel luogo in cui ami andare a pescare o nuotare, se continua ad essere un ottimo posto per pescare o nuotare ha molto a che fare con le scelte che le persone stanno facendo più a monte. L'inquinamento in eccesso va a un corpo idrico a valle come un bacino idrico o l'oceano e provoca fioriture algali o ipossiche o "zone morte". La zona morta nel Golfo del Messico settentrionale è direttamente correlata al nitrato che proviene dal bacino del fiume Mississippi".

Il team di ricerca ha confrontato i potenziali approcci spartiacque per migliorare la qualità dell'acqua, come tagliare il deflusso dalle fattorie e aggiungere zone umide, poi misurato i costi economici di ciascuno. Poiché la maggior parte dei metodi si basa sulla partecipazione volontaria delle singole aziende agricole e viene implementata da un mosaico di diverse agenzie, i ricercatori hanno scoperto che sono meno efficaci.

"Attualmente, ci sono pratiche di gestione o conservazione individuali, e quelli includono colture di copertura, applicazione di fertilizzante ad alta precisione, lavorazione ridotta, zone umide costruite e gestione della punta del burrone. Queste sono alcune delle diverse pratiche che abbiamo considerato, "Ha detto Hansen. "Ma la gestione delle fonti non puntuali è volontaria negli Stati Uniti attraverso programmi di incentivi, e la scala alla quale queste pratiche di conservazione sono spesso considerate è il singolo agricoltore quando un approccio coordinato è molto più efficace. In un modo, è come un programma di riciclaggio in cui dici, 'Chi ricicla una cosa è meglio di nessuno che ricicla.' Questo è vero, un po' di riciclaggio è meglio che non riciclare, ma un approccio coordinato farà risparmiare denaro e sarà più efficace".

Hansen e i suoi coautori hanno scoperto che le zone umide artificiali sono le più efficaci di queste pratiche, soprattutto se le dimensioni e la posizione sono valutate alla scala di un bacino idrografico, un'intera regione che drena in un corso d'acqua comune. Il ricercatore della KU ha affermato che le zone umide fanno bene due cose:rallentano l'acqua mentre si dirige verso torrenti e fiumi e contengono vegetazione e microbi in grado di elaborare i nutrienti utilizzati come fertilizzanti sulle colture.

"I microbi e le piante nelle zone umide stanno effettivamente rimuovendo il nitrato dall'acqua, "Ha detto Hansen. "Con sedimento, d'altra parte, ciò che stanno facendo le zone umide fluviali è trattenere l'acqua durante questi flussi elevati, e trattenendo quell'acqua si ottengono flussi di picco più bassi, che sta riducendo la quantità di sedimento vicino al canale che viene trasportato a valle".

Mentre l'esperienza di ricerca di Hansen riguarda la qualità dell'acqua, i suoi coautori dell'Università del Minnesota, l'Università della California-Irvine e altre istituzioni negli Stati Uniti hanno portato prospettive multidisciplinari alla sfida del miglioramento della qualità dell'acqua agricola. La collaborazione è stata supportata da un premio della National Science Foundation.

"Questo lavoro non sarebbe stato possibile senza le diverse competenze e prospettive del team composto da idrologi, ecologisti, geomorfologi, biogeochimici, scienziati sociali ed economisti ambientali, " disse Efi Foufoula, il principale investigatore principale del progetto dell'Università della California-Irvine. "Il continuo supporto della NSF ci ha permesso di avere una nuova visione del problema e di prenderci il tempo necessario per raccogliere ampi dati sul campo, costruire nuovi modelli e coinvolgere gli stakeholder. Speriamo che i nostri risultati influenzeranno la politica e la gestione mentre il tempo stringe per raggiungere gli obiettivi di qualità dell'acqua dello stato".

Infatti, un aspetto chiave del nuovo studio si concentra sull'economia dell'implementazione di piccole, zone umide fluviali poco profonde e burroni stabilizzanti. Secondo gli inquirenti, tali misure "erano chiaramente più convenienti rispetto alla gestione sul campo". Ma i ricercatori hanno scoperto che le prestazioni delle zone umide richiedono un posizionamento ottimale, e spesso le zone umide convenienti possono essere troppo costose per essere realizzate da una singola azienda agricola o da un'agenzia.

Il PNAS il documento conclude che una strategia globale deve affrontare un intero spartiacque come sistema, combinando fondi provenienti da diversi programmi e agenzie e individuando luoghi per le zone umide fluviali che porteranno alla massima riduzione dei nitrati e dei sedimenti che raggiungono i corsi d'acqua.

"Questo lavoro dimostra che non possiamo fare progressi reali verso i nostri obiettivi per migliorare la qualità dell'acqua nelle aree agricole con un approccio più che normale, ", ha affermato il coautore dello studio Jacques Finlay, a professor in the College of Biological Sciences at the University of Minnesota. "Anziché, conservation actions, and the investments that support them, can be more effective if they consider the interactions that underlie the source of water pollution and how different management options influence them."

The researchers used the Le Sueur River Basin as a proof-of-concept watershed but say their findings could be applied to agricultural regions throughout the Midwest.