Éoliennes près de Springfield Corners, Wisconsin. Les terres cultivées dans le bassin versant de Yahara ont une surabondance de phosphore du sol. Les chercheurs disent que cela ne rend possible la propreté des lacs et des rivières qu'avec une révolution dans la gestion des terres et de l'eau. Crédit :UW-Madison Water Sustainability and Climate project
Depuis des décennies, le phosphore s'est accumulé dans les sols du Wisconsin. Bien que les agriculteurs aient pris des mesures pour réduire la quantité d'éléments nutritifs agricoles appliqués et ruisselants sur leurs champs, une nouvelle étude de l'Université du Wisconsin-Madison révèle qu'un « héritage » de phosphore du sol abondant dans le bassin versant de Yahara, dans le sud du Wisconsin, a une grande, impact direct et durable sur la qualité de l'eau.
Publié le 13 mars dans la revue Écosystèmes , l'étude peut être la première à fournir des preuves quantifiables que l'élimination de la surabondance de phosphore sera essentielle pour améliorer la qualité des lacs et des rivières du Wisconsin.
Par exemple, les résultats indiquent qu'une réduction de 50 pour cent du phosphore du sol dans les terres cultivées du bassin versant de Yahara améliorerait la qualité de l'eau en réduisant la concentration estivale de phosphore dans le lac Mendota, le lac phare de la région, de 25 pour cent.
« Si nous continuons à appliquer du phosphore à un taux supérieur à celui que nous enlevons, puis le phosphore s'accumule avec le temps et c'est ce qui se passe depuis de nombreuses décennies dans le bassin versant de Yahara, " dit Melissa Motew, l'auteur principal de l'étude et un doctorat. candidat à l'UW-Madison Nelson Institute for Environmental Studies.
Le phosphore s'infiltre dans les sols principalement sous forme d'engrais et de fumier, et quelles cultures et autres plantes n'utilisent pas pour pousser puis s'écoulent dans les cours d'eau avec le ruissellement de la pluie et de la fonte des neiges. Les scientifiques pensent depuis longtemps que l'excès de phosphore dans le sol est à l'origine des eaux troubles et des proliférations d'algues malodorantes dans certains lacs et rivières du Wisconsin.
Cultures, comme ces jeunes rangées de maïs, utiliser une partie des abondantes réserves de phosphore du sol, mais pas assez pour retirer l'excédent. Crédit :Samuel Zipper
efforts conventionnels, comme l'agriculture sans labour et les cultures de couverture, ont essayé de lutter contre le ruissellement des éléments nutritifs en ralentissant son mouvement des sols vers les cours d'eau. Cependant, l'étude montre que la simple prévention du ruissellement et de l'érosion ne résout pas le problème central de l'abondance du phosphore dans le sol, et cette surabondance pourrait l'emporter sur les efforts de conservation.
« Les solutions doivent viser à empêcher le phosphore de pénétrer dans le paysage ou à extraire la quantité excédentaire déjà accumulée, " dit le co-auteur Christopher Kucharik, professeur d'agronomie et d'études environnementales à l'UW-Madison.
En utilisant des modèles informatiques nouvellement avancés, l'étude montre que le bassin versant a environ quatre fois plus de phosphore dans son sol que ce qui est recommandé par UW-Extension, qui rédige les recommandations de gestion des éléments nutritifs de l'État en fonction des besoins des cultures et du potentiel de ruissellement des éléments nutritifs d'un paysage.
De plus, l'étude indique que si les niveaux de phosphore dans le sol continuent d'augmenter à mesure que le climat change et devient plus humide, il y aura plus de ruissellement et une nouvelle baisse de la qualité de l'eau. La réduction du surplus pourrait atténuer ce risque, dit Motew.
Actuellement, la seule méthode connue pour retirer le phosphore du sol est la récolte des cultures, mais Kucharik explique que les plantes n'absorbent qu'une petite quantité du surplus chaque année.
"Il est peu probable qu'un quelconque système de culture réduise rapidement l'excédent, " il dit.
Il faudra travailler avec les agriculteurs pour pratiquer une meilleure comptabilité des éléments nutritifs et contrer la tendance de certains à appliquer plus d'engrais, comme mesure d'assurance, qu'il n'est nécessaire.
« Les agriculteurs ont de nombreuses décisions différentes à prendre et des priorités qu'ils doivent jongler. Si nous voulons résoudre le problème du phosphore hérité, la gestion des nutriments et du fumier devra devenir une priorité plus élevée, " dit Motew, qui ajoute que les pressions de l'agriculture et la demande de produits comme la viande et le lait sous-tendent le problème.
Mais la production alimentaire ne doit pas être compromise par des solutions potentielles, dit Kucharik. Il y a suffisamment de phosphore en excès dans nos sols "pour subvenir aux besoins des plantes en éléments nutritifs pendant longtemps".
L'innovation dans l'élimination du fumier serait également utile. Dans tout le Wisconsin, les agriculteurs ont plus de fumier qu'ils ne savent quoi en faire, et le principal moyen de s'en débarrasser est de l'étendre sur leurs terres, où son phosphore vient s'ajouter au surplus.
« Soutien aux digesteurs de fumier, l'élimination du phosphore des sédiments des lacs et des cours d'eau, et d'autres actions de recyclage du phosphore déjà en place seraient bénéfiques pour réduire les concentrations dans nos sols sur le long terme, " dit Kucharik.
L'utilisation de modèles informatiques de pointe est également essentielle pour trouver des solutions, comme celles développées par l'équipe de recherche pour l'étude, ce qui leur a permis d'identifier des relations directes entre le phosphore du sol et la qualité de l'eau, un exploit pratiquement impossible en utilisant uniquement des observations scientifiques.
"Alors que nous savons depuis longtemps que trop de phosphore est mauvais, les modèles nous permettent de quantifier exactement ce que signifie « mauvais », " dit Motew. Bien que la méthode d'étude ne fournisse pas de modèle pour atteindre des lacs propres, mettre des chiffres derrière une compréhension sensée d'un système complexe est un pas dans la bonne direction, elle dit.
