Installation d'un boîtier de contrôle de l'eau. Crédit :Dan Jaynes
Le printemps au cœur de l'Amérique est souvent humide. Cela rend son sol trop mou pour la plantation. Une solution à ce problème est le drainage souterrain. Les producteurs insèrent une série de tuyaux (tuiles de drainage) sous leurs champs, qui draine l'eau du sol vers les ruisseaux et les lacs voisins.
La plupart des drains de tuiles existants ont été installés il y a plus de 50 ans et ont contribué à augmenter les rendements. Les producteurs ont pu entrer dans leurs champs plus tôt pour planter sans compacter le sol. Leur saison de croissance a été prolongée de plusieurs semaines, ce qui peut augmenter considérablement le rendement.
Cependant, à la fin des années 1980, un nouveau problème a été découvert :le nitrate des champs du Midwest pénétrait dans le golfe du Mexique. Il a parcouru un chemin qui a commencé aux drains de tuiles, puis dans les ruisseaux, sur le fleuve Mississippi, et dans le Golfe. Bien que le retrait des drains de tuiles aurait pu résoudre ce problème, les producteurs ne seraient pas en mesure de produire la même quantité de nourriture.
Les scientifiques ont commencé à développer des pratiques en bordure de champ afin que les producteurs puissent conserver la plantation précoce offerte par les drains en tuiles tout en protégeant les cours d'eau voisins - et le golfe du Mexique - de la contamination par les nitrates.
L'un de ces scientifiques est Tom Isenhart, agronome et professeur à l'Iowa State University. En 2013, Isenhart et ses collègues ont publié des données sur la capacité des bandes saturées de terres naturalisées à proximité des cours d'eau à éliminer les nitrates des eaux de drainage souterrain. Il y avait de bonnes nouvelles. « L'étude initiale sur les tampons riverains saturés était prometteuse, " dit Isenhart. " Et cela a conduit l'USDA à développer une norme de conservation pour la pratique. "
Installation du tuyau de distribution sur un tampon saturé. Crédit :Dan Jaynes
Il y avait une différence majeure dans les bandes tampons étudiées par cette équipe. Les drains de tuiles avaient tendance à passer sous les bandes tampons typiques du Midwest. Cette équipe a reconnecté le flux d'eau vers le sol. "Les tampons riverains typiques dans les paysages drainés en tuiles n'éliminent pas beaucoup de nitrates car le flux d'eau n'est pas connecté à travers le sol, " dit Isenhart.
L'eau qui coule vers le bas et à travers le sol avant d'atteindre une source d'eau est nettoyée par des processus naturels. L'installation des drains en tuiles achemine l'eau directement vers le ruisseau, en coupant le tampon. Cette eau ne bénéficie pas de la capacité du tampon à éliminer biologiquement les nitrates.
La solution de l'équipe consistait à détourner une fraction du débit d'eau sous forme d'eaux souterraines peu profondes à l'intérieur de la zone tampon. « Nous avons creusé la sortie des tuiles dans la bande tampon, " dit Isenhart. " Ensuite, nous avons installé un boîtier de commande avec des sorties fixées à un nouveau tuyau perforé qui sert de tuyau de distribution. Nous avons également créé un système qui nous permet d'ajuster les niveaux d'eau. Cela garantit que l'eau s'écoule des champs agricoles dans le sol de la bande tampon. Un autre avantage de ce système est qu'une fois installé, ces systèmes n'ont pas besoin d'être gérés activement par l'agriculteur.
Isenhart et son équipe ont pu étendre l'étude des zones tampons riveraines saturées à cinq autres sites dans l'Iowa. "Ces études complémentaires étaient nécessaires pour confirmer les premiers résultats sur notre premier site d'étude, ", dit Isenhart. Ils ont également déterminé l'efficacité des bandes tampons riveraines saturées dans d'autres endroits. Ces différents endroits avaient des sols et des paysages variés - des informations importantes pour les producteurs. l'étude a été étendue à plusieurs années. Cela a donné aux chercheurs des données sur les tampons dans des conditions météorologiques variables, pluviométrie particulièrement variée.
Coffret de contrôle de l'eau à un tampon saturé deux ans après l'installation. Tout le « travail » d'élimination des nitrates est effectué sous terre par le sol et les microbes du sol. Crédit :Dan Jaynes
D'autres scientifiques travaillent sur d'autres solutions pour réduire les niveaux de nitrate dans les champs drainés. Isenhart et son équipe ont calculé les coûts d'élimination des nitrates pour divers systèmes d'élimination des nitrates. Le coût par livre de nitrate retiré pour les zones tampons riveraines saturées était de 1,33 $ (ou par kilogramme, 2,94 $), avec une durée de vie de 40 ans. Les bioréacteurs dénitrifiants à copeaux de bois ont une durée de vie d'environ 10 ans (avant que les copeaux ne doivent être remplacés) et ont un coût de 0,95 $ par livre (ou par kilogramme, 2,10 $ d'azote éliminé.
« Les bandes tampons riveraines saturées sont comparativement plus simples, moins cher, et plus rapide à installer que de nombreux systèmes, " dit Isenhart. " Mais ils ne conviennent pas à tous les champs agricoles. Ils nécessitent des sols et des caractéristiques paysagères spécifiques pour fonctionner correctement. Cela peut limiter leur utilisation dans certains types de bassins versants. »
En reconnectant le flux d'eau à travers le sol, les bandes tampons riveraines saturées profitent de la capacité de nettoyage naturelle du sol. Lorsque les conditions de terrain se prêtent à leur installation, ils sont un outil efficace pour réduire les charges de nitrate dans les cours d'eau et les lacs à proximité, permettant aux producteurs de continuer à utiliser des drains en tuiles.
