Cultiver la bonne culture au bon endroit dans un bassin hydrographique dégradé peut améliorer considérablement la qualité de l'eau, selon les chercheurs de Penn State, qui a mené une nouvelle étude sur le drainage d'un affluent de la rivière Susquehanna dans une zone agricole du sud-est de la Pennsylvanie.

La recherche peut révéler une voie potentielle pour restaurer la baie de Chesapeake troublée, dit Patrick Drohan, professeur agrégé de pédologie au Collège des sciences agricoles et l'un des auteurs de l'étude. La baie, qui a longtemps été altérée en grande partie par les nutriments et les sédiments qui s'échappaient des champs cultivés et pénétraient dans les eaux de surface qui l'alimentaient, a besoin de solutions audacieuses, comme le changement des systèmes de culture, suggéra-t-il.

« En dehors de la mise en conformité des usines de traitement des eaux usées dans le bassin versant de la baie de Chesapeake, aucune autre « pratique » n'a démontré un effet aussi important sur l'azote, des réductions de phosphore et de sédiments en réaffectant simplement les pourcentages de cultures existantes à des paysages moins risqués, " a-t-il dit. " Même sans meilleures pratiques de gestion supplémentaires, le simple fait d'éloigner les cultures en rangs telles que le maïs et le soja des cours d'eau et des pentes abruptes peut faire une énorme différence. »

La recherche, menée dans le bassin versant de Conewago Creek, d'une superficie de 52 milles carrés, qui draine des parties des comtés de Lancaster et de Dauphin, a été dirigée par Fei Jiang, un récent diplômé d'un doctorat en sciences du sol et actuellement chercheur postdoctoral au Département d'entomologie. Jiang a déployé un puissant programme informatique appelé Soil and Water Assessment Tool pour modéliser la croissance des cultures et les pertes d'azote total, phosphore total et sédiments pour une période de huit ans, de 2010-2017.

Puis, sur la base de ces résultats de modèle, elle a développé un algorithme innovant pour réaffecter spatialement les rotations de cultures au sein des terres agricoles existantes afin de réduire l'azote total, pertes totales de phosphore et de sédiments en fonction des propriétés du sol, tout en conservant une zone de production similaire pour chaque rotation. Le foin a été réaffecté sur les paysages les plus vulnérables à l'érosion et à la perte de nutriments, alors que les rotations maïs-soja ont été réaffectées sur des zones moins vulnérables.

Dans des conclusions récemment publiées dans Systèmes agricoles , ces simulations de réaffectation des cultures ont permis de réduire de 15 % les pertes totales d'azote, une réduction de 14 % des pertes totales de phosphore et une réduction de 39 % des pertes de sédiments à une échelle annuelle moyenne dans l'ensemble du bassin versant.

Considéré comme un "point chaud" de pollution dans le bassin versant de la baie de Chesapeake, le drainage du ruisseau Conewago était un endroit idéal pour réaliser l'expérience, Jiang a noté. Le cours d'eau transporte des charges élevées de nutriments et de sédiments dans un bassin hydrographique avec un pourcentage élevé d'utilisation des terres agricoles. Elle a dit qu'elle espère que l'étude ouvrira un dialogue qui se traduira par de réelles améliorations pour la baie.

"Initialement, Je craignais que cette recherche soit considérée comme trop théorique, que les agriculteurs ne changeront jamais ce qu'ils cultivent et où ils le cultivent, et la recherche n'aurait aucun sens réel, " dit-elle. " Mais étant donné les fortes réductions de la pollution que nous avons montrées sont possibles avec cette nouvelle approche, Je pense que les gens seront convaincus d'envisager de l'essayer. Ce modèle est en fait réalisable dans la vraie vie."

Le concept de concentration de la production dans certaines zones et de remplacement des cultures existantes par des alternatives dans d'autres zones est nouveau aux États-Unis mais a fait l'objet de nombreuses expérimentations dans l'Union européenne, fit remarquer Drohan. Dans des pays comme l'Irlande et les Pays-Bas, les scientifiques explorent le potentiel d'un cadre d'utilisation des terres pour atteindre les objectifs économiques et environnementaux dans les bassins hydrographiques dominés par l'agriculture.

"La norme agricole est que les agriculteurs dictent quoi, quand et où planter en fonction de la demande du marché et de l'utilisation la plus économiquement efficace des ressources foncières pour l'entreprise agricole individuelle, " at-il dit. " L'UE explore une approche différente dans les bassins versants dégradés; cependant, ce cadre n'a pas été essayé aux États-Unis.

Les résultats de cette étude suggèrent que la redistribution des rotations de cultures dans le bassin versant de la baie de Chesapeake pourrait atteindre les besoins, des avantages substantiels pour la qualité de l'eau qui jusqu'à présent ont échappé aux décideurs mettant en œuvre d'autres pratiques, a noté Drohan. Mais le diable sera dans les détails.

"Des recherches futures sont nécessaires pour comprendre comment cette approche affecte les facteurs au niveau de l'exploitation, parce que la mise en œuvre peut obliger certains agriculteurs à changer le type de cultures qu'ils cultivent et la façon dont les bénéfices sont partagés, ", a-t-il déclaré. "Des modèles de coopération entre les agriculteurs existent dans plusieurs pêcheries différentes à travers le monde. Ces modèles sont appelés stratégies de cogestion. Paiements économiques ou stratégies incitatives, tels que le régime de paiement agricole commun de l'UE, pourrait également être exploré pour inciter à la coopération comme alternative à la loi agricole de l'USDA. »