Eileen Kladivko collecte des échantillons de sol à l'aide d'un camion sonde hydraulique dans les champs d'étude qui ont fait l'objet de recherches depuis plus de 30 ans pour aider les agriculteurs à comprendre leurs options de gestion agricole. Crédit :Eileen Kladivko
Comme la plupart des enfants le savent, un gros tas de boue peut être très amusant.
Mais pas pour les agriculteurs. Les champs boueux signifient trop d'eau. Et trop d'eau signifie que les cultures pourraient ne pas bien pousser.
Les agriculteurs installent souvent des drains souterrains, appelés drains de tuiles, dans les sols gorgés d'eau pour aider à évacuer rapidement l'excès d'eau. Les sols plus secs sont bénéfiques pour leurs cultures.
Mais il y a un inconvénient potentiel :l'azote. Sous forme de nitrate, l'azote contamine les cours d'eau. Plus, tout azote qui quitte le champ signifie de l'argent gaspillé pour l'agriculteur, qui a payé pour l'engrais.
Comment les agriculteurs peuvent-ils équilibrer le drainage de leurs champs avec la rétention d'azote ? Pour commencer, ils peuvent se tourner vers une expérience de plusieurs décennies à l'université Purdue. Les résultats ont été publiés dans le Journal de la qualité environnementale .
Depuis 31 ans, les chercheurs ont étudié comment différentes pratiques agricoles et stratégies de drainage affectent la croissance des cultures et la perte d'azote des champs.
"Le drainage est une pratique nécessaire sur les sols naturellement humides. Il est donc courant sur nos sols productifs dans une grande partie du Midwest, " dit Eileen Kladivko, membre de la Soil Science Society of America. "Mais comme le sol est par nature perméable, nous voulons savoir comment nous pouvons réduire cette concentration et cette charge de nitrate tout en ayant un bon drainage."
L'eau s'écoule d'un drain de tuile et dans un fossé voisin dans l'Indiana. Bien que le drainage des champs gorgés d'eau améliore la croissance des cultures, les eaux de drainage transportent du nitrate, un contaminant de l'eau. Crédit :J. Frankenberger
Dans leurs dernières recherches, les scientifiques partagent les performances des champs au cours des 16 dernières années par rapport aux 15 années précédentes. En particulier, ils se sont concentrés sur l'effet de différents degrés de drainage.
Les drains de tuiles peuvent être placés à différentes distances à travers un champ. Plus ils sont proches, plus vite ils peuvent drainer l'eau des champs.
Dans les champs d'étude de l'Indiana, les drains étaient espacés soit de 5, 10 ou 20 mètres de distance. Comme le groupe de Kladivko s'y attendait, plus les tuyaux étaient proches, plus l'eau les traversait chaque année.
La concentration de nitrate dans l'eau était la même quel que soit l'espacement des drains. Mais parce que des drains plus proches ont conduit à un plus grand débit d'eau, la quantité totale d'azote qui a quitté les champs était plus élevée lorsque les drains étaient plus rapprochés.
"L'essentiel est que lorsque les drains sont plus rapprochés, ils sont mis là pour drainer plus d'eau plus rapidement, " dit Kladivko. " Donc, si nous drainons plus d'eau plus rapidement, nous drainons également plus de nitrates."
Les chercheurs ont également constaté que la plupart des nitrates qui ont quitté les champs agricoles l'ont fait pendant la saison morte, quand il n'y avait pas de grandes cultures pour utiliser les nutriments.
Plus de 31 ans, les chercheurs ont changé leur façon de gérer les champs. Par exemple, ils sont passés de la culture uniquement du maïs à des rotations de cultures entre le maïs et le soja. Ils ont également réduit la quantité d'engrais qu'ils ont appliqué. Et ils ont commencé à planter des cultures de couverture, qui poussent hors saison. Ces changements ont suivi les dernières recherches et ont reflété les pratiques actuelles utilisées par les agriculteurs.
L'installation d'un tuyau de drainage. Ces drains aident à éliminer l'eau des champs gorgés d'eau, ce qui aide les cultures à mieux pousser. Crédit :J. Kjaersgaard
En raison de ces changements, la concentration de nitrate dans l'eau de lessivage n'est aujourd'hui qu'un quart de ce qu'elle était il y a trente ans. Cette concentration plus faible signifie qu'il y a moins de nitrates totaux lessivés que par le passé.
Les chercheurs ont remarqué une autre tendance. Les années humides, plus de nitrate a quitté les champs agricoles parce qu'il y avait plus d'eau pour l'emporter. Ces dernières années ont été plus humides, probablement en raison du changement climatique.
"Le point à retenir est qu'aussi dur que nous essayons, nous ne pouvons pas contrôler tous les aspects de nos champs agricoles, " dit Kladivko.
Parce que beaucoup de nitrates quittaient les champs en hiver, certains agriculteurs pourraient utiliser un système appelé drainage contrôlé pour faire des choix saisonniers intelligents. Avec drainage contrôlé, les agriculteurs peuvent permettre aux champs d'être plus humides et de s'écouler plus lentement en hiver lorsque les champs humides ne nuisent pas aux cultures. Puis au printemps, ils peuvent laisser les drains fonctionner à pleine vitesse et drainer rapidement.
Et, parce que le drainage le plus rapide n'aide pas les cultures à pousser beaucoup mieux, les agriculteurs peuvent choisir un espacement plus large des drains, ce qui permet également d'économiser de l'argent sur l'installation.
« Mon message aux agriculteurs est de ne pas trop vider, " dit Kladivko. " Essayez de déterminer l'espacement le plus large possible qui permet un rendement proche de l'optimum. "
