Un nouvel article d'un auteur principal basé à l'Université du Kansas révèle que les zones humides construites le long des cours d'eau sont le moyen le plus rentable de réduire les charges de nitrate et de sédiments dans les grands ruisseaux et rivières. Plutôt que de se concentrer sur des exploitations individuelles, la recherche suggère que les efforts de conservation utilisant les zones humides devraient être mis en œuvre à l'échelle du bassin versant.

Le papier, vient de paraître dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , s'est appuyé sur la modélisation informatique pour examiner le bassin de la rivière Le Sueur dans le sud du Minnesota, un bassin hydrographique sujet au ruissellement de la production agricole intense de maïs et de soja, cultures caractéristiques de toute la région du Haut-Midwest.

"Un excès de nitrates ou de sédiments affecte les populations de poissons locales, le montant d'argent que nous devons dépenser pour traiter l'eau potable, et il y a aussi un effet en aval, " a déclaré l'auteur principal Amy Hansen, professeur adjoint de civil, ingénierie de l'environnement et de l'architecture à la KU. « Nos rivières intègrent ce qui se passe à travers le paysage, de sorte que l'endroit où vous aimez aller pêcher ou nager - qu'il continue d'être un endroit idéal pour pêcher ou nager a beaucoup à voir avec les choix que les gens font plus en amont. L'excès de pollution va à un plan d'eau en aval comme un réservoir ou l'océan et provoque des proliférations d'algues ou des zones hypoxiques ou « mortes ». La zone morte dans le nord du golfe du Mexique est directement corrélée au nitrate provenant du bassin du fleuve Mississippi. »

L'équipe de recherche a comparé les approches potentielles des bassins versants pour améliorer la qualité de l'eau, comme la réduction du ruissellement des fermes et l'ajout de zones humides, puis évalué les coûts économiques de chacun. Parce que la plupart des méthodes reposent sur la participation volontaire des exploitations individuelles et sont mises en œuvre par une mosaïque d'agences différentes, les chercheurs ont constaté qu'ils sont moins efficaces.

"Actuellement, il y a des pratiques individuelles de gestion ou de conservation, et ceux-ci comprennent les cultures de couverture, application d'engrais de haute précision, travail du sol réduit, les zones humides artificielles et la gestion des pointes de ravin. Ce sont quelques-unes des différentes pratiques que nous avons examinées, ", a déclaré Hansen. "Mais la gestion des sources diffuses est volontaire aux États-Unis par le biais de programmes d'incitation, et l'échelle à laquelle ces pratiques de conservation sont souvent envisagées est celle de l'agriculteur individuel, alors qu'une approche coordonnée est beaucoup plus efficace. Dans un sens, c'est comme un programme de recyclage où vous dites, « Quiconque recycle une chose vaut mieux que personne ne recycle. » C'est vrai, un peu de recyclage vaut mieux que pas de recyclage, mais une approche coordonnée permettra d'économiser de l'argent et sera plus efficace."

Hansen et ses co-auteurs ont découvert que les zones humides artificielles sont les plus efficaces de ces pratiques, surtout si la taille et l'emplacement sont évalués à l'échelle d'un bassin versant – une région entière qui se jette dans un cours d'eau commun. Le chercheur de la KU a déclaré que les zones humides font bien deux choses :elles ralentissent l'eau lorsqu'elle se dirige vers les ruisseaux et les rivières et contiennent de la végétation et des microbes qui peuvent traiter les nutriments utilisés comme engrais sur les cultures.

"Les microbes et les plantes des zones humides éliminent en fait le nitrate de l'eau, " dit Hansen. " Avec les sédiments, d'autre part, ce que les terres humides fluviales font, c'est retenir l'eau pendant ces débits élevés—et en retenant cette eau, vous obtenez des débits de pointe plus faibles, ce qui réduit la quantité de sédiments près du chenal qui sont transportés en aval. »

Bien que l'expertise de recherche de Hansen porte sur la qualité de l'eau, ses co-auteurs de l'Université du Minnesota, l'Université de Californie-Irvine et d'autres institutions à travers les États-Unis ont apporté des perspectives multidisciplinaires au défi d'améliorer la qualité de l'eau agricole. La collaboration a été soutenue par un prix de la National Science Foundation.

« Ce travail n'aurait pas été possible sans l'expertise et le point de vue diversifiés de l'équipe composée d'hydrologues, écologistes, géomorphologues, biogéochimistes, sociologues et économistes de l'environnement, " dit Efi Foufoula, le chercheur principal du projet de l'Université de Californie-Irvine. « Le soutien soutenu de la NSF nous a permis de porter un regard neuf sur le problème et de prendre le temps nécessaire pour collecter de nombreuses données de terrain, construire de nouveaux modèles et dialoguer avec les parties prenantes. Nous espérons que nos résultats affecteront la politique et la gestion à mesure que le temps presse pour atteindre les objectifs de qualité de l'eau de l'État. »

En effet, un aspect clé de la nouvelle étude se concentre sur l'économie de la mise en œuvre de petits, des zones humides fluviales peu profondes et des ravins stabilisateurs. Selon les enquêteurs, de telles mesures "étaient clairement plus rentables que la gestion sur le terrain". Mais les chercheurs ont découvert que les performances des zones humides nécessitaient un placement optimal, et, souvent, les zones humides rentables peuvent être trop coûteuses à mettre en place pour une seule ferme ou une seule agence.

Les PNAS le document conclut qu'une stratégie globale doit aborder l'ensemble d'un bassin versant en tant que système, combiner les fonds de différents programmes et agences et identifier les emplacements des zones humides fluviales qui conduiront à la plus grande réduction des nitrates et des sédiments atteignant les cours d'eau.

"Ce travail montre que nous ne pouvons pas faire de réels progrès vers nos objectifs d'amélioration de la qualité de l'eau dans les zones agricoles avec davantage une approche de statu quo, " a déclaré le co-auteur de l'étude Jacques Finlay, professeur au Collège des sciences biologiques de l'Université du Minnesota. "Au lieu, actions de conservation, et les investissements qui les soutiennent, 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.