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A agricultura do meio-oeste contribui com a grande maioria do nitrogênio no Golfo do México, causando uma zona hipóxica com falta de oxigênio e desafiando as economias costeiras. As políticas estaduais e federais tentaram por décadas fornecer soluções e incentivos, mas a zona hipóxica continua voltando. Um estudo recente da Universidade de Illinois oferece uma nova maneira de entender a dinâmica do nitrogênio do meio-oeste e prevê futuras cargas de nitrogênio em vários cenários de gerenciamento em toda a região.
“Nosso modelo explica o que está acontecendo em 83 bacias hidrográficas no Centro-Oeste, fornecendo uma compreensão quantitativa de por que certas bacias hidrográficas diferem em termos de perda de nutrientes. Mas a contribuição mais importante é nossa previsão de cenário, que não foi feita antes. Se você aumentar drenagem de azulejos ou a fração de milho, quanto muda a carga de nitrogênio? Podemos prever isso, e acho isso realmente emocionante”, diz Kaiyu Guan, professor associado do Departamento de Recursos Naturais e Ciências Ambientais (NRES), diretor fundador da o Agroecosystem Sustainability Center (ASC) e autor sênior do estudo.
Guan diz que uma compreensão mais detalhada da dinâmica do fluxo de nitrogênio e água, bem como a capacidade de prever o impacto das mudanças de manejo, é uma etapa crítica no desenvolvimento de políticas eficazes para redução da perda de nutrientes do campo às escalas de bacias hidrográficas.
A equipe de pesquisa analisou a relação entre a taxa de fluxo diária e a concentração de nitrato em 83 bacias hidrográficas do Meio-Oeste, encontrando um padrão universal em toda a região: o nitrato aumenta com o fluxo antes de se estabilizar em um limite de fluxo alto.
“Para desvendar ainda mais esse padrão, construímos um modelo simples, mas elegante, que revela o mecanismo. Observamos as contribuições da água do solo raso, que tem uma taxa de fluxo maior e mais nitrato, e da água do solo profundo, com fluxo mais lento e menor nitrato”, diz Zewei Ma, aluno de doutorado do grupo de Guan e primeiro autor do estudo. “As contribuições dessas áreas do perfil do solo mudam de acordo com a drenagem da telha e quanto milho é plantado.”
Guan diz que quanto mais drenagem de telhas é instalada e quanto mais milho é plantado em uma determinada bacia hidrográfica, maior é a carga de nitrato na água. Essa conclusão não é nova, mas a capacidade de prever os impactos do aumento da instalação de ladrilhos ou da mudança nos níveis de milho é. A equipe criou um mapa interativo [screenshots and instructions here] para mostrar como e onde um aumento de 10 a 30% no ladrilho ou um aumento ou diminuição de 20% no milho alterará a carga de nitrato.
“Este modelo nos dá um ponto de partida para uma discussão significativa sobre maneiras de reduzir a perda de nutrientes: como devemos investir nosso esforço e, tão importante quanto, onde devemos nos concentrar na redução do ladrilho ou na alteração do padrão de rotação. Essas são questões-chave, pois trabalhamos ativamente para reduzir a perda de nutrientes com agricultores e formuladores de políticas”, diz Bin Peng, professor assistente de pesquisa no NRES, cientista pesquisador sênior da ASC e coautor do estudo.
O co-autor do estudo, Richard E. Warner, acrescenta: “Este trabalho oferece um avanço significativo em nossa compreensão da variabilidade na perda de nutrientes nas bacias hidrográficas e prepara o terreno para o desenvolvimento de ferramentas de apoio à decisão que ajudarão a informar práticas de conservação de terra e água mais econômicas e políticas”. Warner é professor emérito do NRES e cientista sênior do National Great Rivers Research and Education Center.
O estudo, “Padrões de exportação de nitrato agrícola moldados pela rotação de culturas e drenagem de ladrilhos”, foi publicado na Pesquisa de água. Além de Ma, Guan e Peng, outros autores incluem Murugesu Sivapalan, Li Li, Ming Pan, Wang Zhou, Richard Warner e Jingwen Zhang. O financiamento foi fornecido pelo Programa CAREER da National Science Foundation, pelo Illinois Nutrient Research and Education Council, pelo National Great Rivers Research and Education Center, pela Walton Family Foundation e pelo National Institute of Food and Agriculture do USDA.
O Departamento de Recursos Naturais e Ciências Ambientais está na Faculdade de Ciências Agrícolas, do Consumidor e Ambientais da Universidade de Illinois Urbana-Champaign.
O Centro de Sustentabilidade de Agroecossistemas (ASC) visa ser uma potência de inovação líder mundial em monitoramento avançado e modelagem de agroecossistemas para melhorar a sustentabilidade sob as mudanças climáticas. O ASC é financiado conjuntamente pelo Institute for Sustainability, Energy and Environment (iSEE), College of ACES e Office of the Vice Chancellor for Research and Innovation (OVCRI) at U of I.
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