极端降雨增加农业养分流失，保护策略有所帮助

农业生产中的养分流失是美国水污染的一个重要来源，而导致极端天气事件的气候变化可能会加剧这一问题。伊利诺伊大学香槟分校的一项新研究着眼于极端降雨如何影响径流，并提出了可能的缓解策略。

“我们观察了威斯康星州十多年的降水事件，并量化了事件发生前后和生长季结束时养分径流的增加。气候模型预测我们将继续看到极端事件的增加，我们的工作表明了营养物质使用和水质之间具有挑战性的关系，”麻省大学农业、消费者和环境科学学院农业和消费者经济系助理教授马林·斯基德莫尔说。斯基德莫尔是该研究的主要作者，他与威斯康星大学麦迪逊分校的杰里米·福尔茨和马萨诸塞大学阿默斯特分校的蒂希蒂娜·安德里奇合著者。

斯基德莫尔补充说:“我们对单个州的关注使我们能够准确地衡量农场的位置和做法，同时保持全州范围的监管不变，这在全国研究中是很难做到的。”

牲畜粪便和农作物肥料是农业非点源污染的主要原因。

威斯康星州有一个大型乳制品行业，其中大多数农场都低于联邦政府对集中动物饲养业务(CAFOs)的定义，因此不受《清洁水法》的监管。

相反，它们受制于各种地方法规。

研究人员研究了2008年至2020年威斯康星州近50个流域的水质。

他们将水质门户网站的氨和磷浓度数据与畜牧场的位置和作物种植面积相关联，并确定了1英寸、1英寸和2英寸降雨后的营养水平。

他们发现，极端降水事件发生后，养分浓度立即出现峰值，这种影响随着降水量的增加而增加。

例如，在五天内一英寸的降水中，氨含量高出49%，磷含量高出24%。

如果一个月中至少有一天的降水量超过一英寸，那么每月的氨含量会高出28%，每月的磷含量会高出15%。

“我们观察到降雨、农业生产和径流之间存在显著的相互作用。这不仅仅是营养水平的短期飙升;在季节结束时，我们仍然看到磷和氨的持续增加归因于几个月前的极端降水事件，”斯基德莫尔说。

然而，研究人员发现农业管理实践可以帮助减轻影响。

“我们的研究结果表明，冬季种植的覆盖作物可以降低水中的养分含量。有覆盖作物的地区氨和磷的峰值明显较低，这种影响持续到生长季节结束。我们已经知道覆盖作物对土壤和养分管理非常有益，但这是额外的经验证据，表明覆盖作物是气候智能的做法，可以帮助农业适应未来，”斯基德莫尔说。

研究人员还观察到了遗留养分的存在，这些养分是几十年甚至几个世纪前的农业实践留下的。

“目前的活动无法解释极端降水对径流的直接影响。斯基德莫尔指出:“我们把这归因于先前活动中残留在土壤中的沉淀养分。”

“处理遗留养分的最佳方式之一是确保土壤健康。通过防止土壤侵蚀，你可以保持土壤中的传统养分和地表水。这些发现进一步支持使用保护性耕作、植被缓冲带和覆盖作物等管理措施。”

威斯康星流域流入北美两大水系密西西比河和五大湖/圣劳伦斯河。

营养污染会对当地产生严重影响，如绿藻水华，对人类和动物有毒。

如果人们不能享受像游泳或钓鱼这样的娱乐活动，就会给当地经济带来损失。

此外，下游影响继续沿着密西西比河进入墨西哥湾，那里的营养物质导致死亡区不断扩大。

斯基德莫尔指出，找到解决营养污染的方法总体上有益于环境和社会。

“对生产者来说，保护战略不一定具有成本效益，因此我们必须确保有适当的政策来支持其实施。随着下一个农业法案的临近，人们开始讨论如何从《降低通货膨胀法案》中分配资金用于气候智能和保护性农业实践。重要的是，这种做法继续得到资助，这样农民就可以为我们所有人带来这些好处。”她总结道。

来源: Materials provided by University of Illinois College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences. Original written by Marianne Stein.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Marin Skidmore, Tihitina Andarge, Jeremy Foltz. The impact of extreme precipitation on nutrient runoff. Journal of the Agricultural and Applied Economics Association, 2023; DOI: 10.1002/jaa2.90