Maßnahmen zur Stickstoffdüngung können Landwirte und die Umwelt schützen

Stickstoffdünger haben erhebliche Auswirkungen auf die Ernteerträge und die Gesundheit der Umwelt, insbesondere auf die Wasserqualität im Golf von Mexiko. Bundes- und Landesregierungen sind von der Regulierung des Einsatzes von Stickstoffdüngemitteln abgerückt, aber freiwillige und anreizbasierte Programme waren nicht besonders erfolgreich; Die sauerstoffarme „tote Zone“ des Golfs liegt weit über den Zielen, die von der Task Force des Bundesstaates zu Hypoxie gesetzt wurden.

Eine neue Studie der University of Illinois untersucht mögliche politische Lösungen, um Stickstoffverluste zu reduzieren und gleichzeitig das Endergebnis der Landwirte zu schützen.

„Wir wollen Diskussionen über solche Richtlinien führen, anstatt definitive Antworten darauf zu geben, welche Richtlinie am besten wäre. Stattdessen zeigen wir angesichts der Informationen, die wir haben, und der Einschränkungen, die wir kennen, was möglich ist.“ über Alternativen oder Szenarien nachzudenken, die die derzeitige Landwirtschaft unter Berücksichtigung von Rentabilität, Ernährungssicherheit und Umwelt verbessern würden.“

Martin und seine Mitarbeiter stützten sich auf einen Simulationsdatensatz von mehr als 4.000 Feldern über einen Zeitraum von 30 Jahren, um wirtschaftlich optimale Stickstoffraten und Auslaugungsverluste unter vier politischen Szenarien zu bewerten.

Die erste Politik besteht darin, die Preisverhältnisse anzupassen und Stickstoff zu einem festen Satz relativ zum Maispreis zu besteuern. Die zweite Politik würde den Landwirten Gebühren für überschüssiges Stickstoffauswaschen aus Feldern über dem Ausgangswert in Böden in ganz Illinois in Rechnung stellen. Der dritte zieht den bei der Ernte aus dem Getreide entfernten Stickstoff von dem als Dünger verwendeten Stickstoff ab und berechnet die Gutschrift. Die endgültige Politik spiegelte ein freiwilliges Programm zur Stickstoffreduzierung wider, ähnlich den aktuellen Programmen im amerikanischen Mittleren Westen.

Im Studienszenario würden die Landwirte für Stickstoffgebühren und Gewinnverluste entschädigt, was in den meisten Szenarien eine gesunde Rendite sicherstellt. Darüber hinaus führten alle Maßnahmen zu dem gewünschten ökologischen Ergebnis: weniger Auswaschung.

Die Studie legte ein Auslaugungsziel von 20 % fest und stellte fest, dass das Ausmaß der Reduzierung mit einer Rendite von nur 3,3 % und geringen Auswirkungen auf die Einnahmen erreicht werden könnte.

„Die höheren Ziele haben die Kosten deutlich erhöht“, sagt German Manderini, Doktorand am Department of Crop Science und Erstautor des Artikels. „Das 20-Prozent-Reduktionsziel hat geschätzte Kosten für die Bekämpfung der Umweltverschmutzung von 30 bis 37 US-Dollar pro Hektar, was 147 Millionen US-Dollar jährlich entspricht, wenn es auf die staatliche Ebene in Illinois hochgerechnet wird. Dies liegt im Bereich der derzeitigen staatlichen Zahlungen für aktuelle Naturschutzprogramme.“

Frühere Untersuchungen haben geschätzt, dass die Grundwasserverschmutzung aufgrund von Dickdarmkrebsrisiken, unerwünschtem Geruch und Geschmack, erhöhter Eutrophierung und mehr mit versteckten Kosten von 16,10 $ pro Kilogramm Stickstoff verbunden ist. Das bedeutet, dass eine Reduzierung der Stickstofffiltration um 20 % die externen Umweltkosten um 524 Millionen US-Dollar jährlich reduzieren würde.

„Dies ist ein ROI von 260 %, allein durch die Implementierung von Richtlinien, die Anreize schaffen, die Eingaben intelligenter zu nutzen“, sagt Mandini.

Unter den vier Policen zeigten die Gebühren für die Stickstofffiltration das beste Ergebnis. Die Forscher stellten die erhöhte Kosteneffizienz fest. Bessere Hotspot-Kontrolle; und höhere Aufnahme, was Szenarien mit höherer Verschmutzung benachteiligt.

„Dies wird in vielen Umweltstudien gezeigt, in denen die direkte Belastung der Schadstoffe, die wir kontrollieren wollen, die beste Option ist, um externe Faktoren zu reduzieren“, sagt Mandini.

Martin fügt hinzu: „Die Gebührenrichtlinie für die Stickstofffiltration bedeutet, dass die Menschen die Stickstoffmenge, die das Feld verlässt, bewerten und messen können und entsprechend dieser Menge berechnet werden. Diese Richtlinie steht vor Herausforderungen bei der Umsetzung, da es schwierig ist, den Stickstoff zu messen, der den Boden verlässt Mit fortschreitender Technologie kann sie jedoch mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Instrumenten oder Modellen geschätzt werden.

„Wenn unter bestimmten Bewirtschaftungs- oder Bodenbedingungen große Mengen Stickstoff das Feld verlassen, können Hotspots entstehen“, sagt er. „Indem wir uns stärker auf diese Bereiche konzentrieren, können wir eine intelligentere Umsetzung der Richtlinien erreichen und dort, wo es am wichtigsten ist, Reduzierungen erzielen.“

Die Forscher stellen fest, dass Simulationen immer mit Annahmen einhergehen, die in realen Szenarien möglicherweise nicht Bestand haben, und betonen daher, dass der Artikel nur ein Ausgangspunkt für Diskussionen zwischen Landwirten, Warengruppen, politischen Entscheidungsträgern und anderen Interessengruppen ist.

Diese Annahmen ermöglichen es jedoch, die neuesten Techniken zur Modellierung des Anbausystems zu verwenden, um mit der Arbeit an Fragen zu beginnen, die wir auf andere Weise nicht beantworten könnten. Unsere zukünftige Arbeit wird darauf abzielen, unsere Annahmen zu aktualisieren und die Ergebnisse zu validieren“, sagt Martin.

Referenz: G. Mandrini, CM Pittelkow, S. Archontoulis, D. Kanter, NF Martin. Untersuchung der Kompromisse zwischen Gewinn, Ertrag und ökologischem Fußabdruck möglicher Vorschriften für Stickstoffdünger im Mittleren Westen der USA. frontale Pflanzenwissenschaften. 2022; 13. Zugriff am 19. Mai 2022. doi:10.3389 / fpls.2022.852116

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