Cuando se trata de avanzar en la planificación del manejo de nutrientes para las tierras de cultivo en los Estados Unidos, Es importante evaluar los índices de fósforo para garantizar una evaluación precisa del riesgo de pérdida de fósforo.

Hasta hace poco, sin embargo, la mayoría de estas evaluaciones del índice de fósforo se han centrado en los riesgos de pérdidas de fósforo en la escorrentía superficial, sin tener en cuenta de manera adecuada el papel fundamental de las pérdidas de fósforo subterráneas.

Esto es particularmente importante en áreas como la llanura costera atlántica, donde el flujo subterráneo es la vía predominante de transporte de fósforo desde agroecosistemas drenados artificialmente, tierras de cultivo que utilizan drenaje artificial para bajar los niveles freáticos.

Un nuevo artículo publicado en el Revista de Calidad Ambiental por investigadores de la Universidad de Delaware y otras instituciones contribuyentes explora métodos para evaluar las rutinas de riesgo de fósforo subterráneo de cinco índices de fósforo de Delaware, Maryland, Virginia y Carolina del Norte utilizando conjuntos de datos de suelo y calidad del agua disponibles.

La investigación fue financiada en parte por una Beca de Innovación en Conservación del Servicio de Conservación de Recursos Naturales del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA).

Amy Shober, profesor asociado del Departamento de Ciencias Vegetales y del Suelo y especialista en Extensión Cooperativa, es el autor principal del artículo, que representa parte del trabajo realizado por Kathryn Turner, quien trabajó en el laboratorio de Shober y se graduó de la UD en 2016.

Los coautores incluyen a Scott Andres, hidrogeólogo y científico principal del Servicio Geológico de Delaware, Anthony Buda, Departamento de Agricultura de EE. UU., Thomas Sims, un miembro de la facultad jubilado de la UD y ex vicedecano de la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales, Nicole Fiorellino, Universidad de Chesapeake, y Joshua McGrath, Universidad de Kentucky.

Shober dijo que algunas tierras de cultivo en la llanura costera atlántica deben drenarse artificialmente para bajar el nivel freático a fin de evitar que haya agua dentro de la zona de raíces de las plantas o agua estancada en sus campos. lo que afectaría la capacidad de los agricultores para utilizar equipos y plantar cultivos exitosos.

Shober dijo que los agricultores de hoy están lidiando con lo que se conoce como "fósforo heredado, "fósforo que queda de las aplicaciones de estiércol de los pastos y que continúa contribuyendo a los problemas de calidad del agua.

Usando índices de fósforo, los agricultores y administradores de tierras pueden identificar áreas en el paisaje donde las fuentes de fósforo se superponen con las formas en que el agua mueve el fósforo a través de los suelos.

Se han realizado muchos estudios que evalúan el riesgo del transporte de fósforo, como la erosión y la escorrentía superficial, porque estas pérdidas se ven fácilmente. Se han realizado menos estudios sobre las contribuciones del fósforo subterráneo a las aguas de drenaje, que son más difíciles de rastrear porque ocurren bajo tierra y hay menos herramientas para estudiar estas pérdidas.

"Puede recolectar la escorrentía al final del campo y saber qué pasó por esa superficie, ", dijo Shober." Es más difícil identificar dónde se originó el agua que se mueve a través de la red de zanjas. El agua que drena de los campos se produce bajo tierra, y las descargas de varios campos se mezclan a medida que el agua se mueve a través de la red de acequias. Sin mencionar que la lluvia que se deposita directamente en la zanja, e incluso el flujo terrestre, también puede contribuir al flujo de la zanja ".

Para estudiar mejor las fuentes y el transporte de fósforo subterráneo, los investigadores comenzaron a analizar los datos del suelo para determinar si los modelos de índice de fósforo existentes anteriormente podían predecir con precisión las fuentes y el transporte de fósforo subterráneo. Descubrieron que los modelos hidrológicos preexistentes para evaluar el fósforo subterráneo eran inadecuados cuando se trataba de evaluar planos, áreas con drenaje artificial como las que se encuentran en la llanura costera del Atlántico medio.

Para paisajes planos, los modelos hidrológicos no funcionaron porque necesitan pendiente y se basan en la topografía. Debido a que la llanura costera del Atlántico medio no tiene mucha escorrentía superficial, sino que tiene una gran cantidad de escorrentía subterránea, los modelos estaban calculando problemas para los cuales el modelo no fue diseñado.

"No hay muchos estudios, especialmente en nuestra región, donde es llana y hay mucho drenaje en zanjas, por lo que no podemos calibrar y verificar nuestros índices de fósforo para las pérdidas de fósforo subsuperficiales, ", dijo Shober." Empezamos a buscar para ver si podíamos usar los datos del suelo para determinar si íbamos en la dirección correcta. Si realmente estuviéramos viendo un alto riesgo de fósforo en lugares donde este índice está identificando altas pérdidas subterráneas ".

Shober dijo que los investigadores pudieron realizar este estudio utilizando suelos recolectados previamente, que se pueden almacenar durante largos períodos de tiempo y aún contienen fósforo medible.

Usando una biblioteca de núcleos de suelo que los autores habían recolectado a diferentes profundidades de toda la península de Delmarva y usando datos recopilados por Sims y Andrés, los investigadores calcularon el riesgo de pérdida de fósforo subsuperficial utilizando cinco índices de fósforo. Observaron las puntuaciones del índice de fósforo sin tener en cuenta ninguna aplicación de estiércol, sólo se preocupan por las contribuciones del fósforo heredado.

"Para nuestro índice, Eliminamos las cosas que no estábamos interesados ​​en mirar, por lo que finalmente obtuvimos una puntuación que consideramos que era solo para este riesgo subterráneo. ", dijo Shober." Queríamos decir, 'OK, ¿Cuál es el riesgo inherente de pérdidas subterráneas de fósforo que estaba en el suelo? '"

Una vez que obtuvieron esos números, observaron el fósforo extraíble en agua a la profundidad del nivel freático alto estacional y correlacionaron los datos para ver la relación.

Para encontrar el fósforo extraíble en agua, los investigadores tomaron una pequeña cantidad de suelo y un poco de agua desionizada y los agitaron durante una hora y midieron la cantidad de fósforo que salía del suelo.

"Si la puntuación del índice de fósforo en el subsuelo fue baja y el fósforo extraíble en agua en el suelo a la profundidad del nivel freático fue bajo, esperaríamos un bajo riesgo de pérdidas de fósforo subterráneas. Entonces, por último, queríamos que las puntuaciones aumentaran de forma lineal o exponencial a medida que aumentaba el fósforo extraíble en el agua del suelo; cuanto mayor era la puntuación de riesgo, Cuanto mayor sea el nivel de fósforo extraíble con agua, "dijo Shober.

El cálculo utilizando concentraciones de fósforo extraíbles en agua a profundidades correspondientes al nivel freático alto estacional podría servir como un indicador realista de las pérdidas subterráneas en el drenaje de zanjas y como una métrica valiosa que ofrece una visión provisional de la direccionalidad de las puntuaciones de riesgo de fósforo subterráneo cuando los datos de la calidad del agua son inaccesible.

Todo esto ayudará a mejorar el seguimiento y el modelado de las pérdidas de fósforo subterráneas y mejorará el rigor de las evaluaciones del índice de fósforo. Shober dijo:agregando, "Esperamos que esto sea algo que la gente pueda hacer para avanzar en nuestra comprensión de la pérdida de fósforo del subsuelo. Al final, terminamos haciendo algunos pequeños ajustes tanto en la herramienta de gestión del fósforo de Maryland (PMT) como en la herramienta de evaluación de la pérdida de fósforo de Carolina del Norte (PLAT) que los hizo puntuar de manera más apropiada en comparación con nuestro conjunto de datos de suelos ".