Varje sommar, Mexikanska golfen är översvämmad med överskott av kväve och fosfor från avloppsreningsverk och jordbruksfält längs Mississippiflodens bassäng. Och varje sommar, dessa näringsämnen skapar en "död zon" i viken. För att lösa problemet, U.S. Environmental Protection Agency bildade en arbetsgrupp och krävde 12 stater att utveckla strategier för att minska avrinning från jordbruket.

Enligt forskare vid University of Illinois, strategierna visar lovande, och lämna utrymme för att lägga till vissa praktiska element som kan hjälpa beslutsfattare att välja specifika bevarandemetoder att anta eller undvika. I en ny studie, forskarna undersöker strategier för att minska näringsförluster från tre övre Mellanvästern för att hjälpa till att fylla tomrummet.

De tre statliga strategierna som analyserades i studien, Illinois, Iowa, och Minnesota, inkluderade vetenskapsbaserade bedömningar av olika bevarandemetoder:saker som täckgrödor, bevarande jordbearbetning, bioreaktorer, modifieringar av kvävetillförseln, och mer.

"Vi utvärderade förmågan hos varje bevarandepraxis att staplas eller läggas i lager med andra och förmågan att spåra genomförandet av varje praxis. Detta gav oss mycket praktisk information som kunde användas för att öka adoptionen genom att fokusera på de aktiviteter som är överkomliga, lätt att spåra, och effektivt för att minska avrinning av kväve och fosfor. Att kunna spåra våra ansträngningar kommer också att hjälpa statliga och federala ansträngningar att övervaka framstegen mot Mexikanska golfens hypoximål, säger Reid Christianson, huvudförfattare på studien och forskningsassistent vid Institutionen för växtvetenskaper vid U of I.

Forskarna jämförde först hur de tre staterna bedömde samma metoder när det gäller deras effektivitet, att komma fram till en konsensussiffra. För det mesta, betygen var likartade i olika stater. Men ett par övningar stack ut.

"Iowa och Illinois har mycket liknande siffror på täckskördfronten. Men det är mycket kallare i Minnesota, och de har svårt att få täckväxtfrön att gro efter att majs och sojabönor har skördats, " säger Reid.

Träflis bioreaktorer, en övning utanför fältet, rankades också olika i de tre delstaterna. De stora dikena är vanligtvis fyllda med flis, hyser mikrober som förbrukar överskott av kväve från dräneringsvatten. I detta fall, skillnaderna var i dimensionering och designmetodik i de tre staterna.

Laura Christiansson, medförfattare på studien och biträdande professor i växtvetenskap, säger, "Vissa metoder, som täckgrödor, fungerar faktiskt olika norr till söder, men den andra anledningen till att antalet varierade är att forskningen gjordes olika i de tre strategierna. Det representerar en mänsklig beslutsprocess - avgörande för den statliga specifika strategiinsatsen."

Även om jämförelsen mellan statliga strategier i sig var ny, forskarna tror att deras bedömning av "spårbarhet" och "staplingsbarhet" av bevarandemetoder kommer att vara ännu mer användbar för beslutsfattare. De drog på expertutlåtanden för att tilldela ett spårbarhetspoäng till varje träning. Till exempel, omvandling av mark från ett årligt beskärningssystem till en trädartad buffertremsa är mycket spårbar med hjälp av satellitbilder. Men andra? Inte så mycket.

"Tänker på en praxis i fält som hur mycket kväve en bonde använder; det finns inget tillförlitligt sätt att spåra det, " noterar Reid. Det finns sätt att uppskatta det, men inte direkt spår, " säger Reid.

"För att en bonde bara bestämmer det och gör det, Laura tillägger. "Och vi har x antal bönder över Illinois och hela Mississippis vattendelare. Hur kan vi spåra det?"

Forskarna säger att det är viktigt att veta hur spårbara dessa metoder är, eftersom intressenter som investerar i minskad näringsförlust måste kunna peka ut vad som fungerar och vad som inte fungerar och kunna berätta en historia om förbättringar med de investerade resurserna.

"Vi arbetar för att utveckla ett ramverk för att hålla reda på vad alla 12 stater gör, och hur många metoder de använder. Det är ett stort uppdrag, " Laura säger. "Det är inte bara forskning för oss. Vi arbetar för att komma på något som stater kan använda under de kommande 20 åren."

Forskarna övervägde också hur lätt metoderna kunde paras ihop, eller staplade.

"Till exempel, Ändring av markanvändning går egentligen inte ihop med någonting eftersom du helt förändrar hur affärer bedrivs. Till exempel, om du odlar switchgrass, du behöver ingen täckgröda eller bevarandebearbetning. Det går bara inte ihop med någonting. Men täckgrödor, bioreaktorer, och andra passar bra med många övningar, säger Laura.

Även om forskarna bedömde genomförbarheten av stapling, de känner fortfarande inte till de potentiella effekterna av att para ihop bevarandemetoderna. "Du kan ha flera träningar på samma tunnland, men vad blir resultatet för inverkan på vattenkvaliteten? Vi vet inte än - det är där vi behöver mer fältforskning, " säger Reid.

Studien berörde också kostnadseffektiviteten för de olika metoderna. Till exempel, kvävehantering - att ändra mängden gödselmedel som appliceras - är en av de billigaste metoderna. Det är också relativt enkelt för bönder, och är mycket stapelbar med andra metoder. Men Laura säger att det är viktigt att överväga dess effektivitet och spårbarhet, för.

"Så även om det är relativt billigt, är detta något vi borde säga till stater att investera mycket pengar i? Det är inte lika effektivt som andra metoder och svårare att spåra. Med denna studie, vi ville få grepp om hur väl metoderna fungerar, ta det sedan ett steg längre och fråga om de bästa metoderna är enklast eller svårast att spåra. Och, i sista hand, vad kommer bönderna att vara intresserade av?"

Artikeln, "Bortom näringsstrategierna:gemensam grund för att påskynda förbättringen av jordbrukets vattenkvalitet i övre Mellanvästern, " publiceras i Journal of Environmental Management .