Η άνοιξη στην καρδιά της Αμερικής είναι συχνά υγρή. Αυτό κάνει το χώμα του πολύ μαλακό για φύτευση. Μια λύση σε αυτό το ζήτημα είναι η αποστράγγιση πλακιδίων. Οι καλλιεργητές εισάγουν μια σειρά από σωλήνες (πλακίδια αποστράγγισης) κάτω από τα χωράφια τους, που αποστραγγίζουν το νερό από το έδαφος σε κοντινά ρυάκια και λίμνες.
Πολλές από τις υπάρχουσες αποχετεύσεις πλακιδίων εγκαταστάθηκαν πριν από περισσότερα από 50 χρόνια και συνέβαλαν στην αύξηση των αποδόσεων. Οι καλλιεργητές μπόρεσαν να μπουν στα χωράφια τους νωρίτερα για να φυτέψουν χωρίς να συμπιέζουν το έδαφος. Η καλλιεργητική τους περίοδος παρατάθηκε κατά αρκετές εβδομάδες, γεγονός που μπορεί να αυξήσει σημαντικά την απόδοση.
Ωστόσο, στα τέλη της δεκαετίας του 1980, βρέθηκε ένα νέο πρόβλημα: τα νιτρικά άλατα από τα Μεσοδυτικά πεδία εισέρχονταν στον Κόλπο του Μεξικού. Ταξίδεψε σε ένα μονοπάτι που ξεκινούσε από τις αποχετεύσεις των πλακιδίων, μετά στα ρέματα, κάτω από τον ποταμό Μισισιπή και στον Κόλπο. Αν και η αφαίρεση των αποχετεύσεων των πλακιδίων θα μπορούσε να είχε λύσει αυτό το πρόβλημα, οι καλλιεργητές δεν θα μπορούσαν να παράγουν την ίδια ποσότητα τροφής.
Οι επιστήμονες άρχισαν να αναπτύσσουν πρακτικές στην άκρη του χωραφιού, έτσι ώστε οι καλλιεργητές να μπορούν να διατηρήσουν την πρώιμη φύτευση που προσφέρουν οι αποχετεύσεις πλακιδίων προστατεύοντας παράλληλα τα κοντινά ρυάκια -και τον Κόλπο του Μεξικού- από τη μόλυνση από νιτρικά άλατα.
Ένας από αυτούς τους επιστήμονες είναι ο Τομ Ίζενχαρτ, γεωπόνος και καθηγητής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αϊόβα. Το 2013, ο Isenhart και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν δεδομένα σχετικά με την ικανότητα κορεσμένων λωρίδων φυσικοποιημένης γης κοντά σε ρέματα να αφαιρούν νιτρικά άλατα από το νερό αποστράγγισης πλακιδίων. Υπήρχαν καλά νέα. «Η αρχική μελέτη για τα κορεσμένα παρόχθια ρυθμιστικά διαλύματα ήταν πολλά υποσχόμενη», λέει ο Isenhart."Και οδήγησε το USDA να αναπτύξει ένα πρότυπο διατήρησης για την πρακτική."
Υπήρχε μια σημαντική διαφορά στις λωρίδες αποθήκευσης που μελέτησε αυτή η ομάδα. Οι αποχετεύσεις πλακιδίων έτειναν να τρέχουν κάτω από τυπικές λωρίδες προστασίας στα Μεσοδυτικά. Αυτή η ομάδα επανασύνδεσε τη ροή του νερού πίσω στο έδαφος. "Τα τυπικά παραποτάμια ρυθμιστικά διαλύματα σε στραγγισμένα τοπία με πλακάκια δεν αφαιρούν πολλά νιτρικά άλατα επειδή η ροή του νερού δεν συνδέεται μέσω του εδάφους", λέει ο Isenhart.
Το νερό που ρέει προς τα κάτω και μέσα από το έδαφος πριν φτάσει σε μια πηγή νερού καθαρίζεται μέσω φυσικών διεργασιών. Η εγκατάσταση των αποχετεύσεων πλακιδίων κατευθύνει το νερό απευθείας στο ρέμα, κόβοντας το buffer. Αυτό το νερό δεν ωφελείται από την ικανότητα του ρυθμιστικού διαλύματος να αφαιρεί βιολογικά τα νιτρικά.
Η λύση της ομάδας ήταν να εκτρέψει ένα κλάσμα της ροής του νερού ως ρηχά υπόγεια νερά εντός του ρυθμιστικού διαλύματος. «Ανασκάψαμε την έξοδο του πλακιδίου εντός της λωρίδας απομόνωσης», λέει ο Isenhart. «Στη συνέχεια εγκαταστήσαμε ένα κιβώτιο ελέγχου με εξόδους προσαρτημένες σε νέο διάτρητο σωλήνα που χρησιμεύει ως σωλήνας διανομής. Δημιουργήσαμε επίσης ένα σύστημα που μας επιτρέπει να προσαρμόζουμε τη στάθμη του νερού. Αυτό διασφαλίζει ότι το νερό αποστραγγίζεται από τα αγροκτήματα στο έδαφος της λωρίδας προστασίας. Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι μόλις εγκατασταθούν, αυτά τα συστήματα δεν χρειάζεται να τα διαχειρίζεται ενεργά ο αγρότης."
Η ομάδα του Isenhart μπόρεσε να επεκτείνει τη μελέτη των κορεσμένων παρόχθιων ρυθμιστικών διαλυμάτων σε πέντε επιπλέον τοποθεσίες στην Αϊόβα. «Αυτές οι πρόσθετες μελέτες απαιτήθηκαν για να επιβεβαιωθούν τα αρχικά αποτελέσματα στην πρώτη μας τοποθεσία μελέτης», λέει ο Isenhart. Προσδιόρισαν επίσης την αποτελεσματικότητα των κορεσμένων παρόχθιων ρυθμιστικών ταινιών σε άλλες τοποθεσίες. Αυτές οι διαφορετικές τοποθεσίες είχαν διαφορετικά εδάφη και τοπία - σημαντικές πληροφορίες για τους καλλιεργητές. Επιπλέον, η μελέτη επεκτάθηκε σε αρκετά χρόνια. Αυτό έδωσε στους ερευνητές δεδομένα σχετικά με τα buffers κατά τη διάρκεια ποικίλων καιρικών συνθηκών, ιδιαίτερα ποικίλων βροχοπτώσεων.
Άλλοι επιστήμονες εργάζονται σε άλλες λύσεις για τη μείωση των επιπέδων νιτρικών αλάτων από τα στραγγιζόμενα από πλακάκια χωράφια. Ο Isenhart και η ομάδα του υπολόγισαν το κόστος της αφαίρεσης νιτρικών αλάτων για διάφορα συστήματα αφαίρεσης νιτρικών αλάτων. Το κόστος ανά λίβρα νιτρικού που αφαιρέθηκε για κορεσμένα παρόχθια ρυθμιστικά διαλύματα ήταν 1,33 $ (ή ανά κιλό, 2,94 $), με διάρκεια ζωής 40 χρόνια. Οι βιοαντιδραστήρες απονιτροποίησης κομματιών ξύλου έχουν διάρκεια ζωής περίπου 10 χρόνια (πριν τα ροκανίδια πρέπει να αντικατασταθούν) και έχουν κόστος 0,95 $ ανά λίβρα (ή ανά κιλό, 2,10 $) αζώτου που αφαιρείται.
"Οι κορεσμένες παραποτάμιες λωρίδες buffer είναι συγκριτικά απλούστερες, φθηνότερες και ταχύτερες στην εγκατάσταση από πολλά συστήματα", λέει ο Isenhart. "Αλλά δεν είναι κατάλληλα για όλα τα χωράφια. Απαιτούν συγκεκριμένα εδάφη και χαρακτηριστικά τοπίου για να λειτουργήσουν σωστά. Αυτό μπορεί να περιορίσει τη χρήση τους σε ορισμένους τύπους λεκανών απορροής."
Με την επανασύνδεση της ροής του νερού πίσω μέσω του εδάφους, οι κορεσμένες παρόχθιες ρυθμιστικές ταινίες εκμεταλλεύονται τη φυσική ικανότητα καθαρισμού του εδάφους. Όταν οι συνθήκες στο χωράφι επιδέχονται την εγκατάστασή τους, αποτελούν αποτελεσματικό εργαλείο για τη μείωση των φορτίων νιτρικών αλάτων σε κοντινά ρεύματα και λίμνες, επιτρέποντας στους καλλιεργητές να συνεχίσουν να χρησιμοποιούν αποχετεύσεις πλακιδίων.
