Con la calidad del agua en la Bahía de Chesapeake que sufre de exceso de nutrientes y poblaciones de peces en ríos como el Susquehanna que experimenta sesgos de género y otras anormalidades reproductivas, comprender cómo minimizar la escorrentía de nutrientes y compuestos disruptores endocrinos de los campos agrícolas después de las aplicaciones de estiércolUn objetivo crítico para la agricultura.
Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State muestra que la aplicación de estiércol a los campos de cultivo mediante la inyección de disco poco profundo en el suelo en lugar de la transmisión superficial tradicional reduce significativamente los estrógenos en la escorrentía superficial. Este hallazgo sugiere que los métodos de aplicación de estiércolpuede usarse para controlar el potencial de movilización de los estrógenos y señala oportunidades para proteger la calidad del agua aguas abajo.
La investigación, publicada este mes en Agricultura, ecosistemas y medio ambiente también investigó cómo los métodos de aplicación de estiércol afectaron la escorrentía del fósforo disuelto total y el carbono orgánico disuelto. Los investigadores descubrieron que las tasas de transporte de esos nutrientes, en menor grado, también fueron más bajas después de la inyección de estiércol que después de la difusión superficial.
Los hallazgos anteriores del estudio, que se realizó desde octubre de 2014 hasta el verano de 2015, se publicaron en el Revista de Calidad Ambiental en noviembre de 2016. La investigación tomó muestras de 10 eventos de escorrentía superficial de 12 parcelas de investigación, seis con cada método de aplicación, después de la aplicación de estiércol en otoño.
La aplicación de estiércol de ganado en los campos agrícolas proporciona nutrientes esenciales para los cultivos y agrega materia orgánica a los suelos. Sin embargo, el estiércol también introduce contaminantes emergentes en el medio ambiente, incluidos los estrógenos naturales 17 alfa-estradiol, 17 beta-estradiol, estrona y estriol, según Heather Gall, profesora asistente de ingeniería agrícola y biológica.
vLos investigadores usaron estiércol del ganado lechero, pero los estrógenos son un componente en el flujo de desechos no solo de los lácteos, sino también de todo el ganado y los humanos. Aunque este estudio se centró en los estrógenos naturales ubicuos, los estrógenos sintéticos también pueden afectar la calidad del agua, como el etinilestradiol, el ingrediente activo en las píldoras anticonceptivas o los andrógenos sintéticos como la trembolona, que a menudo se administran como implantes de orejas al ganado de carne.
Muchos factores influyen en el destino y el transporte de estas hormonas transmitidas por el estiércol, explicó la investigadora principal Odette Mina, una recién graduada de doctorado en ingeniería agrícola y biológica, incluido el tipo de estiércol aplicado, la tasa y el momento de la aplicación, el método yhistorial de aplicación, así como factores naturales como procesos hidrológicos y ciclos biogeoquímicos.
"El método de aplicación de estiércol animal puede influir en la disponibilidad de nutrientes y estrógenos para el agua de escorrentía", dijo Mina. "Varios estudios han demostrado los beneficios potenciales de la inyección de disco superficial para reducir el transporte de fósforo y nitrato en la escorrentía superficial en comparación con la emisión en superficie. Nuestra investigación demostró una reducción significativa del transporte de estrógenos en la escorrentía de las parcelas de inyección de disco poco profundo en relación con las parcelas de difusión superficial ".
Mina llegó a la investigación de una manera poco ortodoxa. Obtuvo su licenciatura en química hace más de dos décadas, una maestría en administración de empresas, y había estado trabajando en consultoría de ingeniería durante más de 20 años antes de que decidiera en 2010 continuarobtuvo una maestría en ingeniería. Obtuvo una maestría en ingeniería ambiental en Penn State Harrisburg y se unió al laboratorio de Gall en 2013.
Esta investigación se llevó a cabo en las parcelas de Kepler Farm ubicadas en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson en Rock Springs, cerca del campus de Penn State's University Park. El sitio consta de 12 parcelas hidrológicamente aisladas que dirigen la escorrentía superficial de cada parcela cuesta abajo a través de PVCtuberías a las cabañas cerca de las parcelas. Las cabañas están equipadas con cubos basculantes que miden el caudal de escorrentía superficial y permiten a los investigadores recolectar muestras ponderadas por el flujo para analizar los nutrientes y contaminantes en la escorrentía.
Mina señaló que los investigadores observaron una notable diferencia entre las cargas de estrógenos y las concentraciones en la escorrentía después de los eventos de precipitación. Cuando se inyectó estiércol en el suelo, era mucho menos probable que los estrógenos abandonaran el campo ". Tuvimos un evento de lluvia que ocurrió dos díasdespués de que se aplicó el estiércol, no fue un gran evento de lluvia, una tormenta típica que se esperaría todos los años, y causó un gran movimiento de estrógenos, carbono y fósforo desde las parcelas de transmisión de superficie ", dijo..
"Pero ese mismo evento no fue suficiente para siquiera desencadenar la escorrentía de las parcelas que habían sido sometidas a una inyección de estiércol en el disco superficial. Ese primer lavado eliminó concentraciones realmente altas de fósforo y estrógenos en relación con el resto del estudio, pero hubonada de las parcelas de inyección de disco poco profundo "
En pequeñas granjas lecheras típicas de los Estados Unidos del Atlántico medio, el estiércol se aplica con mayor frecuencia en primavera y otoño, pero la aplicación de estiércol puede ocurrir durante todo el año, aunque algunos estados restringen o prohíben las aplicaciones de estiércol de invierno. El estiércol se aplica generalmente a los cultivos de maíz, aunque otros cultivos también reciben estiércol, incluidas las legumbres.
La adopción de la inyección de estiércol de disco poco profundo entre los agricultores ha sido lenta, señaló Gall, y eso se debe principalmente al alto costo del nuevo equipo de inyección. Pero el método es compatible con la agricultura sin labranza y tiene el beneficio adicional de causar menosolor.
Antes de que pueda recomendar a todos los agricultores la transición a la inyección de estiércol, Gall tiene la intención de investigar más. En un estudio de seguimiento que ahora se está planificando, quiere asegurarse de que mantener los estrógenos fuera de la escorrentía superficial no provoque la filtración de contaminantesagua subterránea
"Potencialmente podría haber algunas compensaciones con la calidad del agua subterránea, por lo que al hacer la inyección de disco poco profundo podría estar promoviendo una mayor pérdida de nutrientes y estrógenos en el agua subterránea, tal vez causando preocupaciones localizadas para las personas que extraen el agua de los pozos", dijo Gall.
"Sin embargo, al menos desde la perspectiva de la escorrentía superficial, los resultados sugieren que la inyección de disco superficial podría ser una opción viable para reducir el transporte de nutrientes y estrógenos a los cuerpos de agua superficiales, como el río Susquehanna y la bahía de Chesapeake".
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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