Artikel ini diterbitkan ulang dari The Midwest Center for Investigative Reporting, dan diterbitkan bersama dengan AS HARI INI. Baca artikel aslinya.
Terletak di pusat lumbung pangan Amerika, Champaign County, Illinois, membantu memenuhi permintaan jagung dan kedelai nasional sekaligus memicu salah satu dampak perubahan iklim yang lebih berbahaya—pembuangan pupuk.
Setiap tahun, para petani menerapkan berton-ton pupuk nitrogen ke petak-petak tanaman yang luas yang menyelimuti lanskap datar Champaign.
Saat hujan membawa pupuk yang tidak terpakai ke Sungai Sendok di dekatnya, hujan memicu pertumbuhan alga beracun di hilir.
Kelebihan nutrisi mengalir dengan air dari Sendok ke serangkaian sungai yang lebih besar sampai dibuang ke Teluk Meksiko, memicu zona mati besar di mana tidak ada kehidupan yang bisa bertahan.
Kerusakan lingkungan—semakin mekar dan zona mati yang tumbuh secara konsisten—telah didokumentasikan dengan baik selama beberapa dekade.
Namun, perubahan cara hujan turun, seperti yang dijelaskan dalam USA TODAY selama setahun penuh penyelidikan, telah mengatur panggung untuk hal-hal menjadi jauh lebih buruk, banyak ilmuwan sekarang percaya. Planet yang memanas membawa lebih banyak curah hujan secara keseluruhan, dan lebih banyak hujan khususnya, ke wilayah AS yang sama yang menanam sebagian besar tanaman yang bergantung pada pupuk di Amerika.
Champaign County, yang memiliki salah satu negara dengan jumlah surplus nitrogen terbesar, adalah titik awal untuk dampak ini.
AS HARI INI dan Selidiki Midwest menganalisis data curah hujan musim semi dan kadar nitrogen antara 2014 dan 2020 di Sungai Sendok. Analisis tersebut menemukan bahwa jenis peristiwa curah hujan ekstrem yang lebih sering terjadi oleh planet yang memanas menyebabkan limpasan pupuk tiga kali lebih banyak daripada peristiwa hujan lainnya dan berkontribusi pada bagian yang sangat besar di saluran air.
Outlet media memilih Champaign County karena tingginya tingkat surplus nitrogen untuk tanaman jagung—nomor tiga di negara ini—dan karena itu adalah salah satu dari sedikit tempat di mana Survei Geologi AS melacak konsentrasi nitrogen di daerah aliran sungai selama periode multi-tahun.
Nitrogen di Sendok melonjak 42 kali selama tujuh mata air yang dilacak oleh pemerintah federal. Tiga puluh enam paku muncul setelah hujan, ketika pupuk menempel pada partikel tanah dan terlepas dari ladang pertanian dan masuk ke sungai.
Namun, terkadang hujan datang begitu cepat dan deras sehingga puluhan ribu pon pupuk nitrogen mengalir ke sungai dan menyebabkan ketinggian air melonjak.
Tiga badai terberat membuang sepertiga dari semua nitrogen selama periode ini ke Sungai Sendok.
Temuan ini mencerminkan studi yang lebih besar yang dilakukan oleh beberapa peneliti yang menemukan bahwa hujan lebat di sepanjang DAS Mississippi juga berkontribusi pada sepertiga nitrogen yang mengalir ke Teluk Meksiko. Hujan deras ini terjadi hanya dalam sembilan hari per tahun.
Di antara konsekuensi paling mencolok dari limpasan pupuk, zona mati Teluk membentang di pesisir Louisiana dan Texas dan membuat perairan seluas 6.330 mil persegi tidak dapat dihuni, menurut pengukuran terbaru oleh National Oceanic and Atmospheric Administration.
Mekar ganggang terapung telah berkembang dan menyusut selama 35 tahun terakhir tetapi secara konsisten melampaui target yang ditetapkan oleh Gugus Tugas Hipoksia Badan Perlindungan Lingkungan AS. Rata-rata lima tahun saat ini hampir tiga kali lebih tinggi dari target.
Tapi itu bukan hanya Teluk Meksiko. Limpasan pupuk mendatangkan malapetaka di sungai dan danau di seluruh negeri. Ini mencemari air minum, membahayakan kehidupan air dan membuat orang sakit dan hewan peliharaan. Ini telah memusnahkan populasi manatee di Florida dan mengotori Teluk Chesapeake di timur laut.
Jenis ganggang tertentu, seperti cyanobacterial, menyebabkan infeksi pernapasan, perdarahan gastrointestinal, dan muntah, serta bertanggung jawab atas setidaknya 321 kunjungan ruang gawat darurat di Amerika Serikat antara tahun 2017 dan 2019 saja, menurut studi Centers for Disease Control and Prevention. Di seluruh dunia, sekitar 60.000 orang setiap tahun diracuni oleh ganggang yang mekar.
Mekar juga mengeluarkan metana, gas rumah kaca yang memperburuk pemanasan global. EPA baru-baru ini menemukan bahwa emisi dari bunga dapat meningkat 30 hingga 90 persen pada abad berikutnya.
Ini adalah lingkaran umpan balik yang menghancurkan. Mekarnya alga berkontribusi pada pemanasan global, yang meningkatkan curah hujan, yang kemudian memperburuk limpasan pupuk.
Di Illinois, jumlah hari dengan setidaknya dua inci curah hujan telah meningkat sekitar 40 persen selama abad terakhir, menurut penilaian iklim negara bagian tahun 2021. Dan musim semi—ketika banyak petani menggunakan pupuk—diperkirakan akan mengalami peningkatan curah hujan terbesar pada akhir abad ini, kata penilaian tersebut.
Pada saat yang sama, petani semakin banyak menggunakan pupuk. Antara tahun 1960 dan 1980 saja, penggunaannya pada tanaman utama negara meningkat tiga kali lipat—dari 7,5 metrik ton yang diterapkan setiap tahun menjadi 23,7 juta ton. Level tersebut telah melayang di sekitar titik tertinggi sejak saat itu.
Lipat gandakan apa yang terjadi di Champaign County dengan ratusan komunitas pertanian di seluruh Amerika Serikat—dan di Lembah Sungai Mississippi pada khususnya.
Salah satu "sinyal terkuat" dari perubahan iklim adalah peningkatan intensitas curah hujan, kata Trent Ford, ahli iklim negara bagian Illinois. Dan salah satu tantangan terbesarnya adalah peningkatan limpasan pupuk, katanya.
Terlepas dari masalah tersebut, hanya ada sedikit peraturan pemerintah tentang aplikasi dan pengelolaan pupuk. Tidak seperti pestisida, petani dapat menggunakan pupuk sebanyak yang mereka inginkan dan tidak dikenakan denda atau hukuman jika melebihi jumlah yang aman.
Mengatur aplikasi pupuk kimia dan pupuk kandang akan sulit, kata Richard Cruse, profesor agronomi di Iowa State University. “Anda harus mengawasi hampir setiap acre yang ditanami,” katanya.
Upaya pemerintah untuk melakukan hal itu secara konsisten ditentang oleh kelompok pertanian seperti Federasi Biro Pertanian Amerika.
Sementara itu, tindakan sukarela untuk mengurangi limpasan—seperti menanam tanaman penutup—sangat lambat dilakukan.
Di Illinois, petani menanam total 1,4 juta hektar tanaman penutup tanah pada tahun 2019, tetapi akan membutuhkan tambahan 20,7 juta hektar sehubungan dengan praktik manajemen lainnya untuk mencapai tujuan jangka panjang EPA tentang pengurangan nutrisi, menurut laporan dua tahunan negara bagian itu. .
“Mereka tidak dalam urutan besarnya yang perlu kita lihat untuk benar-benar memiliki perubahan,” kata Catie Gregg, seorang spesialis pertanian di Jaringan Sungai Prairie nirlaba Illinois. “Maka ini semakin diperumit oleh perubahan iklim.”
Lebih banyak pupuk, lebih banyak masalah
Pada akhir Juni, petani Champaign County Ann Swanson melihat saat awan hujan berkumpul menggelapkan langit.
Dia mengutuk.
Swanson, yang menjalankan pertanian organik seluas 10 hektar yang menanam tomat, paprika, dan labu, tahu bahwa hujan yang datang berarti bencana bagi tanamannya.
Hujan deras yang mengejutkan yang melanda sebagian besar Illinois tengah minggu itu melahirkan tornado dan mengakhiri acara di luar ruangan secara tiba-tiba. Itu juga membasahi wilayah metropolitan Champaign-Urbana dengan curah hujan 5,1 inci.
Ann Swanson, manajer Hendrick House Farms di ladang yang biasanya memiliki tanaman. Banjir di awal musim merusak tanaman. Foto oleh Darrell Hoemann, Investigate Midwest.
Itu setengah inci di atas jumlah curah hujan rata-rata di daerah itu selama sebulan penuh, menurut Survei Air Negara Bagian Illinois di University of Illinois di Urbana-Champaign.
Hujan menyebabkan sebagian besar dari 2.000 tomat Swanson mengembangkan bintik-bintik bakteri, mengakhiri musim lebih awal.
“Anda hanya tidak mengharapkan hujan sebanyak itu setelah Juni,” kata Swanson. “Itu benar-benar mengecewakan.”
Swanson tidak berada di DAS Sungai Sendok, jadi kelebihan pupuk dari pertaniannya malah mengalir ke Sungai Kaskaskia. Namun Swanson menerapkan sejumlah praktik pertanian untuk memastikan nutrisi tetap berada di tanahnya.
Pada awal setiap musim, kata Swanson, dia mengambil sampel tanahnya untuk melihat berapa banyak nutrisi yang sudah dimilikinya dan menyesuaikan penggunaan pupuknya. Alih-alih membuang semuanya pada awal musim tanam, ia menerapkannya sedikit demi sedikit saat tanamannya tumbuh.
Jika prakiraan cuaca menunjukkan curah hujan yang tinggi, dia akan menunggu hingga kondisi yang lebih kering agar tanaman dapat menyerap nutrisi paling banyak.
"Itulah mengapa 'side dressing' umumnya lebih efisien, karena Anda memberi makan tanaman sepanjang musim tanam, dibandingkan dengan meletakkan gumpalan besar ini di awal musim atau bahkan sebelum musim dimulai," kata Kelsey Griesheim, peneliti mahasiswa pascasarjana di departemen ilmu alam dan sumber daya lingkungan di University of Illinois.
Swanson juga menggunakan tanaman penutup. Ditanam di luar musim ketika ladang biasanya kosong, tanaman penutup tanah dapat memperbaiki struktur tanah, membuatnya lebih seperti "spons," kata Gregg. Spons menyerap kelebihan air dan nutrisi dan juga meningkatkan kesehatan tanah secara keseluruhan.
“Dengan penanaman penutup tanah,” kata Swanson, “Saya ingin memastikan bahwa saya mengembalikan unsur hara tersebut ke dalam tanah sehingga saya tidak terus-menerus menghabiskan unsur hara dari tahun ke tahun.”
Paprika kesehatan di Hendrick House Farms. Banjir di awal musim merusak tanaman. Foto oleh Darrell Hoemann, Selidiki Midwest
Tapi Swanson adalah pengecualian.
Banyak petani yang menggunakan pupuk secara berlebihan sebagai pagar terhadap hujan lebat, kata Cruse, profesor Universitas Negeri Iowa. Ini adalah cara yang murah untuk memastikan hasil maksimal dari setiap panen, katanya, tetapi dapat memperburuk masalah limpasan.
“Ini seperti polis asuransi,” kata Cruse. “Biaya pupuk, tetapi tidak cukup untuk mengoptimalkan hasil panen Anda, bahkan lebih mahal.”
Tanaman jagung di Champaign County saja memiliki rata-rata 31 juta pon lebih banyak nitrogen daripada yang mereka butuhkan setiap tahun selama dekade yang berakhir pada 2019, menurut data yang dikumpulkan oleh para peneliti Iowa State University.
Itu adalah jumlah surplus nitrogen tertinggi ketiga di negara ini untuk jagung, yang merupakan salah satu tanaman yang paling bergantung pada pupuk.
Beracun dan mahal
Sekitar 350 mil di utara Champaign County, Erika Balza mengetahui secara langsung konsekuensi beracun dan mahal dari limpasan pupuk yang tidak terkendali.
Ketika ibu dua anak ini pindah ke rumah suami barunya di pedesaan Kewaunee County, Wisconsin, di luar Green Bay, hampir satu dekade lalu, dia ingat suaminya memperingatkan mereka untuk tidak minum air.
“Kamu bisa mandi dengannya, kamu bisa mencuci pakaian dengannya, menjalankan mesin pencuci piring, tapi kamu tidak bisa meminum airnya di sini,” dia mengingat perkataannya.
Alasannya:Kotoran yang digunakan sebagai pupuk di ladang pertanian terdekat merembes ke sumur keluarganya setelah hujan, kata Balza. Air tersebut telah beberapa kali dites positif mengandung bakteri coliform.
Ini adalah situasi yang sangat berbahaya bagi Balza karena sistem kekebalannya yang terganggu akibat kanker payudara metastatik stadium empat.
Tapi itu bukan satu-satunya masalah.
Suatu hari di tahun 2016, kata Balza, dia menyalakan mesin pencuci piringnya sebelum menuju ke atas untuk tidur. Saat dia menyalakan keran untuk menyikat giginya, airnya keluar berwarna coklat dan berbau pupuk kandang. Pengujian mengungkapkan sapi dan bakteri E. Coli.
Departemen Sumber Daya Alam Wisconsin dan sumbangan dari seorang petani menutupi biaya lebih dari $13.000 untuk memasang sumur baru untuk mengalirkan air ke rumahnya. Tetapi Balza harus membeli sendiri mesin pencuci piring baru seharga $700 setelah insiden itu merusak mesin cuci yang lama.
Stoples ini berisi air cokelat yang diambil dari keran di Kabupaten Kewaunee yang peneliti ikat untuk menyebarkan kotoran di ladang terdekat pada tahun 2016. Tanah dari ladang dan air dari rumah memiliki tanda yang sama untuk kontaminan tinja. Foto milik Departemen Konservasi Tanah dan Air Kabupaten Kewaunee
Bahkan dengan sumur baru, katanya, airnya masih menunjukkan bukti bakteri coliform dan E. coli, serta kadar nitrat yang tinggi.
Balza mengatakan ada kurangnya pengawasan bagi petani yang menggunakan pupuk kandang.
“Dia pergi dengan tamparan di pergelangan tangan,” katanya tentang petani yang menurutnya bertanggung jawab atas limpasan tersebut.
Fasilitas pengolahan air masyarakat sama berisikonya dengan sumur individu.
Hanya setengah jam berkendara ke timur Champaign di daerah tetangga Vermilion, pabrik pengolahan air permukaan Aqua Illinois membersihkan air minum dari Danau Vermilion yang melayani sekitar 38.000 orang.
Nitrat dalam pasokan adalah masalah musiman, kata manajer pabrik, David Cronk.
Di musim semi—ketika beberapa petani menerapkan pupuk dan waktu dalam setahun yang diperkirakan akan mengalami salah satu peningkatan curah hujan terbesar akibat perubahan iklim—konsentrasi nitrat bisa mencapai 12 hingga 13 miligram per liter sebelum air diolah, katanya. . Batas federal adalah 10 mg/L.
Pada 1990-an, ketika kadar nitrat melanggar batas federal, penduduk diberi air kemasan, kata Cronk. Jadi, pada tahun 2000, unit penukar ion senilai $4 juta dipasang untuk menyaring air.
Cronk mengatakan pabriknya bekerja sama dengan petani sehingga mereka menggunakan metode terbaik untuk memastikan nitrat tidak masuk ke air.
“Itu pertahanan utamamu, jujur. Kami adalah pertahanan terakhir, ”kata Cronk. “Kami membuat air Anda aman untuk diminum di sini. Tapi apa yang dilakukannya untuk sisa DAS Mississippi? Masih ada di sana.”
Masalah lain yang dihadapi masyarakat di seluruh negeri dari limpasan adalah ganggang beracun yang mekar di danau dan kolam.
TJ McCloud dan Chris Hoffman, menyiapkan larutan tanah liat bentonit untuk mengolah kolam di Arlington Heights, Illinois. Foto oleh Ignacio Calderon, Selidiki Midwest
Ava Boswell, manajer layanan lingkungan di McCloud Aquatics, sebuah perusahaan pengelola danau yang berbasis di Northern Illinois, mengatakan cyanobacteria, sejenis ganggang beracun, telah menjadi lebih sering terjadi di beberapa area pertanian atau area dengan banyak pembangunan perkotaan di Illinois.
Meskipun ganggang hijau biasa lebih banyak ditemukan oleh perusahaan daripada cyanobacteria, ganggang hijau juga dapat menghilangkan oksigen ikan jika danau atau kolam tidak dirawat, katanya.
Meskipun penurunan kualitas air yang mereka lihat dapat disebabkan oleh peningkatan keseluruhan ganggang yang mekar, Boswell mengatakan hal itu juga dapat dikaitkan dengan peningkatan frekuensi pengujian.
'Lemah, tidak fokus, dan kekurangan dana'
Upaya untuk mengatur aplikasi pupuk dan limpasan telah mendapat perlawanan keras dari industri pertanian.
Tantangan itu menjadi semakin sulit, ironisnya, oleh Undang-Undang Air Bersih 1972. Meskipun pertanian telah lama diidentifikasi sebagai sumber utama polusi air, undang-undang penting negara ini secara eksplisit mengecualikan pembuangannya dari regulasi.
Akibatnya, upaya untuk mengatasinya menjadi “lemah, tidak fokus, dan kekurangan dana”, tulis seorang peneliti Universitas Vanderbilt bernama J.B. Ruhl pada tahun 2000, dan lobi yang intens dari kelompok tani telah membuat peraturan tidak dapat ditegakkan.
Itulah yang terjadi pada tahun 2014 ketika pemerintahan Obama berusaha untuk mendefinisikan secara lebih luas perairan mana yang dilindungi oleh undang-undang tersebut dalam sebuah langkah yang oleh para petani disebut sebagai sebuah tindakan yang melampaui batas. Mereka takut pemerintah akan mencoba mengatur saluran irigasi, kolam, dan bahkan genangan air mereka.
Federasi Biro Pertanian Amerika menanggapinya dengan meluncurkan kampanye #DitchtheRule yang membingkai upaya tersebut sebagai “perampasan tanah”.
Biro pertanian negara bagian dan kelompok lain yang mewakili petani juga bergabung dalam aksi tersebut, menurut Center for Responsive Politics. Pada tahun 2015, Federasi Biro Pertanian Amerika menghabiskan $2,8 juta untuk melobi masalah yang mencakup aturan air bersih.
EPA membalas dengan kampanyenya sendiri yang disebut #DitchtheMyth untuk memerangi apa yang disebutnya “misinformasi.” Taktik lain yang digunakan, Kantor Akuntabilitas Pemerintah kemudian menemukan, melanggar hukum terhadap propaganda rahasia.
Pada akhirnya, aturan itu gagal.
Beberapa tahun sebelum pertempuran itu, pada tahun 2011, EPA telah memperingatkan bahwa setengah dari sungai AS memiliki tingkat nitrogen sedang hingga tinggi dan pelanggaran air minum nitrat telah berlipat ganda dalam delapan tahun sebelumnya.
Badan tersebut mengeluarkan peringatan ini dalam apa yang dikenal sebagai "Memo Stoner", dan mengusulkan agar negara bagian mengurangi tingkat tersebut dengan berfokus pada beberapa bidang, termasuk penggunaan pupuk pertanian.
Namun, satu dekade kemudian, Illinois dan pemangku kepentingannya masih dalam proses menerapkan rencana untuk mengurangi limpasan.
“Anda mencoba untuk mempengaruhi perubahan pada sekitar 22 juta hektar lahan pertanian yang dioperasikan oleh sekitar 72.000 petani independen, dan itu adalah peningkatan besar,” kata Trevor Sample, yang mengoordinasikan Implementasi Strategi Pengurangan Kehilangan Nutrisi Illinois untuk EPA negara bagian.
EPA negara bagian adalah salah satu dari beberapa mitra dalam upaya berkelanjutan untuk mengurangi limpasan. Lainnya termasuk Departemen Pertanian negara bagian dan Biro Pertanian Illinois.
Kelompok-kelompok itu mengingat memo Stoner, kata Lauren Lurkins, direktur kebijakan lingkungan Biro Pertanian Illinois. “Sekarang kami berada di tengah-tengah penerapan strategi kami untuk tantangan lingkungan yang sangat kompleks.”
Charles Meier, seorang anggota parlemen dari Partai Republik, mengatakan mayoritas petani telah melakukan yang terbaik untuk meninggalkan lingkungan yang lebih baik untuk generasi berikutnya.
“Seorang petani tidak mau membayar pupuk yang pada akhirnya akan dicuci dan larut ke dalam air juga,” katanya. “Kami ingin menyimpan pupuk di dalam tanah.”
Mengambil tindakan
Ada tanda-tanda bahwa beberapa program pemerintah mendapatkan daya tarik.
Di Illinois, program Fall Covers for Spring Savings menawarkan diskon asuransi $5 untuk setiap acre tanaman penutup yang terdaftar. Selama musim tanam 2019-20, negara bagian memiliki dana untuk 50.000 hektar.
Jatah itu diisi hanya satu minggu setelah pembukaan.
Musim lalu, penjatahan dipenuhi dalam 12 jam, dengan tambahan 130.050 hektar yang telah diminta, menurut laporan dua tahunan negara bagian. Sekarang, program tersebut akan menggandakan batas acre, menurut EPA negara bagian.
Selain menahan pupuk, tanaman penutup tanah dapat meningkatkan jumlah makanan yang dihasilkan pertanian. Pertanian yang menggunakan tanaman penutup tanah setidaknya selama lima tahun berturut-turut dapat mengharapkan peningkatan tiga persen dalam produksi jagung dan sekitar lima persen peningkatan produksi kedelai, menurut Penelitian dan Pendidikan Pertanian Berkelanjutan, sebuah program yang didukung oleh Departemen Pertanian AS.
Ann Williams, perwakilan negara bagian Demokrat di Illinois dan ketua komite energi dan lingkungan negara bagian, mengatakan banyak komunitas pertanian beradaptasi karena mereka melihat manfaat ini.
“Terlepas dari dampak iklim, itu memiliki manfaat untuk hasil panen mereka, untuk keuntungan mereka,” katanya. “Saat itulah Anda benar-benar dapat membuat argumen yang sangat kuat bahwa penerapan penerapan tidak hanya demi kepentingan terbaik komunitas dan dunia pada umumnya, tetapi juga demi kepentingan terbaik ekonomi Anda sendiri.”
Tetapi menerapkan semua praktik pengelolaan yang diperlukan dalam pertanian bisa memakan biaya—sekitar $789 juta per tahun untuk mengurangi nitrogen dan fosfor dalam tujuan jangka panjang, menurut laporan dua tahunan negara bagian tersebut.
“Kenyataannya adalah mengatasi dan mengurangi kerusakan akibat krisis iklim akan membutuhkan tindakan agresif jangka panjang yang berkelanjutan di semua tingkat pemerintahan,” kata Williams. “Saya pikir itu akan membutuhkan kombinasi pendidikan (dan) lebih banyak sumber daya yang dialokasikan untuk komunitas pertanian.”
Waktu untuk bertindak adalah sekarang, kata Gregg dari Prairie Rivers Network, jika tidak, akan lebih sulit untuk beradaptasi.
“Ketika kita melihat cuaca berubah, semakin sulit untuk mencapai tujuan yang kita inginkan,” katanya. “Benar-benar tidak ada waktu yang tepat untuk mencoba sesuatu yang baru, tetapi ini adalah sesuatu yang semakin buruk.”
