Langsigtet undersøgelse har til formål at forstå prærieøkologi efter landbrugsjord er forladt

På tværs af USA, landmænd har forladt millioner af hektar jord på grund af økonomi og hindringer som at tabe vandborde, der umuliggør kunstvanding af afgrøder. Siden 2001 har en mangeårig undersøgelse ved University of Kansas har forbedret forskernes greb om, hvordan man genopretter indfødte præriegræsarealer på disse forladte landområder, og hvordan restaurering påvirkes af landbrugsmaterialer såsom nitrogen.

"Landbrug ødelagde den oprindelige prærievegetation og ændrede jorden - så vi ser på, hvordan økologiske samfund genopstår fra disse forstyrrelser, " sagde Bryan Foster, professor i økologi og evolutionsbiologi og seniorforsker ved Kansas Biological Survey, hvem leder forskningen. "Ved at gøre det, især på lang sigt, vi lærer, hvordan vi kan fremskynde processen med at genoprette det oprindelige prærieøkosystem. "

Den langsigtede undersøgelse blev for nylig genfinansieret af National Science Foundation's Long-Term Research in Environmental Biology (LTREB) program med et femårigt, $ 360, 000 tilskud.

Arbejdet foregår nord for Lawrence på KU Field Station, hvor Foster, sammen med kolleger, bachelorer og kandidatstuderende, foretage undersøgelser på to forsøgsområder, hver nogenlunde samme størrelse som en fodboldbane.

"Denne LTREB har to eksperimenter, begge placeret på en forladt landbrugsmark, der blev brugt til landbrug for mange, mange år, " Foster sagde. "Et af de eksperimenter, der blev oprettet i 2001 på frisk forladt landbrugsjord på pløjet bar jord, ser på plantesamfundets ombygning som reaktion på kvælstofgødskning i den sammenhæng. I den anden, vi ser på at manipulere gødningsbehandling i den eksisterende vegetation på en forladt hømark."

Meget af forskningen på KU Feltstation fokuserer på indflydelsen af ​​kvælstofbaserede gødninger på plantesamfundet. Mens nitrogen er det primære næringsstof for planter, overskydende nitrogen i den post-agricultural jord forvrænger det indfødte prærie-økosystem, gør restaurering vanskeligere.

"Overskydende nitrogen fører til tab af plantediversitet, "Foster sagde." Vi ser dette på verdensplan, ud over de store sletter. Kvælstof er det vigtigste næringsstof for plantevækst på land. Men når du tilføjer overskydende næringsstoffer, som kun favoriserer nogle få arter, der er gode til at få adgang til og udnytte det - og de planter udkonkurrerer andre arter. Så, du forenkler det system. Det bliver domineret af nogle få arter."

Ud over tidligere befrugtning, forladt landbrugsjord absorberer kvælstof fra luft- og vandforurening - og påvirker ikke kun planter, men hele økosystemet.

"Forurening aflejrer nitrogen, der bare falder på landskabet, kommer fra overskydende nitrogen i atmosfæren, hovedsageligt fra industrielle processer og emissioner af fossile brændstoffer, "Sagde Foster." Også, overskydende nitrogen dumpet på landskaber fra gødning kommer i vandveje. Så, der er flere kilder til overskydende nitrogen, der trænger ind i akvatiske systemer og terrestriske systemer, og det påvirker biodiversiteten - planter mere direkte, men med en kaskadende effekt på insekter, der lever af planter og dyr, der spiser insekterne. Bakterier og svampe under jorden er påvirket, også."

Projektet Foster begyndte i 2001 med Val Smith, den afdøde professor i økologi &evolutionsbiologi ved KU, som var førende inden for akvatisk økologi og co-primær efterforsker på det oprindelige tilskud, der finansierede projektet, nu har overvåget vegetationsændringer efter landbrugsparceller i 16 år. Ifølge Foster, undersøgelsens langsigtede karakter giver et unikt indblik i, hvordan højgræsprærien i hele Nordamerika kan komme sig, hvilket ville være umuligt med kortsigtet forskning.

"Værdien af ​​data vokser, efterhånden som de strækker sig over årtier, "sagde han." På lang sigt, vi lærer om, hvordan vi kan fremskynde den proces for at genoprette den oprindelige prærie igen. Det har vist sig at være svært. Du kan genoprette den på en overfladisk måde - få de dominerende græsser genetableret. Men det er svært at fastslå niveauet af mangfoldighed, det store antal arter. Det er ofte mindre forskelligartet efter forstyrrelse, med mindre rigelige bredblade vildblomster, som vi kalder 'forbs'. Det er den virkelige udfordring i restaurering, at genetablere den oprindelige biodiversitet. "

I øvrigt, arbejdet på KU Field Station har bidraget til uddannelsen af ​​mange bachelor- og kandidatstuderende, der lærer at udføre forskning gennem NSF LTREB -undersøgelsen.

"Fordi det er et langsigtet eksperiment og føderalt finansieret, det har støttet forskning og inddragelse af over 60 kandidater og 12 kandidatstuderende, " sagde Foster. "Det har været til gavn for mange mennesker. Hvert år har vi kandidatstuderende, der hjælper os i marken, og mange af dem fortsætter med at udføre deres eget arbejde der. Vi har studerende involveret, der har udviklet kandidat- og ph.d. projekter i forbindelse med det langsigtede studie. "