Fjernelse af nitrat for sundere økosystemer

Kvælstof kan udgøre et dilemma for landmænd og jordforvaltere.

På den ene side, det er et vigtigt næringsstof for afgrøder.

Imidlertid, overskydende kvælstof i gødning kan komme ind i grundvandet og forurene vandsystemerne. Dette nitrogen, normalt i form af nitrat, kan forårsage algeopblomstring. Mikrober, der nedbryder disse alger, kan i sidste ende fjerne ilt fra vandområder, forårsager døde zoner og fiskedrab.

I en ny undersøgelse, forskere har identificeret nitratfjernelse hotspots i landskaber omkring landbrugsvandløb.

"Forståelse af, hvor nitratfjernelsen er højest, kan informere forvaltningen af ​​landbrugsstrømme, " siger Molly Welsh, hovedforfatter af undersøgelsen. "Denne information kan hjælpe os med at forbedre vandkvaliteten mere effektivt."

Welsh er en kandidatstuderende ved State University of New York College of Environmental Science and Forestry. Hun studerede fire vandløb i det nordvestlige North Carolina. Vandløbene viste en række nedbrydnings- og genopretningsaktivitet. Et af vandløbene var blevet genoprettet. To andre lå ved siden af ​​landbrugsjorder. Den fjerde lokalitet havde landbrugsaktivitet i et opstrøms område.

Forskerne analyserede vand- og sedimentprøver fra vandløbene. De analyserede også jordprøver fra bufferzoner ved siden af ​​vandløbene. Bufferzoner er strimler af jord mellem en landbrugsmark og åen. De omfatter ofte indfødte planter. Tidligere forskning viste, at de er særligt effektive til at absorbere og fjerne nitrat.

Welsh's forskning bekræftede tidligere resultater:Nitratfjernelse i bufferzoner var signifikant højere end i vandløbssedimenter. "Hvis nitratfjernelse er målet for restaurering af vandløb, det er afgørende, at vi bevarer eksisterende bufferzoner og genkobler vandløb til bufferzoner, " siger walisisk.

Inden for disse bufferzoner, nitratfjernelse hotspots forekom i lavtliggende områder. Disse hotspots havde fin-tekstureret jord, rigeligt med organisk materiale i jorden, og masser af fugt. Det samme gjaldt i vandløb. Nitratfjernelsen var højest i bassiner, hvor der blev samlet vand i lange tider. Disse pools havde en tendens til at have fine sedimenter og høje niveauer af organisk materiale. Imidlertid, bassiner skabt under vandløbsrestaurering ved at installere kanalspændende klipper viste ikke høje niveauer af nitratfjernelse. Oprettelse af pools ved hjælp af træaffald fra træer kan være mere effektivt end klippestrukturer til fjernelse af nitrogen i strømmen.

Forskerne testede også simple statistiske modeller for at forstå, hvilke faktorer der fremmer nitratfjernelse. Bankens hældning og højde, vegetation og jordtype, og tid på året forklarede 40 % af bufferzonens nitratfjernelse. Svarende til de hotspots, der blev identificeret i felteksperimentet, fine sediment teksturer, organisk stof, og indhold af opløst kulstof var nøglen til at fjerne nitrater i vandløb.

"Vores resultater viser, at det kan være muligt at udvikle simple modeller til at styre kvælstofhåndteringen, " siger walisisk. "Men, der er behov for mere arbejde med at indsamle og evaluere data. Så kan vi finde de bedste parametre at inkludere i disse modeller."

Welsh fortsætter med at studere, hvordan restaurering af vandløb påvirker bevægelsen af ​​vand og nitratfjernelse. Hun undersøger også, hvordan tiltag til at øge nitratfjernelsen påvirker andre aspekter af landskabsforvaltning.