Utah jorder glat greb om næringsstoffer

Græsplæner i Salt Lake Valley op til 100 år gamle er endnu ikke mættet i næringsstoffet nitrogen, som tilsættes med gødning, ifølge en ny undersøgelse fra University of Utah -forskere. Resultatet er overraskende, siden tidligere undersøgelser i det østlige USA foreslog, at befrugtet jord ville blive mættet med nitrogen inden for få årtier.

Noget andet sker i Salt Lakes jord, ifølge postdoktorforsker Rose Smith, hovedforfatter til den nye undersøgelse. Flere naturlige processer kan forklare det usædvanlige mønster af nitrogenakkumulering, selvom Smith endnu ikke er sikker på, hvilke der er ansvarlige i denne sag. Værket er udgivet i Oecologia og blev finansieret af National Science Foundation. Papiret er en del af et særnummer, der hedrer karrieren hos U. biologiprofessor og medforfatter James Ehleringer.

Nitrogens kilder og dræn

Kvælstof er et af de vigtigste næringsstoffer for planter, og nitrogencyklussen er, hvordan nitrogen i atmosfæren (som er rigeligt og, desværre, biologisk ubrugelig) omdannes til former, som planter kan bruge. Bakterier omdanner gasformigt nitrogen til nitrater, som kan optages af planter. Cyklussen fortsætter, da nedbrydende bakterier enten returnerer nitrogenet til jorden eller frigiver det til atmosfæren, hvor det kan virke som et forurenende stof. I nogle tilfælde, kvælstof kan gå tabt fra jorden, da det udvaskes via grundvand til søer eller vandløb - fungerer også som et forurenende stof.

"Vi har ændret nitrogencyklussen meget, "Siger Smith. Nu gør industrielle processer arbejdet med at fikse nitrogen, pumpe en enorm tilstrømning af næringsstoffet ind i græsplæner og marker. "Hvad er de utilsigtede konsekvenser af alt dette ekstra nitrogen?" hun siger. Som en del af hendes større forskningsprogram om virkningerne af nitrogen i Utahs Jordan River, Smith og hendes kolleger kiggede først på en mulig nitrogenkilde:Salt Lakes græsplæner.

Intet plateau

I 2007, kandidatstuderende Jebediah Williamson og U biologiprofessor James Ehleringer tog jordprøver fra 40 græsplæner i Salt Lake -dalen ved siden af ​​boliger, der blev bygget mellem 1900 og 2000 for at undersøge jordens kulstof. Smith brugte derefter disse prøver til bedre at forstå nitrogenakkumulering over tid. Ideen var at se på en sekvens af, hvor meget nitrogen der var i græsplæner i forskellige aldre og derefter beregne hastigheden af ​​nitrogenakkumulering over tid, med den generelle antagelse, at græsplænerne alle er blevet behandlet og befrugtet relativt ens. "Så der er en antagelse der vel?" Smith siger. "En anden advarsel til denne undersøgelse er, at vi ikke ved, hvor meget mennesker befrugter." Undersøgelsen spurgte ikke husejere om, hvor meget gødning de brugte, men sammenlignede i stedet en række mulige befrugtningsadfærd med den mængde nitrogenakkumulering, de så.

De forventede at se nitrogenniveauer stige over tid og derefter plateau, angiver, at jorden var mættet. Det var, hvad andre undersøgelser havde fundet ud af - at nitrogenniveauer stiger i løbet af de første 30 år eller deromkring, og derefter udjævne. Og når jorden bliver mættet, andre fandt, overskydende nitrogen kan udvaskes, som vand, der spilder ud af et overdådigt badekar.

Men i stedet, Smith og hendes kolleger fandt en nogenlunde lige forbindelse mellem nitrogenindhold og tid, angiver, at selv efter 100 år, Salt Lake -jordbunden akkumulerer stadig nitrogen. Årsagen er ikke klar. Og bare opbevaring i jorden alene kan ikke tage højde for det kvælstof, der sandsynligvis er blevet tilsat jorden over tid. Under alle de mest konservative befrugtningsscenarier, betydelige mængder kvælstof er lige væk.

"Der kan være virkelig store tab på samme tid som akkumulering, "Smith siger, "hvilket virkelig er en simpel idé, men det er en idé, der sætter spørgsmålstegn ved vores forståelse af, hvordan jord behandler nitrogen. "Så i stedet for et overfyldt badekar, jordens nitrogensystem kan mere ligne en utæt sigte, når aldrig mætning.

Et fingerpeg om, hvor nitrogenet gik, kan være i selve jordbunden. Forskerne målte forhold mellem stabile isotoper af nitrogen i jorden. Denitrifiserende bakterier foretrækker at bruge lettere nitrogen-14 isotoper, efterlader de tungere nitrogen-15 isotoper bagved. Grundvandsudvaskning af nitrogen synes ikke at have en præference, fjernelse af begge isotoper uden forskel. Smith fandt ud af, at forholdet mellem nitrogen-15 steg med jordens alder, tyder på, at kvælstof taber i luften er mere sandsynligt end udvaskning. Mange af de udtagne jordarter var rige på ler, som hæmmer vanddræning og udvaskning, styrke denne hypotese.

Forbindelser til Utahs vandveje

Men kvælstoffet gør muligvis stadig sin vej til Wasatch Frontens søer og floder. Jordanfloden er forurenet med næringsstoffet. Smith håber at undersøge, om der er nogen forbindelse mellem floden og græsplænetitrogen. Hun deltager også i et kommende projekt for at udvikle teknikker til håndtering af næringsstoffer i stormvand på en forsøgsplads nær U's Williams Building. Sammen, disse undersøgelser har til formål at besvare det spørgsmål, Smith siger, rejses af denne undersøgelses overraskende resultater:"Er jordbunden en vigtig kilde til nitrogen til vores vandveje, " hun siger, "eller ikke?"