Kraftig nedbør driver en tredjedel af nitrogenafstrømningen, ifølge ny undersøgelse

Kraftige regnhændelser, der kun forekommer få dage om året, kan tegne sig for op til en tredjedel af den årlige kvælstofafstrømning fra landbrugsjord i Mississippi -flodbassinet, ifølge en ny undersøgelse fra forskere fra Iowa State University.

Forskningen, offentliggjort fredag ​​i det akademiske tidsskrift Kommunikation Jord og miljø , bruger innovative computermodelleringsteknikker til at kvantificere kvælstofafstrømning fra landøkosystemer til floder og vandløb. Nitrogengødning, der påføres Midwestern landbrugsjord, kan komme ned ad Mississippi -floden, hvor det bidrager til en hypoksisk zone i Den Mexicanske Golf, der skader det marine liv, der bor der. Resultaterne fra undersøgelsen kan informere bedriftsledelsespraksis, herunder timing og anvendelse af nitrogengødning at reducere disse virkninger, sagde Chaoqun Lu, adjunkt i økologi, evolution og organismebiologi ved Iowa State University og hovedforfatter af undersøgelsen.

Lu har i årevis arbejdet med at udnytte computermodeller for at simulere forskellige økologiske processer. Hendes tidligere arbejde, for eksempel, kigget på, hvordan landbrugsjord lagrer kulstof, en proces kendt som kulstofbinding. For dette papir, Lu og hendes kolleger brugte modelleringsmetode og offentligt tilgængelige vandkvalitetsdata tilbage til 1980 til at analysere, hvordan nedbør påvirker kvælstofbelastning i Midwestern vandveje.

Lu sagde, at tidligere undersøgelser har vist, at år med store nedbørsmængder også ser højere kvælstofbelastning fra land til vandområder. Men den nye undersøgelse så tæt på ekstreme nedbørshændelser i hele Mississippi -flodbassinet, defineret som enhver nedbør, der overstiger den 90. percentil af historiske daglige nedbørsposter for et sted i en given måned. Bassinet bredt, ekstreme nedbørshændelser forekom kun i gennemsnit 8,6 dage om året, men de bidrog til cirka en tredjedel af det årlige samlede nitrogenudbytte, ifølge dataene.

"Det, der tiltrak os til at se på disse spørgsmål, er, at kraftige nedbørsmængder kan være meget lokaliserede, "Sagde Lu." Du ser nedbør hist og her, og de forekommer i forskellige perioder af året. Vi ville se, om vi kunne kombinere langsigtede overvågningsdata og modelleringsværktøjer, der tegner sig for disse forskelle og få et bedre kig på, hvordan de påvirker kvælstofbelastningen. "

Jien Zhang, en postdoktor i økologi, evolution og organismebiologi og medforfatter af undersøgelsen, sagde, at forekomsten af ​​ekstreme regnhændelser har tendens til at stige opad i de seneste år, hvilket gør undersøgelsens resultater endnu mere relevante. Zhang sagde, at data fra tidligere årtier viste, at kraftige nedbørshændelser var mere tilbøjelige til at forekomme i det nedre Mississippi -bassin, men nyere data afslører ekstreme nedbørshændelser, der ekspanderer nordpå til stater i det øvre Mississippi -bassin, hvor nitrogengødning bruges mere intensivt.

Zhang sagde, at en bedre forståelse af disse tendenser kunne informere gårdens forvaltningspraksis for at mindske sandsynligheden for kvælstofbelastning i vandveje. For eksempel, landmænd kunne prøve at anvende gødning, når der er mindre sandsynlighed for kraftige nedbørshændelser i prognosen, eller sprede anvendelsen af ​​gødning efter plantning i flere separate applikationer frem for en enkelt applikation eller applikation, før afgrøder udvikler sig. Modelleringsdataene viser, at disse strategier kan reducere kvælstofbelastning i vandveje uden at påvirke afgrødens produktivitet.