• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Dynamiken hos kvävebaserade gödselmedel i rotzonen

    Kredit:CC0 Public Domain

    Näringsföroreningar av grundvattnet till följd av kvävebaserade gödselmedel är ett problem på många håll i Europa. Beräkningar av ett team av forskare ledda av UFZ har visat att under en period av minst fyra månader per år, nitrat kan läcka ut i grund- och ytvatten på cirka tre fjärdedelar av Europas jordbruksmark. Andelen områden med risk för nitratläckage är därmed nästan dubbelt så stor som tidigare antagits.

    Inom jordbruket, kvävebaserade gödselmedel används ofta inte på ett sätt som är lämpligt för platsen och användningen. Om nivån är för hög, växterna tar inte upp kvävet fullt ut. Som ett resultat, överskottet av kväve lakas ut i grundvattnet och ytvattnet som nitrat – ett problem som förekommer i flera EU-länder. Till exempel, under 2018, EG-domstolen (EG-domstolen) dömde EU-länder inklusive Tyskland för att ha brutit mot EU:s nitratdirektiv. Förra året, EU-kommissionen påminde Tyskland om att genomföra EG-domstolens dom.

    Hur mycket av det kväve som tillförs genom gödsling som kan komma in i grund- och ytvattnet som nitrat eller denitrifieras (dvs. omvandlas till molekylärt kväve och kväveoxider och släpps ut i luften) beror på, bland annat, på komplexa processer i marken. Ett team av UFZ-forskare och amerikanska partners ledda av hydrologen Dr. Rohini Kumar har nu analyserat mer i detalj vilka processer som avgör ödet för överskott av kväve. Fokus ligger på hydrologiska och biogeokemiska processer i rotzonen (det vill säga området som sträcker sig från markytan ner till en meters djup). "Rotzonen är den mest dynamiska och aktiva delen av underjorden, där markfuktighet, avdunstning och torra/våta faser träder i kraft, " säger Kumar. Det fungerar både som ett hydroklimatiskt och biogeokemiskt filter mellan ytan och de djupare underjordiska lagren.

    Jordbruksmarkens sårbarhet för nitratläckage har hittills beskrivits med hjälp av statisk information om markanvändning, jordar, och landskapets topografi, kombinerat med medelnederbörd och grundvattennivåer — utan att ta hänsyn till deras tidsmässiga variation. "Dock, nederbörd och temperaturer ändras dagligen. Detta påverkar avdunstning och markvatten och i slutändan retentionstiden och vattentransporten till djupare lager. Medelvärden, som används för att beskriva det statiska tillståndet, är därför mindre lämpliga ur dagens perspektiv, " förklarar Kumar. Forskarna använder därför ett dynamiskt tillvägagångssätt för att beräkna hur länge det lösta nitratet kan stanna kvar i rotzonen innan det läcker ner till djupare nivåer. De kombinerar mHM (mesoscale hydrologic model) som utvecklats vid UFZ med beräkningar av den dagliga förändring av vattenretention och nitrat i rotzonen samt denitrifikation Med hjälp av mHM, forskare kan simulera den spatio-temporala fördelningen av hydrologisk dynamik såväl som transportdynamik som förekommer i rotzonen i hela Europa till idag under de senaste 65 åren.

    Med det nya tillvägagångssättet, UFZ-forskarna drar slutsatsen att under minst fyra månader per år, nästan 75 % av Europas jordbruksmark är känslig för nitratläckage till grundvatten och ytvatten. Om det statiska tillvägagångssättet används, denna andel är endast 42 %. "Eftersom den rumsliga-temporala dynamiken i vattentransporter inte har beaktats i sårbarhetsbedömningen av att avgränsa nitratkänsliga zoner, den rumsliga omfattningen av nitratkänsliga områden är kraftigt underskattad, " avslutar medförfattaren och UFZ-hydrogeologen Dr. Andreas Musolff. Detta gäller, bland andra, områden i östra och nordöstra Tyskland, den iberiska halvön, och några östeuropeiska länder.

    Enligt UFZ-forskarna, de nya rönen skulle kunna hjälpa till bättre riskhantering av kväve i jordbruket. "Bönder skulle kunna använda den mer exakta informationen för att mer exakt justera sina gödselregimer, därigenom säkerställa att så lite nitrat som möjligt finns i marken under de särskilt kritiska månaderna, " säger Musolff. Detta skulle förhindra att ytterligare nitrat kommer in i grund- och ytvattnet. "Denna studie med fokus på jordzonen är en utgångspunkt för en omfattande riskbedömning av nitratbelastningar i grund- och ytvatten. Det kommer att följas av ytterligare forskning om transport och denitrifikation i undergrunden, grundvatten och ytvatten, säger Kumar.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com