I hela USA, bönder har övergett miljontals tunnland mark på grund av ekonomi och hinder som att tappa vattentabeller som omöjliggör bevattning av grödor. Sedan 2001 har en mångårig studie vid University of Kansas har förbättrat forskarnas grepp om hur man återställer inhemskt präriegräsmark på dessa övergivna marker och hur restaurering påverkas av jordbruksinsatser som kväve.

"Jordbruket förstörde den ursprungliga prärievegetationen och förändrade marken - så vi tittar på hur ekologiska samhällen återhämtar sig från dessa störningar, "sa Bryan Foster, professor i ekologi och evolutionär biologi och seniorvetare vid Kansas Biological Survey, som leder forskningen. "Genom att göra så, särskilt på lång sikt, vi lär oss hur vi kan påskynda processen för att återställa det inhemska prärieekosystemet. "

Den långsiktiga utredningen finansierades nyligen av National Science Stiftels program för långsiktig forskning i miljöbiologi (LTREB) med ett femårigt program, $ 360, 000 bidrag.

Arbetet sker norr om Lawrence vid KU Field Station, där Foster, tillsammans med kollegor, studenter och doktorander, utföra undersökningar på två experimentella områden, var och en ungefär lika stor som en fotbollsplan.

"Denna LTREB har två experiment, båda belägna på ett övergivet jordbruksfält som användes för jordbruk för många, många år, "Foster sa." Ett av de experiment som inrättades 2001 på nyligen övergiven jordbruksmark på plogad jord tittar på ombyggnad av växtsamhället som svar på kvävegödsling i det sammanhanget. I den andra, vi tittar på manipulering av gödningsmedel i den befintliga vegetationen i ett övergivet höfält. "

Mycket av forskningen vid KU-fältstationen fokuserar på påverkan av kvävebaserat gödningsmedel på växtsamhället. Medan kväve är det primära näringsämnet för växter, överskott av kväve i jordbruket efter jordbruket snedvrider det inhemska prärieekosystemet, försvårar restaureringen.

"Överskott av kväve leder till en förlust av växternas mångfald, "Foster sa." Vi ser detta över hela världen, bortom Great Plains. Kväve är det viktigaste näringsämnet för växttillväxt på land. Men när du lägger till överflödiga näringsämnen, som gynnar bara ett fåtal arter som är bra på att få tillgång till och utnyttja det-och dessa växter konkurrerar med andra arter. Så, du förenklar det systemet. Det domineras av några få arter. "

Förutom tidigare befruktning, övergiven jordbruksmark absorberar kväve från luft- och vattenföroreningar - påverkar inte bara växter utan hela ekosystemet.

"Föroreningar avsätter kväve som bara faller på landskapet, kommer från överskott av kväve i atmosfären, mestadels från industriprocess och fossila bränsleutsläpp, "Sa Foster." Också, överskott av kväve som dumpas på landskap från gödningsmedel hamnar i vattenvägar. Så, det finns flera källor till överskott av kväve som kommer in i vattensystem och marksystem och det påverkar biologisk mångfald - växter mer direkt, men med en kaskad effekt på insekter som livnär sig på växter och djur som äter insekterna. Bakterier och svampar under marken påverkas, för."

Projektet Foster började 2001 med Val Smith, den avlidne professorn i ekologi och evolutionär biologi vid KU, som var ledande inom vattenlevande ekologi och co-primärutredare för det ursprungliga bidraget som finansierade projektet, har nu övervakat vegetationsförändringar efter jordbruksmarker i 16 år. Enligt Foster, studiens långsiktiga natur ger en unik inblick i hur tallgräsprärie i hela Nordamerika kan återhämta sig som skulle vara omöjligt med kortsiktig forskning.

"Datavärdet växer när de sträcker sig över decennier, "sa han." På lång sikt, vi lär oss om hur vi kan påskynda processen för att återställa inhemsk prärie igen. Det har visat sig vara svårt. Du kan återställa det på ett ytligt sätt-få de dominerande gräset att återupprättas. Men det är svårt att fastställa mångfalden, det stora antalet arter. Det är ofta mindre varierat efter störningar, med mindre rikliga lövblommor som vi kallar 'forbs'. Det är den verkliga utmaningen i restaurering, att återupprätta den ursprungliga biologiska mångfalden. "

Dessutom, arbetet vid KU -fältstationen har bidragit till utbildningen för många grund- och forskarstuderande som lär sig att utföra forskning genom NSF LTREB -utredningen.

"Eftersom det är ett långsiktigt experiment och federalt finansierat, det har stött forskning och engagemang av över 60 studenter och 12 doktorander, "Foster sa." Det har gynnat många människor. Varje år har vi studenter som hjälper oss i fältet, och många av dem gör sitt eget arbete där. Vi har studenter involverade som har utvecklat master- och doktorsexamen projekt relaterade till långtidsstudien. "