Kväve kan utgöra ett dilemma för jordbrukare och markförvaltare.

Å ena sidan, det är ett viktigt näringsämne för grödor.

Dock, överskott av kväve i gödselmedel kan komma in i grundvattnet och förorena vattensystem. Detta kväve, vanligtvis i form av nitrat, kan orsaka algblomning. Mikrober som bryter ner dessa alger kan i slutändan ta bort syre från vattendrag, orsakar döda zoner och fiskdöd.

I en ny studie, Forskare har identifierat hotspots för att avlägsna nitrat i landskap runt jordbruksbäckar.

"Att förstå var nitratavlägsnandet är högst kan informera förvaltningen av jordbruksströmmar, " säger Molly Welsh, huvudförfattare till studien. "Denna information kan hjälpa oss att förbättra vattenkvaliteten mer effektivt."

Welsh är en doktorand vid State University of New York College of Environmental Science and Forestry. Hon studerade fyra strömmar i nordvästra North Carolina. Bäckarna visade en rad nedbrytnings- och restaureringsaktiviteter. En av bäckarna hade återställts. Två andra låg intill jordbruksmarker. Den fjärde platsen hade jordbruksverksamhet i ett område uppströms.

Forskarna analyserade vatten- och sedimentprover från bäckarna. De analyserade också jordprover från buffertzoner intill bäckarna. Buffertzoner är landremsor mellan ett jordbruksfält och bäcken. De inkluderar ofta inhemska växter. Tidigare forskning visade att de är särskilt effektiva för att absorbera och ta bort nitrat.

Welshs forskning bekräftade tidigare fynd:Nitratavlägsnandet i buffertzoner var betydligt högre än i strömsediment. "Om nitratavlägsnande är målet för återställande av bäcken, det är viktigt att vi bevarar befintliga buffertzoner och återansluter strömmar till buffertzoner, säger walesiska.

Inom dessa buffertzoner, Hotspots för borttagning av nitrat förekom i låglänta områden. Dessa hotspots hade finstrukturerad jord, rikligt med organiskt material i jorden, och mycket fukt. Detsamma gällde i bäckar. Nitratavlägsnandet var högst i bassänger där vatten samlats under långa tider. Dessa pooler tenderade att ha fina sediment och höga nivåer av organiskt material. Dock, pooler som skapats under bäckrestaurering genom att installera kanalspännande bergarter visade inte höga nivåer av nitratavlägsnande. Att skapa pooler med träskräp från träd kan vara effektivare än stenstrukturer för att ta bort kväve i strömmen.

Forskarna testade också enkla statistiska modeller för att förstå vilka faktorer som främjar nitratavlägsnande. Banklutning och höjd, vegetation och jordart, och tid på året förklarade 40 % av buffertzonens nitratavskiljning. I likhet med de hotspots som identifierades i fältexperimentet, fina sedimentstrukturer, organiskt material, och innehåll av löst kol var nyckeln till att ta bort nitrater i vattendrag.

"Våra resultat visar att det kan vara möjligt att utveckla enkla modeller för att styra kvävehantering, " säger walesiska. "Men, det krävs mer arbete när det gäller att samla in och utvärdera data. Sedan kan vi hitta de bästa parametrarna att inkludera i dessa modeller."

Welsh fortsätter att studera hur återställande av bäckar påverkar rörelsen av vatten och avlägsnande av nitrat. Hon undersöker också hur åtgärder för att öka nitratreningen påverkar andra aspekter av landskapsförvaltningen.