I prati nella Valle del Lago Salato fino a 100 anni non sono ancora saturi di azoto nutriente, che viene aggiunto dal fertilizzante, secondo un nuovo studio dei ricercatori dell'Università dello Utah. Il risultato è sorprendente, poiché studi precedenti negli Stati Uniti orientali suggerivano che il terreno fertilizzato si sarebbe saturato di azoto entro pochi decenni.
Qualcosa di diverso sta accadendo nei terreni di Salt Lake, secondo la ricercatrice post-dottorato Rose Smith, autore principale del nuovo studio. Diversi processi naturali possono spiegare il modello insolito di accumulo di azoto, anche se Smith non è ancora sicuro di quali siano i responsabili in questo caso. L'opera è pubblicata in Oecologia ed è stato finanziato dalla National Science Foundation. Il documento fa parte di un numero speciale che onora la carriera del professore di biologia statunitense e coautore James Ehleringer.
Fonti e pozzi di azoto
L'azoto è uno dei nutrienti chiave per le piante, e il ciclo dell'azoto è come l'azoto nell'atmosfera (che è abbondante e, Sfortunatamente, biologicamente inutile) viene convertito in forme utilizzabili dalle piante. I batteri trasformano l'azoto gassoso in nitrati, che può essere assorbito dalle piante. Il ciclo continua mentre i batteri in decomposizione restituiscono l'azoto nel suolo o lo rilasciano nell'atmosfera dove può agire come inquinante. In alcuni casi, l'azoto può essere perso dal suolo mentre viene lisciviato attraverso le acque sotterranee a laghi o corsi d'acqua, agendo anche come inquinante.
"Abbiamo alterato notevolmente il ciclo dell'azoto, " dice Smith. Ora i processi industriali fanno il lavoro di fissare l'azoto, pompando un enorme afflusso di nutrienti nei prati e nei campi. "Quali sono le conseguenze indesiderate di tutto questo azoto in più?" lei dice. Come parte del suo più ampio programma di ricerca sugli effetti dell'azoto nel fiume Giordano dello Utah, Smith e i suoi colleghi hanno esaminato prima una possibile fonte di azoto:i prati di Salt Lake.
Nessun altopiano
Nel 2007, lo studente laureato Jebediah Williamson e il professore di biologia della U James Ehleringer hanno prelevato campioni di terreno da 40 prati nella valle del Lago Salato adiacenti alle case costruite tra il 1900 e il 2000 per studiare il carbonio nel suolo. Smith ha quindi utilizzato questi campioni per comprendere meglio l'accumulo di azoto nel tempo. L'idea era di guardare una sequenza di quanto azoto c'era nei prati di età diverse e poi calcolare il tasso di accumulo di azoto nel tempo, con il presupposto generale che i prati siano stati tutti trattati e fertilizzati relativamente allo stesso modo. "Quindi c'è un'ipotesi, giusto?" Smith dice. "Un altro avvertimento a questo studio è che non sappiamo quanto le persone fertilizzano". Lo studio non ha chiesto ai proprietari di case quanto fertilizzante hanno usato, ma invece hanno confrontato una serie di possibili comportamenti di fertilizzazione con il tasso di accumulo di azoto che stavano vedendo.
Si aspettavano di vedere i livelli di azoto aumentare nel tempo e poi stabilizzarsi, indicando che il terreno era saturo. Questo è ciò che altri studi avevano scoperto:che i livelli di azoto aumentano nei primi 30 anni circa, e poi livella. E mentre il terreno si satura, altri trovati, l'azoto in eccesso può essere dilavato, come l'acqua che fuoriesce da una vasca da bagno troppo piena.
Ma invece, Smith e i suoi colleghi hanno trovato una relazione approssimativamente lineare tra il contenuto di azoto e il tempo, indicando che anche dopo 100 anni, I suoli di Salt Lake stanno ancora accumulando azoto. Il motivo non è chiaro. E solo lo stoccaggio nel terreno da solo non può spiegare l'azoto che è stato probabilmente aggiunto al terreno nel tempo. In tutti gli scenari di fertilizzazione tranne quelli più conservativi, quantità significative di azoto sono appena andate.
"Potrebbero esserci perdite davvero grandi contemporaneamente all'accumulo, "Smith dice, "che è davvero un'idea semplice, ma è un'idea che mette in discussione la nostra comprensione di come i terreni trattano l'azoto." Quindi, invece di una vasca da bagno troppo piena, il sistema di azoto del suolo può essere più simile a un setaccio che perde, mai raggiungere la saturazione.
Un indizio su dove sia andato a finire l'azoto potrebbe trovarsi nei terreni stessi. I ricercatori hanno misurato i rapporti degli isotopi stabili dell'azoto nel suolo. I batteri denitrificanti preferiscono utilizzare isotopi di azoto-14 più leggeri, lasciando indietro gli isotopi più pesanti dell'azoto-15. La lisciviazione dell'azoto nelle acque sotterranee non sembra avere una preferenza, rimuovendo entrambi gli isotopi indiscriminatamente. Smith scoprì che il rapporto di azoto-15 aumentava con l'età del suolo, suggerendo che le perdite di azoto nell'aria sono più probabili della lisciviazione. Molti dei terreni campionati erano ricchi di argilla, che inibisce il drenaggio e la lisciviazione dell'acqua, rafforzando questa ipotesi.
Collegamenti con i corsi d'acqua dello Utah
Ma l'azoto potrebbe ancora arrivare ai laghi e ai fiumi del Wasatch Front. Il fiume Giordano è contaminato dal nutriente. Smith spera di scoprire se c'è qualche connessione tra il fiume e l'azoto del prato. Sta anche partecipando a un progetto imminente per sviluppare tecniche di gestione dei nutrienti nelle acque piovane in un terreno sperimentale vicino all'U's Williams Building. Insieme, questi studi mirano a rispondere alla domanda che secondo Smith è sollevata dai risultati a sorpresa di questo studio:"I suoli sono una delle principali fonti di azoto per i nostri corsi d'acqua? " lei dice, "o no?"
