爱荷华州 AMES — 在创新型监测系统的帮助下，爱荷华州云顶国际(中国)官方网站人员通过云顶国际(中国)官方网站氮和磷在水和大气中的损失，能够比之前的许多云顶国际(中国)官方网站更好地确定养分通量。在此过程中，他们不断完善关于营养流失热点的地点和时间的知识。
生态、进化和有机生物学系助理教授史蒂文·霍尔 (Steven Hall) 正在领导一项调查爱荷华州中部和中北部养殖湿地养分流失的工作。霍尔正在开展的几个相关项目的资金来自爱荷华州营养云顶国际(中国)官方网站中心、利奥波德可持续农业中心和美国环境保护署。
该州瓦片排水地区排水不良、被修剪过的洼地构成了爱荷华州景观的重要组成部分。霍尔说：“即使我们拥有现代化的排水基础设施，但多年来我们仍然发现其中许多地区出现了大量积水。” “这通常会导致作物死亡率很高。从生产者的角度来看，这些地区往往意味着收入的净损失。从环境的角度来看，我们发现这些低点特别容易受到环境养分损失的影响，当作物无法存活时，这种情况会加剧。”
云顶国际(中国)官方网站人员表示，造成这种情况的原因有多种。该地区富含粘土的土壤天然富含营养丰富的有机物，随着时间的推移，随着侵蚀和径流将土壤和养分移向斜坡，这些有机物往往会在洼地中积累。此外，作物死亡率高意味着植物吸收的容易获得的养分可能会流失到环境中。即便如此，人们普遍认为湿地地区氮流失的主要形式可能是一种无害的气体，二氮 (N2)，由反硝化作用产生。 N2 构成了地球大气层的大部分。
“不过，这确实很难衡量，”霍尔说。 “这种情况正在发生，但我们也看到大量硝酸盐浸入水中，以及以一氧化二氮 (N2O)，一种有效的温室气体。”与自然湿地相比，云顶国际(中国)官方网站人员发现，人工洼地往往会以对环境有害的形式损失更多的氮。
团队开发的新监测工具可以更准确地跟踪 N 的排放2O。他们的系统测量 N2每隔几个小时就会产生云顶国际(中国)官方网站区的 O 排放量，全年提供数以万计的数据点，远多于人们前往田间进行手动测量的数据点。与现有技术相比，该装置相当便宜，并且可以在各种天气下工作。新测量系统的主要开发者是与霍尔一起工作的博士生纳撒尼尔·劳伦斯(Nathaniel Lawrence)。同行评审期刊最近的一篇文章描述了他们的工具，“大气测量技术.”
高频测量对于准确跟踪驱动氮循环的动态生物过程至关重要。劳伦斯说：“在短暂的几天甚至几小时内，当湿度条件恰到好处时，我们发现您可能会产生全年产生的大部分一氧化二氮。” “使用标准监控技术，你必须非常幸运才能发现这一点。”
新的监测系统还可以承受高湿度条件，使云顶国际(中国)官方网站人员能够更好地了解何时何地预计会出现更高的不良氮损失2O。当潮湿地区被淹没时，无害的反硝化作用往往占主导地位。当土壤处于中等湿度时，它们通常会释放更多的氮2O。
这些相同的条件也会增加水性氮和磷向地下瓷砖和地下水的淋滤。发生这种情况的部分原因是排水不良地区典型的收缩膨胀粘土。在潮湿或洪水条件下，土壤颗粒膨胀且“紧密”，限制了渗透。当条件干燥时，土壤收缩，导致表面裂缝，在暴雨期间可以快速输送水分。
“总的来说，”霍尔说，“大量的氮气从字面上和象征意义上从这些凹陷的裂缝中溜走，进入水中或消失在大气中。”
“由于作物景观中的淋滤，我们的可溶性磷损失量似乎也比预期的要多，而且来自洼地的负荷往往是最高的。”
霍尔参与了爱荷华州立大学的其他云顶国际(中国)官方网站，探讨保护和耕作方法的想法，以帮助减少排水不良的潮湿地区的养分流失。这些云顶国际(中国)官方网站正在探索保护性耕作、种植可能在潮湿土壤中更好生存的多年生作物、纳入冬季覆盖作物和使用替代排水的潜在影响。
该团队的云顶国际(中国)官方网站还表明，在某些地区增加排水可能有好处，因为许多耕作洼地的中等排水水平使它们更有可能成为养分流失的热点。
“目前，它们是糟糕的农田和糟糕的湿地。如果对它们进行更集中的排水，并在战略位置用更好的湿地进行抵消，我们可能会优化农民和环境的预期成果，”霍尔说。
“如果不出意外的话，减少或消除景观湿地及其附近的化肥施用将是一个很好的起点。过量的养分正在这些景观洼地中积累。在不需要养分的地区减少养分投入会立即产生经济效益。”
该爱荷华州营养云顶国际(中国)官方网站中心追求基于科学的方法来评估当前和新兴营养管理实践的绩效，提供有关实施实践和开发新实践的建议。
