70-летний временной ряд данных мониторинга передает четкое сообщение: когда фермеры вносят на свои поля больше азота, чем их культуры могут поглотить, количество азота в грунтовых водах увеличивается. Когда из почвы вымывается меньше азота из-за улучшенного управления или уменьшения внесения азота, количество, обнаруживаемое в грунтовых водах, уменьшается.Это выводы пяти исследователей из альянса dNmark из Орхусского университета и Геологической службы Дании и Гренландии (GEUS), основанные на данных за 70 лет датского сельского хозяйства и мониторинга подземных вод.
Результаты описаны в недавней статье в журнале Scientific Reports, издаваемом Nature. Уникально то, что такие результаты были продемонстрированы в таком долгосрочном масштабе.
Группа ученых из Геологической службы Дании и Гренландии, GEUS, а также Департамента агроэкологии и Департамента экологических наук Орхусского университета также обнаружила, что социально-экономическое развитие стимулирует принятие мер по защите окружающей среды и что экономический рост может сдерживать ухудшение окружающей среды.- Фактически, мы видим из данных, что возможен экономический рост без негативного воздействия на окружающую среду, — говорит один из авторов статьи профессор Томми Далгаард из отдела агроэкологии.Измерения из реального мира
Доступны многие меры по снижению воздействия азота от сельского хозяйства на водную среду. Эти меры основываются на четырех основных принципах: правильное время, правильный источник, правильное время и правильное размещение. Кроме того, использование азотного следа может побудить потребителей придерживаться принципов устойчивого использования азота, таких как минимизация пищевых отходов, употребление меньшего количества мяса и переработка отходов.
Инструменты на месте — так как же они работают в реальном мире? Исследователи использовали измерения на основе изотопов в датских подземных водах за период более 70 лет (1940-2014), чтобы проанализировать азотную устойчивость интенсивного управления азотом в сельском хозяйстве с точки зрения защиты подземных вод и экономического роста.
Этот тип анализа ранее применялся к другим показателям качества окружающей среды, но впервые он был применен для интерпретации долгосрочных измерений содержания нитратов в подземных водах.Влияние регулирования азота и потерь азота в сельском хозяйстве на качество подземных вод оценивалось путем анализа долгосрочных временных рядов излишков азота в сельском хозяйстве Дании и измерений нитратов в кислородных грунтовых водах в отдельных точках мониторинга.
Термин «кислородный» означает присутствие кислорода, что часто имеет место в верхних слоях грунтовых вод, содержащих геологические слои. Исследователи сосредоточились на кислородных грунтовых водах из-за стабильности нитратов в присутствии кислорода.Они также измерили возраст грунтовых вод в точках мониторинга. Это позволило исследователям связать концентрацию нитратов со временем пополнения, а не со временем отбора проб, что, в свою очередь, позволило команде сравнить содержание нитратов в грунтовых водах с избытком азота от сельского хозяйства.
Экологические меры работаютВ большинстве мест наблюдались существенные тенденции к снижению, свидетельствующие о том, что регулирование содержания азота в этих местах существенно изменилось. Однако были и места без значительных изменений или даже восходящих тенденций.
— Это указывает на то, что необходимы дальнейшие меры по текущему регулированию и регулированию азота, чтобы снизить концентрацию нитратов в этих местах в четком направлении вниз, чтобы соответствовать текущим датским стандартам, — говорит Томми Далгаард.В Дании избыток азота рассчитывается на ежегодной основе как разница между поступлением и производством азота в сельском хозяйстве на национальном уровне. Избыток азота — это количество азота, которое не используется и, следовательно, может быть потеряно в окружающей среде.Существует четкая корреляция между годовым ростом избытка азота и национальной концентрацией нитратов в кислородных грунтовых водах.
В период с 1946 до середины 1980-х годов избыток азота постоянно увеличивался. Повышение экологической осведомленности и национальные экологические планы с тех пор сдерживают эту тенденцию, хотя экономический рост продолжается. Как и избыток азота, концентрация нитратов в кислородных грунтовых водах достигла пика примерно в переломный момент 1980-х годов.Необходимо продолжать хорошую работу
Анализ показывает, что почти 30 лет регулирования содержания азота в сельском хозяйстве Дании привело к явному снижению концентрации нитратов в кислородных грунтовых водах. Эта тенденция в основном обусловлена потребностями общества в защите грунтовых и поверхностных вод.
Сельскохозяйственный сектор смог приспособиться к требованиям общества и внедрить новые методы сельскохозяйственного производства. Однако данные также предполагают, что ослабление внесения азота в сельское хозяйство и, следовательно, избыток азота приведет к увеличению концентрации нитратов в кислородных грунтовых водах.- «Наше исследование подчеркивает важность последовательной национальной программы мониторинга подземных вод и необходимость разработки будущих эффективных мер по снижению воздействия азота в интенсивном сельском хозяйстве во всем мире с целью защиты ресурсов подземных вод», — говорит Томми Далгаард.
Прочтите статью «Реакция нитратов подземных вод на устойчивое управление азотом» в Scientific Reports.