Over de hele VS, boeren hebben miljoenen hectaren land verlaten vanwege economie en belemmeringen, zoals het laten vallen van de grondwaterspiegels die irrigatie van gewassen onmogelijk maken. Sinds 2001, een langdurige studie aan de Universiteit van Kansas heeft onderzoekers beter inzicht gegeven in het herstel van inheems prairiegrasland op deze verlaten gronden en hoe herstel wordt beïnvloed door landbouwinputs zoals stikstof.

"De landbouw vernietigde de oorspronkelijke prairievegetatie en veranderde de bodem - dus we kijken naar hoe ecologische gemeenschappen herstellen van die verstoringen, " zei Bryan Foster, hoogleraar ecologie en evolutionaire biologie en senior wetenschapper bij de Kansas Biological Survey, wie het onderzoek leidt. "Door het zo te doen, vooral op lange termijn, we leren hoe we dat proces kunnen versnellen om het inheemse prairie-ecosysteem te herstellen."

Het langetermijnonderzoek werd onlangs opnieuw gefinancierd door het programma Long-Term Research in Environmental Biology (LTREB) van de National Science Foundation met een looptijd van vijf jaar, $ 360, 000 subsidie.

Het werk vindt plaats ten noorden van Lawrence op het KU Field Station, waar Foster, samen met collega's, bachelor- en masterstudenten, onderzoek doen op twee proefgebieden, elk ongeveer even groot als een voetbalveld.

"Deze LTREB heeft twee experimenten, beide gelegen op een verlaten landbouwgebied dat voor velen werd gebruikt voor landbouw, vele jaren, " zei Foster. "Een van de experimenten die in 2001 zijn opgezet op vers verlaten landbouwgrond op geploegde kale grond, kijkt in die context naar de herontwikkeling van plantengemeenschappen als reactie op stikstofbemesting. In de andere, we kijken naar het manipuleren van kunstmestbehandeling in de bestaande vegetatie van een verlaten hooiveld."

Veel van het onderzoek op het KU Field Station richt zich op de invloed van stikstofhoudende meststoffen op de plantengemeenschap. Terwijl stikstof de belangrijkste voedingsstof voor planten is, overtollige stikstof in de post-agrarische bodem verstoort het inheemse prairie-ecosysteem, herstel bemoeilijken.

"Te veel stikstof leidt tot verlies aan plantendiversiteit, " zei Foster. "We zien dit wereldwijd, voorbij de Great Plains. Stikstof is de belangrijkste voedingsstof voor de plantengroei op het land. Maar als je overtollige voedingsstoffen toevoegt, dat begunstigt slechts een paar soorten die er goed toegang toe hebben en er gebruik van maken - en die planten concurreren met andere soorten. Dus, je vereenvoudigt dat systeem. Het wordt gedomineerd door een paar soorten."

Naast eerdere bemesting, verlaten landbouwgrond absorbeert stikstof uit lucht- en watervervuiling en heeft niet alleen gevolgen voor planten, maar voor het hele ecosysteem.

"Vervuiling zet stikstof neer die gewoon op het landschap valt, afkomstig van overtollig stikstof in de atmosfeer, voornamelijk afkomstig van industriële processen en de uitstoot van fossiele brandstoffen, " zei Foster. "Ook, overtollige stikstof die door kunstmest op landschappen wordt gedumpt, komt in waterwegen. Dus, er zijn meerdere bronnen van overtollig stikstof die hun weg vinden naar aquatische systemen en terrestrische systemen en dit heeft een directere invloed op de biodiversiteit - planten, maar met een trapsgewijze effect op insecten die zich voeden met planten en dieren die de insecten eten. Bacteriën en schimmels onder de grond worden aangetast, te."

Het project Foster begon in 2001 met Val Smith, wijlen hoogleraar ecologie &evolutionaire biologie aan de KU, die een leider was in aquatische ecologie en co-primair onderzoeker op de oorspronkelijke subsidie ​​​​die het project financierde, heeft nu 16 jaar lang de vegetatieverandering na landbouwpercelen gevolgd. Volgens Foster, het langetermijnkarakter van het onderzoek geeft een uniek inzicht in hoe de tallgrass-prairie in heel Noord-Amerika zou kunnen herstellen, wat onmogelijk zou zijn met onderzoek op korte termijn.

"De waarde van de gegevens groeit naarmate ze tientallen jaren beslaan, " zei hij. "Op de lange termijn, we leren hoe we dat proces kunnen versnellen om de inheemse prairie weer te herstellen. Het is moeilijk gebleken. Je kunt het op een oppervlakkige manier herstellen - de dominante grassen herstellen. Maar het is moeilijk om het niveau van diversiteit vast te stellen, het enorme aantal soorten. Het is vaak minder divers na verstoring, met minder overvloedige breedbladige wilde bloemen die we 'forbs' noemen. Dat is de echte uitdaging bij restauratie, om de oorspronkelijke biodiversiteit te herstellen."

Bovendien, het werk op het KU-veldstation heeft bijgedragen aan de opleiding van veel niet-gegradueerde en afgestudeerde studenten die leren onderzoek te doen via het NSF LTREB-onderzoek.

"Omdat het een langdurig experiment is en federaal wordt gefinancierd, het heeft het onderzoek en de betrokkenheid van meer dan 60 studenten en 12 afgestudeerde studenten ondersteund, " zei Foster. "Er zijn veel mensen van geprofiteerd. Elk jaar hebben we afstudeerders die ons helpen in het veld, en velen van hen gaan daar hun eigen werk doen. We hebben betrokken studenten die master's en Ph.D. projecten die verband houden met de langetermijnstudie."