Onderzoekers hebben een voorheen onbekend mechanisme ontdekt dat zorgt voor een verhoogd gebruik van boswater, bevordert het begrip van de biogeochemische controle van de bodem van boswatercycli en benadrukt bedreigingen voor planten door waterstress onder zure depositie, volgens een nieuwe studie.

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , de onderzoekers melden dat het mechanisme als volgt werkt:zwavelzuur en salpeterzuur vallen op de grond wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand, verzuring van de bodem veroorzaken. Wanneer dat gebeurt, een aanzienlijke hoeveelheid bodemcalcium spoelt uit de bodem, en dan hebben planten last van calciumgebrek. Calciumgebrek zorgt ervoor dat de planten hun watergebruik intensiveren.

Lixin Wang, een universitair hoofddocent aan de School of Science bij IUPUI, is de senior auteur van dit onderzoek, en zijn Ph.D. student Matthew Lanning is de eerste auteur.

Dit onderzoek wordt gefinancierd door het Hydrological Sciences-programma van de National Science Foundation. Andere auteurs van het onderzoeksteam zijn Todd Scanlon en Howard Epstein van de Universiteit van Virginia, Matthew Vadeboncoeur aan de Universiteit van New Hampshire, Mary Beth Adams bij de Forest Service van de Verenigde Staten, en Daniel Druckenbrod aan de Rider University.

Calcium speelt een unieke rol in plantencellen door de minuscule poriën te reguleren, huidmondjes genoemd, in de bladeren of stengels van de planten, zei Wang. Als planten niet genoeg calcium hebben, ze kunnen die poriën niet sluiten, en hun watergebruik neemt toe. Ook, wanneer planten lijden aan calciumgebrek, ze zullen meer water oppompen door transpiratie, het proces van waterbeweging door een plant en de verdamping ervan uit bladeren, om aan hun calciumbehoefte te voldoen, hij zei.

"We veronderstelden dat de uitspoeling van de calciumvoorziening in de bodem, veroorzaakt door zuurafzetting, zou het grootschalige gebruik van vegetatiewater verhogen, " zei Lanning. "We presenteren bewijs van een langdurig experiment met verzuring van het stroomgebied dat aantoont dat de verandering van de calciumvoorziening in de bodem door zure afzetting het watergebruik aanzienlijk kan intensiveren."

De onderzoekers vonden meerdere bewijslijnen die aantoonden dat calciumuitloging veroorzaakt door zure afzetting niet alleen het gebruik van vegetatiewater verhoogde, maar ook de bodemwaterpoel op het behandelde stroomgebied aanzienlijk verminderde.

"Als planten altijd veel water gebruiken, het betekent dat er minder water over is voor mensen, " zei Wang. "Het betekent ook dat deze planten erg gevoelig zijn voor droogte. Als er een droogte komt, en ze kunnen hun huidmondjes niet sluiten, ze zijn onderhevig aan hoge sterftecijfers als gevolg van waterstress."

traditioneel, boswatergebruik werd beschouwd als een functie van meteorologische factoren, soortensamenstelling en beschikbaarheid van bodemwater. De effecten van bodembiogeochemie op grootschalig boswatergebruik waren niet onderzocht.

Nitraat- en sulfaatafzetting zijn de belangrijkste oorzaken van bodemverzuring in het noordoosten van de Verenigde Staten en Oost-Europa, waar atmosferische inputs de door de grond gegenereerde zuurgraad overschrijden. In de Verenigde Staten en het grootste deel van Europa, de uitstoot van nitraat en sulfaat is door wetgeving aan banden gelegd, maar de gevolgen van zuurafzetting zijn nog steeds een wereldwijd probleem, vooral in gebieden benedenwinds van grote steden of landbouwgebieden met een hoge productie.