Jarenlang was het relatief eenvoudig om vervuiling te meten van, zeggen, een fabriek. In een fabriek, er is misschien maar één afvalpijp om te meten. Makkelijk genoeg.

Maar hoe zit het met een boerderij? Normaal gesproken beschouwen we boerderijen niet als bronnen van vervuiling. Maar ze kunnen in de loop van de tijd grote gevolgen hebben voor het land. Anders dan in een fabriek, het afval filtert langzaam door de grond over het hele perceel.

Dit afval - overtollige voedingsstoffen uit kunstmest - kan uiteindelijk het grondwater bereiken. Als er teveel stikstof in het grondwater komt, het kan gevaarlijk zijn om te drinken. In de vorm van nitraat, deze stikstof is vooral slecht voor zuigelingen. Het grondwater kan uiteindelijk meren of beken voeden. Daar, het nitraat kan algenbloei en dode zones zonder zuurstof veroorzaken.

"We zien deze dode zones jaarlijks in een groot gebied nabij de monding van de Mississippi, in de Golf van Mexico, ", zegt Thomas Harter.

Harter, een lid van de Soil Science Society of America, probeert een van de meest complexe puzzels in de landbouw op te lossen:hoe nitraat te volgen terwijl het door landbouwvelden beweegt.

Zijn onderzoek is onlangs gepubliceerd in Vadose Zone Journaal , een publicatie van de Soil Science Society of America.

Wetenschappers proberen al jaren te voorspellen hoe nitraat van het oppervlak naar het grondwater zal stromen. Die informatie kan boeren helpen om de bemesting van hun gewassen in evenwicht te brengen met de bescherming van het water waarop zij en anderen vertrouwen. Maar er zijn veel uitdagingen. De grondsoorten, gewassen en meststoffen kunnen allemaal invloed hebben op dit langzame proces.

Dus ontwierpen Harter en zijn team een ​​van de meest gedetailleerde studies tot nu toe. Over een enkele 140 hectare grote amandelboomgaard in Californië, ze verzamelden 20 diepe grondmonsters en installeerden putten om grondwater te meten. Weinig studies zijn zo gedetailleerd over zo'n klein stuk land.

Ze ontdekten dat een complexe quilt van verschillende bodems onder de amandelboomgaard ligt. Door deze verschillende bodemtypes was het erg moeilijk te voorspellen hoe stikstof van het ene deel van het bedrijf een ander gebied zou beïnvloeden. Stikstofniveaus varieerden sterk over het bedrijf, ook al werd het consequent beheerd door een enkele teler.

"We hadden de significante variabiliteit in nitraatconcentraties tussen peilbuizen niet verwacht, gezien het relatief uniforme beheer over de hele site, ’ zegt Harters.

In oudere studies werd grondwater vaak over hele regio's gemeten. Die onderzoekers gingen er meestal van uit dat verschillende gewassen en teeltpraktijken grondwaternitraat controleerden. Maar het team van Harter heeft nu ingezien dat zelfs een enkele boerderij grote verschillen kan bevatten. Nabijgelegen stukken grond en water kunnen er heel anders uitzien.

Sommige factoren kunnen de hoeveelheid nitraat in het grondwater voorspellen. De totale hoeveelheid stikstof en water die het veld binnenkwam, had invloed op het nitraat in het grondwater.

Wetenschappers zagen dat de stikstof in de zandgronden voorspelde hoeveel er in putten terechtkwam. Dat komt door de manier waarop water door verschillende grondsoorten beweegt. Zandgronden laten stikstof en water vrij bewegen in vergelijking met kleverige kleigronden.

Maar vanwege de hoeveelheid stikstof die over de velden varieerde, er zijn nieuwe methoden nodig om deze bron van potentiële vervuiling te monitoren en te evalueren.

"We moeten efficiënte alternatieve instrumenten ontwikkelen die kunnen worden gevalideerd op veldlocaties zoals die van ons, maar die vervolgens op duizenden individuele velden en boerderijen kunnen worden gebruikt om hun bijdrage aan het grondwater te beoordelen. ’ zegt Harters.

Vooruit gaan, de wetenschappers hopen ook te zien hoe nieuwe irrigatie- en stikstofbeheerpraktijken de grondwaterkwaliteit op deze boerderij kunnen verbeteren. Dit werk zal helpen bij het ontwerpen en testen van oplossingen om de grondwaterkwaliteit te verbeteren.

"Dit werk biedt de basis voor een beter ontwerp en interpretatie van veldstudies die de basis vormen voor het verbeteren van landbouwpraktijken en uiteindelijk de grondwaterkwaliteit, ", zegt Harter. "Op de lange termijn, dit zal leiden tot betere oplossingen voor het beschermen van zowel de kwaliteit van het bronwater als de kwaliteit van het beekwater in agrarische regio's."