過量氮肥影響導致河川優養化,有機質肥是解方!

改善生態環境的硝酸鹽汙染,科學家這樣做!

過量氮肥導致河川優養化,有機質肥是解方


編譯 張瑞玶編輯 林韋佑 
責任編輯/ 柴幗馨

氮素是農作物生長的必需營養元素之一。然而,肥料中過量的含氮物質可能會透過降雨和水分沖刷進入地下水並汙染水源。

水源中的氮污染通常會以硝酸態氮,硝酸鹽NO3-的形式存在。而水中過多的硝酸鹽可能會導致藻華,又可以稱作水質優養化。水質優養化:水中的藻類、細菌與浮游生物等,因為水中高含量的硝酸態氮而大量繁殖,而水中的微生物為了分解藻類耗盡了水中大量的氧氣,水中溶氧量下降進而導致魚類死亡。

紐約州立大學環境科學與森林學院的研究生Welsh表示:「唯有深入地了解農田周遭哪一個地點,能夠去除最多硝酸態氮,才能夠最有效率地改善河川水質。」




研究人員Welsh在農田附近的河川流域,找出了幾個硝酸鹽殘留最多的熱點區。並針對北卡羅來納州西北部的四條河流,進行河川復育的研究。四條河流各自有不同的的狀態,其中一條河流已經完全復育成功,另外兩條河流則是緊連著農田用地,而最後一條河流的上游處有農業活動。





研究團隊採集了河流的水質與沈積物的樣本,分析了河流旁緩衝區的土壤樣品。緩衝區是指介於農田與河流之間的土壤區塊,大部分的緩衝區都能還生長著一些當地的原生植物。

運用簡易的統計模型,研究人員便能推估出有效去除去硝酸鹽的方法。他們發現:緩衝區細小的沉積物質地、有機質、可溶性的有機碳含量、緩衝區的斜度、高度、植被與土壤類型、以及時間等,都是能夠去除河川硝酸鹽的關鍵因素。


這些科學數據也佐證了過去文獻的說法:具有農業緩衝區的河流,除去硝酸鹽的效率較高。

在緩衝區的土壤樣品中,又以低窪地區採集到的樣品去除硝酸鹽的效果最好。硝酸鹽去除率最高土壤樣品,是長期蓄水的池塘,含有大量的有機質的沉積物,能夠有效減少水質的硝酸鹽含量。

進一步分析水池週遭的環境,結果發現,運用岩石製成的水池,硝酸鹽去除率並不顯著;反而是使用樹木或是木屑圍繞而成的水池可能會有較好的效果。

Welsh最後說明:「如果去除硝酸鹽是河川復育的目標之一,那麼就需要好好的保存現有的農田緩衝區,並且重新整頓與連結各區段的緩衝區。」藉由開發簡易的模型,來管理殘留在土壤的多餘氮肥,才是可行且有效的土地管理方法。


不過,仍然需要進行更仔細的樣品收集與數據評估才能夠找出模型中的最佳參數。Welsh也表示,她將持續深入研究河川復育如何影響水質與硝酸鹽的去除能力,以及如何在農業景觀管理的概念下,在河川中運用階梯提升硝酸鹽去除率。

資料來源: 每日科學 Sep 17, 2017   Removing nitrate for healthier ecosystems

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