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Nov 04, 2023

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Menschen neigen dazu, Unordnung zu machen, und wenn es um den überschüssigen Stickstoff geht, tun wir das

Menschen neigen dazu, Unordnung zu verursachen, und wenn es um den überschüssigen Stickstoff geht, den wir in die Gewässer einbringen, bleiben Wasserpflanzen beim Aufräumen stecken. Nährstoffe wie Stickstoff in Abwässern und landwirtschaftlichen Abwässern gelangen häufig in Flüsse, wo sie das Wachstum von Plankton überstimulieren können, was zu übermäßiger Algenblüte und sauerstoffarmen Bedingungen bei der Zersetzung führt. Submerse Flusspflanzen können diesen Effekt teilweise abmildern, indem sie stickstoffhaltige Verbindungen aus dem Wasser aufnehmen.

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Botrel et al. Bringen Sie eine neue Ebene der zeitlichen Auflösung für dieses seit langem beobachtete Phänomen und berichten Sie über Beobachtungen der Stickstoffretention an einer Stelle, an der zwei landwirtschaftliche Nebenflüsse in den Saint-Pierre-See am Sankt-Lorenz-Strom in Québec, Kanada, münden. An der Kreuzung absorbiert eine überflutete Pflanzenwiese Stickstoff und verhindert, dass ein Großteil davon die St.-Lorenz-Mündung erreicht.

Von Juni bis November zwischen 2012 und 2017 schätzten die Forscher die tägliche Biomasse der Pflanzen auf der Wiese, indem sie durch die Vegetation verursachte Änderungen der Neigung des Wasserspiegels anhand von Messungen flussaufwärts und flussabwärts des Untersuchungsgebiets berechneten. Dieser Ansatz wurde anhand eines Modells umgesetzt, das sie durch detaillierte Sammlung von Pflanzenbiomasse auf der Wiese über sehr unterschiedliche Klimajahre hinweg entwickelten. Dann schätzten sie die Nitratmenge, die über die Zuflüsse in das Gelände gelangte, und berechneten die Menge, die die Pflanzen verarbeiteten, indem sie am Rande der Wiese einen hochauflösenden Nitratsensor platzierten, um die austretende Menge zu messen.

Durch die Analyse der Biomassemengen setzten die Autoren die Pflanzenhäufigkeit mit der Stickstoffretention in Verbindung und berechneten die Menge, die von Pflanzen aufgenommen und durch Denitrifikation in die Atmosphäre verloren geht. Im Durchschnitt entfernte jeder Quadratmeter der Wasserwiese etwa ein halbes Gramm Stickstoff pro Tag, schätzten die Forscher, was dazu führte, dass bis zu 0,8 Kilotonnen Stickstoff pro Jahr zurückgehalten wurden, oder die Menge, die eine Stadt mit einer halben Million Einwohnern erzeugt die höchsten bisher gemeldeten Werte in Flüssen. In Jahren mit geringer Biomasse wurden nur 47–62 % des in das System eingebrachten Stickstoffs entfernt, während in Jahren mit hoher Biomasse 63–87 % entfernt wurden.

Obwohl die Wiese diese wichtige Ökosystemleistung ständig erbringt, stellten die Forscher fest, dass mäßige Niederschläge und Temperaturen aufgrund der hohen Pflanzenbiomasse optimal für die Denitrifizierung waren, während extreme Bedingungen den Anteil des von der Pflanzenwiese zurückgehaltenen Stickstoffs verringerten. Da der Klimawandel die Häufigkeit extremer Wetterereignisse wahrscheinlich erhöhen wird, könnte in Zukunft mehr Stickstoff in die St.-Lorenz-Mündung gelangen, was zu einer höheren Häufigkeit von Blüten und Sauerstoffmangel führen könnte. Managementmaßnahmen sollten daher darauf abzielen, diese Wiese und ähnliche Standorte zu erhalten oder wiederherzustellen, schreiben die Forscher. (Wasserressourcenforschung, https://doi.org/10.1029/2022WR032678, 2022)

–Saima May Sidik (@saimamaysidik), Wissenschaftsautorin