Nitraatniveaus in de bodem wijzen op versnelde grondwatervervuiling door extreme weersomstandigheden door klimaatverandering

Onderzoek van UC Davis toont aan dat extreem weer de verontreiniging van grondwater door nitraten versnelt

Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Davis, hebben een apparaat geïnstalleerd dat continu watermonsters ondergronds verzamelt en real-time gegevens levert over de beweging van nitraatverontreinigingen. Extreme weersomstandigheden, veroorzaakt door klimaatverandering, zoals droogtes en zware regenval, kunnen het risico verhogen dat nitraten uit kunstmest in het grondwater terechtkomen. Een recent onderzoek heeft aangetoond dat zware regenval na een droogte ervoor kan zorgen dat nitraten binnen 10 dagen tot 10 meter onder landbouwgronden sijpelen.

Volgens Isaya Kisekka, de corresponderende auteur en professor aan de afdelingen Land, Lucht en Waterresources en Biologische en Landbouwtechniek, was de conventionele wijsheid dat het weken tot jaren kon duren voordat nitraten van de wortelzones van gewassen het grondwater bereikten. “We hebben ontdekt dat deze extreme gebeurtenissen, zoals de atmosferische rivieren in Californië, nitraat veel sneller in beweging brengen.”

In deze studie werden verschillende methoden gebruikt om te meten hoeveel nitraat, een bestanddeel van stikstofhoudende kunstmest, door de bodem sijpelde in een tomaten- en komkommerteelt nabij Esparto, Californië. De wetenschappers voerden hun onderzoek uit van 2021 tot 2023, toen Californië periodes van droogte en atmosferische rivieren doormaakte. Ze maten nitraat tijdens zowel de groeiseizoenen als de regenseizoenen.

Droogte kan meer stikstof in de bodem achterlaten

Vorige studies hebben aangetoond dat ongeveer 40% van de stikstofhoudende kunstmest die voor groenten wordt gebruikt, niet door de planten wordt opgenomen maar in de bodem achterblijft. Tijdens droogte gebruiken gewassen stikstof niet efficiënt, wat leidt tot een overschot aan stikstof in de bodem. Dit onderzoek toont aan dat als een droogte wordt gevolgd door zware regenval, deze plotselinge waterstoot ervoor zorgt dat nitraat sneller in het grondwater sijpelt. De nitraatconcentratie in het ondiepe grondwater overschreed het maximale verontreinigingsniveau van 10 milligram per liter voor drinkwater, zoals vastgesteld door de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA).

“In Californië zeggen we vaak dat we schommelen tussen droogtes en overstromingen,” zei Kisekka. “Deze extreme gebeurtenissen die gepaard gaan met klimaatverandering zullen het risico vergroten dat deze chemicaliën in ons drinkwater terechtkomen.”

Grondwater is de belangrijkste bron van drinkwater voor het grootste deel van de Central Valley in Californië. In sommige regio’s, zoals het Tulare Lake Basin, overschrijden bijna een derde van de drink- en irrigatiewaterputten het veilige nitraatniveau van de EPA. Hoge nitraatniveaus in drinkwater kunnen gezondheidsrisico’s verhogen, vooral voor jonge kinderen, en kunnen ook het risico op colorectale kanker verhogen.

Behoefte aan real-time monitoring van bodemnitraat

Boeren in de Central Valley zijn verplicht om aan de regionale waterautoriteit te rapporteren hoeveel stikstof ze op hun veld hebben aangebracht en hoeveel er is verwijderd als onderdeel van de opbrengst van de gewassen. De studie vergeleek verschillende manieren om te monitoren wanneer nitraat uit kunstmest in het grondwater sijpelt. Kisekka benadrukte dat de resultaten de noodzaak onderstrepen van betaalbare, real-time monitoringtools voor bodemnitraat, zodat boeren hun kunstmestgebruik efficiënt kunnen beheren.

Door conserveringspraktijken toe te passen die het achterblijven van nitraat in de wortelzone van de gewassen na de oogst beperken, kunnen boeren helpen de nitraatverontreiniging in het grondwater te verminderen. De gegevens van deze studie zullen ook helpen om een model genaamd SWAT te verbeteren, dat wordt gebruikt om de nitraatsijpeling naar het grondwater in de Central Valley van Californië te volgen. Deze inspanning maakt deel uit van het programma van de Central Valley Water Board om irrigatielandbouw te reguleren.

Andere auteurs van UC Davis zijn Iael Raij Hoffman, Thomas Harter en Helen Dahlke.