Джин Ликенс, почетный президент Института Кэри и соавтор статьи, участвовал в добавлении кальция в 1999 году. Это происходило в экспериментальном лесу Хаббард-Брук, живой лаборатории площадью 7 800 акров в Белых горах Нью-Гэмпшира. Концентрация кальция в лесных почвах на участке была снижена из-за длительного воздействия кислотных дождей.
Целью крупномасштабного эксперимента было проверить, приведет ли восстановление кальция в эти почвы к улучшению роста лесов.Лайкенс и его коллеги добавили 2600 фунтов гранул волластонита, источника силиката кальция, на засаженный деревьями водораздел площадью 30 акров. И они ждали.
Значительно повысились pH почвы и кислотонейтрализующая способность почв и водотока, а также возобновился рост лесов. Сахарный клен, доминирующий вид растительного покрова с высокой потребностью в кальции, начал восстанавливаться.«В течение почти десяти лет казалось, что наши прогнозы оправдались», — объясняет Ликенс. «Кальций в значительной степени удерживался, и лес рос.
Затем, в 2010 году, мы заметили, что в ручьях, стекающих с обработанного участка, был повышенный уровень азота. К 2013 году ежегодные потери неорганического азота превысили наши ожидания в тридцать раз, и такое увеличение мы наблюдали только после сплошные рубки леса ".Растущие леса обычно действуют как «поглотители» азота, а деревья сохраняют азот в своей биомассе.
Однако через десять лет после добавления кальция обработанный участок действовал наоборот, действуя как «источник» азота и просачивая высокие уровни неорганического азота в близлежащие потоки. Это произошло в то время, когда загрязнение атмосферы азотом снижалось, а деревья не вырубались.
Эмма Рози-Маршалл, водный эколог из Института Кэри и соавтор статьи, объясняет: «Долгосрочный мониторинг показал, что в ручьях по всей долине реки Хаббард снижается уровень неорганического азота. Правила традиционной экологии предполагают, что после добавления кальция рост леса приведет к еще большему удержанию азота.
Тем не менее, обработанный водосбор выделяет азот ».Авторы исследования подозревают, что, когда добавление кальция снижало кислотность лесных почв, они усиливали микробную переработку почвенного органического вещества — высвобождая азот, хранящийся в лесной подстилке. Другие исследователи из Hubbard Brook изучали лесную подстилку и обнаружили, что почвы в обработанном водоразделе уменьшили количество органических веществ.
Точный механизм, приводящий к потере нитратов, еще не изучен.Соавтор Эмили Бернхардт, биогеохимик из Университета Дьюка, отмечает: «Результаты вызывают интересные вопросы о том, улучшило ли кислотное осаждение то, как компонент лесной подстилки почвы накапливает углерод и секвестрирует питательные вещества, и, если да, то как это изменится в ответ. к восстановлению исторических кислых условий на северо-востоке США ».Полученные данные иллюстрируют важность постоянных исследований и сложность уменьшения кислотных дождей. Ликенс заключает: «Долгосрочные всесторонние исследования необходимы для развития научного понимания.
На выявление серьезных непредвиденных последствий эксперимента по смягчению кислотных дождей потребовалось десятилетие. Наша способность отслеживать это исследование с течением времени пролила новый взгляд на динамику водораздела. в конце концов, предотвратить ухудшение состояния окружающей среды легче, чем исправить нанесенный ущерб ".