A contaminação das águas subterrâneas por nutrientes como resultado de fertilizantes à base de nitrogênio é um problema em muitos lugares da Europa. Cálculos de uma equipe de cientistas liderada pela UFZ mostram que, em um período de pelo menos quatro meses por ano, o nitrato pode lixiviar para as águas subterrâneas e superficiais em cerca de três quartos das terras agrícolas da Europa. A proporção de áreas em risco de lixiviação de nitrato é, portanto, quase duas vezes maior do que anteriormente assumido.

Na agricultura, fertilizantes à base de nitrogênio muitas vezes não são aplicados de maneira apropriada para o local e uso. Se o nível estiver muito alto, as plantas não absorvem totalmente o nitrogênio. Como resultado, o excesso de nitrogênio é lixiviado para as águas subterrâneas e superficiais como nitrato - um problema que ocorre em vários países da UE. Por exemplo, em 2018, o Tribunal de Justiça Europeu (TJE) condenou países da UE, incluindo a Alemanha, por violar a Diretiva de Nitratos da UE. Ano passado, a Comissão da UE lembrou à Alemanha que implementasse a decisão do TJCE.

Quanto do nitrogênio aplicado através da fertilização pode entrar nas águas subterrâneas e superficiais como nitrato ou é desnitrificado (isto é, convertido em nitrogênio molecular e óxidos de nitrogênio e liberado no ar) depende, entre outras coisas, em processos complexos no solo. Uma equipe de pesquisadores da UFZ e parceiros dos EUA liderada pelo hidrologista Dr. Rohini Kumar agora analisou em mais detalhes quais processos determinam o destino do excesso de nitrogênio. O foco está nos processos hidrológicos e biogeoquímicos na zona da raiz (ou seja, a área que se estende da superfície do solo até a profundidade de um metro). “A zona de raiz é a parte mais dinâmica e ativa do subsolo, onde a umidade do solo, a evaporação e as fases seca / úmida têm efeito proeminente, "diz Kumar. Ele atua como um filtro hidroclimático e biogeoquímico entre a superfície e as camadas mais profundas do subsolo.

A vulnerabilidade das terras agrícolas à lixiviação de nitrato foi descrita até agora usando informações estáticas sobre o uso da terra, solos, e a topografia da paisagem, combinado com precipitação média e níveis de água subterrânea - sem levar em consideração sua variabilidade temporal. "Contudo, a precipitação e as temperaturas mudam diariamente. Isso afeta a evaporação e a água do solo e, em última análise, o tempo de retenção e o transporte da água para as camadas mais profundas. Valores médios, como usado para descrever a condição estática, são, portanto, menos apropriados da perspectiva de hoje, "explica Kumar. Os pesquisadores, portanto, usam uma abordagem dinâmica para calcular quanto tempo o nitrato dissolvido pode permanecer na zona da raiz antes de lixiviar para níveis mais profundos. Eles combinam o mHM (modelo hidrológico de mesoescala) desenvolvido na UFZ com cálculos diários alteração da retenção de água e nitrato na zona da raiz, bem como desnitrificação. Com a ajuda do mHM, os cientistas podem simular a distribuição espaço-temporal da dinâmica hidrológica, bem como a dinâmica do transporte que ocorre na zona das raízes em toda a Europa nos últimos 65 anos.

Com a nova abordagem, os pesquisadores da UFZ concluem que, por pelo menos quatro meses por ano, quase 75% das terras agrícolas da Europa são vulneráveis ​​à lixiviação de nitratos para as águas subterrâneas e superficiais. Se a abordagem estática for usada, essa proporção é de apenas 42%. "Porque a dinâmica espaço-temporal do transporte de água não foi levada em consideração na avaliação da vulnerabilidade da delimitação de zonas vulneráveis ​​ao nitrato, a extensão espacial das áreas vulneráveis ​​ao nitrato é grosseiramente subestimada, "conclui o coautor e hidrogeologista da UFZ Dr. Andreas Musolff. entre outros, áreas no leste e nordeste da Alemanha, a Península Ibérica, e alguns países do Leste Europeu.

Segundo os pesquisadores da UFZ, as novas descobertas podem ajudar melhor a gestão de risco do nitrogênio na agricultura. "Os agricultores poderiam usar as informações mais precisas para ajustar com mais precisão seus regimes de fertilizantes, garantindo assim que o mínimo de nitrato possível esteja presente no solo durante os meses particularmente críticos, "diz Musolff. Isso evitaria que nitrato adicional entre nas águas subterrâneas e superficiais." Este estudo focado na zona do solo é um ponto de partida para uma avaliação de risco abrangente das cargas de nitrato nas águas subterrâneas e superficiais. Será seguido por novas pesquisas sobre transporte e desnitrificação no subsolo, águas subterrâneas e superficiais, "diz Kumar.