Mae priddoedd canol-orllewinol ymhlith y rhai mwyaf cynhyrchiol yn y byd, diolch yn rhannol i systemau draenio teils helaeth sy'n tynnu gormod o ddŵr o gaeau cnydau. Ond nid dŵr yw'r unig beth sy'n llifo trwy ddraeniau teils. Mae nitrogen yn symud ynghyd â dŵr pridd i ffosydd draenio, nentydd, ac yn y pen draw i Fasn Afon Mississippi, lle mae'r maetholion yn cyfrannu at flodau algaidd enfawr a chyflyrau hypocsig sy'n effeithio ar fywyd dyfrol yng Ngwlff Mecsico.
Mae astudiaeth ddiweddar gan Brifysgol Illinois Urbana-Champaign yn rhoi golwg newydd ar y ffynonellau a'r prosesau sy'n effeithio ar y llwyth nitrogen mewn dŵr draenio teils. Mae'r astudiaeth yn datgelu cronfa "etifeddiaethol" annisgwyl o fawr a sefydlog o nitrogen, gan ychwanegu naws at y gred gyffredin bod nitrogen yn corbys yn gyflym trwy systemau draenio teils fel adlewyrchiad dros dro o fewnbwn gwrtaith a gweithgaredd microbaidd.
"Mae'r effaith etifeddol yn ymwneud â'r oedi rhwng pan fydd nitrogen ar gael yn amgylchedd y pridd i'w golli i ddyfrffyrdd. Er enghraifft, os oes gennych chi fewnbwn nitrogen trwy wrtaith eleni, ni fydd yn cael ei adlewyrchu mewn llwythi i lawr yr afon ar unwaith. Mae’r oedi hwn wedi’i ganfod mewn llawer o systemau, ond nid oedd ymchwilwyr blaenorol yn gwybod beth a’i hachosodd na pha mor fawr oedd ei faint,” meddai awdur arweiniol yr astudiaeth, Zhongjie Yu, athro cynorthwyol yn yr Adran Adnoddau Naturiol a Gwyddorau Amgylcheddol, sy’n rhan o’r Coleg Gwyddorau Amaethyddol, Defnyddwyr ac Amgylcheddol yn Illinois.
Er mwyn deall tarddiad nitrogen mewn dŵr draenio, roedd yn rhaid i'r tîm ymchwil yn gyntaf wahaniaethu'r nitrad sy'n deillio o wahanol ffynonellau. Buont yn casglu samplau draenio teils o gae ffa soia corn yn wythnosol dros dair blynedd ac yn mesur nitrad. Buont hefyd yn casglu samplau pridd, gweddillion cnydau, a gwrtaith i ddadansoddi crynodiadau nitrogen yn ogystal ag isotopau sefydlog o nitrogen ac ocsigen sy'n digwydd yn naturiol, y ddwy elfen sy'n ffurfio moleciwlau nitrad. Gan ddefnyddio offer labordy sensitif, cysylltodd ymchwilwyr blaenorol amrywiadau bach mewn isotopau nitrogen trymach (15N), ac ocsigen (18O) â gwahanol ffynonellau nitrogen a phrosesau beicio nitrogen microbaidd nitreiddiad a dadnitreiddiad.
"Gallwn feddwl am nitrogen ac ocsigen isotopau fel olion bysedd i nodi ffynonellau nitrad a sut mae'n cael ei ailgylchu gan brosesau microbaidd," meddai Yu. “Mae gan wahanol ffynonellau gymarebau isotopau gwahanol, yn union fel bod gan bobl olion bysedd gwahanol.”
Ychwanegodd Yu fod gan nitrad sy'n deillio o wrtaith anorganig gymhareb isotop is, gyda llai o nitrogenau ac ocsigenau trwm, na ffynonellau nitrogen organig pridd swmp.
Delwedd gan Bjorn Beheydt, Shutterstock
Daeth y tîm ymchwil â samplau pridd i’r labordy hefyd a’u deor i ddysgu sut mae cylchredeg microbaidd nitrogen yn effeithio ar isotopau nitrad. Gyda'r data maes a labordy, gallai'r ymchwilwyr olrhain ffynonellau nitrad trwy amser ac ar draws systemau cnydio.
"Mae ein canlyniadau'n dangos bod y cymarebau isotop gwreiddiol o nitrad yn debyg i'r rhai o wrtaith amonia a nitrogen biomas ffa soia ac nid oeddent yn amrywio dros amser pan nad oedd unrhyw fewnbwn gwrtaith newydd i'r system," meddai Yu. "Mae hyn yn awgrymu cronfa etifeddiaeth fawr o nitrad yn y pridd ac oedi rhwng pan fydd nitrogen yn cael ei ychwanegu at y system a phan gaiff ei allforio fel nitrad mewn draeniad teils."
Ychwanegodd, pan ychwanegwyd gwrtaith newydd fel amonia anhydrus i ŷd, cofnodwyd newid mawr yn y signal isotopig, gan adlewyrchu'r nitrogen newydd, mewn dŵr draenio teils, yn enwedig pan oedd glaw yn dilyn y cais. Fodd bynnag, roedd y signal nitrogen newydd hwn yn aml yn fyrhoedlog, gyda'r signal etifeddiaeth yn ailymddangos o fewn y dyddiau i'r wythnosau canlynol.
Mae'r patrwm yn cyd-fynd â chanlyniadau grŵp cyd-awdur yr astudiaeth ac athro NRES, Richard Mulvaney. Mewn cyfres o astudiaethau, defnyddiodd y grŵp hwnnw dechnegau isotop wedi'u labelu i olrhain cymeriant nitrogen mewn planhigion corn, gan ddarganfod bod llai na hanner y nitrogen gwrtaith yn cael ei ddefnyddio gan y planhigion; yn lle hynny, cymerodd ŷd y rhan fwyaf o'i nitrogen o'r pridd. Mae'r nitrogen gwrtaith sy'n weddill, yn ôl y canlyniadau newydd, yn debygol o golli mewn draeniad teils neu ei drawsnewid yn ffracsiwn adweithiol sy'n cael ei storio yn y pridd, gan arwain at ryddhau nitrogen yn y tymor hir.
Dywedodd Yu y gall tystiolaeth effaith etifeddiaeth lywio rheolaeth ac effaith sut mae llunwyr polisi yn gwerthuso llwyddiant arferion lleihau colli nitrogen.
"Yn aml, rydym yn disgwyl gweld effeithiau ar unwaith o newidiadau rheolaeth mewn llwyth nitrogen. Fodd bynnag, hyd yn oed os byddwn yn rhoi'r gorau i gymhwyso gwrtaith nitrogen am flwyddyn benodol, efallai y byddwn yn dal i weld colled sylweddol o'r system honno am ychydig flynyddoedd," meddai. “Nid yw fel pe baem yn lleihau mewnbwn nitrogen, gall ddatrys popeth ar unwaith.”
Ychwanegodd awdur cyntaf yr astudiaeth, myfyriwr doethurol Yinchao Hu, fod colled nitrad yn deillio o wrtaith corn ar ei gryfaf yn ystod digwyddiadau gollwng draeniad teils uchel, gan awgrymu y gallai ychydig o ragwelediad rheoli fod yn fuddiol pan fydd glaw yn y rhagolwg.
"Os gallwn reoli'r defnydd ohono yn ystod cyfnodau o ollyngiad uchel, gallai hynny ein helpu i leihau llygredd nitrogen," meddai. “Neu os oes digon o ragolygon ar gyfer glaw, gall ffermwyr gymryd mesurau addasol a chau’r draeniad teils dros dro.”
