随着这类事件在美国多个区域的发生，这关系到北卡罗来纳州的水质问题，尤其是州东部出现的藻华和死鱼事件，造成这些问题的主要原因是环境系统中的硝态氮。很多在大众出版物上刊载的文章都认为高尔夫球场施肥是造成水质问题的主要原因，但是这样的结论没有任何科学依据。
几年前我们开展了一项研究，来确定高尔夫球场施肥是否真的会成为一个环境问题，当项目一开始我们就发现以前的研究不能够回答这个问题。很多近期的研究项目开始集中在肥料的淋溶上，看起来不可能，但是淋溶是北卡罗来纳州河流流域的主要问题，这是因为“最佳管理措施”（BMPs）的普遍运用。最佳管理措施是很多年前由N.C. State research/extension全体教员制定的，并在全州广泛被草坪管理者使用，这些措施中规定下雨前不应该施肥，而且，还规定施肥时轻浇水以保证快速的生物学运用。大多数高尔夫球场管理者都是内行，他们严格按照BMPs操作，使环境影响达到最小，并控制他们的开支。
如果肥料淋溶不是问题，那么最主要的因素就是氮素在土壤中向下淋溶，的确，自然和农业的环境研究资料表明硝酸盐的损失主要是通过淋溶，而不是表面径流。USGA提供资金进行的研究已经对草坪系统硝酸盐淋溶进行了论述，但是这些实验都是在新建的试验田上进行的。因为已建成的草坪球道的土壤特性和生态学与那些新建的试验田差别太大，所以无法由USGA项目的结果推断景观区的结果。
Our research approach研究方案
为了弄清楚北卡罗来纳州的高尔夫球场是否是水质问题的主要原因，我们开展了一项大量的实地研究项目，跟踪氮素在狗牙根球道上的最终结果，目标是发展形成一个数据统计表，表明狗牙根吸收的氮素量，在土壤剖面保留和下渗的氮素量，以及流失到附近河流和湖水中的氮素量。
这个项目的研究范围导致了它的复杂性。详细设计氮素的活动需要多学科交叉进行系统的设计，包括草坪农艺学和生理学，土壤物理学和水文地理学，还有土壤微生物学，因而，需要一个包括所有这些学科专业知识的人组成一个研究团队。这个大项目能够实施源于北卡罗来纳州立法机构的环境研究基金的支持，另外，即使前景是对草坪工业消极不利的，北卡罗来纳州的草坪委员会也会提供支持。
试验在北卡罗来纳州东部的十家高尔夫球场进行，选择在不同条件的地点进行试验。
一是他们能够代表各种各样的土壤类型，因为土壤质地对淋溶有很大影响；其次，我们想要检查不同年份的高尔夫球场，老球场应该和新球场含有不同水平的有机物和紧实度；第三，这点很重要，球场愿意配合我们的研究，并能够容许我们的闯入。
如图1所示，许多用以在狗牙根生长季节定期收集草屑的试验区已建立，横断面远离邻近的天然区域，穿过长草区和球道直到河流流域。利用四个设置在不同地点的横断面来进行数据统计分析，沿着横断面取4英尺深的土芯，一年取四次（施肥周期）以确定硝酸盐在土壤剖面中的积累模式。小型增渗仪分别安装在6、12、18英寸的深度，能够直接取土壤溶液进行硝酸盐分析，小型增渗仪样品每周收集一次。浅水井的集水器安装在8到20英寸深，用来取地下水流的样品，每周在河流进入和流出高尔夫球场的地方进行取样。
从上文可以知道，这是第一次在自然环境中对狗牙根球道上氮素的流向进行的综合研究，该实验进行了三年，这期间高尔夫球场的草坪管理者被要求按照正常的养护措施来进行养护。该地区一般氮肥施肥量为每年每1000平方英尺2.5-3.5磅（12.2-17.1g/m2），大部分是在5月到9月，也就是狗牙根的生长季节。
Expected results预期结果
我们最初的期望是能够在土壤溶液和草坪系统下的地下水中发现高水平的硝酸盐，因此得出水质污染高潜在性的结论，这是因为简单的原因：
从最初的分析来看，我们的原始期望是错误的。
Nitrogen in the turfgrass/soil system氮素在草坪/土壤系统中
研究初期的一个奇怪发现是，草屑中含有的氮素比施肥提供的氮素要多，计算草屑的氮素吸收率进行分析，数据一般在100%到300%，计算结果表明氮素在系统中迅速循环，换言之，肥料中的氮被草坪草吸收，草屑很快被土壤微生物降解，再次释放氮到土壤中，土壤中的氮再次被草坪草吸收。
土芯分析结果表明草坪下的土壤剖面中的硝酸盐水平非常低，在1-3mg/Kg，这个水平和附近没有施肥的自然区域水平相当，而且，比施肥的农作物田地水平低很多。硝酸盐水平随着深度增加均匀降低，在土壤剖面中没有任何地方出现累积的迹象。并且，施肥后的那些天和几周里硝酸盐没有升高，或许能够表明草坪草的高吸收率。测渗计样品采样很频繁，仍表明土壤溶液硝酸盐含量很低。
从高于球道的地方开始，一直到更低的流域，设置取样器采取地下水样品，因为地下水中可能含有从土壤中下渗的硝酸盐。
有两个重大发现，一个是，从自然区域到球道，流经未施肥区域的硝酸盐含量高，但是相对水平很低，2-8ppm，这远低于预估的50-100ppm；第二个，也很重要的是，硝酸盐含量在接近下游河流流域时有细微的降低（不到1ppm）。
水样中含有高水平的溶解有机碳（8-20ppm），高碳水平，加上缺氧条件，可能导致反硝化作用，比如，将硝酸盐转换为氮气释放到大气中。
在农业上，肥料中的硝酸盐导致硝酸盐在土壤中积累，经过较长的一段时间后渗出到附近的河或湖中。我们没有发现施肥的球道使附近河流硝酸盐含量升高，流经高尔夫球场的河流硝酸盐含量很低（低于0.5ppm），事实上，还有所降低。沿着河流生长的植物明显吸收了一部分可利用硝酸盐。
Significance to the industry行业意义
在所有区域进行的实地研究结果一致表明硝酸盐污染土地和地表水的可能性很低。
在过去两年，研究还扩展到包括五个北卡罗来纳州其他区域的实验地点，那里的土壤和地形都不同于东部，直到现在为止，我们还没有发现任何证据表明有污染问题。
草坪系统有自己的特性，是农业世界里的非典型性特征。 一个是施肥方法。草坪草在一个生长季内施肥三到四次，氮肥量相对来说较少（-42磅/ac.），所以草坪系统肥料不会过量，也不容易淋溶。而且，大部分根系在施肥后生长充分，相比之下，农作物只在生长季早期分一到两次施入相同量的肥料，农作物能够利用到的氮素大概只有50%。
第二个显著地不同是根系的密度。氮肥吸收效率是根系表面吸收的功能作用，草坪草的细根在土壤中数英寸形成一个典型的密集矩阵，个别根可以延伸到地下二到三英尺。氮素进入根区很快被根从土壤溶液中吸收。
第三个不同点是草坪土壤中非常高的微生物活性，土壤表层的枯草层为微生物群体提供了理想的生存环境，而且微生物生物量远超过自然环境或农业环境的土壤。高的微生物活性和高的根系吸收效率，使氮素回到草坪系统中，这是氮素高效循环的两个重要因素。
另外一个草坪草不同于传统农业的关键特征是大量的碳储存在土壤中。浇水和频繁施肥使百慕大草坪生长在一个无压力的环境里，大量的有机物产生，而且也没有被收割，有机物中的碳素是微生物活性的能量来源，转而，促进降解和反硝化作用进程。
目前为止，我们收集的证据表明草坪草管理区和水边的缓冲区类似，起到保护溪流和河流免受硝酸盐污染的作用。设置水域缓冲区的主要目的是阻止硝酸盐进入地下水，缓冲区溪流岸边为微生物在缺氧条件下进行反硝化作用提供碳源，这与我们研究观测到的作用类同。可以这样说，在未来，草坪系统能够在保护供水战略中占据重要地位。
Collaborators: D.K. Cassel, J.W. Gilliam, C.H. Peacock,A.G. Wollum.
Nitrogen Fertilization.pdf