Justo antes de una tormenta, Cody Ross podría correr a un sitio de investigación agrícola como parte de su trabajo de posgrado. Necesitará poner un poco de tinte en un pozo de inyección. ¿El punto? Para evaluar el camino que sigue el agua desde elcampo durante y después de la tormenta.
Ross, miembro del Programa de Investigación de Sistemas de Cuencas Hidrográficas de la Universidad de Manitoba, está midiendo el flujo de agua en una parte del suelo llamada zona vadosa. Aunque el nombre podría hacerte recordar episodios de miedo de la "Zona Crepuscular", ella zona de vadosis es solo el nivel saturado de tierra justo debajo de la superficie. Puede ser de unos pocos centímetros a más de un metro de profundidad. Y la zona de vadose es donde suceden cosas importantes en el suelo.
La zona vadosa es compleja. Dentro de ella, las partículas de arena son enormes en comparación con las partículas de arcilla, lo que afecta el flujo de agua. Es por eso que puede ver el agua filtrarse a través de la arena rápidamente en una playa. Los suelos saludables también tienen una buena cantidad de materia orgánica deplantas o insectos en descomposición. Finalmente, existen pequeños poros, llenos de aire o agua almacenada. Las raíces de las plantas crecen en el suelo para recoger agua y nutrientes. Allí viven microbios microscópicos, así como animales más grandes como lombrices de tierra y nematodos.
El trabajo de Ross es importante porque la forma en que el agua se mueve sobre, a través y alrededor de todas esas partículas del suelo, materia orgánica, poros, microbios y raíces. Es algo que a los productores les gustaría saber, especialmente en lugares donde la precipitación es poco frecuente.El área sureste de la pradera canadiense, donde Ross está investigando, tiene un ambiente estacionalmente seco.
"Estudiar el movimiento del agua nos ayuda a comprender mejor la disponibilidad de agua en tiempos de escasez sequía y abundancia inundaciones", dice Ross. "También nos ayuda a comprender cómo nuestras acciones afectan la disponibilidad y la calidad de los recursos hídricos".Esto, a su vez, podría afectar las decisiones políticas.
El trabajo previo sobre el movimiento del agua en la zona vadosa se ha realizado en áreas montañosas en los Estados Unidos o en la pradera occidental de Canadá. Al igual que no se puede esperar que un episodio de la Zona Crepuscular sea igual a otro, ustedno se puede esperar que un suelo en una región actúe como uno en otro. Incluso puede haber diferencias en el mismo campo agrícola, dependiendo de la cantidad de materia orgánica, composición de partículas del suelo y otras características. Los suelos del sureste de la pradera canadiense,en comparación con el oeste, tienen más materia orgánica. Ese aumento de la materia orgánica ayuda a los suelos a retener la humedad en verano y otoño. Impacta el potencial de drenaje. La materia orgánica también influye en el tiempo que el suelo permanece congelado en invierno y primavera.
Las diferencias en la topografía de la tierra también son significativas. Imagine deslizarse en trineo por una ladera en Vermont ... y ahora imagínese tratando de deslizarse en trineo en las áreas planas de las praderas del sureste de Canadá. La gravedad no lo ayudará mucho allí.Lo mismo es cierto para el agua.
El movimiento del agua en el suelo también se ve afectado por sus propiedades químicas. Las partículas de arcilla del suelo en realidad tienen una carga negativa. Esto significa que los suelos con un mayor contenido de arcilla pueden retener el agua mejor que los suelos arenosos. La materia orgánica también puede absorber y liberar agua..
Ross usó las fórmulas matemáticas de otros investigadores, y desarrolló algunas propias para predecir cómo se movía el agua durante las tormentas de lluvia y los tiempos de derretimiento de la nieve. El tinte que inyectó en los pozos lo ayudó a determinar si el agua que obtuvolas vías fluviales eran "nuevas" del evento de lluvia, o "viejas" del almacenamiento anterior.
"La investigación centrada en la edad del agua tiene importancia en muchas aplicaciones", dice Ross. "Queremos saber si el agua que va a una corriente vino directamente del campo o si siguió una ruta alternativa. ¿Esa ruta alternativa cambia el agua?calidad? ¿Ralentiza la entrega al canal? "Todas estas preguntas pueden conducir a herramientas predictivas útiles.
"Como en la mayoría de las disciplinas, el uso de las matemáticas tiene una utilidad tremenda", dice Ross. "Utilizamos expresiones matemáticas para ayudarnos a interpretar cómo se mueve el agua en el suelo. La capacidad de usar modelos matemáticos de esta manera es muy poderosa. Esa menudo menos costoso que las observaciones físicas, especialmente en circunstancias donde la investigación se centra en regiones grandes o inaccesibles ".
La investigación de Ross descubrió que, a diferencia de otras áreas, había una cantidad significativa de agua vieja que se movía a las corrientes. "Investigaciones previas realizadas en las Praderas han señalado que el agua nueva es más dominante", dice Ross. "Esto no fueel caso en nuestro estudio "
Aunque no puede controlar si tendrá una sequía, o una inundación, es importante estudiar el movimiento del agua en el suelo. "Tener una mejor comprensión de cómo se mueve el agua a través del paisaje proporciona información para las decisiones de gestión del agua".dice Ross. "Comprender las contribuciones relativas de las fuentes de agua antiguas y nuevas puede influir en las decisiones de gestión relacionadas con las inundaciones y la calidad del agua".
La investigación futura para construir sobre el trabajo de Ross podría centrarse en ubicaciones alternativas, para ver qué tan comunes son los hallazgos de Ross ". Los estudios se centraron en cómo el uso de la tierra y el cambio climático están impactando el movimiento del agua en el suelo en el área del sureste de la pradera canadiense sería beneficioso", Agrega Ross.
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Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Agronomía . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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