Vlak voor een regenbui, Cody Ross zou als onderdeel van zijn afstudeerwerk naar een agrarische onderzoekslocatie kunnen rennen. Hij moet wat kleurstof in een injectieput krijgen. Het punt? Het pad evalueren dat water tijdens en na de regenbui vanaf het veld volgt.

Roos, een lid van het Watershed Systems Research Program aan de Universiteit van Manitoba, meet de waterstroom in een deel van de bodem dat de vadose-zone wordt genoemd. Hoewel de naam je misschien doet denken aan enge afleveringen van de "Twilight Zone, " de vadose-zone is gewoon het verzadigde niveau van de grond direct onder het oppervlak. Het kan slechts enkele centimeters tot meer dan een meter diep zijn. En de vadose-zone is waar belangrijke dingen in de bodem gebeuren.

De vadose-zone is complex. daarbinnen, zanddeeltjes zijn enorm in vergelijking met kleideeltjes, waterstroom beïnvloeden. Daarom zie je op een strand snel water door het zand sijpelen. Gezonde bodems bevatten ook een goede hoeveelheid organisch materiaal van rottende planten of insecten. Eindelijk, kleine poriën bestaan, gevuld met lucht of opgeslagen water. Plantenwortels groeien naar beneden in de grond om water en voedingsstoffen op te vangen. Daar leven microscopisch kleine microben, evenals grotere dieren zoals regenwormen en nematoden.

Ross' werk is belangrijk omdat hoe water beweegt, door, en rond al die gronddeeltjes, organisch materiaal, poriën, microben, en wortels zijn belangrijk. Het is iets wat telers graag willen weten - vooral op plaatsen waar weinig neerslag valt. Het zuidoostelijke Canadese prairiegebied, waar Ross onderzoek doet, heeft een seizoensgebonden droge omgeving.

"Door waterbeweging te bestuderen, krijgen we een beter inzicht in de beschikbaarheid van water in tijden van schaarste (droogte) en overvloed (overstromingen), ", zegt Ross. "Het helpt ons ook te begrijpen hoe onze acties de beschikbaarheid en kwaliteit van waterbronnen beïnvloeden." beurtelings, beleidsbeslissingen kunnen beïnvloeden.

Eerder werk aan waterbeweging in de vadose-zone is gedaan in heuvelachtige gebieden in de Verenigde Staten, of in de westelijke Canadese prairie. Net zoals je niet kunt verwachten dat de ene aflevering van de Twilight Zone hetzelfde is als de andere, je kunt niet verwachten dat een bodem in de ene regio zich ook zo gedraagt ​​in een andere. Er kunnen zelfs verschillen zijn in hetzelfde landbouwveld, afhankelijk van de hoeveelheid organische stof, samenstelling van bodemdeeltjes, en andere kenmerken. De zuidoostelijke Canadese prairiebodems, vergeleken met westers, bevatten meer organische stof. Die toename van organisch materiaal helpt de bodem om vocht vast te houden in de zomer en herfst. Het heeft gevolgen voor het afvoerpotentieel. Organische stof heeft ook invloed op hoe lang de grond in de winter en het voorjaar bevroren blijft.

De verschillen in de topografie van het land zijn aanzienlijk, te. Stel je voor dat je een heuvel afdaalt in Vermont... en stel je nu voor dat je probeert te sleeën in de vlakke gebieden van de zuidoostelijke Canadese Prairies. De zwaartekracht zal je daar niet veel helpen. Hetzelfde geldt voor water.

Waterbeweging in de bodem wordt ook beïnvloed door zijn chemische eigenschappen. Kleideeltjes van grond hebben eigenlijk een negatieve lading. Hierdoor kunnen bodems met een hoger kleigehalte het water beter vasthouden dan zandgronden. Organische stof kan water opnemen en afgeven, te.

Ross gebruikte wiskundige formules van andere onderzoekers - en ontwikkelde enkele van zijn eigen - om te voorspellen hoe het water zich bewoog tijdens regenbuien en tijden van smeltende sneeuw. De kleurstof die hij in de putten injecteerde, hielp hem te bepalen of het water dat hij uit waterwegen verzamelde "nieuw" was van de regenbui, of "oud" van vorige opslag.

"Onderzoek gericht op de leeftijd van water heeft betekenis in veel toepassingen, " zegt Ross. "We willen weten of het water dat naar een beek gaat rechtstreeks uit het veld komt, of een alternatief pad volgde. Verandert die alternatieve route de waterkwaliteit? Vertraagt ​​het de levering aan het kanaal?" Al deze vragen kunnen leiden tot handige voorspellende tools.

“Zoals in de meeste disciplines, het gebruik van wiskunde heeft een enorm nut, " zegt Ross. "We gebruikten wiskundige uitdrukkingen om ons te helpen interpreteren hoe water in de bodem beweegt. Het vermogen om op deze manier wiskundige modellen te gebruiken is zeer krachtig. Het is vaak goedkoper dan fysieke observaties, vooral in omstandigheden waar het onderzoek is gericht op grote of ontoegankelijke regio's."

Ross' onderzoek wees uit dat, in tegenstelling tot andere gebieden, er was een aanzienlijke hoeveelheid oud water dat naar de beken verhuisde. "Eerder onderzoek in de Prairies heeft erop gewezen dat nieuw water dominanter is, "zegt Ross. "Dit was niet het geval in onze studie."

Hoewel je niet kunt bepalen of je een droogte of een overstroming krijgt, is het belangrijk om de waterbeweging in de bodem te bestuderen. "Een beter begrip van hoe water zich door het landschap beweegt, geeft inzicht in beslissingen over waterbeheer, ", zegt Ross. "Het begrijpen van de relatieve bijdragen van oude en nieuwe waterbronnen kan managementbeslissingen met betrekking tot overstromingen en waterkwaliteit beïnvloeden."

Toekomstig onderzoek om voort te bouwen op Ross' werk kan zich richten op alternatieve locaties, om te zien hoe vaak de bevindingen van Ross zijn. "Studies gericht op hoe landgebruik en klimaatverandering de waterbeweging in de bodem in het zuidoostelijke Canadese prairiegebied beïnvloeden, zouden gunstig zijn, ’ voegt Roos toe.