Voeg net genoeg mest toe, en gewassen gedijen goed. Voeg te veel toe, en u kunt eindigen met verontreinigd oppervlakte- en grondwater.

Overtollige nutriënten van boerderijen kunnen worden getransporteerd naar grondwaterreservoirs door water dat aan de oppervlakte begint en door de bodem stroomt. Maar de stroming van water door de bodem is een "zeer dynamisch proces, " zegt Genevieve Ali, een onderzoeker aan de Universiteit van Manitoba. "Het kan van jaar tot jaar verschillen, seizoen tot seizoen, of zelfs regenbui tot regenbui."

Het kan ook fluctueren afhankelijk van de grondsoort en zelfs als organische toevoegingen, zoals mest, zijn toegepast.

Ali is hoofdauteur van een nieuwe studie die aantoont dat water dieper infiltreert in krakende klei (vertisolic bodems) wanneer vloeibare varkensmest wordt toegepast.

De studie toonde ook aan dat, hoewel de waterinfiltratie dieper ging in de aanwezigheid van mest, het bereikte geen diepten van 39 inch (100 cm). Dat is hoe diepe tegelafvoeren - ontworpen om overtollig grondwater te verwijderen - typisch worden geïnstalleerd in het studiegebied.

"Deze observatie daagt eerdere studies uit, waaruit bleek dat scheuren in kleigronden de verplaatsing van water en bijbehorende verontreinigingen van het grondoppervlak naar tegelafvoeren kunnen bevorderen, ", zegt Ali. "Onze studie suggereert dat niet alle kleirijke bodems zich hetzelfde gedragen."

De onderzoekers richtten zich op vertisols omdat ze in grote regio's van Noord-Amerika voorkomen. "Ze komen veel voor in landbouwvlaktes, waar overtollige voedingsstoffen vaak voorkomen als gevolg van intensieve landbouw, " zegt Ali.

Maar er blijven leemten in de kennis over bodemwaterstroming in vertisols, vooral met organische toevoegingen.

Water kan op verschillende manieren door de bodem stromen. 'Matrixstroom' treedt op wanneer water langzaam door kleine ruimtes tussen grondkorrels beweegt. 'Preferentiële stroming' vindt plaats wanneer water relatief snel door grotere kanalen stroomt, macroporiën genoemd, zoals scheuren en regenwormholen.

"Stel je een emmer zand voor met overal plastic rietjes, " zegt Ali. "Als je water op deze zandemmer gooit, het water dat door de rietjes stroomt, zou het eerst de bodem bereiken."

evenzo, preferentiële waterstroom door bodemmacroporiën kan verontreinigingen snel van het oppervlak naar grondwaterreservoirs vervoeren.

Macroporiën zijn vaak met elkaar verbonden. "Ze gedragen zich als een netwerk van leidingen, en ze kunnen worden gecreëerd of verergerd door menselijke activiteiten, ", zegt Ali. "Weten wanneer en waar er preferentiële stroming is en hoe het land in die gebieden moet worden beheerd, is van cruciaal belang voor het behoud van de grondwaterkwaliteit."

Kleirijke bodems, zoals vertisols, hebben de neiging om te barsten, waardoor macroporiën ontstaan. "Dat maakt deze bodems natuurlijke kandidaten om het relatieve belang van matrix en preferentiële stroming te bestuderen, " zegt Ali.

Deze studie werd uitgevoerd in onderzoekspercelen in Manitoba, Canada. Onderzoekers voegden vloeibare varkensmest toe aan het ene perceel, maar niet aan het andere. Ze sprenkelden op beide percelen water gemengd met blauwe kleurstof om te bepalen hoe het water zich door de grond bewoog.

Op het perceel waar mest werd toegepast, water bereikte tot 25 inch (64 cm) in de grond. In tegenstelling tot, water bereikte tot 18 inch (45 cm) in het perceel waar geen mest werd toegepast. Beide plots vertoonden bewijs van matrix en preferentiële waterstroming.

De onderzoekers ontdekten ook dat het water dat door de macroporiën stroomt, niet volledig gescheiden was van de rest van de grond.

"Als je terugdenkt aan de analogie van de zandemmer met de rietjes erin, de rietjes hebben een aantal kleine gaatjes erin, "zegt Ali. "Water kan zijdelings worden uitgewisseld tussen de macroporiën en de omringende grond."

Laterale uitwisseling is vaak gemeld voor kleinere macroporiën in beboste bodems, zegt Ali. "Maar het komt minder vaak voor in landbouwgronden waar scheuren meestal groter zijn."

Dit onderzoek richtte zich op één locatie, dus Ali zegt dat verder onderzoek nodig is voordat generalisaties kunnen worden gemaakt.

Ali bestudeert ook de rol van scheuren in de grond in het voorjaar (veroorzaakt doordat de grond meerdere keren bevriest en ontdooit) versus de rol van scheuren in de zomer (veroorzaakt wanneer de bodem bijzonder droog wordt).