Als je ooit een veld hebt gezien dat bedekt is met wat lijkt op een laag witte aarde, je weet misschien niet dat die "bodem" eigenlijk zout is. Overuren, zout kan zich ophopen en een korst op de grond vormen, waardoor het moeilijk wordt voor water om binnen te dringen en gewassen te laten groeien. Als de zoutophoping op en in de bodem jarenlang of decennia aanhoudt, de grond wordt onbruikbaar.

Dit is vooral een probleem in droge klimaten waar boeren irrigatie gebruiken om hun gewassen water te geven, zoals de Verenigde Staten, Australië, het Midden-Oosten, Indië, en Pakistaan. Met een slechte afwatering in deze gebieden, zout hoopt zich op in de bodem, wat leidt tot een vermindering van de gewasopbrengst.

Met behulp van een vijfjarige $500, 000 Facultaire Early Career Development Program (CAREER) prijs van de National Science Foundation (NSF), Assistent-professor Ryan Bailey van de afdeling Civiele en Milieutechniek onderzoekt de oorsprong van dergelijk ophopend zout. Hij denkt dat het kan komen van stortbuien en plotselinge overstromingen die ver bovenstrooms van de stroomgebieden plaatsvinden, meren, en reservoirs die worden gebruikt om akkers te irrigeren.

Met behulp van een gebied langs het stroomgebied van de Arkansas in het zuidoosten van Colorado als testlocatie, waar al meer dan 100 jaar irrigatie plaatsvindt, Bailey is van plan om de waterstroom en zoutconcentratie van regen en afvoer te meten voordat, gedurende, en na stormgebeurtenissen.

"We proberen erachter te komen hoeveel zout het stroomgebied verlaat en in de stroom terechtkomt die uiteindelijk wordt omgeleid voor irrigatie langs de riviervallei, ' zei Bailey.

Als de regenval een belangrijke zoutbron is, er is een goede kans dat veel ervan terechtkomt in de akkers die worden geïrrigeerd met water uit de Arkansas-rivier. Zodra het team van Bailey een beter begrip heeft van hoe zout zich door het Arkansas River Basin-systeem verplaatst, ze zullen deze informatie gebruiken om een ​​veelgebruikt hydrologie- en nutriëntentransportmodel, de Soil and Water Assessment Tool (SWAT), te verbeteren. De SWAT-verbetering omvat een model dat de zoutbeweging van onweersbuien voor elk ander stroomgebied ter wereld simuleert.

"SWAT wordt over de hele wereld gebruikt om inzicht te krijgen in bemestingspraktijken en voor het beheer van nutriënten, maar we proberen het ook te gebruiken voor zoutbeheer met enkele aanpassingen, " zei Bailey. "Het is al een veelgebruikt model - we gaan de applicatie alleen uitbreiden."

Zoute wetenschap voor studenten

Terwijl waterbeheerders wereldwijd profiteren van de toevoegingen aan SWAT, Bailey hoopt ook potentiële toekomstige waterbeheerders te inspireren door lokale middelbare en middelbare scholieren hydrologie en waterkwaliteitsconcepten te leren. Samenwerken met wetenschapsleraren van lokale scholen in Fort Collins, evenals met het College of Natural Sciences Education and Outreach Center, Bailey zal een curriculum en toolkits ontwikkelen om het programma in de herfst van 2020 te implementeren. Bailey zal het leerplan en de toolkits naar scholen in het stroomgebied van de Arkansas brengen.

“We willen het leuk maken, en hebben veel praktische activiteiten voor studenten, "zei Bailey. "Ik zou graag zien dat het programma studenten aanmoedigt om meer na te denken over STEM-carrières."

De hydrologie-experimenten die studenten zullen uitvoeren, omvatten het bezoeken van lokale rivieren en meren om de zoutconcentratie van water te meten. Het curriculum voor het outreach-programma voldoet aan de wetenschappelijke criteria voor de Colorado Academic Standards, leerkrachten aanmoedigen om de stof in de toekomst te blijven onderwijzen.

"Ik ben opgetogen dat onze onderzoeksgroep werd erkend door de NSF, "zei Bailey. "En als ik terugkijk op de ervaring, Ik denk dat een van de hoogtepunten zal zijn geweest om met deze middelbare scholieren te werken."