Ilıman tarım arazilerinin altını yenileyen yeraltı suyu, yalnızca bir ila iki haftalık, çok yeni yağışlardan gelebilir; oysa mahsullerin tükettiği su, çok daha eski kaynaklardan geliyor.
Bu bulgu, şu tarihte yayınlanmıştır: Su Kaynakları Araştırmasıyeraltındaki su hareketinin geleneksel modellerine meydan okuyor ve gübrelerin, besin maddelerinin ve nemin toprakta nasıl hareket ettiğine ilişkin varsayımlarımızın revize edilmesi gerekebileceğini öne sürüyor.
Tarım arazilerinin sulu yeraltı dünyası
Doktora Connecticut Üniversitesi’nden araştırmacı Joshua Snarski ve meslektaşları, büyüme mevsimi boyunca Horsebarn Hill tarım havzasının altındaki yeraltı suyu sistemine giren suyun yaşını araştırdılar. Bu, toprağın nem seviyelerine ve yeraltı suyunun izotopik bileşimine dayanıyordu; ikincisi, oksijen-18 (oksijenin daha ağır bir formu) içeren su moleküllerinin buharlaşması ve su döngüsünde oksijen-16 içerenlere göre daha yavaş hareket etmesi nedeniyle tarihleme yapmak için kullanılır ve bilim adamlarının suyun ne kadar süredir yeraltında kaldığını izlemesine olanak tanır.
Ekip, büyüme mevsimi boyunca düşen yağışların vadoz bölgesinden (su tablasının üzerindeki, gözeneklerde hem havanın hem de suyun bulunduğu doymamış toprak ve kaya tabakası) süzülebildiğini ve akiferi birkaç gün ila haftalar içinde yeniden doldurabildiğini buldu.
Çalışma, bu genç suyun toprağı hızlı bir şekilde atladığını veya içinden geçerek daha derin yeraltı suyu depolarına normalde sanıldığından daha hızlı girdiğini belirtiyor.
Hidrolojik modellerin genellikle yeniden beslenme yollarının nispeten yavaş olduğunu, yağışların yavaş yavaş toprak katmanlarından sızdığını, eski suyla karıştığını ve sonunda aylar ve yıllar boyunca akifere ulaştığını varsaydığı göz önüne alındığında, bu ilginç bir sonuçtur. Ancak bu araştırma, ılıman bölgedeki tarım arazisi ortamında, yeniden şarjın önemli bir kısmının aslında çok genç olduğunu gösteriyor.
Yazarlar, suyun çatlaklar, makro gözenekler veya kök kanalları gibi hızlı yollar boyunca hareket ettiği tercihli akış gibi mekanizmaların, yağmurun toprak matrisinin çoğunu atlamasına ve yeraltı suyuna hızla ulaşmasına izin verebileceğini öne sürüyor.
Akifere ulaşan taze suyun aksine, bitkilerin kökleri aracılığıyla eriştiği su, daha eski su depolarından çekilerek toprakta daha uzun süre kalan besin maddelerini taşır. Sonuç olarak, çalışma bir ikilemin altını çiziyor: yeraltı suyunun taze yağışlarla hızlı bir şekilde yeniden doldurulması ve bitkilerin toprakta depolanan eski sudan daha yavaş alımı.
Akış yollarını yeniden düşünmek
Bu önemli çünkü tarım arazilerinin altındaki su akışının zamanlamasının ve yollarının, özellikle besin hareketi, gübre kullanımı ve yeraltı suyu kirlenme riski söz konusu olduğunda birçok hidrolojik ve tarımsal modelin varsaydığından daha karmaşık olduğunu öne sürüyor. Örneğin, toprak suyunun ve besin maddelerinin tekdüze bir yavaş hızda hareket ettiğini varsayan modeller, yağışların ne kadar hızlı sızabileceğini ve dolayısıyla gübreleri veya kirletici maddeleri aşağı doğru taşıyabileceğini yanlış tahmin ediyor olabilir.
Gübre yönetimi açısından bu önemlidir, zira yağışlar yeraltı sularını hızla yeniden dolduruyorsa, tarım arazilerine uygulanan gübreler, özellikle şiddetli yağmurdan kısa bir süre önce uygulanırsa, beklenenden daha hızlı bir şekilde daha derin yeraltı sularına akabilir.
Tersine, bitkilerin daha eski toprak suyuna bağımlı olması, kök bölgesindeki nem mevcudiyetinin her zaman en taze yağmurlarla örtüşmeyebileceğini vurgulamaktadır. Bu nedenle çiftçilerin ve su yöneticilerinin hem hızlı hareket eden besleme akışlarını hem de mahsulleri destekleyen daha yavaş toprak nemi yollarını dikkate almaları gerekebilir.
Ayrıca bitki örtüsünün büyümesi için kritik bir denge vardır; su ve besinlerin köklenme bölgesinde daha uzun kalma süreleri bitki büyümesini destekleyebilir, oysa köklenme bölgesinden hızla taşınan su ve besinler bitki verimliliğini azaltabilir ve doğrudan yeraltı suyu kirliliğine, yüzey sularında ötrofik koşulların gelişmesine (sudaki oksijeni tüketen ve sudaki yaşama zarar veren aşırı alg büyümesine yol açan) ve içme suyu kirliliğine katkıda bulunabilir.
Araştırma aynı zamanda toprak yüzeyi ile yeraltı suyu arasındaki vadoz bölgesinin öneminin de altını çiziyor. Toprak dokusundaki, çatlaklardaki ve kök kanallarındaki farklılıklar, suyun ve besin maddelerinin toprakta dengesiz bir şekilde hareket etmesine olanak tanıyan hızlı akan yollar oluşturabilir. Bu katmanı tekdüze bir sünger gibi ele alan modeller, gerçek dünyadaki bu karmaşıklıkları gözden kaçırabilir.
Tarımın iklim değişikliğine uyarlanması
Çalışma tek bir ılıman tarım havzasına odaklanmış olsa da, benzer iklimlerdeki birçok tarım arazisi su yollarında aynı farklı davranışı görebileceği için sonuçlar daha geniş bir öneme sahip olabilir.
İklim değişikliği yağış düzenlerini değiştirdikçe, yoğun fırtınaları daha yaygın hale getirdikçe veya mevsimsel dağılımları değiştirdikçe, yeraltı suyunun hızla yeniden beslenmesi (ve potansiyel olarak kirletici madde taşınması) riski artabilir. Bu anlayış, mahsullerin suya ve besin maddelerine ne kadar güvenilir bir şekilde erişebileceğini ve tarım sistemlerinin değişen yağış düzenlerine ne kadar dayanıklı olduğunu etkilediğinden, gıda tedarikinin sürdürülebilirliği açısından çok önemlidir.
Araştırmacılar, özellikle tarımsal planlama, yeraltı suyu yönetimi ve besin sızıntısı tahmini için kullanılan modellerde, vadoz bölgesindeki su akışının daha gerçekçi bir şekilde temsil edilmesini talep ediyor.
Hızlı akışların (makro gözenekler veya tercihli yollar yoluyla) daha yavaş akışlarla (toprak matrisi yoluyla) nasıl karıştığı konusundaki anlayışımızı geliştirmek, yeraltı suyunun hassasiyeti, besin taşınması ve mahsul su temini tahminlerini iyileştirebilir.
Bu bulgular, tarım arazilerinin altındaki suya dair yeni bir anlayış sunmaktan daha fazlasını sunuyor; daha akıllı, daha sürdürülebilir tarım fırsatlarına işaret ediyor.
Çiftçiler ve su yöneticileri, yeni ve eski suyun farklı yollarını tanıyarak sulama, gübre kullanımı ve ürün planlamasını yeraltındaki suyun doğal akışıyla daha iyi uyumlaştırabilir.
Bu bilgi, mahsuller için daha güvenilir su ve besin tedarikinin güvence altına alınmasına, yeraltı suyu kaynaklarının korunmasına ve tarım arazilerinin değişen yağış düzenlerine karşı dayanıklılığının güçlendirilmesine yardımcı olarak geleceğe yönelik sürdürülebilir gıda üretimi için umut verici bir yol sunabilir.
Sizin için yazarımız Hannah Bird tarafından yazılan, Sadie Harley tarafından düzenlenen ve Robert Egan tarafından doğrulukları kontrol edilen ve gözden geçirilen bu makale, insanların dikkatli çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse lütfen bağış yapmayı düşünün (özellikle aylık). Bir alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesaplayın.
