Le géologue et géochimiste Isaac Larsen de l'Université du Massachusetts à Amherst a l'habitude de se promener dans la terre pour mener ses recherches sur les sols, mais les photos satellites de la ferme de l'Iowa où il a grandi ont ajouté une nouvelle dimension au travail, et il a maintenant une subvention de la NASA pour étudier les sols d'une toute nouvelle manière, depuis l'espace.

Expert en production de sols, érosion, l'impact humain et l'évolution du paysage agricole, Larsen s'est vu décerner un programme de trois ans, 265 $, 000 New Investigator Program subvention de la Division des sciences de la Terre de la NASA, qui soutient la recherche innovante des scientifiques de la Terre au début de leur carrière.

L'érosion réduit la fertilité des sols, Larsen fait remarquer, entraînant une baisse de la production agricole. Le coût aux États-Unis atteint des dizaines de milliards de dollars par an et bien que beaucoup reconnaissent la nécessité de conserver le sol, des incertitudes subsistent quant à l'ampleur du problème.

Il dit que le développement d'estimations de perte de sol à grande échelle spatiale est un défi de taille. « Il y a eu beaucoup de travail sur l'érosion des sols sur des parcelles beaucoup plus petites, mais faire passer cette information à travers le paysage est difficile, " note-t-il. " L'utilisation de la télédétection comme moyen de voir à grande échelle est prometteuse. Nous saurons dans les moindres détails où le sol a été perdu."

De nombreux sommets autour de la maison d'enfance de Larsen à Clear Lake, Iowa, ont perdu toute leur couche arable et sont usés en till glaciaire. Comme il l'explique, "Je pouvais voir l'érosion du sol, mais ce n'est qu'après avoir suivi une formation de géomorphologue à l'université que j'ai pu interpréter les modèles de couleur du sol comme une perte de couche arable. Je me suis alors demandé si les effets de l'érosion pouvaient être observés depuis l'espace. Ils peuvent, et regarder les images de l'espace montre à quel point la perte de terre végétale est importante. Une fois que vous commencez à chercher, vous le voyez partout dans le Midwest."

"Je pense que nous serons en mesure de produire des estimations solides du degré de perte de couche arable dans le Midwest américain, " dit-il. " Ce sont quelques-uns des sols les plus fertiles du monde, mais nous n'avons pas une bonne mesure de l'étendue de la perte de couche arable à l'heure actuelle. »

La plupart de ce travail utilisera des images existantes, dit Larsen. Lui et un étudiant diplômé trouveront des moyens créatifs d'utiliser les données spatiales pour étudier les sols de la Terre non seulement en utilisant les données publiques de la NASA, mais aussi des images commerciales à haute résolution que la NASA et la National Geospatial-Intelligence Agency peuvent mettre à disposition pour la recherche en accord avec des entreprises privées.

L'un des objectifs est d'estimer la quantité de terre végétale perdue dans l'ancienne prairie à herbes hautes depuis la colonisation européenne dans les années 1800, de l'ouest de l'Illinois à l'est du Nebraska et du Missouri et du Kansas au nord de l'Iowa, Minnesota et les Dakotas de l'Est. Les chercheurs créeront une carte et une analyse régionale que les agriculteurs, les agents de vulgarisation et d'autres peuvent utiliser pour identifier les zones qui pourraient bénéficier de l'évolution des pratiques agricoles.

Larsen propose d'utiliser des images haute résolution pour cartographier la présence et l'absence de couche arable dans les zones où les images sont disponibles au bon moment de l'année - soit après la récolte d'automne et avant la neige, ou après la fonte des neiges et avant la plantation printanière. "A cause de ces fenêtres étroites, nous n'avons pas d'images haute résolution partout, mais nous avons pu lier l'étendue de la perte de sol avec les informations topographiques haute résolution de Lidar, " une autre technique de télédétection, il ajoute.

La perte de terre végétale est réversible, comme les jardiniers amateurs le savent en ajoutant du compost et d'autres amendements de sol à leurs parcelles. Inverser la perte de terre végétale à l'échelle de la ferme au comté nécessite différentes approches, Larsen dit, mais vaut bien l'effort.

« Si nous devions restaurer le bio, partie riche en carbone de la couche arable qui est la clé de la fertilité et de la productivité des sols, cela représenterait un avantage économique important pour les agriculteurs. Quelque chose peut certainement être fait à ce sujet. Avec une gestion très agressive, vous pouvez reconstituer le sol, et des études suggèrent que vous pouvez ramener la couche arable en moins d'une décennie en utilisant des méthodes telles que l'adoption de l'agriculture sans labour, rotations des cultures, et la plantation de cultures de couverture, " il ajoute.