Une zone irriguée du bassin de la rivière Arkansas près de Rocky Ford, Colorado, regardant vers l'est. Les régions au nord et au sud de la zone pourraient être des sources importantes de sel lors de grosses tempêtes. Crédit :Université d'État du Colorado
Si vous avez déjà vu un champ recouvert de ce qui ressemble à une couche de terre blanche, vous ne savez peut-être pas que ce « sol » est en fait du sel. Heures supplémentaires, le sel peut s'accumuler et créer une croûte sur le sol, rendant difficile la pénétration de l'eau et la croissance des cultures. Si l'accumulation de sel sur et dans les sols se poursuit pendant des années ou des décennies, le sol devient inutilisable.
C'est un problème en particulier dans les climats arides où les agriculteurs utilisent l'irrigation pour arroser leurs cultures, comme les États-Unis, Australie, Moyen-orient, Inde, et pakistanais. Avec un mauvais drainage dans ces zones, le sel s'accumule dans le sol, entraînant une baisse du rendement des cultures.
Avec l'aide d'un quinquennat, 500 $, 000 Prix du programme de développement de carrière précoce (CAREER) de la Faculté de la National Science Foundation (NSF), Le professeur adjoint Ryan Bailey du Département de génie civil et environnemental étudie l'origine de ce sel induisant une accumulation. Il pense que cela pourrait venir des pluies torrentielles et des crues soudaines qui se produisent loin en amont des bassins fluviaux, des lacs, et les réservoirs utilisés pour irriguer les champs cultivés.
En utilisant une zone le long du bassin de la rivière Arkansas dans le sud-est du Colorado comme site d'essai, où l'irrigation existe depuis plus de 100 ans, Bailey prévoit de mesurer le débit d'eau et la concentration en sel des précipitations et du ruissellement avant, pendant, et après les tempêtes.
"Nous essayons de déterminer la quantité de sel qui quitte le bassin versant et se retrouve dans le ruisseau qui est finalement détourné pour l'irrigation le long de la vallée de la rivière, " dit Bailey.
Si les précipitations sont une source importante de sel, il y a de fortes chances qu'une grande partie se retrouve dans les champs cultivés irrigués avec l'eau de la rivière Arkansas. Une fois que l'équipe de Bailey aura mieux compris comment le sel se déplace dans le système du bassin de la rivière Arkansas, ils utiliseront ces informations pour améliorer un modèle largement utilisé d'hydrologie des bassins versants et de transport des éléments nutritifs appelé l'outil d'évaluation des sols et des eaux (SWAT). L'amélioration SWAT inclura un modèle qui simule le mouvement du sel des orages pour tout autre bassin fluvial dans le monde.
Pratikshya Neupane, étudiante diplômée, échantillonnant le sol et l'eau des cours d'eau dans le bassin hydrographique du ruisseau Big Sandy, au nord de la rivière Arkansas. Le sol et l'eau sont envoyés à un laboratoire pour analyse de la concentration en sel. Crédit :Université d'État du Colorado
« SWAT est utilisé dans le monde entier pour comprendre les pratiques en matière d'engrais et pour la gestion des éléments nutritifs, mais nous essayons de l'utiliser également pour la gestion du sel avec quelques modifications, " a déclaré Bailey. " C'est déjà un modèle largement utilisé - nous allons simplement étendre l'application. "
La science salée pour les étudiants
Tout en profitant aux gestionnaires de l'eau du monde entier avec les ajouts à SWAT, Bailey espère également inspirer les futurs gestionnaires potentiels de l'eau en enseignant aux élèves des collèges et lycées locaux les concepts d'hydrologie et de qualité de l'eau. En partenariat avec des professeurs de sciences des écoles locales de Fort Collins, ainsi qu'avec le College of Natural Sciences Education and Outreach Center, Bailey élaborera un programme d'études et des boîtes à outils pour mettre en œuvre le programme à l'automne 2020. L'année suivante, Bailey apportera le programme et les boîtes à outils aux écoles du bassin de la rivière Arkansas.
"Nous voulons le rendre amusant, et ont beaucoup d'activités pratiques pour les étudiants, " a déclaré Bailey. " J'aimerais que le programme encourage les étudiants à réfléchir davantage aux carrières en STIM. "
Les expériences d'hydrologie que les élèves mèneront consistent à visiter des rivières et des lacs locaux pour mesurer la concentration en sel de l'eau. Le programme du programme de sensibilisation répondra aux critères scientifiques des normes académiques du Colorado, encourager les éducateurs à continuer d'enseigner la matière à l'avenir.
"Je suis ravi que notre groupe de recherche ait été reconnu par la NSF, " a déclaré Bailey. " Et quand je repense à l'expérience, Je pense que l'un des moments forts aura été de travailler avec ces collégiens."
