Un área irrigada de la cuenca del río Arkansas cerca de Rocky Ford, Colorado, mirando al este. Las regiones al norte y al sur del área podrían ser fuentes importantes de sal durante las grandes tormentas. Crédito:Universidad Estatal de Colorado
Si alguna vez ha visto un campo cubierto de lo que parece una capa de tierra blanca, es posible que no sepa que ese "suelo" es en realidad sal. Tiempo extraordinario, la sal puede acumularse y formar una costra en la parte superior del suelo, dificultando la penetración del agua y el crecimiento de los cultivos. Si la acumulación de sal sobre y dentro del suelo continúa durante años o décadas, el suelo se vuelve inutilizable.
Este es un problema especialmente en climas áridos donde los agricultores utilizan el riego para regar sus cultivos, como Estados Unidos, Australia, el medio Oriente, India, y Pakistán. Con mal drenaje en estas áreas, la sal se acumula en el suelo, conduciendo a la reducción del rendimiento de los cultivos.
Con la ayuda de cinco años, $ 500, 000 Premio del Programa de Desarrollo Profesional Temprano para Docentes (CAREER) de la National Science Foundation (NSF), El profesor asistente Ryan Bailey del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental está investigando el origen de dicha sal inductora de acumulación. Él cree que podría provenir de tormentas e inundaciones repentinas que ocurren río arriba de las cuencas de los ríos, lagos y embalses que se utilizan para regar los campos de cultivo.
Usando un área a lo largo de la cuenca del río Arkansas en el sureste de Colorado como sitio de prueba, donde el riego ha estado ocurriendo durante más de 100 años, Bailey planea medir el flujo de agua y la concentración de sal de la lluvia y la escorrentía antes, durante, y después de tormentas.
"Estamos tratando de averiguar cuánta sal sale del área de la cuenca y llega al arroyo que finalmente se desvía para el riego a lo largo del valle del río". "dijo Bailey.
Si la lluvia es una fuente importante de sal, Es muy probable que gran parte de ella termine en los campos de cultivo que se riegan con agua del río Arkansas. Una vez que el equipo de Bailey comprenda mejor cómo se mueve la sal a lo largo del sistema de la cuenca del río Arkansas, utilizarán esta información para mejorar un modelo de hidrología de cuencas hidrográficas y transporte de nutrientes ampliamente utilizado llamado Herramienta de evaluación de suelos y aguas (SWAT). La mejora SWAT incluirá un modelo que simula el movimiento de sal de las tormentas eléctricas para cualquier otra cuenca fluvial del mundo.
La estudiante de posgrado Pratikshya Neupane muestreando el suelo y el agua de los arroyos en la cuenca de Big Sandy Creek, al norte del río Arkansas. El suelo y el agua se envían a un laboratorio para analizar la concentración de sal. Crédito:Universidad Estatal de Colorado
"SWAT se utiliza en todo el mundo para comprender las prácticas de fertilización y para la gestión de nutrientes, pero estamos tratando de usarlo también para la gestión de la sal con algunas modificaciones, ", dijo Bailey." Ya es un modelo ampliamente utilizado, simplemente expandiremos la aplicación ".
Ciencia salada para estudiantes
Al tiempo que beneficia a los administradores del agua a nivel mundial con las adiciones a SWAT, Bailey también espera inspirar a los posibles administradores del agua en el futuro al enseñar a los estudiantes locales de secundaria y preparatoria conceptos de hidrología y calidad del agua. Asociarse con profesores de ciencias de las escuelas locales de Fort Collins, así como con el Centro de Educación y Extensión de la Facultad de Ciencias Naturales, Bailey desarrollará un plan de estudios y conjuntos de herramientas para implementar el programa en el otoño de 2020. El año siguiente, Bailey llevará el plan de estudios y las herramientas a las escuelas dentro de la cuenca del río Arkansas.
"Queremos que sea divertido, y tener muchas actividades prácticas para los estudiantes, ", dijo Bailey." Me encantaría que el programa animara a los estudiantes a pensar más en las carreras STEM ".
Los experimentos de hidrología que los estudiantes realizarán incluyen la visita a ríos y lagos locales para medir la concentración de sal del agua. El plan de estudios para el programa de extensión cumplirá con los criterios de ciencias para los Estándares Académicos de Colorado, alentar a los educadores a continuar enseñando el material en el futuro.
"Me alegra que nuestro grupo de investigación haya sido reconocido por la NSF, ", dijo Bailey." Y cuando miro hacia atrás en la experiencia, Creo que uno de los aspectos más destacados habrá sido trabajar con estos estudiantes de secundaria ".
