En períodos de poca precipitación, dónde y cómo se distribuye el agua disponible limitada, y ¿qué posibilidades hay para mejorar la retención en el suelo y el paisaje? Dörthe Tetzlaff y su equipo del Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) han descubierto que la vegetación tiene una gran influencia en esto. Los investigadores están investigando el almacenamiento, distribución y calidad del agua en el paisaje. Usando el ejemplo del Demnitzer Mühlenfließ sensible a la sequía en Brandeburgo, una subcuenca del Spree, cuantificaron los flujos de agua visibles e invisibles durante y poco después de la sequía de 2018.

La precipitación anual en Brandeburgo es de 560 litros por metro cuadrado. Esto convierte a Brandeburgo en una región con las precipitaciones más bajas de Alemania. En 2018 había 390 litros de agua por metro cuadrado, que es aproximadamente un 40 por ciento menos de precipitación de lo habitual.

Incluso en condiciones climáticas "normales", aproximadamente el 90 por ciento de la precipitación se libera a la atmósfera y no fluye hacia las aguas subterráneas o los ríos. Los niveles de agua subterránea en el área muestran hoy que la disminución de los niveles de agua debido a los déficits de precipitación de 2018 no pudo regresar a las condiciones normales entre las temporadas de cultivo.

El uso de la tierra es crítico para la gestión de los recursos hídricos

Dörthe Tetzlaff es investigador del IGB y profesor de Ecohidrología en la Universidad Humboldt de Berlín. Ella y su equipo investigaron cómo el proceso de evaporación y recarga de agua subterránea difieren en diferentes suelos y usos de la tierra.

"Debido a la actual crisis climática con sequías crecientes, necesitamos saber cuánta agua usan las diferentes plantas. Como investigadores, nos preguntamos:¿Podemos aplicar un uso sostenible de la tierra para controlar el consumo de agua y hacer que paisajes enteros sean más resilientes a los extremos climáticos? Estos hallazgos son la base para satisfacer las demandas de producción de alimentos y suministro de agua. "dice Dörthe Tetzlaff explicando su motivación para su tema de investigación.

Suelo forestal más seco que los pastizales

En el Demnitzer Mühlenfließ, el equipo investigó dos sitios con usos de suelo típicos de la región:un sitio de bosque mixto con suelos arenosos y una zona de raíces profundas; y sitio de pastizales con suelos más arcillosos y una zona de raíces menos profunda. El suelo del bosque estaba mucho más seco, lo cual se debe a las características del suelo y las plantas.

Por ejemplo, durante la sequía, el metro más alto del suelo arenoso en el bosque contenía solo 37 litros por m ² , y debajo de los pastizales había hasta 146 litros de agua por m ² . Las copas de los árboles / dosel de hojas del bosque protegieron parte de la lluvia que se evaporó directamente de las hojas y nunca llegó al suelo. Es más, el suelo del bosque arenoso provocó un flujo de agua más rápido a través del suelo y disminuyó el almacenamiento de agua. La lluvia penetró más profundamente en el suelo, pero fue reabsorbido por los árboles durante la temporada de crecimiento antes de llegar al agua subterránea.

Bajo la pradera el agua recargaba continuamente el agua subterránea. El suelo podría almacenar más agua. Como las plantas solo tomaron agua de la parte superior del suelo, esto condujo a un agua del suelo "más vieja".

"Pudimos mostrar cuán mal los paisajes de Brandeburgo almacenan la precipitación, limitar la resistencia a la sequía. El tipo de bosque que investigamos es típico de la llanura del norte de Europa. Fue triste ver que incluso un bosque mixto natural está sufriendo mucho por la sequía. Para los bosques de uso económico que están dominados por coníferas, la situación es aún peor. De hecho, la mortalidad de las coníferas en Brandeburgo es ahora obvia, "dice Lukas Kleine, estudiante de doctorado en el equipo de Tetzlaff.

"Plantar agua":cómo la agricultura puede aprovechar los resultados de la investigación

Los investigadores trabajan junto con los sectores agrícola y forestal para llevar a la práctica los resultados de sus investigaciones. Uno de sus socios más importantes es Benedikt Bösel, propietario de Gut &Bösel. La explotación agrícola Gut &Bösel prueba y desarrolla conceptos de uso de la tierra multifuncionales de agricultura y silvicultura regenerativa y confirma las observaciones de los investigadores del IGB:"La regeneración de nuestros suelos y la salud del suelo es la tarea más grande e importante de nuestra generación. Para ello, Necesitamos soluciones innovadoras en agricultura y silvicultura para combatir las causas de nuestros problemas en lugar de solo curar los síntomas. Solo así podremos actuar de acuerdo con la complejidad de los ecosistemas. Estamos tratando de desarrollar estas soluciones basándonos en los hallazgos del Prof . El equipo de Tetzlaff, entre otros".

"Vemos que después de las nuevas estaciones secas en 2019 y en lo que va de 2020, los niveles de las aguas subterráneas seguirán cayendo. La vegetación aún no se ha podido recuperar debido a la escasez de lluvias en los meses de invierno. Desafortunadamente, estamos lejos de las condiciones "normales". Para mejorar la resistencia de los ecosistemas de Brandeburgo a las sequías y otros cambios climáticos, Se deben implementar medidas que promuevan la recarga de aguas subterráneas y creen suelos que puedan almacenar más agua. Nuestros resultados subrayan el papel central de la vegetación en el desarrollo de tales estrategias, "dice Dörthe Tetzlaff.

Agua en el paisaje:agua azul y verde

Los investigadores distinguen entre el llamado agua azul, que llena lagos, ríos y acuíferos y está disponible de inmediato para el suministro de agua; y el agua verde, el cual es influenciado directamente por la vegetación y es devuelto a la atmósfera por evaporación y transpiración luego de ser absorbido por las plantas. Dörthe Tetzlaff y su equipo están investigando las interacciones entre los flujos de agua azul y verde. Están analizando lo que sucede en la zona crítica y qué influencia tiene la vegetación en el régimen hídrico general.

La zona crítica:la delgada, piel de la tierra dinámica y vital

La capa de tierra que se extiende entre el dosel, el suelo y las aguas subterráneas se denominan zona crítica. Durante mucho tiempo fue una "caja negra"; en particular, se ha descuidado el papel de las plantas en la distribución del agua, ya que la ciencia se ha centrado en los flujos de agua azul ”.

En este estudio, los investigadores investigaron los flujos de agua en la zona crítica con isótopos estables en el agua. Los isótopos estables en el agua se pueden utilizar como "marcadores" para determinar las trayectorias del flujo, edad y origen del agua. Para una comprensión integral, no son solo las cantidades absolutas de los flujos de agua en el paisaje lo que es importante, pero también cuánto tiempo se almacena el agua en el sitio y qué rutas de flujo toma. Cuando esta información se integra con datos sobre la dinámica de la vegetación, El modelado basado en trazadores puede revelar algunos de los procesos más importantes del sistema ecohidrológico, tales como dónde y a qué velocidad las plantas extraen agua del suelo.