Se hai mai visto un campo coperto da quello che sembra uno strato di terra bianca, potresti non sapere che quel "terreno" è in realtà sale. Col tempo, il sale può accumularsi e creare una crosta sul terreno, rendendo difficile la penetrazione dell'acqua e la crescita delle colture. Se l'accumulo di sale sopra e all'interno del suolo continua per anni o decenni, il terreno diventa inutilizzabile.

Questo è un problema soprattutto nei climi aridi dove gli agricoltori utilizzano l'irrigazione per innaffiare i loro raccolti, come gli Stati Uniti, Australia, Medio Oriente, India, e pakistano. Con scarso drenaggio in queste aree, il sale si accumula nel terreno, portando a una riduzione della resa delle colture.

Con l'aiuto di un quinquennale, $ 500, 000 Premio per il programma di sviluppo della carriera iniziale (CARRIERA) della Facoltà dalla National Science Foundation (NSF), L'assistente professore Ryan Bailey del Dipartimento di ingegneria civile e ambientale sta studiando l'origine di tale sale che induce l'accumulo. Pensa che potrebbe provenire da temporali e inondazioni improvvise che si verificano molto a monte dei bacini fluviali, laghi, e serbatoi utilizzati per irrigare i campi coltivati.

Utilizzando un'area lungo il bacino del fiume Arkansas nel sud-est del Colorado come sito di prova, dove l'irrigazione avviene da più di 100 anni, Bailey prevede di misurare il flusso d'acqua e la concentrazione salina delle precipitazioni e del deflusso prima, durante, e dopo eventi di tempesta.

"Stiamo cercando di capire quanto sale lascia l'area dello spartiacque e arriva al torrente che alla fine viene deviato per l'irrigazione lungo la valle del fiume, " ha detto Bailey.

Se la pioggia è una fonte significativa di sale, c'è una buona probabilità che gran parte di essa finisca nei campi coltivati ​​irrigati con l'acqua del fiume Arkansas. Una volta che il team di Bailey avrà una migliore comprensione di come il sale si muove attraverso il sistema del bacino del fiume Arkansas, useranno queste informazioni per migliorare un modello idrologico e di trasporto dei nutrienti ampiamente utilizzato chiamato Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Il miglioramento SWAT includerà un modello che simula il movimento del sale dai temporali per qualsiasi altro bacino fluviale del mondo.

"SWAT viene utilizzato in tutto il mondo per comprendere le pratiche dei fertilizzanti e per la gestione dei nutrienti, ma stiamo cercando di usarlo anche per la gestione del sale con alcune modifiche, " ha affermato Bailey. "È già un modello ampiamente utilizzato:espanderemo semplicemente l'applicazione".

Scienza salata per studenti

Pur avvantaggiando i gestori idrici a livello globale con le aggiunte a SWAT, Bailey spera anche di ispirare i potenziali futuri gestori dell'acqua insegnando agli studenti delle scuole medie e superiori locali concetti di idrologia e qualità dell'acqua. Collaborando con insegnanti di scienze delle scuole locali di Fort Collins, così come con il College of Natural Sciences Education and Outreach Center, Bailey svilupperà un curriculum e strumenti per implementare il programma nell'autunno 2020. L'anno successivo, Bailey porterà il curriculum e gli strumenti alle scuole all'interno del bacino del fiume Arkansas.

"Vogliamo renderlo divertente, e organizza molte attività pratiche per gli studenti, " ha detto Bailey. "Mi piacerebbe che il programma incoraggi gli studenti a pensare di più alle carriere STEM".

Gli esperimenti di idrologia che gli studenti condurranno prevedono la visita a fiumi e laghi locali per misurare la concentrazione salina dell'acqua. Il curriculum per il programma di sensibilizzazione soddisferà i criteri scientifici per gli standard accademici del Colorado, incoraggiare gli educatori a continuare a insegnare il materiale in futuro.

"Sono euforico che il nostro gruppo di ricerca sia stato riconosciuto dalla NSF, " ha detto Bailey. "E quando ripenso all'esperienza, Credo che uno dei momenti salienti sarà stato lavorare con questi studenti delle scuole medie".