Studerer Midtvestens jorderosion fra rummet

Geolog og geokemiker Isaac Larsen ved University of Massachusetts Amherst er vant til at trampe rundt i jorden for at udføre sin jordbundsforskning. men satellitbilleder af Iowa-gården, hvor han voksede op, har tilføjet en ny dimension til arbejdet, og han har nu en bevilling fra NASA til at studere jord på en helt ny måde, fra rummet.

En ekspert i jordproduktion, erosion, menneskelig påvirkning og udviklingen af ​​landbrugslandskabet, Larsen er blevet tildelt en treårig, $265, 000 New Investigator Program-bevilling fra NASA's Earth Science Division, som understøtter innovativ forskning udført af jordforskere tidligt i deres karriere.

Erosion reducerer jordens frugtbarhed, Larsen påpeger, medfører nedsat landbrugsproduktion. Omkostningerne i USA når op på titusindvis af milliarder af dollars om året, og mens mange erkender behovet for at bevare jorden, der er stadig usikkerhed om, hvor stort problemet er.

Han siger, at det er en skræmmende udfordring at udvikle skøn over jordtab på store rumlige skalaer. "Der har været meget arbejde med jorderosion på meget mindre grunde, men at tage den information på tværs af landskabet er svært, " bemærker han. "Det er lovende at bruge fjernmåling som en måde at se på den brede skala. Vi ved meget detaljeret, hvor jord er gået tabt."

Mange bakketoppe omkring Larsens barndomshjem i Clear Lake, Iowa, har mistet al deres muldjord og er slidt ned til gletschermoræn. Som han forklarer, "Jeg kunne se erosionen fra jorden, men det var først efter jeg var blevet uddannet som geomorfolog på kandidatskolen, at jeg var i stand til at fortolke jordfarvemønstrene som tab af muldjord. Jeg spekulerede så på, om virkningerne af erosion kunne ses fra rummet. De kan, og at se på billederne fra rummet viser, hvor omfattende tabet af muldjord er. Når du først begynder at kigge, du ser det hele i hele Midtvesten."

"Jeg tror, ​​vi vil være i stand til at producere robuste estimater af graden af ​​muldjordstab i hele det midtvestlige USA, " siger han. "Dette er nogle af de mest frugtbare jorder i verden, men vi har ikke et godt mål for omfanget af muldjordstab på nuværende tidspunkt."

Det meste af dette arbejde vil bruge eksisterende billeder, siger Larsen. Han og en kandidatstuderende vil finde på kreative måder at bruge rumbaserede data til at studere Jordens jord, ikke kun ved hjælp af offentlige NASA-data, men også højopløselige kommercielle billeder, som NASA og National Geospatial-Intelligence Agency kan stille til rådighed for forskning efter aftale med private virksomheder.

Et mål er at estimere, hvor meget muldjord der er gået tabt i den tidligere højgræsprærien siden europæisk bosættelse i 1800-tallet, fra det vestlige Illinois til det østlige Nebraska og fra Missouri og Kansas nordpå til Iowa, Minnesota og det østlige Dakotas. Forskerne vil lave et kort og en regional analyse, som landmænd, udvidelsesagenter og andre kan bruge til at identificere, hvilke områder der kan drage fordel af at ændre landbrugspraksis.

Larsen foreslår at bruge billeder i høj opløsning til at kortlægge tilstedeværelsen og fraværet af muldjord i områder, hvor billeder er tilgængelige fra det rigtige tidspunkt på året - enten efter høst og før det sner, eller efter sneen smelter og før forårsplantning. "På grund af de smalle vinduer, vi har ikke billeder i høj opløsning overalt, men vi har været i stand til at forbinde omfanget af jordtab med topografisk information i høj opløsning fra Lidar, "en anden fjernmålingsteknik, tilføjer han.

Tab af muldjord er reversibelt, som hjemmegartnere kender fra at tilføje kompost og andre jordændringer til deres parceller. At vende tabet af muldjord på land-til-amt-skala kræver forskellige tilgange, Larsen siger:men det er besværet værd.

"Hvis vi skulle genoprette det økologiske, kulstofrig del af muldjorden, der er nøglen til jordens frugtbarhed og produktivitet, det ville repræsentere en stor økonomisk fordel for landmændene. Det kan der helt sikkert gøres noget ved. Med meget aggressiv håndtering kan du bygge jorden op igen, og undersøgelser tyder på, at du kan bringe muldjord tilbage på mindre end et årti ved at bruge sådanne metoder som at anvende no-till farming, sædskifte, og plantning af dækafgrøder, " tilføjer han.