Hvor fordeles vand under en tørke?

I perioder med lav nedbør, hvor og hvordan er det begrænsede tilgængelige vand fordelt, og hvilke muligheder er der for at forbedre fastholdelsen i jorden og landskabet? Dörthe Tetzlaff og hendes team fra Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) har opdaget, at vegetation har stor indflydelse på dette. Forskerne undersøger opbevaringen, distribution og kvalitet af vand i landskabet. Ved hjælp af eksemplet med den tørkefølsomme Demnitzer Mühlenfließ i Brandenburg, et underopland af Spree, de kvantificerede synlige og usynlige vandstrømme under og kort efter tørken i 2018.

Den årlige nedbør i Brandenburg er 560 liter pr. Kvadratmeter. Det gør Brandenburg til en region med den laveste nedbør i Tyskland. I 2018 var der 390 liter vand pr. hvilket er cirka 40 procent mindre nedbør end normalt.

Selv under "normale" klimatiske forhold, omkring 90 procent af nedbøren frigives tilbage i atmosfæren og strømmer ikke ind i grundvand eller floder. Grundvandsniveauer i området i dag viser, at de faldende vandstander som følge af nedbørsmangel fra 2018 ikke kunne bringes tilbage til normale forhold mellem vækstsæsonerne.

Arealanvendelse er afgørende for forvaltning af vandressourcer

Dörthe Tetzlaff er forsker ved IGB og professor i økohydrologi ved Humboldt -universitetet i Berlin. Hun og hendes team undersøgte, hvordan processen med fordampning og genopladning af grundvand er forskellig under forskellige jordarter og arealanvendelser.

"På grund af den aktuelle klimakrise med stigende tørke, vi skal vide, hvor meget vand forskellige planter bruger. Som forskere, vi spørger os selv:Kan vi anvende bæredygtig arealanvendelse til at kontrollere vandforbruget og gøre hele landskaber mere modstandsdygtige over for klimaekstremer? Disse resultater er grundlaget for at opfylde kravene til fødevareproduktion og vandforsyning, "siger Dörthe Tetzlaff og forklarer sin motivation for sit forskningsemne.

Skovjord er mere tør end græsarealer

I Demnitzer Mühlenfließ, teamet undersøgte to lokaliteter med typiske arealanvendelser:en blandet skovplads med sandjord og en dyb rodfæstningszone; og græsarealer med lummere jordbund og en lavere rodfæstningszone. Skovbunden var meget mere tør, hvilket skyldes jord og planters egenskaber.

For eksempel, under tørken, den øverste meter af sandjorden i skoven indeholdt kun 37 liter pr ² , og under græsarealer var der hele 146 liter vand pr. m ² . Skovens trækroner/bladskærm afskærmede en del af regnen, der fordampede direkte fra bladene og aldrig nåede jorden. I øvrigt, den sandede skovjord forårsagede hurtigere vandgennemstrømning gennem jorden og nedsat vandoplagring. Nedbør trængte dybere ned i jorden, men blev reabsorberet af træerne i vækstsæsonen, før de nåede grundvandet.

Under græsarealet, vandet genopladede løbende grundvandet. Jorden kunne opbevare mere vand. Da planterne kun tog vand fra den øverste jord, dette førte til "ældre" jordvand.

"Vi var i stand til at vise, hvor dårligt landskaberne i Brandenburg lagrer nedbør, begrænsning af tørkebestandighed. Den type skov, vi undersøgte, er typisk for den nordeuropæiske slette. Det var trist at se, at selv en naturlig blandet skov lider meget under tørke. For økonomisk brugte skove, der er domineret af nåletræer, situationen er endnu værre. Faktisk, nåletræsdødeligheden i Brandenburg er nu åbenbar, "siger Lukas Kleine, doktorand i Tetzlaffs team.

"Plantning af vand" - Sådan kan landbruget drage fordel af forskningsresultaterne

Forskerne arbejder sammen med landbrugs- og skovbrugssektoren for at bringe deres forskningsresultater i praksis. En af deres vigtigste partnere er Benedikt Bösel, ejer af Gut &Bösel. Landbrugsbedriften Gut &Bösel tester og udvikler multifunktionelle begreber til arealanvendelse inden for regenerativt landbrug og skovbrug og bekræfter IGB -forskernes observationer:"Regenerering af vores jordbund og jordsundhed er den største og vigtigste opgave i vores generation. Til dette vi har brug for innovative løsninger inden for landbrug og skovbrug for at bekæmpe årsagerne til vores problemer i stedet for bare at helbrede symptomerne. Kun på denne måde kan vi handle i overensstemmelse med økosystemernes kompleksitet. Vi forsøger at udvikle disse løsninger baseret på resultaterne af prof. Tetzlaffs team, blandt andre".

"Vi ser, at efter de yderligere tørre sæsoner i 2019 og indtil videre i 2020, grundvandsstandene vil fortsat falde. Vegetationen har stadig ikke været i stand til at komme sig på grund af den lave nedbør i vintermånederne. Desværre er vi langt fra 'normale' forhold. For at forbedre Brandenburgs økosystemers modstand mod tørke og andre klimaændringer, Der skal gennemføres tiltag, der fremmer grundvandsgendannelsen og skaber jorde, der kan lagre mere vand. Vores resultater understreger vegetationens centrale rolle i udviklingen af ​​sådanne strategier, ”siger Dörthe Tetzlaff.

Vand i landskabet:Blåt og grønt vand

Forskere skelner mellem det såkaldte blå vand, som fylder søer, floder og grundvandsmagasiner og er umiddelbart tilgængelig for vandforsyning; og det grønne vand, som er direkte påvirket af vegetation og returneres til atmosfæren ved fordampning og transpiration efter at have været absorberet af planter. Dörthe Tetzlaff og hendes team undersøger samspillet mellem blå og grønne vandstrømme. De analyserer, hvad der sker i den kritiske zone, og hvilken indflydelse vegetation har på det overordnede vandregime.

Den kritiske zone - den tynde, jordens dynamiske og livbærende hud

Jordlaget, der strækker sig mellem baldakinen, jorden og grundvandet kaldes den kritiske zone. I lang tid var det en 'sort boks'; i særdeleshed, planters rolle i distributionen af ​​vand er blevet forsømt, som videnskaben har fokuseret på de blå vandstrømme. '

I dette studie, forskerne undersøgte vandstrømmene i den kritiske zone med stabile isotoper i vandet. Stabile isotoper i vand kan bruges som "markører" til at bestemme strømningsveje, vands alder og oprindelse. For en omfattende forståelse, det er ikke kun de absolutte mængder af vandstrømmene i landskabet, der er vigtige, men også hvor lang tid vandet opbevares på stedet, og hvilke strømningsveje det tager. Når disse oplysninger er integreret med data om vegetationsdynamik, sporingsbaseret modellering kan afsløre nogle af de vigtigste processer i det økohydrologiske system, såsom hvor og med hvilken hastighed planter trækker vand fra jorden.