Nowoczesne praktyki rolnicze, zwłaszcza głęboka orka, zakłócają naturalną zdolność gleby do wchłaniania i zatrzymywania wody, zwiększając podatność zarówno na powodzie, jak i susze. Nowe badania opublikowane w Science 19 marca pokazują, że głęboka orka zakłóca mikroskopijne ścieżki, które umożliwiają wodzie skuteczne przenikanie do gleby. Degradacja ta jest nie tylko nieskuteczna dla wzrostu roślin, ale także aktywnie zmniejsza odporność gleby na ekstremalne zjawiska pogodowe.
Jak przeprowadzono badanie
Naukowcy pod kierownictwem geofizyka Qibina Shi z Chińskiej Akademii Nauk zastosowali nową metodę monitorowania ruchu wody pod ziemią. Zastosowali kable światłowodowe — powszechnie używane w szybkim Internecie — jako bardzo czułe czujniki sejsmiczne. Kable te są w stanie wykryć nawet niewielkie drgania spowodowane przepływem wody przez grunt.
Eksperyment przeprowadzono na rolniczej farmie testowej Uniwersytetu Harper Adams w Anglii. Badacze przygotowali 27 działek stosując trzy różne głębokości orki: orkę bez orki, orkę płytką (10 cm) i orkę głęboką (25 cm). Każda głębokość różniła się także w zależności od ciężaru użytego sprzętu, kontrolując zagęszczenie gleby.
Kluczowe wnioski: orka zakłóca przepływ wody
Przez trzy dni w marcu 2023 r. zespół monitorował interakcję wody deszczowej w każdym miejscu. Rezultaty były jasne: głębsza orka i większe zagęszczenie spowodowały gromadzenie się większej ilości wody na powierzchni, a nie zdrową infiltrację. Woda powierzchniowa szybko wyparowała pod wpływem światła słonecznego, pogarszając suche warunki. I odwrotnie, mniej uprawiana gleba umożliwiła bardziej równomierną dystrybucję wody pod ziemią.
Nauka: zakłócenie działania naczyń włosowatych
Badanie wyjaśnia, że woda przemieszcza się przez porowatą glebę w wyniku działania kapilarnego, a nie grawitacji. Malutkie przestrzenie między cząsteczkami gleby działają jak kapilary — te same siły, które umożliwiają wodzie unoszenie się w wąskiej szklanej rurce. Ruch ten nie jest spowodowany opadaniem wody do gleby, ale jej przyciąganiem do gleby poprzez adhezję i kohezję pomiędzy cząsteczkami wody.
Kiedy te ścieżki są zakłócane przez orkę lub zagęszczane przez ciężki sprzęt, siły kapilarne stają się silniejsze, utrudniając przepływ wody. Model potwierdził, że uszkodzone sieci glebowe zatrzymują wodę blisko powierzchni, czyniąc ją bardziej podatną na parowanie i spływ.
„Zaburzenie naturalnej struktury gleby utrudnia nie tylko rolnictwo, ale także sprawia, że ziemia staje się mniej stabilna w zmieniającym się klimacie” – mówi Qibin Shi.
Badania te podkreślają potrzebę ponownego przemyślenia tradycyjnych metod orki na rzecz metod utrzymujących strukturę gleby i poprawiających retencję wody. Długoterminowe konsekwencje dalszej głębokiej orki są jasne: zwiększone ryzyko zarówno powodzi, jak i susz, a także możliwe zmniejszenie produktywności rolnictwa.
