Klimaendringene påvirker jordas evne til å transportere vann

atj-20180914-122707

Klimaendringer påvirker størrelsen på jordporene og hvor lett vannet beveger seg i jorda, noe som igjen har innflytelse på matsikkerhet, vannmangel, menneskers helse og tap av biologisk mangfold – både regionalt og globalt. Attila Nemes er jordekspert og seniorforsker ved NIBIO. Foto Anette Tjomsland, NIBIO.

Det er kanskje ikke noe du tenker så mye på, men både bakken vi går på og jorden vi dyrker påvirkes av klimaendringer.

- Klimaendringer påvirker størrelsen på jordporene, jordas porøsitet, og dermed hvor lett vannet beveger seg i jorda, noe som igjen har innflytelse på matsikkerhet, vannmangel, menneskers helse og tap av biologisk mangfold – både regionalt og globalt, forklarer jordekspert og seniorforsker Attila Nemes ved NIBIO på Ås.

Sammen med forskere fra fire ulike universiteter i USA har Nemes publisert en artikkel om jordporer og klimaendringer i tidskriftet Nature.

- Resultatene fra undersøkelsene våre viser hvordan nettopp porøsiteten til jorda kan bli påvirket av klimaendringer. Det kan for eksempel bidra til flere og kraftigere flommer de neste tiårene, forklarer jordforskeren.

Jordas beskaffenhet, hvor porøs den er, har innflytelse på jordas vannlagringsevne, og hvor godt jorda leder vann.

- Det er særlig andelen store porer, såkalte makroporer, som påvirker vanntransporten i jorda, forteller Nemes.

For selv om makroporene utgjør så lite som en hundredel (1-2 prosent) av jordvolumet, kan de bidra med opp mot 70 prosent av fordelingen av vannet i jorda.

- Makroporene i jord har stor betydning for vannets kretsløp, påpeker Nemes.

atj-20141104-104129
Makroporer kan være synlige selv uten mikroskop. Selv om makroporene utgjør så lite som en hundredel (1-2 prosent) av jordvolumet kan de bidra med opp mot 70 prosent av fordelingen av vannet i jorda. Foto: Attila Nemes, NIBIO.

Andelen makroporer i jorda endres raskere enn tidligere antatt

En stor andel makroporer gjør dessuten at vannet lettere tas opp i jorda, noe som er viktig for plantenes røtter – som vokser i jorda på jakt etter næringsstoffer – og ikke minst for tilsiget av vann til grunnvannskilder.

- Det er derfor viktig å forstå hvordan klimaendringer påvirker andelen makroporer og dermed jordas vannhusholdning, forklarer Nemes.

NIBIO-forskeren og de amerikanske forskerne undersøkte endringer i makroporer i jordprøver samlet inn over en periode på femti år. Prøvene var fra områder i USA med ulik grad av nedbør, temperatur og fuktighet. Analysene av jordprøvene ble så kombinert med værdata fra lokale værstasjoner.

- Vi oppdaget at andelen makroporer økte i tørre områder sammenlignet med områder med et fuktig klima. Det er mye som tyder på at disse endringene skjedde raskere enn vi tidligere hadde antatt, kanskje så raskt som i løpet av noen år eller tiår, forklarer Nemes.

Observasjonene av endringer i porestørrelse ble så kombinert med klimamodeller for perioden 2080-2100.

Kombinert med eksisterende klimamodeller viste forskernes resultater at jordas vannlagringsevne, kan endres med så mye som -55 prosent til +34 prosent, avhengig av hvilket område i USA det er snakk om.

Og endringer i jordas porøsitet kan få store konsekvenser.

- Ja, færre makroporer i jorda gjør at mindre vann trenger ned i bakken, og at det blir mer overflatevann og dermed økt fare for erosjon og kraftig flom, påpeker Nemes.

At endringer i andel makroporer i jorda blir påvirket relativt raskt av klimaendringer er et viktig funn for vitenskapen. Det styrker hypotesen om at klimaendringer vil kunne gi en mer intens vannføring.

- Det blir dessuten viktig å inkludere jordas porøsitet i fremtidige klimamodeller som benytter informasjon om jordas beskaffenhet som input, påpeker Nemes.

Soil without and with water
Røntgentomografi, også kjent som CT-skanning, blir stadig oftere benyttet i forbindelse med undersøkelser av makroporer i jord. Bildet viser en tredimensjonal modell av jordporene i en jordprøve. Til høyre ser du veien vannet tar gjennom nettverket av jordporer. Selve jordprøven ble samlet inn i forbindelse med det internasjonale forskningsprosjektet «Soilspace». Soilspace-prosjektet har som måt å øke kunnskapen om hvordan vann beveger seg gjennom jord, blant annet ved hjelp av røntgentomografi, for å kunne beskrive poresystemene i jorda. Figuren er laget av Johannes Koestel ved Sveriges landbruksuniversitet, SLU.

Bedre klimamodeller gjør oss bedre rustet til å møte fremtidens klima

Hva så med klimaendringer og makroporer i norsk jord?

NIBIO-forsker Attila Nemes forklarer at vi ikke har de samme klimasonene i Norge som i USA, og at vi heller ikke har samme type informasjon om jordas beskaffenhet.

Fordi det heller ikke finnes noe felles standard for å måle ulike egenskaper ved jord, er det per i dag vanskelig å gjenta eller gjennomføre en tilsvarende studie andre steder i verden.

- Det er derfor viktig at vi som forsker på jord og klimaendringer samarbeider på tvers av fagdisipliner, og at vi blir enige om felles internasjonale standarder for datainnsamling og analyse av jordprøver, påpeker Nemes.

- Bedre klimamodeller og bedre forståelse av hydrologien, altså vannets bevegelser, vil gjøre oss bedre rustet til å møte fremtidens klima, avslutter han.

KONTAKTPERSON
atj-20180617-150310.jpg
Konsekvensene av færre makroporer i jorda er at mindre vann trenger ned i bakken, og at det blir mer overflatevann og dermed økt fare for erosjon og kraftig flom. Bildet viser kraftig vannansamling utenfor kontorene til NIBIO på Ås, 17. juni 2018. Foto: Attila Nemes, NIBIO.
atj-20171108-145758.jpg
Makroporer i jorda bidrar til å redusere overflatevann og erosjon, mens klimaendringer kan redusere antallet makroporer i jorda. I fremtiden vil det derfor bli enda viktigere å finne gode tiltak som kan dempe erosjon. Her er Attila Nemes, til venstre, I felt sammen med to NIBIO-kolleger, Dominika Krzeminska and Frederik Bøe. Forskerne samler inn data til prosjektet Bufferklima. Bufferklima har som formål å øke kunnskapen om hvordan ulike typer vegetasjon kan redusere avrenning fra landbruksområder til nærliggende vannkilder. Foto: Anne-Grete Buseth Blankenberg, NIBIO.

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.

Publikasjoner

Til dokument

Sammendrag

Soil macroporosity affects field-scale water-cycle processes, such as infiltration, nutrient transport and runoff1,2, that are important for the development of successful global strategies that address challenges of food security, water scarcity, human health and loss of biodiversity3. Macropores—large pores that freely drain water under the influence of gravity—often represent less than 1 per cent of the soil volume, but can contribute more than 70 per cent of the total soil water infiltration4, which greatly magnifies their influence on the regional and global water cycle. Although climate influences the development of macropores through soil-forming processes, the extent and rate of such development and its effect on the water cycle are currently unknown. Here we show that drier climates induce the formation of greater soil macroporosity than do more humid ones, and that such climate-induced changes occur over shorter timescales than have previously been considered—probably years to decades. Furthermore, we find that changes in the effective porosity, a proxy for macroporosity, predicted from mean annual precipitation at the end of the century would result in changes in saturated soil hydraulic conductivity ranging from −55 to 34 per cent for five physiographic regions in the USA. Our results indicate that soil macroporosity may be altered rapidly in response to climate change and that associated continental-scale changes in soil hydraulic properties may set up unexplored feedbacks between climate and the land surface and thus intensify the water cycle.