Nocco und ihr Team mussten die Sensoren so anbringen, dass sie nicht bebaut werden konnten. Also verlängerten sie den PVC-Abflussmesser, der bis zur Bodenoberfläche reicht, und entfernten ihn bei jeder größeren Feldarbeit, sei es bei der Bodenbearbeitung oder beim Pflanzen, so dass der Bereich über lysimeter die gleiche Behandlung erfuhr wie der Rest der landwirtschaftlichen Felder.
UNTERHALB DER WURZELZONE
Nocco sagt, dass es eine große Herausforderung war, die Lysimeter unter die Wurzelzone zu bekommen. "Wir haben einige Dinge ausprobiert, aber wir entschieden uns dafür, alle Lysimeter mit einem 18-Zoll-Bohrer zu installieren, der ein Loch bohrt, das etwas größer ist als die gesamte lysimeter. Wir gruben einen 80 cm langen Graben bis zum oberen Ende der Monolithzone. Dann stießen wir das Divergenzkontrollrohr des Abflussmessers auf 1,4 m an, um einen intakten Monolithen zu erhalten, wo immer dies möglich war. Wir haben auch Bodenfeuchtesensoren bei 10, 20, 40 und 80 cm geschichtet. Mit schwerem Gerät hoben wir den Monolithen langsam heraus, gruben den Boden darunter aus und setzten ihn wieder ein, wobei wir die verschiedenen Bodenhorizonte im Auge behielten und so nah wie möglich an der Schüttdichte auffüllten."
AUFFINDEN DER LYSIMETER MIT GPS
Normalerweise vergraben Wissenschaftler Lysimeter in der Nähe des Feldrandes, damit sie leicht zu finden sind. Nocco war jedoch besorgt, dass ihre Daten durch den Donut-Effekt der Pivot-Bewässerung beeinträchtigt werden könnten: mehr Bewässerung in der Mitte des Feldes und weniger Bewässerung an den Rändern. Sie kommentiert: "Als ich die ersten zehn Lysimeter installierte, hatte ich noch keine Möglichkeit gefunden, alles zu finden. Diese Geräte sind alle etwa 15 Meter vom Feldrand entfernt, so dass ich die Messungen triangulieren und sie während des Anbaus finden konnte. Doch dann lernte ich einen Wissenschaftler an der Universität kennen, der Zugang zu einem RTK-GPS-System hatte, mit dem die Instrumente bis auf einen halben Zentimeter genau geortet werden können. Mit seiner Hilfe und Schulung konnten wir die restlichen Lysimeter an zufälligeren Stellen des Feldes installieren."
ÜBERRASCHENDE SCHLUSSFOLGERUNGEN
Nocco sagt, dass die ET und die Unterschiede in der Pflanzenphysiologie nicht alle Schwankungen, die sie bei der Grundwasseranreicherung gesehen hat, erklären oder erklären können. Ihr Team führte eine Partikelgrößenanalyse der an die Lysimeter angrenzenden Böden durch. Sie kommentiert: "Wir dachten, je höher der relative Sandgehalt in den Böden ist, desto mehr Grundwasserneubildung würden wir sehen, aber das Gegenteil ist der Fall. Die Analyse der Partikelgröße zeigt eine negative lineare Korrelation zwischen der potenziellen Neubildung und dem Sandgehalt. Je mehr Schlick in diesen Lysimetern enthalten ist, desto größer ist das Volumen der Anreicherung. Was mich nun interessiert, ist, ob wir an den schluffigeren Stellen aufgrund der Flusskonvergenz ein größeres Anreicherungsvolumen sehen. Ich versuche, die Zeitreihendaten von den Druckwandlern zu erhalten, um zu sehen, ob die sandigeren Gebiete vielleicht eine geringere potenzielle Neubildung hatten, aber vielleicht schneller entwässert wurden. Ich habe eine Korrelation zwischen dem vorhergehenden Feuchtigkeitsgehalt des Bodens und der Partikelgröße festgestellt (ohne Korrelation mit der Kulturart). Es sieht also so aus, als ob die schluffigeren Böden mehr Wasser speichern, wenn der Regen durchkommt."
WAS KOMMT ALS NÄCHSTES?
Schließlich plant Nocco, die vor Ort gewonnenen Schätzungen der Grundwasserneubildung und der ET zu nutzen, um ein dynamisches Agrarökosystemmodell (Agro-IBIS) zu parametrisieren und zu validieren, das die hydrologischen Reaktionen auf Klima- und Landnutzungsänderungen der letzten 60 Jahre simuliert. Nocco wird dann die Wasser-Energie-Budgets und die Wassermengen-/Klimasimulationen mit den Interessenvertretern in der Region Wisconsin Central Sands teilen.
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