Исследование: молодые грунтовые воды пополняют водоносные горизонты, а старые питают урожай

Сезонный средний возраст воды, накопленной в почве в течение вегетационного периода на трех участках отбора проб в водосборном бассейне Horsebarn Hill. Автор: Snarski et al., 2025.

Пополнение подземных вод под сельскохозяйственными угодьями в умеренном поясе может происходить за счет очень недавних осадков, которым всего одна-две недели, в то время как воду для своих нужд растения получают из гораздо более старых источников.

Это открытие, опубликованное в журнале Water Resources Research, бросает вызов традиционным моделям движения воды в недрах и предполагает, что наши представления о том, как удобрения, питательные вещества и влага перемещаются через почву, возможно, нуждаются в пересмотре.

Подземный мир сельхозугодий

Исследователь Джошуа Снарски и его коллеги из Университета Коннектикута изучили возраст воды, которая попадает в систему подземных вод под сельскохозяйственным водосбором Horsebarn Hill в течение вегетационного периода. Анализ основывался на уровне влажности почвы и изотопном составе грунтовых вод.

Команда обнаружила, что осадки, выпадающие в течение вегетационного периода, могут просачиваться через вадозную зону (ненасыщенный слой почвы и горных пород над уровнем грунтовых вод) и пополнять водоносный горизонт всего за несколько дней или недель.

Это интересный результат, учитывая, что гидрологические модели обычно предполагают, что пути пополнения запасов относительно медленные. Однако это исследование показывает, что в условиях сельхозугодий умеренного пояса значительная часть пополнения происходит за счет очень молодой воды.

В отличие от молодой воды, достигающей водоносного горизонта, вода, которую культуры поглощают через корни, поступает из более старых запасов и несет питательные вещества, которые дольше находились в почве.

Переосмысление путей потока

Это важно, поскольку предполагает, что время и пути движения воды под сельхозугодьями сложнее, чем предполагают многие модели. Например, модели, предполагающие равномерное медленное движение почвенной воды и питательных веществ, могут неверно оценивать, насколько быстро осадки могут проникать вглубь и переносить удобрения или загрязнители вниз.

Если дождь быстро пополняет водоносные горизонты, то удобрения, внесенные в почву, также могут быстрее, чем ожидалось, вымываться в глубинные грунтовые воды, особенно если их вносили незадолго до сильного дождя.

С другой стороны, тот факт, что растения полагаются на старую почвенную воду, подчеркивает, что доступность влаги в корневой зоне не всегда совпадает с самыми свежими дождями.

Адаптация сельского хозяйства к изменению климата

Поскольку изменение климата изменяет режим осадков, делая интенсивные ливни более частыми, риск быстрого пополнения грунтовых вод (и потенциального переноса загрязняющих веществ) может возрасти.

Исследователи призывают к более реалистичному представлению потока воды в вадозной зоне в моделях, особенно тех, которые используются для сельскохозяйственного планирования и прогнозирования вымывания питательных веществ.

Эти открытия указывают на возможности для более разумного и устойчивого сельского хозяйства. Распознавая отдельные пути молодой и старой воды, фермеры и управляющие водными ресурсами могут лучше согласовывать орошение, использование удобрений и планирование посевов с естественным потоком воды под землей.

Больше информации: Joshua W. Snarski et al, Growing Season Precipitation Percolates to Groundwater Past Older Water in Storage Across a Temperate Agricultural Catchment, Water Resources Research (2025). DOI: 10.1029/2024wr038869.