Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Jord har mange facetter

Et nyt forskningsprojekt ved Aarhus Universitet vil grave dybere ned i hemmelighederne bag jordens egenskaber i forhold til jordens vandindhold. Denne viden er relevant inden for landbruget og ingeniørvirksomhed.

18.02.2016 | Janne Hansen

Nogle jordtyper skrumper, når der er tørre. Foto: Colourbox

Her er en gåde til dig. Forestil dig, at du har en tør jordprøve og du ønsker, at den skal optage vand, indtil den når en bestemt relativ fugtighed. Ved den ønskede relativ fugtighed måler du forsigtigt, hvor meget vand jordprøven har optaget med henblik på at karakterisere jordens såkaldte vanddampssorption. Så vidt så godt, ikke? Derefter bestemmer du dig for at tørre denne jordprøve så den kommer tilbage til dens oprindelige tørre tilstand. Du arbejder med stor præcision i laboratoriet sådan at den mængde vand, som den nu våde jord afgiver, skulle være lig med den mængde vand, den tørre jord tidligere optog – ikke sandt? Forkert!

 

Forskere har fundet, at der kan være en forskel i nogle jordtypers evne til at optage vand – deres vanddampssorption – afhængig af, om jorden optager vand eller afgiver det. Mekanismen bag dette er en gåde, som et nyt projekt ved Aarhus Universitet vil kaste mere lys over. Forsker Emmanuel Arthur fra Institut for Agroøkologi er leder af projektet og har modtaget en bevilling på 4,5 mio. fra Villum Fonden til at udføre den fireårige undersøgelse.     

 

Jord med en fortid

Jordens evne til at holde vand afhænger af dens tidligere historik, det vil sige, om den kommer fra en tør tilstand og opsuger vand eller kommer fra en våd tilstand og afgiver vand. Denne situation betegnes som hysterese. Hvis forskerne kan få indblik i de mekanismer, der bestemmer sorption-hysterese, kan de udvikle nye rammer til at estimere jordegenskaber, der ellers er vanskelige at måle, såsom overflade- og ingeniørmæssige egenskaber.

 

- Jordens vanddampssorption og reflektansspektroskopi er to hurtige og omkostningseffektive metoder til bestemmelse af jordegenskaber, som ellers er bøvlede og dyre at måle. I øjeblikket er der ringe forståelse af mekanismen bag vanddampssorptionens hysteretiske natur på trods af, at den har afgørende betydning for modellering af umættede vandstrømning og andre biologiske processer, forklarer Emmanuel Arthur.

 

Udover at få en bedre mekanistisk forståelse af hysterese, vil forskerne også fokusere på jordens overfladeegenskaber, eksempelvis vandafvisning, hvilket er afgørende i forbindelse med agronomiske processer som vandudnyttelse hos planter samt udvaskning af pesticider og næringsstoffer. Forskerne vil også undersøge andre egenskaber, der er afgørende for at karakterisere jorden i forbindelse med ingeniørarbejde. Disse andre egenskaber omfatter jordens Atterberg-grænser og dens skrumpe-svulme-potentiale.

 

Jorden tager mange former

Og hvad er så disse koncepter - “skrumpe-svulme-potentiale” og “Atterberg-grænser”? Nogle jordtyper, som eksempelvis ler, ændrer form afhængig af deres vandindhold. Når ler er vådt, svulmer det, og når det er tørt, skrumper det. Denne egenskab beskrives af skrumpe-svulme-potentialet. Skrumpe-svulme-potentialet er vigtigt at identificere, når man skal rejse en bygning eller andre typer af konstruktion på jord. Jordtyper, der skrumper markant, når de er tørre, kan også påvirke afgrøder ved at ødelægge deres rødder.  

 

Atterberg-grænserne er med til at beskrive, hvad der sker, når jord ændrer form afhængig af dens vandindhold. Her kan du også tænke på ler. Meget vådt ler kan være næsten flydende; når det er delvis vådt bliver det plastisk, og når det er helt tørt, bliver det hårdt nok til at man kan lave mursten af det men det er meget svært at pløje. Grænserne mellem disse stadier betegnes som Atterberg-grænserne.

 

Med udgangspunkt i en lang række af jordprøver, der vil omfatte ren ler, leret jord, sandjord, grønlandsjord, ekspansiv og lavaktivitetsjord samt humusjord, vil projektet kombinere målte vanddampssorptions-isotermer og reflektansspektroskopi med følgende:

 

  • Ler- og humusegenskaber for bedre at forstå hysterese
  • Kinetisk vanddampssorptionsteori og organisk materiale-fraktioner for at forudsige vandafvisning
  • Lertype og referencedata for at udvikle og validere modeller til forudsigelse af forskellige ingeniørmæssige egenskaber

 

- Vi forventer, at resultaterne vil facilitere hurtige estimater af de udvalgte egenskaber fra data, der er let at måle, og at det kan støtte politiske beslutningsprocesser og forskning, der kræver viden om jordoverfladeegenskaber på regionale eller nationale niveauer, siger forsker Emmanuel Arthur.

 

Yderligere oplysninger: Forsker Emmanuel Arthur, Institut for Agroøkologi, e-mail: emmanuel.arthur@agro.au.dk, telefon: 8715 7635

 

 

Agro, DCA