Bättre markanvändning kan säkra upp tillgången på dricksvatten i Afrika

För många människor söder om Sahara är tillförlitlig tillgång till vatten inte självklar året runt. Upp till 90 procent av jordbruket är beroende av regn och grundvatten utgör en avgörande källa till färskvatten.

För att återfyllningen av mark- och grundvatten ska ske måste vattnet tränga igenom markytan och ner i jorden, en process som kallas infiltration. Man kan tänka sig marken som en svamp med porer. Ju större dessa porer är och ju fler de är, desto mer vatten tränger in i marken. Porositeten beror delvis på markens textur, alltså andelen sand-, silt- och lerpartiklar, men också på hur partiklarna är sammansatta.

När infiltrationen är dålig ansamlas vatten på markytan, vilket leder till ytavrinning och låg påfyllning av markfuktighet och grundvatten. Denna ytavrinning kan i sin tur leda till erosion och översvämningar. Att bibehålla och förbättra markens infiltrationskapacitet är därför avgörande för vatten- och livsmedelssäkerhet.

Filtrerar årtionden av data

En ny studie ledd av forskaren Aida Bargués Tobella vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) kastar nytt ljus över faktorerna som påverkar markens infiltrationskapacitet i sub-sahariska Afrika. I studien analyseras data från över 3500 platser över 19 länder, som omfattar olika klimat, marktyper och markanvändning, från grässlätter till skogar. Datamängden inkluderar mätningar av infiltration, vegetationstäcke och olika markegenskaper.

Denna gigantiska databas finns på World Agroforestry Centre (ICRAF) i Nairobi, Kenya, där Aida Bargués Tobella tillbringade två år med att bearbeta och analysera markinfiltrationsdata.

"ICRAF startade Land Degradation Surveillance Framework (LDSF) för cirka 20 år sedan som svar på behovet av ramar för att mäta och övervaka mark- och markhälsa på ett systematiskt, kvantifierbart, effektivt och reproducerbart sätt på landskapsnivå. LDSF-databasen är en av de största markhälsodatabaserna globalt sett, den är unik och har en otrolig potential", säger Aida Bargués Tobella.

Av alla variabler som mäts som en del av LDSF är markinfiltration en av de mest tidskrävande. En metallcylinder borras några centimeter ner i marken och fylls med vatten. Under 2,5 timmar fylls cylindern på med vatten vid fasta tidsintervall, och hur mycket vatten som hunnit filtreras ut ur cylindern mäts med en linjal. Metoden är enkel och manuell, men effektiv.

"Denna metod är enkel och robust och möjliggör en högre provtagningsintensitet. Du behöver bara en metallcylinder, vatten och en linjal. Att karakterisera markens infiltrationskapacitet över stora områden kräver många fältobservationer eftersom infiltration varierar mycket över landskapet. Det skulle vara mycket svårt att få så många observationer med mer komplexa metoder", säger Aida Bargués Tobella.

Visar lovande resultat för förbättrad markhälsa

Resultaten visar att markens infiltrationskapacitet påverkas av många faktorer. Markens textur är central, men det finns också många andra faktorer relaterade till markens struktur som påverkas av bruket, till exempel mängden organiskt kol i marken, vegetation eller mängden betesdjur. Till exempel tenderade områden som utsattes för intensiv betning att ha lägre infiltrationskapacitet på grund av att djur trampade ner och komprimerade marken, medan områden med tätare trädbestånd gynnades av ökad porositet från nedfall och rötter.

Att kunna påverka av dessa strukturomvandlande processer ger hopp om att förbättra säker vattentillgång i regionen.

"Miljoner människor i sub-Sahariska Afrika kämpar mot brist på vatten dagligen och detta förväntas bli värre i framtiden. Vår forskning inger hopp genom att visa att människor kan förvalta sin mark för att mildra denna kris. Åtgärder som till exempel ett ökat trädbestånd kan ge kraftigt förbättrat vattenupptag och påfyllnad som i slutändan ökar grundvattenreserverna och förbättrar tillgången på dricksvatten, säger medförfattaren Douglas Sheil på Wageningen University.

Unik data kan hjälpa till att förutsäga effekterna av extremt väder

Den unika datamängden med markinfiltrationsmätningar och andra indikatorer för mark- och markhälsa kan bli mycket värdefull för att förbättra hydrologiska modeller över Afrika. Afrika är generellt underrepresenterat i de databaser som finns över markhydrauliska egenskaper, men också flera av marktyperna som undersökts.

I en framtid med mer extremt väder, som kraftiga regnoväder och torka, kommer dessa data bli allt viktigare för att identifiera vilka områden som är mer benägna att drabbas, vilket är avgörande för att stärka befintliga tidiga varningssystem.