En banbrytande teknik för markhälsomätning kan hjälpa till att avvärja svält och torka, säger forskare.
För närvarande måste forskare gräva många hål för att studera jorden, vilket tar tid och skadar strukturen, vilket gör provtagningen mindre exakt.
Markexperter har nu sammankallat Earth Rover-programmet, som använder seismologi – en teknik som används för att mäta ner till jordskorpan, förstå jordbävningar och upptäcka kolväten – för att utvärdera jordar för första gången.
Teamets geofysiker och markforskare kallar denna teknik för ”soilology” och syftar till att kartlägga världens levande jordar i detalj. För att göra detta, placera en bit metall ovanpå jorden, slå den med en hammare och mät vågorna. Dessa studsar mot hårda ytor, som stenar eller packad jord, och reser genom hålstrukturer skapade av daggmaskar och mikrober, vilket ger en detaljerad karta över vad som händer under jorden.
Vågor påverkas också av torr mark, så de kan upptäcka när mer vatten behövs och mängden mikroorganismer, så att bönder vet när de ska lägga till organiskt material.
Det icke-vinstdrivande företaget, som är medgrundat av Guardians krönikör George Monbiot, syftar till att skapa en gratis app för bönder för att mäta markens hälsa och få råd om hur man kan förbättra den.
En annan medgrundare, markekolog professor Simon Jeffrey, sa: ”Mark är en av våra mest värdefulla resurser. 99% av de kalorier vi konsumerar kommer från jorden, växterna vi äter eller djuren som äter växterna som växer i jorden. Jorden är enormt underskattad eftersom många människor inte vet att den är viktig, men utan den skulle vi inte vara här.”
Felaktiga jordbruksmetoder som att bearbeta jorden och lägga till bekämpningsmedel, såväl som erosion och extrema väderhändelser på grund av klimatförändringar, skadar jorden som behövs för att odla mat runt om i världen. I takt med att befolkningen växer förväntas de globala skördarna minska med 50 % i vissa regioner.
Bristen på finstämda kartor gör det svårt för jordbrukare att ta itu med markfrågor. Skörden varierar från meter till meter även på samma fält, främst på grund av markegenskaper som inte kan upptäckas från ytan. Detta innebär att bönder förlitar sig på omfattande ingrepp som att gödsla och plöja hela åkrar, vilket negativt påverkar vilda djur och markhälsa, förorenar floder och är dyra.
Den Kenya-baserade markforskaren Peter Mosongo sa att detta kan förändra livet för bönder i regionen. ”Vi var i en by nära Mount Kenya, och bönderna där sa att de aldrig hade låtit ta markprover på sina gårdar. De vet att de behöver göra de testerna, men laboratorierna som kan göra det är långt borta och de fattigaste bönderna har inte möjlighet att ta sig dit. Vår teknik kan hitta områden där underjorden är packad, vilket kan minska risken för översvämningar och öka skörden.”
”Om vi försöker ta itu med markens bördighet kan vi också ta itu med livsmedelskrisen. Vi kan berätta för bönderna vad som är fel med deras jord, och de kan öka avkastningen genom att göra ingrepp som att lägga till organiskt material.”
Genom att använda seismisk vågteknik behöver Mosongo och Jeffrey inte längre gräva hål i sina dagliga liv. ”Peter och jag grävde oss för mycket av ett hål under den här tiden,” sa Jeffrey.
Den viktigaste historien på jorden. Få alla veckans miljönyheter, det goda, det dåliga och det väsentliga.
Sekretessmeddelande: Nyhetsbrev kan innehålla information om välgörenhetsorganisationer, onlineannonsering och innehåll som sponsras av externa parter. Om du inte har ett konto, skapa ett gästkonto på theguardian.com för att skicka detta nyhetsbrev. Du kan när som helst slutföra din fullständiga registrering. För mer information om hur vi använder dina uppgifter, se vår integritetspolicy. Vi använder Google reCaptcha för att skydda vår webbplats och är föremål för Googles sekretesspolicy och användarvillkor.
Efter nyhetsbrev marknadsföring
Jordforskningen är otillräcklig, sa Jeffrey. Storbritannien är en liten, välstuderad ö och har världens bästa jordmånskartor, men även det stämmer överens med ett rutnät på 5 km x 5 km, som inte är finjusterat för att fånga alla skillnader i fertilitet och packning mellan olika jordtyper och fält.
Jeffrey sa: ”På Harper Adams (en lantbrukshögskola i Shropshire) där jag arbetar, säger markkartan att det bara finns tre typer av jord och ingen torv, men faktiskt med den här tekniken har vi hittat 18 typer och ganska mycket torv.”
Mosongo sa att situationen var ännu värre i afrikanska länder, där jordkartor ”förlitar sig på ett litet antal prover”, vilket betyder att bönder inte kunde ta itu med fertilitetsproblem.
”Problemet kommer när regnperioden kommer”, sa han. ”Vatten kan inte tränga in i undervåningen, så det blir massiva översvämningar. Växter kan inte överleva eftersom rötterna inte kan tränga in.”
Monsongo sa att det var viktigt att skydda jorden från erosion och nedbrytning. ”I Storbritannien kan det ta runt 500 år för en centimeter jord att utvecklas. Den sköljs bort på eftermiddagen. Den hamnar i floder som sediment och sköljs ut i havet, där den inte kan hämtas. När det inte finns jord finns det ingen mat.”
Metoden kan också användas för att mäta mängden kol i marken, eftersom mycket av dess beräkningar för närvarande baseras på gissningar.
Viktigast av allt, de vill att deras teknik ska hjälpa bönder att fortsätta föda världen. ”Befolkningen ökar, men jordbrukets produktivitet ökar inte, den minskar. Om vi inte gör något kommer det att bli svält”, sa Mosongo.
Aidan Keith, en jordekolog vid UK Centre for Ecology and Hydrology som inte var involverad i projektet, sa: ”Jord är ett relativt komplext medium när det gäller att lyssna och ställa in vågsignaler. Utvecklingen av avancerad men ändå prisvärd sensorteknik och robust dataanalys som använder seismiska vågor för att förutsäga en rad viktiga fysiska markegenskaper kan vara transformerande.”
”Detta har stor potential som en metod med låg störning och lätt att distribuera, men kräver förstås en gedigen förståelse för nuvarande gränser och yttersta gränser. Tvärvetenskapligt samarbete är nyckeln till att ge större mening åt de observerade data.”
