Tillsätt precis tillräckligt med gödselmedel, och grödor frodas. Lägg till för mycket, och du kan få förorenat yt- och grundvatten.

Överskottsnäring från gårdar kan transporteras till grundvattenreservoarer genom att vatten börjar vid ytan och rinner genom marken. Men flödet av vatten genom marken är en "högt dynamisk process, säger Genevieve Ali, en forskare vid University of Manitoba. "Det kan variera från år till år, säsong till säsong, eller till och med regnskur till regnstorm."

Det kan också fluktuera beroende på jordtyp och även om organiska tillsatser, som gödsel, tillämpas.

Ali är huvudförfattare till en ny studie som visar att vatten infiltrerar djupare in i spräckande lera (verisoliska jordar) när flytande svingödsel appliceras.

Studien visade också att även om vatteninfiltrationen gick djupare i närvaro av gödsel, den nådde inte ett djup av 39 tum (100 cm). Det är så djupa kakelavlopp, utformade för att ta bort överflödigt vatten under ytan, installeras vanligtvis i studieområdet.

"Denna observation utmanar tidigare studier, som visade att sprickor i lerjord kan främja vandring av vatten och tillhörande föroreningar från markytan till kakelavlopp, " säger Ali. "Vår studie tyder på att inte alla lerrika jordar beter sig likadant."

Forskarna fokuserade på vertisoler eftersom de finns i stora regioner i Nordamerika. "De är vanliga på jordbruksslätter, där överskott av näringsämnen kan vara vanligt på grund av intensivt jordbruk, säger Ali.

Men kunskapsluckor kvarstår om markvattenflödet i vertisoler, speciellt med ekologiska tillägg.

Vatten kan rinna genom marken på olika sätt. 'Matrixflöde' uppstår när vatten rör sig långsamt genom små utrymmen mellan jordkorn. "Preferentiellt flöde" sker när vatten färdas relativt snabbt genom större kanaler, kallas makroporer, som sprickor och daggmaskhålor.

"Föreställ dig en hink med sand med plastsugrör insatta i hela, " säger Ali. "Om du dumpade vatten på den här sandhinken, vattnet som färdades genom stråna skulle nå botten först."

Liknande, preferentiellt vattenflöde genom markmakroporer kan snabbt transportera föroreningar från ytan ner till grundvattenreservoarer.

Makroporer är ofta kopplade till varandra. "De fungerar som ett nätverk av rör, och de kan skapas eller förvärras av mänskliga aktiviteter, " säger Ali. "Att veta när och var det förekommer preferentiellt flöde och hur man hanterar mark i dessa områden är avgörande för att bevara grundvattenkvaliteten."

Lerrika jordar – som vertisoler – tenderar att spricka, som skapar makroporer. "Det gör dessa jordar till naturliga kandidater för att studera den relativa betydelsen av matris och preferentiellt flöde, säger Ali.

Denna studie genomfördes i forskningsområden i Manitoba, Kanada. Forskare lade till flytande svingödsel till den ena tomten men inte den andra. De stänkte vatten blandat med blått färgämne på båda tomterna för att avgöra hur vattnet rörde sig genom jorden.

I tomten där gödsel spreds, vatten nådde upp till 25 tum (64 cm) ner i jorden. I kontrast, vattnet nådde upp till 18 tum (45 cm) i tomten där gödsel inte tillfördes. Båda diagrammen visade tecken på matris och preferentiellt vattenflöde.

Forskarna fann också att vattnet som rörde sig genom makroporerna inte var helt separerat från resten av jorden.

"Om du tänker tillbaka på analogin med sandhinken med stråna i den, sugrören har ett gäng små små hål i dem, " säger Ali. "Vatten kan bytas i sidled mellan makroporerna och den omgivande jorden."

Sidoutbyte har rapporterats ofta för mindre makroporer i skogsmark, säger Ali. "Men det är mindre vanligt i jordbruksjordar där sprickor tenderar att vara större."

Denna studie fokuserade på en enda webbplats, så Ali säger att ytterligare forskning behövs innan generaliseringar kan göras.

Ali studerar också rollen av jordsprickor på våren (som skapas genom att jorden fryser och tinar flera gånger) kontra rollen av sprickor på sommaren (skapas när jorden blir särskilt torr).