Nové přístupy k řízení, koncepty ošetřování a nástroje na podporu rozhodování pro udržitelné zemědělství
Aby bylo možné nakrmit stále rostoucí populace, rozšiřují se metody intenzivního hospodářství, včetně používání hnojiv a pesticidů. Mezi jejich nežádoucí účinky patří zvýšená produkce skleníkových plynů jako je oxid dusný, oxid uhličitý a metan, znečišťování vodních toků zemědělskými chemikáliemi a živinami a zhoršující se kvalita půdy v důsledku úbytku organické hmoty a snížené biodiverzity. Evropskou unií financovaný projekt INSPIRATION (Managing soil and groundwater impacts from agriculture for sustainable intesification) dosáhl důležitých vědeckých poznatků, které tyto dopady pomohou řešit. „Nyní lépe rozumíme tomu, jak koncentraci skleníkových plynů v povrchových vodách na úrovni povodí ovlivňuje souhra hydrogeologických, hydrogeochemických a půdních procesů,“ říká Steven Thornton ze Sheffieldské univerzity, koordinátor projektu. Projekt INSPIRATION identifikoval specifické podmínky ve vodonosných vrstvách, za nichž se tyto živiny mohou přeměnit na oxid dusný, metan nebo oxid uhličitý a vstoupit do atmosféry. To jsou velmi cenné informace pro kvantifikaci a řízení regionálních emisí skleníkových plynů.
Koncepty ošetřování
Projektu, na kterém se podílela síť Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Network, se účastnilo 15 výzkumníků z různých oborů, kteří prováděli laboratorní, terénní a modelovací studie, v rámci nichž na farmách a v povodích prováděli experimenty, odebírali vzorky a monitorovali a vyhodnocovali technologická řešení. Jelikož odtoky z farem povrchové a podzemní vody znečišťují sloučeninami dusíku a fosforu, projekt INSPIRATION vyvinul koncepty ošetřování využívající k zachycování odplavovaných živin pomocí různých přírodních materiálů (jako je zeolit, dřevní štěpka, kompost). V laboratorních šaržích byly v řadě experimentů prováděných za účelem nalezení nejlepší kombinace z hlediska propustnosti, absorpce a životního cyklu otestovány různé směsi živin a výše popsaných přírodních materiálů. Tým poté navrhl řešení pro typický scénář na mléčné farmě. Odpadní média byla prozkoumána také s ohledem na zachycování fosforu v odtokových systémech a jeho recyklaci jako hnojiva, což nabízí udržitelné řešení vedoucí ke zmírnění dopadů živin na vodu a k nižšímu využívání minerálních hnojiv. Také byl vyvinut biosenzor monitorující obnovu půdy zasažené kontaminací těžkými kovy. „Tato inovace měří biodostupnost kovů v půdě, což je vhodnější ukazatel zdraví půdy než měření celkových chemických koncentrací. Díky identifikaci koncentrací kovů toxických pro půdní mikroorganismy se mohou vlastníci půdy vrhnout na nápravná opatření,“ poznamenává Thornton. Půda obsahující těžké kovy byla smíchána s biouhlem, který tyto sloučeniny vstřebává a snižuje jejich biodostupnost pro mikroorganismy a tudíž zlepšuje funkce půdy. Úlohu biosenzoru v monitorování obnovy půdy pak potvrdily testy.
Podpora při rozhodování
Za účelem podpory při výběru místního zdrojového materiálu k ošetření přebytku živin ve vodě odtékající z mléčné farmy byl vyvinut otevřený nástroj FarMit poskytující podporu při rozhodování. FarMit obsahuje databázi 75 materiálů vyhodnocených z hlediska výkonnosti a nákladů. Nástroj byl napříč různými zemědělskými postupy a scénáři životního cyklu živin úspěšně otestován v Belgii, Irsku a Spojených státech. „Nástroj pomáhá zmírnit znečištění u zdroje skrze využití v místě dostupných materiálů, díky čemuž snižuje náklady na dopravu a provoz,“ dodává Thornton. Vytvořen byl také modelovací a rozhodovací rámec, který umožňuje kvantifikaci dopadů různých hospodářských technik vůči ukazatelům jako je výnos plodin, obsah organického uhlíku v půdě a úbytek dusíku. Nástroj vyhodnocuje kompromisy v hospodaření za účelem maximalizace udržitelné produkce a minimalizace dopadů na životní prostředí. „Jelikož jsou ukazatele tradičně vyhodnocovány samostatně, je toto naprosto jedinečné,“ vysvětluje. „Nový rámec rovněž funguje v různých měřítkách. Dokáže vyhodnotit zemědělskou produktivitu, kvalitu půdy a ochranu životního prostředí v rámci různých kombinací plodin, půdy a klimatu po celé Evropě.“ Výzkum, techniky a nástroje projektu INSPIRATION podporují klíčovou legislativu a politiky EU, zejména rámcovou směrnici o vodách a další o nitrátech, podzemních vodách, udržitelném používání pesticidů, Zelenou dohodu pro Evropu a tematickou strategii pro ochranu půdy. Ty po členských zemích vyžadují, aby přijaly opatření na ochranu, obnovu a dlouhodobou udržitelnost přírodních zdrojů.
Keywords
INSPIRATION, půda, zemědělství, uhlík, dusík, organické znečišťující látky, skleníkové plyny, podzemní voda, odtokové systémy, živiny, hnojivo, rámec na podporu rozhodování, mléčná farma, biosenzor
