Je všeobecne známe, že zmena globálnej klímy spôsobená antropogénnou emisiou skleníkových plynov je najvýznamnejší environmentálny problém v doterajšej histórii ľudstva.
Najmä z ekologického hľadiska sa v súčasnom období kladie veľký dôraz na samostatné hodnotenie úniku oxidu dusného (N2O) a oxidu uhličitého (CO2) z pôdy do atmosféry. Podstatná pozornosť sa upriamuje na emisie N2O, pretože v sektore poľnohospodárstva predstavujú asi 75 % z celkových N2O emisií SR. Z toho dôvodu je dôležité rozvíjať stratégie, ktoré efektívne znižujú tieto emisie. Na Katedre biometeorológie a hydrológie (KBH) FZKI bol v roku 2012 pod vedením Ing. JÁNA HORÁKA, PhD., založený kontinuálny výskum emisií skleníkových plynov (N2O a CO2) z poľnohospodárskych pôd prostredníctvom priameho merania.
Pán inžinier, čo podnietilo založenie takéhoto výskumu?
Predovšetkým absencia priamych meraní v podmienkach SR. Samotnému založeniu však predchádzala dlhá cesta, ktorá pozostávala z nevyhnutnosti vybaviť laboratórium potrebnou prístrojovou infraštruktúrou a nadobudnúť skúsenosti s meraním emisií skleníkových plynov z pôdy pomocou metódy uzavretej komory. Úspešnosť KBH a Katedry krajinného inžinierstva v projekte EÚ spolu s partnerskými organizáciami (ÚH SAV, TU Zvolen) umožnila komplexne vybaviť laboratórium prístrojovou infraštruktúrou potrebnou na analýzu plynných vzoriek odobratých v teréne. Skúsenosti s priamym meraním emisií sme získali vo výskumnom centre vo Švajčiarsku prostredníctvom ponúknutej pozície vo výskumnom tíme projektu MICOS, v ktorom som pracoval šesť mesiacov, s finančným zabezpečením cez švajčiarsko-slovenský projekt. Skúsenosti a materiálne zabezpečenie viedli k založeniu samotných poľných a laboratórnych experimentov.
Aké sú súčasné výskumné aktivity vašej katedry súvisiace so skleníkovými plynmi?
Naše aktivity sa sústreďujú na opatrenia na zníženie emisií N2O a CO2. Ide o dve výskumné témy - výskum vplyvu rôznych spôsobov obrábania a vplyvu aplikácie biouhlia do pôdy. Prvý sa realizuje od roku 2012 na experimentálnej báze Katedry rastlinnej výroby FAPZ na Malante. Hlavným cieľom tohto poľného experimentu je výskum vplyvu dvoch systémov obrábania (konvenčného a redukovaného) kombinovaného s rôznou intenzitou aplikácie priemyselných dusíkatých hnojív na emisie N2O, CO2 a úrody poľných plodín. Výsledky výskumu vo všeobecnosti ukázali, že redukciou obrábania možno znížiť emisie N2O v rozsahu od 13 do 43 % v porovnaní s konvenčným obrábaním. Uvedená databáza výsledkov umožňuje stanoviť potenciál zníženia emisií N2O a CO2 pri rôznych spôsoboch obrábania a rôznych dávkach dusíka bez negatívnych dopadov na úrody. Ďalej umožňuje identifikáciu kľúčových environmentálnych faktorov (rozsah ich vplyvu) ovplyvňujúcich tieto emisie a zároveň poskytuje jedinečnú databázu slúžiacu na validáciu matematických modelov simulujúcich emisie. Výsledky modelovania môžu byť aplikované v regionálnej, resp. národnej mierke. Druhou oblasťou záujmu je už spomínaný výskum vplyvu aplikácie biouhlia, ako jedného z ďalších možných nástrojov na zníženie emisií skleníkových plynov (N2O a CO2) z pôdy. Biouhlie je pevný uhlíkatý materiál získaný tepelnou degradáciou biomasy bez prítomnosti kyslíka. Pozornosť upriamujeme na kvantifikáciu potenciálu biouhlia na sekvestráciu uhlíka v pôde a potenciál zníženia emisií N2O. Nedávno sme realizovali laboratórny pokus, ktorého hlavným cieľom bolo sledovať vplyv biouhlia na fyzikálne vlastnosti pôdy a emisie skleníkových plynov (N2O a CO2) z pôdy. Konkrétne sa skúmal vplyv aplikácie rôznych dávok biouhlia (2 druhy) do dvoch diametrálne zrnitostne odlišných pôdnych druhov (ľahké a veľmi ťažké pôdy) v kombinácii s rôznymi dávkami priemyselných dusíkatých hnojív na emisie N2O, CO2 a na najkomplexnejšiu hydrofyzikálnu vlastnosť pôdy - retenčnú krivku. Zároveň boli sledované aj ďalšie agrochemické vlastnosti pôdy (pH, Cox, minerálny dusík). Výsledky poukázali na správnosť našich zámerov a cieľov. Tiež predstavujú významný podklad pre založenie pokusu v poľných podmienkach na experimentálnej báze SPU na Malante. Jeho cieľom je nielen výskum vplyvu aplikácie biouhlia na emisie skleníkových plynov, ale ide o dlhodobý komplexný výskum, skúmanie kvality pôdy, vodného režimu a úrody, nevynímajúc jej kvalitu.
Takýto komplexný výskum zrejme nie je možný bez vzájomnej spolupráce ďalších pracovísk SPU a doktorandov. Zapojená je do neho aj Katedra pedológie a geológie FAPZ (doc. V. Šimanský) a Katedra udržateľného poľnohospodárstva a herbológie FAPZ (prof. M. Lacko-Bartošová). Realizácia výskumu oboch uvedených výskumných tém je podporená z domácich grantových schém VEGA a APVV. Okrem materiálneho a finančného zabezpečenia je dôležité personálne zabezpečenie realizácie výskumu. Ide hlavne o významnú podporu vedenia katedry (doc. D. Igaz), pedagogických pracovníkov (najmä Ing. E. Kondrlová), ako aj technických pracovníkov (Ing. T. Borza). Do výskumu sú aktívne zapojení aj doktorandi KBH, ako aj vybraní študenti FZKI, ktorí sa podieľajú na terénnom výskume a laboratórnych analýzach. Majú tak možnosť získať cenné praktické skúsenosti a zručnosti pri odoberaní porušených a neporušených pôdnych vzoriek, meraní vlhkosti a teploty pôdy či odbere plynných vzoriek pôdneho vzduchu. V laboratóriu KBH sa následne odobraté vzorky analyzujú. V oblasti výskumu emisií skleníkových plynov z pôdy je rozvinutá dlhodobá zahraničná spolupráca na spoločných projektoch s výskumnými inštitúciami vo Švajčiarsku a v Rusku. Spolu boli realizované štyri trojmesačné stáže vedeckých pracovníkov zo zahraničia na KBH, podporené agentúrou SAIA.
Aké sú najvýznamnejšie výstupy realizovaného výskumu?
Patrí k nim predovšetkým publikácia v impaktovanom vedeckom časopise (IF 2,65) a niekoľko publikácií evidovaných v databáze Scopus. V súčasnosti pripravujeme dve komplexné publikácie, ktoré budú zaslané do zahraničných impaktovaných časopisov. Výstupom je však aj prenos poznatkov do praxe v podobe návrhu opatrení na zníženie týchto emisií bez negatívneho dopadu na úrody poľných plodín. V spolupráci so súkromným sektorom bude realizovaný paralelný výskum (transfer poznatkov výskumu do praxe) aplikácie rovnakého druhu biouhlia v iných pôdno-klimatických podmienkach so zameraním na sledovanie výšky úrod a niekoľkých parametrov fyzikálnych a agrochemických vlastností pôdy.
Iste máte aj plány do budúcnosti súvisiace s výskumom. Môžete ich prezradiť?
Plánujme rozšíriť merania emisií skleníkových plynov z rôznych agroekosystémov špičkovou technológiou Eddy covariance. Prvé praktické skúsenosti s touto pokrokovou metódou merania emisií získala Ing. E. Kondrlová, PhD., počas svojej postdoktorandskej stáže na Univerzite v Adelaide v Austrálii. V roku 2013 FZKI podala projekt s názvom Modernizácia výskumnej a vývojovej infraštruktúry na SPU v Nitre, v rámci ktorého KBH plánovala nákup troch Eddy covariance veží na meranie emisií CO2, N 2O a metánu. Žiaľ, projekt nebol schválený. Nás to však neodradilo, práve naopak, veríme, že pri ďalšej výzve uspejeme.
Renáta Chosraviová
J. Horák počas laboratórneho experimentu - odberu plynných vzoriek z inkubačných nádob.
Poľný experiment Malanta: odber plynných vzoriek z pôdy.
Experimentálna báza KBH: poľný experiment založený v marci 2014 s cieľom skúmať vplyv aplikácie biouhlia na emisie skleníkových plynov, vodný režim a iné.
Snímky: archív KBH
