Skip to main content

Managing soil and groundwater impacts from agriculture for sustainable intensification

Article Category

Article available in the folowing languages:

Нови методи на управление, концепции за третиране и инструменти в подкрепа на вземането на решения за устойчиво селско стопанство

В рамките на проекта INSPIRATION бяха охарактеризирани основните свойства на получените в резултат на селскостопанската дейност емисии на въглерод, азот и органични замърсители, като бяха разработени решения за смекчаване на тяхното въздействие върху околната среда и за подобряване качеството на почвите.

Food and Natural Resources

С цел изхранване на нарастващото население, в широк мащаб се прилагат методи на интензивно земеделие, включително и използването на торове и пестициди. Някои от неблагоприятните последствия са: увеличаване на парниковите газове, като азотен оксид, въглероден диоксид и метан; замърсяване на водните басейни с агрохимикали и хранителни вещества; влошаване на състоянието на почвите чрез загуба на органични вещества и намаляване на биологичното разнообразие. Благодарение на финансирания от ЕС проект INSPIRATION (Managing soil and groundwater impacts from agriculture for sustainable intensification) бяха отбелязани важни научни постижения за справяне с тези последствия. „Вече разбираме по-добре как взаимодействието между хидроложките и хидрохимичните процеси и земеползването се отразява на концентрациите на парникови газове в подземните води при водосборния басейн“, заявява координаторът на проекта Стивън Торнтън от Университета на Шефилд, който е домакин на проекта. В рамките на проекта INSPIRATION бяха установени специфичните условия във водоносните пластове, при които хранителните вещества могат да се преобразуват в азотен оксид, метан и въглероден диоксид и да навлязат в атмосферата. Това е ценна информация за количественото определяне и управлението на регионалните емисии на парникови газове.

Концепции за третиране

Като мрежа за иновативно обучение по линия на програма „Мария Склодовска–Кюри“, в проекта взеха участие 15 изследователи от различни дисциплини, които са в началните етапи на научната си кариера; те проведоха лабораторни и полеви проучвания и проучвания за моделиране, за да експериментират, изпробват, наблюдават и оценят технологични решения както при земеделските стопанства, така и при водосборните басейни. Тъй като дренажните системи на земеделските стопанства замърсяват повърхностните и подземните води с азотни и фосфорни съединения, по проекта INSPIRATION бяха разработени концепции за третиране чрез използване на различни естествени материали (като зеолит, дървесен чипс, компост) за улавянето на това отмиване на хранителни вещества. Различни смеси на хранителни вещества и посочените по-горе естествени материали бяха изпитани при лабораторни експерименти чрез паралелни измервания и колонна хроматография, за да се намери най-добрата комбинация за пропускливост, адсорбция и експлоатационен срок. След това екипът разработи решение за сценарий на дренажни дейности в млекодобивно стопанство. Също така беше изследвано използването на замърсена среда в системите за дренаж на земя с цел улавяне на фосфор, който да се използва обратно в земята като тор; това представлява устойчиво решение за смекчаване на въздействията на хранителните вещества върху водите и същевременно за намаляване на използването на минерални торове. Освен това беше разработен биосензор с цел наблюдение на възстановяването на земя с влошено състояние в резултат на замърсяване с тежки метали. „Тази иновация измерва бионаличността на метали в почвата, което е по-подходящ показател за състоянието на почвите от общата концентрация на химикали. Чрез установяване на концентрациите на метали, които са токсични за почвените микроорганизми, собствениците на земя могат да предприемат възстановителни мерки“, отбелязва Стивън Торнтън. Почви, съдържащи тежки метали, бяха смесени с биохар, който адсорбира тези съединения, като намалява тяхната бионаличност за микроорганизмите и така се подобряват функциите на почвата. Изпитванията потвърдиха ефективността на биосензора при наблюдението на възстановяването на почвите.

Подкрепа за вземане на решения

Беше разработен свободно достъпен инструмент в подкрепа на вземането на решения, FarMit, който да подпомогне избора на материали от местни източници за третиране на излишъка от хранителни вещества в дренажните води от млекодобивните стопанства. FarMit включва база данни от 75 материала, оценени въз основа на критерии за експлоатационните характеристики и разходите. Инструментът беше успешно изпробван в Белгия, Ирландия и САЩ, с различни сценарии на селскостопански практики и хранителни вещества. „Инструментът подобрява процеса на ограничаване на замърсяването при източника, като се използват повторно наличните местни материали и така се намаляват транспортните и оперативните разходи“, добавя Стивън Торнтън. Беше създадена и рамка за моделиране и подпомагане на вземането на решения, за да се определят количествено въздействията на различните методи на управление спрямо показатели като земеделски добив в почвите и загуби на азот. Инструментът оценява и компромисите при управлението с оглед максимално увеличаване на устойчивото производство и същевременно свеждане до минимум на въздействията върху околната среда. „Това е уникално решение, тъй като традиционно показателите се оценяват поотделно“, обяснява той. „Новата рамка функционира и при различни мащаби. Тя може да оцени селскостопанската производителност, качеството на почвите и опазването на околната среда за цяла Европа при различни комбинации посеви–почва–климат“. Научните изследвания, методите и инструментите, разработени в рамките на проекта INSPIRATION, подпомагат важни законодателни актове и политики на ЕС, и по-специално Рамковата директива за водите и други относно нитратите, подземните води, устойчивото използване на пестициди, Европейския зелен пакт и Тематичната стратегия за почвите. Съгласно това законодателство и политики държавите членки трябва да предприемат мерки, които опазват, възстановяват и гарантират дългосрочната устойчива употреба на природните ресурси.

Keywords

INSPIRATION, почва, селско стопанство, въглерод, азот, органични замърсители, парникови газове, подземни води, дренаж, хранително вещество, тор, рамка за подпомагане на вземането на решения, млекодобивно стопанство, биосензор

Discover other articles in the same domain of application