Új gazdálkodási megközelítések, kezelési koncepciók és döntéstámogató eszközök a fenntartható mezőgazdaság érdekében
A növekvő számú népesség táplálása érdekében az intenzív mezőgazdasági művelési módszerek egyre elterjedtebbek, ideértve a műtrágyák és a növényvédő szerek széles körű használatát is. Néhány káros hatás: az üvegházhatást okozó gázok (ÜHG-k), például a dinitrogén-oxid, a szén-dioxid és a metán mennyiségének megnövekedése; a víztestek agrokémiai anyagok és tápanyagok általi szennyezése; valamint a talajok degradálódása a szerves anyagok hiánya és a biodiverzitás csökkenése következtében. Az EU által finanszírozott INSPIRATION (Managing soil and groundwater impacts from agriculture for sustainable intensification) projekt számos fontos tudományos előrelépést tett e hatások kezelése érdekében. „Most már jobban értjük, hogy a vízgyűjtő terület szintjén a hidrogeológiai, hidrogeokémiai és földhasználati folyamatok közötti kölcsönhatás hogyan befolyásolja a felszín alatti vizek ÜHG-koncentrációját,” jelentette ki Steven Thornton projektkoordinátor a Sheffieldi Egyetem projektgazda képviseletében. Az INSPIRATION projekt azonosította azokat a különleges feltételeket a víztartó rétegekben, amelyeknek köszönhetően ezek a tápanyagok átalakulnak dinitrogén-oxiddá, metánná és szén-dioxiddá, majd ezt követően bejutnak a légkörbe. Ez értékes információ a regionális ÜHG-kibocsátások számszerűsítése és kezelése szempontjából.
Kezelési koncepciók
Mivel a projekt a Marie Skłodowska-Curie innovatív képzési hálózat részét képezi, 15 olyan, multidiszciplináris pályakezdő kutató vesz benne részt, akik laboratóriumi, terepen történő és modellezési tanulmányokat alkalmaztak a technológiai megoldások tesztelésére, a mintavételre, a nyomon követésre és az értékelésre, mindezt pedig a gazdaságok és a vízgyűjtő területek szintjén egyaránt. Mivel a gazdálkodási vízelvezetés nitrogén- és foszforvegyületekkel szennyezi a felszíni és a felszín alatti vizeket, az INSPIRATION projekt olyan kezelési koncepciókat hozott létre, amelyek különféle természetes anyagok (például zeolit, faforgács, komposzt) segítségével fogják fel ezt a tápanyag-elszivárgást. Különböző tápanyagok és e természetes anyagok keverékét tesztelték a laboratóriumban szakaszos és talajoszlop-kísérletek során annak érdekében, hogy megtalálják a vízáteresztő képesség, az adszorpció és a működési élettartam legjobb kombinációját. A csapat ezután kidolgozott egy megoldást egy tejgazdaság vízelvezetőkön keresztüli beszivárgásra vonatkozó szimulációs forgatókönyvére. A fent leírt természetes anyagokból álló hulladékközegeket a szántóföldi lecsapolási rendszerekben való használat szempontjából is tesztelték annak érdekében, hogy megkössék a foszfort, amelyet később műtrágyaként újrahasznosítanak a talajban, fenntartható megoldást kínálva ezzel a tápanyagok vízre gyakorolt hatásának mérséklésére, egyúttal csökkentve az ásványi eredetű műtrágyák használatát is. Ezenkívül egy bioszenzort is kifejlesztettek a nehézfémszennyezés által károsított földterületek helyreállításának nyomon követésére. „Ez az innováció a talajban található fémek biológiai hasznosíthatóságát méri, amely megfelelőbb talajegészségügyi mutató, mint a teljes kémiai koncentrációt megjelenítő mutatók. A földtulajdonosok a talajban található mikroorganizmusokra nézve mérgező fémkoncentráció azonosításának köszönhetően helyreállító intézkedéseket is alkalmazhatnak,” jegyzi meg Thornton. A nehézfémeket tartalmazó talajokba bioszenet kevertek, amely elnyeli ezeket a vegyületeket, csökkentve ezáltal azok biológiai hasznosíthatóságát a mikroorganizmusok számára, ezzel feljavítva a talajfunkciókat. A tesztek alátámasztották a bioszenzor teljesítményét a talaj-helyreállítás nyomon követésének szempontjából.
Döntéshozatali támogatás
A tejgazdaságok vízelvezető rendszerének vizében található tápanyagtöbbletek kezelésére alkalmas, helyi eredetű anyagok kiválasztásának elősegítése érdekében létrehoztak egy szabad hozzáférésű döntéstámogató eszközt, amely a FarMit nevet viseli. A FarMit egy 75 anyagból álló adatbázist tartalmaz, amelyeket teljesítményük és költségeik alapján értékeltek. Az eszközt sikeresen tesztelték Belgiumban, Írországban és az Egyesült Államokban, különböző mezőgazdasági gyakorlatok és tápanyag-forgatókönyvek esetében. „Az eszköz a keletkezés helyén javítja a szennyezés enyhítésének folyamatát, újrafelhasználva a helyben rendelkezésre álló anyagokat, ezáltal csökkentve a szállítási és üzemeltetési költségeket,” tette hozzá Thornton. Ezenkívül létrehoztunk egy modellezési és döntéstámogatási keretrendszert annak érdekében, hogy számszerűsíthessük a különböző gazdálkodási technikák hatásait az olyan mutatókhoz képest, mint például a terméshozam, a talaj szervesszén-tartalma vagy a nitrogénveszteség. Az eszköz felméri a gazdálkodás során meghozott kompromisszumokat a fenntartható termelés maximalizálása érdekében, miközben minimalizálja a környezetre gyakorolt hatásokat. „Mivel a mutatókat hagyományos módon külön-külön értékelik, ez az eszköz egyedinek számít,” magyarázta Thornton. „Az új keretrendszer ugyanakkor különböző szinteken is működik. Értékelni tudja az Európa-szerte jellemző mezőgazdasági termelékenységet, a talajminőséget és a környezetvédelmi módszereket a növény–talaj–éghajlat különböző kombinációi esetében is.” Az INSPIRATION projekt kutatásai, technikái és eszközei támogatják a kulcsfontosságú uniós jogszabályokat és szakpolitikákat, legfőképpen a víz-keretirányelvet, ezenkívül pedig a nitrátokról, a felszín alatti vizekről, a növényvédő szerek fenntartható használatáról szólókat, továbbá az európai zöld megállapodást és a talajvédelemről szóló tematikus stratégiát. Ezek előírják a tagállamok számára, hogy olyan intézkedéseket fogadjanak el, amelyek megvédik, helyreállítják és biztosítják a természeti erőforrások hosszú távú, fenntartható hasznosítását.
Keywords
INSPIRATION, talaj, mezőgazdaság, szén, nitrogén, szerves szennyező anyagok, üvegházhatású gázok, felszín alatti víz, vízelvezetés, tápanyag, műtrágya, döntéstámogatási keretrendszer, tejgazdaság, bioszenzor