Metodika projektu
Inovatívny pokus s aplikáciou drevného popola do pôdy pri pestovaní energetických rastlín bude realizovaný na lokalite Experimentálna báza Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre, v blízkosti obce Dolná Malanta. Tu prebieha dlhodobý výskum pestovania energetických, rýchlorastúcich rastlín ako obnoviteľného zdroja energie.
V priebehu projektu bude realizovaná aplikácia drevného popola do pôdy pri pestovaní vŕby košikárskej (Salix vinimalis L.). na experimentálnych plochách v rôznych variantoch (jesenná a jarná aplikácia, dávky od 1 do 5 ton na hektár, rôzne spony výsadby).
Experimentálny dizajn bude navrhnutý s cieľom umožniť hodnotenie vplyvu viacerých faktorov na produkciu biomasy energetického porastu po aplikácii drevného popola:
Ø kvantitatívne a kvalitatívne vlastnosti aplikovaného drevného popola, t.j. veľkosť
a termín aplikačnej dávky, obsah živín a ťažkých kovov v použitom popole,
Ø vplyv pestovateľských postupov (výber odrody, organizácia porastu),
Ø dôsledky aplikácie drevného popola na pôdne prostredie,
Ø potenciálny prenos živín a rizikových látok z drevného popola do rastlinnej biomasy.
Na základe prvých výsledkov chemických analýz drevných popolov z kotolní energetických spoločností v jeseni 2009 (t.j. na začiatku projektu), bude na aplikáciu do pôdy vybraný popol zo spaľovania čistého, chemicky neošetreného dreva, s vhodnými vlastnosťami pre pestovanie energetických rastlín (dostatok živín a minimálny obsah ťažkých kovov).
Výskum vlastností drevného popola a dôsledkov aplikácie do pôdy je náročný na správne odbery a korektné chemické analýzy značného počtu vzoriek. V priebehu projektu budú priebežne odoberané a analyzované vzorky drevných popolov, používaných palív, pôdy, vyprodukovanej biomasy, najmä asimilačných orgánov.
Pri odberoch čiastkových vzoriek, tvorbe kumulatívnych vzoriek, pri chemických analýzach budú využité dlhoročné skúsenosti zodpovedného riešiteľa a partnera SPÚ Nitra, resp. Katedry udržateľného poľnohospodárstva a herbológie s vedením a hodnotením poľných pokusov. Analytické práce budú realizované v laboratóriách SPÚ Nitra, ako aj v ďalších externých laboratóriách so skúsenosťami a zavedenými metodikami pre analýzy prírodných materiálov (popol, pôda, biomasa).
V súvislosti do dosahovaním stanoveného primárneho cieľa projektu je potrebné vykonať nasledujúce aktivity, bez ktorých by nebolo možné dosiahnutie výsledkov a ich využívanie pre potreby hospodárskej praxe:
1. výskum vlastností drevného popola produkovaného v kotolniach využívajúcich biomasu
2. príprava drevného popola pre použitie v experimente a stabilizácia jeho vlastností
3. založenie experimentu s aplikáciou drevného popola pri pestovaní rýchlorastúcich drevín, výskum dôsledkov aplikácie
4. tvorba výstupov projektu, návrh postupu vhodného pre účinnú a bezpečnú aplikáciu drevného popola do pôdy, zabezpečenie publicity a popularizácie
Analýzy popola
Odbery vzoriek drevného popola a vstupného paliva budú uskutočnené v súlade s Vyhláškou MP SR č. 26 / 2001 Z. z., ktorou sa ustanovujú typy hnojív, obsah rizikových prvkov, podmienky odberu a metódy skúšania hnojív.
V prílohe č.6 citovanej vyhlášky je uvedené, že po mineralizácii vzorky zmesou kyseliny dusičnej a chlórovodíkovej sa v získanom mineralizáte stanovia požadované rizikové prvky (Pb, Cd, Cr, As, Hg) metódou atómovej absorpčnej spektroskopie (AAS), alebo metódou atómovej emisnej spektrometrie s indukčne viazanou plazmou (AES-ICP). Zároveň budú vo vzorkách stanovené celkové obsahy ďalších prvkov (Ca, Mg, K, P, B, Cu, Zn, Ni, Mo, Na, Al, Fe, S), uhličitany, hodnoty pH a elektrickej vodivosti.
Vzorky za účelom získania chemických charakteristík drevných popolov a vstupných palív budú odobrané z prevádzok – kotolní, ktoré využívajú biomasu v 12 mesačnom období, z dôvodu zachytenia vplyvu bežných prevádzkových podmienok na zmenu kvality vyprodukovaného popola. Zvlášť sa bude hodnotiť popol z roštového priestoru kotlov a z odlučovačov tuhých znečisťujúcich látok.
Analýzy pôdy
Na plochách s aplikáciou drevného popola a na kontrolnej ploche bude odobraná pôda z vrchnej 2 cm vrstvy a z koreňového priestoru rastlín. Analýzy vzoriek budú zamerané na stanovenie aktívnej a výmennej pôdnej reakcie, hodnotenie pôdneho sorpčného komplexu, obsahy prístupných živín, celkové obsahy ťažkých kovov. Metodické postupy budú v súlade s bežne používanými postupmi v poľnohospodárskej praxi a pri monitorovaní zmien vlastností lesnej pôdy.
Analýzy asimilačných orgánov
Vzorky biomasy (najmä asimilačných orgánov, ako bioindikátora zmien výživy rastlín po aplikácii hnojiva) budú odobrané z rastlín z kontrolnej plochy a zo všetkých plôch s aplikáciou drevného popola. Vo vzorkách budú stanovené obsahy makroživín, mikroživín a ťažkých kovov. Postup pri odberoch čiastkových vzoriek, tvorbe kumulatívnych vzoriek a analýzach bude v súlade s medzinárodne platným manuálom pre listové analýzy (Un/ece, 2000: Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests, Part IV: Sampling and analysis of needles and leaves. http://www.icp-forest.org/Manual.htm).
Biometria
Pre vyhodnotenie produkcie biomasy budú merané základné rastové parametre. Výška energetických rastlín od koreňového krčka po vrchol pupeňa terminálneho výhonku a podľa veku rastliny priemer koreňového krčka v mieste dotyku s pôdou, resp. obvod kmeňa vo výške 1,3 m.
Analýza a štatistické spracovanie výsledkov
Získavané experimentálne výsledky budú priebežne archivované v elektronickej forme. Analytické údaje sa uchovajú, spracujú a skontrolujú v databázach, z ktorých budú vylúčené niektoré evidentne nesprávne výsledky, ktoré môžu vzniknúť ako hrubé chyby pri chemických analýzach, prípadne nekorektným odberom vzoriek. Pre potreby vedeckej analýzy a hodnotenia experimentálnych dát sa použijú matematicko - štatistické metódy.
Na základe analytických údajov a použitých štatistických metód sa navrhne vhodný aplikácie drevného popola do pôdy spočívajúci vo ideálnej aplikačnej forme a vo vhodných kvalitatívnych mechanických a chemických charakteristikách drevného popola.