A SOILGUARD egyik legkiemelkedőbb tanulmánya arra összpontosít, hogy jobban megértsük a kombinált éghajlati stresszorok (aszály és hőhullámok) talajbiológiai sokféleségre gyakorolt hatását. A SOILGUARD által vizsgált minden egyes EU NUTS-2 régióban egy terepi klímaszimuláció kerül telepítésre. Ez a kísérleti terv lehetővé teszi számunkra, hogy felmérjük a jövőbeni régióspecifikus éghajlati feltételek hatását a talaj biológiai sokféleségére és multifunkcionalitására, valamint összehasonlítsuk, hogy ezek a hatások hogyan különböznek a talajgazdálkodási típusok között (pl. hagyományos és biogazdálkodás a mezőgazdasági területeken). Ezeket az adatokat okos eszközök segítségével kerülnek feldolgozásra, hogy növeljük a talajgazdálkodásnak a talaj biológiai sokféleségére és az ökoszisztéma-szolgáltatások nyújtására gyakorolt hatásának előrejelző erejét a jövőbeli éghajlati feltételek mellett. Ez döntő fontosságú lesz a talaj biológiai sokféleségében, mint a természetalapú megoldásban rejlő lehetőségek bemutatásához.
Az UMH SOILGUARD csapata a LUCAS talajinformációs adattár alapján meghatározott helyszínek, a földtulajdonosokkal folytatott rövid interjúk és helyszíni ellenőrzések segítségével 10 hagyományos és 10 biogazdálkodással művelt gabonatábla talajmintáit vette a spanyolországi Murcia NUTS-2 régióban. A mintákat különböző SOILGUARD-partnereknek küldték el Európa-szerte, hogy elemezzék a talaj tulajdonságait, például a mikro-arthropodák tartalmát, a növényi-mikrogombás talajösszetételt, a DNS-diverzitást, a zsírsavakat, a szervesanyag-tartalmat, a mikrobiális biomassza szén-dioxid-tartalmát, a talaj alaplégzését és néhány enzimatikus tevékenységet, valamint a rendelkezésre álló foszfort, a térfogatsűrűséget és a durva töredezettséget.
A 2022-es termesztési szezonban (június-augusztus) a fent említett 20 helyszín két szomszédos parcelláján aszályos klímaváltozás szimulációit végeztük el. A fő különbség közöttük a növénytermesztés volt (az egyik biotermesztés, a másik hagyományos az elmúlt 10 év kemikáliák használata alapján). A szimulációt úgy végeztük el, hogy kis üvegházakat telepítettünk, amelyeket úgy terveztünk, hogy kizárják az esőt, de a szelet nem, és így a belső hőmérsékletet ugyanolyan szinten tartsuk, mint a külső hőmérsékletet. A három hónapos szezonra 80%-kal kevesebb csapadékot jelentő aszályt szimuláltunk, azonban az alkalmazott klímaváltozási modellnél (RCP 4.5) szokatlanul melegebb és szárazabb nyár miatt 18 l/m²-t kellett öntöznünk az óvóhelyeken kívülről. Mindkét esetben vízhiányt szenvedett a növény, ami a termésmennyiségben is megmutatkozott. A biogazdálkodásra való korai áttérés miatt a talajok még nem képesek alakalmazkodni ahhoz, hogy szembenézzenek a régióban tapasztalható éghajlatváltozás a hatásaival.
Két szomszédos és hasonló (az egyik ökológiai, a másik hagyományos) hosszú távú szántóföldi kísérletben, amelyekben különböző talajművelési módokat hasonlítottak össze. A 2022-es SOILGUARD éghajlati viszonyok szimulációit végeztük el, az éghajlatváltozás miatt, a várhatóan gyakrabban előforduló agronómiai aszály szimulációjára összpontosítva. A szimulációk elvégzésére szolgáló ökológiai szántóföldi területeket jó talajszerkezet és forgatás nélüli talajművelés jellemzi. A hagyományos művelésű szántóföldön a talajművelés elvégzéséhez szántást alkalmaztak.
A szimulációt úgy végezték el, hogy speciális (felül nyitott, aszályt előidéző, de a hőfelhalmozódást megakadályozó) esővédő burkolatokat telepítettek egy burgonyaültetvényre, 3 hónapra (2022. május-augusztus). Az óvóhelyek alatt a csapadékmennyiség (az eróziókutatásban általánosan használt csapadékszimulátor segítségével) a nem izolált földeken lehullott csapadék körülbelül felére csökkent. Az árnyékolók alatt összesen mintegy 35 l/m² csapadék hullott. A szabadban a szimulációs időszak alatt a csapadék mennyisége ennek körülbelül kétszerese volt. A növény mindkét esetben vízhiányban szenvedett, ami a terméshozamban is megmutatkozott. Ilyen száraz körülmények között a terméshozam az ökológiai gazdálkodást folytató, bioszántóföldön jelentősen magasabb volt, mint a hagyományos szántóföldön.
A kontinentális éghajlatú Közép-Jyllandi NUTS-2 régióban aszály és hőhullám szimulációkat végeznek 2 területen, egy hagyományos és egy ökológia gazdálkodást folytató területen.
Aszály
2022-ben mindkét területen tavaszi árpa volt a termesztett növény. A 3 hónapos aszályos időszak létrehozása érdekében mindkét szántóföldön 3 (3×5 méteres) menedéket helyeztek el. Az árnyékolókat ezen időszak alatt kétszer eltávolították, így a parcellák megkapták a 46, illetve 39 mm csapadékot a hagyományos és a bioföldeken. Az aszályos időszak után, 6 parcellából 50 x 50 cm-es talajmintát vettek. Minden védett parcellán van egy-egy izolátor, valamint 3 parcella van a szabadban, természetes körülmények között.
A talajmintákat különböző SOILGUARD partnerintézményekbe szállították fizikai, kémiai és biológiai elemzésre. Az aszálykísérletet 2023-ban megismétlik.
Hőhullám
2022-ben Dániában 5 darab hőhullámos kísérletet végeztek, az óvóhelyekre szerelt infravörös és szénszálas fűtőberendezésekkel. A hőmérsékletet a talajban, a talajszinten és a levegőben a fűtőtestek alatt, valamint a menedékházak túlsó végén és a szabadban is mérték.
E kísérletek alapján döntés született arról, hogy 2023-ban Lettországban, Írországban, Belgiumban, Magyarországon és Dániában hőséghullám-szimulációkat állítanak fel. Minden óvóhelyen 6 infravörös fűtőtestet szerelnek fel, és a 3 hónapos aszályos időszak végén 5 napos hőhullámot szimulálnak.
Lettországban (NUTS-2 boreális régió) a kísérleteket ökológiai és hagyományos termőföldeken végezték. Mindkét rendszerben őszi búzát termesztettek. Mindkét termesztési rendszerben a növényeket szabadföldön és fedett területen termesztették. Az árnyékolók alatt a növényeket a NOA által kidolgozott forgatókönyv alapján öntözték.
A talajmintákat a búza virágzási szakaszában, a betakarításkor és a betakarítást követő hónapban vették, és fizikai, kémiai és biológiai elemzés céljából különböző SOILGUARD partnerintézményekbe szállították. Az aszály- és hőhullám-kísérletek 2023-ban folytatódnak.
Magyarországon lezárult az első kísérleti év. A 3-3. kísérletben mind az ökológiai, mind a hagyományos termesztési rendszereket esőbeállóval fedték le, hogy az aszályos körülményeket szimulálva kizárják az esővizet. Az árnyékolók alatt csak az előre jelzett vízmennyiséget osztották ki öntözéssel, a NOA által az adott régióra kiszámított éghajlatváltozási forgatókönyvnek megfelelően. Kontrollként a védett területek közelében 3-3 ökológiai és hagyományos parcellát is kijelöltek mintavételre.
A kísérlet második évében az aszályszimulációt a hőséghullámok szimulálása érdekében az óvóhelyek alatti infravörös fűtőberendezésekkel egészítették ki. Minden egyes parcellából mintát vettek, a talajminták elemzése és az adatok kiértékelése folyamatban van.
A közép-finnországi kísérleti terület 50 m * 50 m területű, egymás mellett elhelyezkedő parcellákból áll, amelyek között közlekedő útak húzódnak. A kezelések az egyfás szelekció, az alulról történő ritkítás és a közelmúltban végzett vágás összehasonlítását tartalmazzák, ahol lucfenyődominált állományokban. Az eredeti tervezést 1986-ban kezdték el (Laiho et al. 2011, Forestry 84: 547-556), így az eltérő korú, folyamatos erdőborítású erdészeti kezelésben a domináns fák kora kb. 40 év (CCF40). Ezt a “fenntartható” kezelést a “hagyományos”, egyenletes korú erdőgazdálkodás különböző szakaszaival hasonlítjuk össze: az alulról ritkított (40 év, T40), védett fák kivágása (12 évvel ezelőtt, TSW12) és a tisztítóvágás (12 évvel ezelőtt, T12). Az aszályszimulációkat kezelésenként három ismétlésben, szántóföldi parcellán végeztük el, majd összehasonlítottuk a közeli kontrollterületekkel.
Írországban a szántóföldi klímaszimulációt a Teagasc Research Centre-ben (Johnstown Castle, Co.) Wexfordban. A szimulációt Írország deli, NUTS-2 régiójában futtatták, amely mérsékelt óceáni éghajlatú, történelmileg bőséges csapadékkal és szélsőséges hőmérsékleti értékek hiányával jellemezhető. Az elmúlt években azonban ez a régió több olyan aszályos eseményt élt át, amelyek jelentős hatást fejtettek ki a mezőgazdasági termelékenységre.
Annak megértése érdekében, hogy a talaj biológiai sokfélesége és funkciója hogyan reagált a szimulált szárazságra és hőhullámokra az ír mezőgazdasági gyepterületeken, talajmintákat gyűjtöttek a legeltetett legelőkön, amelyeken vagy fű- és lóhere-legelőket, vagy több fajból álló gyepeket telepítettek. A több fajból álló gyepek L. perenne, P. pratense, T. repens, T. pratense, C. intybus és P. lanceolata keverékéből álltak, amelyek alacsonyabb műtrágya-bevitel mellett magas terméshozamot biztosítanak, és kisebb környezeti tápanyagveszteséggel járnak.
Minden egyes szántóföldön belül létrehoztunk egy esőtáplált kontrollparcellát és egy aszályos/hőhullámmal kezelt parcellát. Megismételtük a mintavételt az aszály/hőhullám szimuláció előtt, alatt és után, annak érdekében, hogy mérjük és nyomon követhessük, a talajközösségek által kifejtett reakciókat az éghajlati stresszre. A szimulációs kísérlet még folyamatban van Írországban, és idén nyáron kerül végrehajtásra a hőhullámos stresszt.