หนึ่งในการศึกษาที่โดดเด่นของโครงการ SOILGUARD จะมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับปัจจัยกดดันจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (ภัยแล้งและคลื่นความร้อน) ที่มีผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพของดิน ในแต่ละภูมิภาค EU NUTS-2 ภายใต้การศึกษาของโครงการ SOILGUARD จะมีการติดตั้งแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศระดับภาคสนาม การออกแบบเชิงทดลองนี้ทำให้สามารถประเมินผลกระทบของสภาพภูมิอากาศเฉพาะภูมิภาคในอนาคตต่อความหลากหลายทางชีวภาพของดิน พหุหน้าที่ของดิน และเปรียบเทียบความแตกต่างของผลกระทบระหว่างประเภทการจัดการทรัพยากรดิน (เช่น การจัดการแบบดั้งเดิมและแบบอินทรีย์ในพื้นที่เกษตรกรรม) ข้อมูลนี้จะรวมกับเครื่องมือการเรียนรู้ เพื่อเพิ่มความเป็นไปได้ในการคาดการณ์ผลกระทบของการจัดการทรัพยากรดินต่อความหลากหลายทางชีวภาพของดิน และการให้บริการระบบนิเวศ ภายใต้สภาพภูมิอากาศในอนาคต สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของความหลากหลายทางชีวภาพของดินในการแก้ปัญหาที่อาศัยธรรมชาติเป็นพื้นฐาน (Nature-based Solution)
ตามพื้นที่กำหนดตามฐานข้อมูลพื้นที่เก็บข้อมูลดิน (LUCAS soil information repository) การสัมภาษณ์กับเจ้าของที่ดิน และการตรวจสอบภาคสนาม ทีมงาน UMH ได้สุ่มตัวอย่างดินจากแปลงธัญพืช 10 แปลงที่มีการจัดการแบบดั้งเดิม และ 10 แปลงที่มีการจัดการแบบอินทรีย์ภายในภูมิภาค NUTS-2 Murcia ประเทศสเปน ตัวอย่างดินถูกส่งไปยังหน่วยงานความร่วมมือของโครงการ SOILGUARD ทั่วสหภาพยุโรป เพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติของดิน เช่น ปริมาณสัตว์ขาปล้องขนาดเล็ก การรวมตัวของดินจากพืชและเชื้อราขนาดเล็ก ความหลากหลายของ DNA กรดไขมัน ปริมาณอินทรียวัตถุ คาร์บอนมวลชีวภาพของจุลินทรีย์ การหายใจของดินเป็นมูลฐาน กิจกรรมของเอนไซม์ ปริมาณความหนาแน่นของฟอสฟอรัส และความหยาบของดิน
ในช่วงฤดูเพาะปลูกปี 2022 (มิถุนายน – สิงหาคม) เราได้ทำแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศร้อนแล้งใน 2 แปลงที่อยู่ติดกัน จาก 20 แห่ง ความแตกต่างคือการจัดการพืชผล (แบบอินทรีย์ และแบบดั้งเดิมโดยใช้สารเคมีเกษตรในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา) การจำลองทำในโรงเรือนขนาดเล็กที่ออกแบบมาเพื่อกันฝน แต่ไม่กันลม รักษาอุณหภูมิภายในและภายนอกให้เท่ากัน เราจำลองความแห้งแล้งโดยมีปริมาณน้ำฝนน้อยลง 80% สำหรับฤดูกาลสามเดือน อย่างไรก็ตาม เราต้องทดน้ำ 18 ลิตร/ตร.ม. ออกจากโรงเรือน เนื่องจากอากาศที่ร้อนและแห้งกว่าแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (RCP 4.5) ทั้งสองกรณี พืชประสบปัญหาขาดแคลนน้ำ และมีผลกระทบต่อผลผลิต หากเปลี่ยนไปทำเกษตรอินทรีย์เร็วขึ้น ดินจึงยังไม่ยืดหยุ่นพอที่จะเผชิญกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่มีอยู่แล้วในภูมิภาคนี้
ในการทดลองภาคสนามระยะยาว 2 ครั้ง (แบบอินทรีย์ และแบบดั้งเดิม) เปรียบเทียบการไถพรวนดินแบบต่างๆ และใช้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศ SOILGUARD ปี 2022 โดยเน้นที่การจำลองความแห้งแล้งพืชไร่ ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นบ่อยขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การจำลองในแปลงพืชอินทรีย์ได้ดำเนินการบนแปลงที่มีโครงสร้างดินดีและมีการจัดการโดยใช้การไถพรวนดินแบบไม่พลิกกลับ แปลงพืชแบบดั้งเดิมมีคันไถและถูกไถ
การจำลองทำโดยการติดตั้งที่กันฝนแบบพิเศษ (เปิดด้านบน ทำให้เกิดความแห้งแล้ง แต่ป้องกันความร้อนสะสม) ในมันฝรั่ง ช่วงระยะเวลา 3 เดือน (พฤษภาคม-สิงหาคม 2022) ปริมาณน้ำฝนใต้ที่กันฝน (โดยใช้เครื่องจำลองปริมาณน้ำฝนที่ใช้ในการวิจัยการชะล้างพังทลายของดิน) ลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณน้ำฝนในแปลงที่ไม่มีที่กันฝน ภายใต้ที่กันฝน มีฝนตกประมาณ 35 ลิตร/ตร.ม. ส่วนในที่โล่ง ปริมาณน้ำฝนในช่วงจำลองสถานการณ์มีประมาณสองเท่า ทั้งสองกรณี พืชประสบปัญหาขาดแคลนน้ำ และมีผลกระทบต่อผลผลิต ในสภาพที่แห้งแล้งนี้ ผลผลิตพืชในแปลงเกษตรอินทรีย์สูงกว่าแปลงพืชดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ
ในภูมิภาค Middle Jutland NUTS-2 มีการจำลองสภาพภูมิอากาศแห้งแล้งและมีคลื่นความร้อน ดำเนินการใน 2 แปลง แบบดั้งเดิมและแบบอินทรีย์
ความแห้งแล้ง
ในปี 2022 พืชผลคือข้าวบาร์เลย์ฤดูใบไม้ผลิทั้งสองแปลง ในการสร้างช่วงฤดูแล้ง 3 เดือน มีการทำโรงเรือนขนาดเล็ก 3 หลัง (3×5 เมตร) ในแต่ละแปลง โรงเรือนถูกรื้อถอนสองครั้งในช่วงเวลานี้ ทำให้ได้รับปริมาณน้ำฝน 46 และ 39 มม. ในแปลงดั้งเดิมและแปลงอินทรีย์ตามลำดับ ได้มีการเก็บตัวอย่างดินจำนวน 6 แปลง ขนาด 50×50 ซม. หลังผ่านช่วงฤดูแล้ง 1 แปลงในโรงเรือน และ 3 แปลงตามสภาพธรรมชาติ
ตัวอย่างดินถูกส่งไปยังสถาบันหน่วยงานความร่วมมือของโครงการ SOILGUARD สำหรับการวิเคราะห์ทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ การทดลองสภาพภูมิอากาศแห้งแล้งจะทำซ้ำในปี 2023
คลื่นความร้อน
ในช่วงปี 2022 มีการทดสอบนำร่องคลื่นความร้อน 5 ครั้งในประเทศเดนมาร์ก โดยใช้เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดและเส้นใยคาร์บอนที่ติดตั้งในโรงเรือน มีการวัดอุณหภูมิในดิน ในอากาศใต้เครื่องทำความร้อน ฝั่งตรงข้ามโรงเรือน และอากาศภายนอก
จากการทดลองนำร่องนี้ จึงตัดสินใจติดตั้งแบบจำลองคลื่นความร้อนในประเทศลัตเวีย ไอร์แลนด์ เบลเยียม ฮังการี และเดนมาร์กในปี 2023 ในแต่ละโรงเรือน จะมีการติดตั้งเครื่องทำความร้อนอินฟราเรด 6 เครื่อง และจำลองคลื่นความร้อน 5 วัน ในช่วงแห้งแล้ง 3 เดือน
ในภูมิภาค NUTS-2 Boreal Region ประเทศลัตเวีย ได้ทำการทดลองในแปลงข้าวสาลีฤดูหนาวแบบเกษตรอินทรีย์และแบบดั้งเดิม ในแต่ละระบบการเพาะปลูก พืชจะปลูกในแปลงโล่งแจ้งและในโรงเรือน ภายในโรงเรือน การรดน้ำต้นไม้เป็นไปตามสถานการณ์ที่พัฒนาโดยหน่วยงาน NOA
ตัวอย่างดินถูกเก็บในช่วงที่ข้าวสาลีออกดอก ช่วงเก็บเกี่ยว และเดือนหลังการเก็บเกี่ยว จากนั้นจะถูกจัดส่งไปยังสถาบันหน่วยงานความร่วมมือของโครงการ SOILGUARD สำหรับการวิเคราะห์ทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ การทดลองสภาพภูมิอากาศแห้งแล้งและคลื่นความร้อนจะดำเนินการต่อไปในปี 2023
ในประเทศฮังการี การทดลองในปีแรกเสร็จสมบูรณ์ ในแปลงทดลอง 3-3 แปลงระบบพืชอินทรีย์และแบบดั้งเดิม โดยใช้ที่กันฝน เพื่อจำลองสภาพภูมิอากาศแห้งแล้ง ภายใต้ที่กันฝน มีการรดน้ำในปริมาณที่คาดการณ์ตามสถานการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศคำนวณโดยหน่วยงาน NOA และได้มีการสุ่มเก็บตัวอย่างแบบเกษตรอินทรีย์และแบบดั้งเดิมใกล้โรงเรือน
ในปีที่สองของการทดลอง มีการจำลองความแห้งแล้งด้วยเครื่องทำความร้อนอินฟราเรดในโรงเรือน เพื่อจำลองคลื่นความร้อนด้วย มีการสุ่มตัวอย่างแต่ละแปลง และอยู่ระหว่างการวิเคราะห์ตัวอย่างดินและประเมินข้อมูล
พื้นที่ทดลองในภาคกลางของประเทศฟินแลนด์ ประกอบด้วยพื้นที่ศึกษาขนาด 50×50 ม. และตั้งอยู่ข้างกันโดยมีทางลื่นไถลคั่นกลาง การทดลองเปรียบเทียบระหว่างการตัดต้นไม้ทีละต้นและทำให้โคนต้นบางลงกับการตัดต้นไม้หลายต้นในครั้งเดียว ส่วนใหญ่เป็นต้นสนนอร์เวย์สปรูซ การออกแบบเดิมริเริ่มในปี 1986 (Laiho et al. 2011, Forestry 84: 547-556) ดังนั้น อายุของต้นไม้ในป่าไม้ปกคลุมต่อเนื่องจึงมีอายุไม่เท่ากัน คือประมาณ 40 ปี (CCF40) การทำป่าไม้แบบ “ยั่งยืน” เปรียบเทียบขั้นตอนต่างๆ ของการทำป่าไม้แบบดั้งเดิมทำให้ต้นไม้มีอายุเท่ากัน โดยตัดทีละต้นและทำให้โคนต้นบางลง (40 ปี, T40), Shelter-wood felling (12 ปีที่แล้ว, TSW12) และ Clear-cutting (12 ปีที่แล้ว, T12) การจำลองสภาพภูมิอากาศแห้งแล้งในพื้นที่ทดลองจะถูกทำซ้ำ 3 ครั้ง และเปรียบเทียบกับพื้นที่ควบคุม
ในประเทศไอร์แลนด์ การจำลองสภาพภูมิอากาศระดับภาคสนามดำเนินการในพื้นที่ทุ่งหญ้าทดลอง (Grazed Grassland) ในศูนย์วิจัย Teagasc Research Centre, Johnstown Castle, Co. Wexford การจำลองสภาพภูมิอากาศดำเนินการในภูมิภาค Southern NUTS-2 ของประเทศไอร์แลนด์ ซึ่งมีภูมิอากาศแบบมหาสมุทร มีปริมาณฝนตกชุกและอุณหภูมิไม่สูงมาก อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ภูมิภาคนี้ประสบกับภัยแล้งหลายครั้ง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลผลิตทางการเกษตร
เพื่อทำความเข้าใจว่าความหลากหลายทางชีวภาพของดินและหน้าที่ของดินตอบสนองต่อความแห้งแล้งและคลื่นความร้อนจำลองในทุ่งหญ้าเกษตรกรรมของไอร์แลนด์อย่างไร ตัวอย่างดินถูกเก็บจากทุ่งหญ้าเลี้ยงสัตว์ ไม่ว่าจะเป็นพื้นที่หญ้าชนิดเดียวกันหรือหญ้าหลายสายพันธุ์ ประกอบด้วย L. perenne, P.pratense, T. repens, T. pratense, C. intybus และ P. lanceolata ที่ให้ผลผลิตสูงโดยใช้ปุ๋ยน้อยลง และสัมพันธ์กับการสูญเสียสารอาหารในสิ่งแวดล้อมที่ลดลง
ในแต่ละพื้นที่ เราสร้างแปลงควบคุมน้ำฝนและความแห้งแล้ง/คลื่นความร้อน เราทำการสุ่มตัวอย่างซ้ำทั้งก่อน ระหว่าง และหลังการจำลองสภาพภูมิอากาศแห้งแล้ง/คลื่นความร้อน เพื่อวัดและติดตามการตอบสนองของดินต่อปัจจัยกดดันจากสภาพภูมิอากาศ การทดลองอยู่ระหว่างดำเนินการในประเทศไอร์แลนด์ และจะใช้แบบจำลองคลื่นความร้อนในฤดูร้อนนี้