Profil badawczy
Jednym z najistotniejszych problemów, w kontekście zmian klimatycznych, jest zagadnienie emisji gazów cieplarnianych (szklarniowych). Gazami tymi są przede wszystkim: dwutlenek węgla (CO2), podtlenek azotu (N2O) i metan (CH4). Obieg wszystkich tych gazów w środowisku glebowym (w tym wytwarzanie, emisja do atmosfery oraz pochłanianie ich w glebie) są przedmiotem badań prowadzonych w naszym Zakładzie. Badania prowadzone są zarówno w skali laboratoryjnej jak i polowej.
Procesy beztlenowe którym są poddawane różne odpady mogą być bardzo wydajnym źródłem metanu (biogazu) jako alternatywnego źródła energii. Badania potencjalnej produktywności metanu (biogazu), określanie i dobór optymalnych warunków produkcji tego gazu są jednym z zadań naszego Zakładu.
Warunki powietrzno-wodne jak i wymiana gazowa w glebie są czynnikami, które współdecydują o procesach zachodzących w glebie, a co za tym idzie m.in. o wzroście i rozwoju roślin (w konsekwencji o plonowaniu). Badania prowadzone w naszym Zakładzie pozwalają na rozwój metod dotyczących pomiaru natlenienia gleby oraz na monitorowanie stanu jej natlenienia. Warto przy tym zauważyć, że wysokie stężenie tlenu w powietrzu glebowym nie zapewnia automatycznie dostępności tego tlenu dla roślin, ponieważ pobór tlenu przez korzeń możliwy jest tylko przez warstwę roztworu glebowego. Określenie optymalnych warunków natlenienia jest jednym z naszych zadań.
Konsekwencją dostępności lub braku tlenu w glebie są procesy tzw. aerobowe (w obecności tlenu) lub anaerobowe (bez dostępności tlenu). Procesy te wpływają na obieg azotu i węgla w glebie (i ewentualne emisje i/lub pochłanianie gazów, w tym szklarniowych) oraz aktywność mikrobiologiczną, w tym enzymatyczną gleb. Badanie tych procesów jest kolejnym obszarem aktywności naszego Zakładu.
Problem zagospodarowania osadów pofermentacyjnych oraz wykorzystania gleb do oczyszczania wód pościelowych jest bardzo istotny w kontekście ochrony środowiska. Z jednej strony daje duże możliwości, a z drugiej niesie pewne zagrożenie. Badanie przemian zachodzących w glebie pod wpływem dodawanych osadów i wód pościekowych jest zadaniem naszego Zakładu.
Różne czynniki mogą negatywnie wpływać na wzrost i rozwój roślin, a poprzez to na produkcję ich biomasy/plonowanie. Takimi czynnikami mogą być niedotlenienie, brak składników pokarmowych, zbyt niska lub zbyt wysoka temperatura czy zanieczyszczenie gleby, w tym metalami ciężkimi. W pewnym zakresie niekorzystnych warunków roślina uruchamia mechanizmy obronne, które minimalizują oddziaływanie tych warunków. Określenie jakie wskaźniki mogą służyć do monitorowania reakcji roślin na stres, badanie procesów wynikających ze stresu i poszukiwanie sposobów zapobiegania skutkom stresu są tematem badań podejmowanych w naszym Zakładzie.
Procesy solubilizacji z wykorzystaniem środków powierzchniowo czynnych (tzw. surfaktantów) oraz mikroemulsje (wielkości rzędu nanometrów) powszechnie występują w przyrodzie oraz są coraz częściej wykorzystywane zarówno w rolnictwie (np. środki ochrony roślin) jak np. w przemyśle spożywczym, kosmetycznym czy farmaceutycznym. Badanie tych substancji, procesów ich powstawania a także warunków ich stabilności oraz procesów ewentualnych przemian to jedno z zadań naszego Zakładu.
Koloidy glebowe zawieszone w „wodzie glebowej” z punktu widzenia właściwości gleb wydaja się być najważniejszą frakcją granulometryczną. Frakcja ta zawiera cząstki mineralne, organiczne oraz mineralno-organiczne. W naszym Zakładzie zajmujemy się badaniami stanu powierzchni i wpływem tego stanu na właściwości koloidów a poprzez to na właściwości gleby. Realizowane jest to poprzez pomiary rozkładów wielkości oraz potencjał elektrokinetyczny różnych układów koloidów.
Zdecydowana większość dotychczasowym badań mikroorganizmów koncentrowała się do tej pory na wykorzystaniu metod biochemicznych i genetycznych. W ostatnim czasie coraz powszechniejsze staje się wykorzystywanie metod fizycznych do opisu właściwości całych mikroorganizmów jaki i ich „części składowych”. Bardzo dokładny pomiar rozkładu wielkości bakterii (metodą PCS – Photon Correlation Spectroscopy) i potencjału elektrokinetycznego (metodą LDV – Laser Doppler Velocimetry) są doskonałym narzędziem charakterystyki powierzchni mikroorganizmów i dostarcza mikrobiologom (z którymi współpracujemy) nowych, dotychczas niedostępnych dla nich informacji, które pozwalają na interpretację zjawisk zachodzących w układzie bakteria/pożywka, bakteria/minerały glebowe, bateria/roztwór glebowy, bakteria/korzeń itp.
Erozja gleb jest jednym z istotnych problemów rolnictwa, również w Polsce. Efekty erozji najbardziej widoczne są w regionach, gdzie występuje pokrywa lessowa (m.in. skutkiem erozji są, skądinąd malownicze, wąwozy i jary). Pierwszym etapem erozji wodnej jest tzw. rozbryzg (odrywanie się i przemieszczanie cząstek gleby na skutek uderzania o powierzchnię kropel wody). Badania procesu erozji, bilansu energetycznego, czynników które ją wywołują są jednym z zadań naszego Zakładu.
Zainteresowania naukowe naszego Zakładu obejmują także zagadnienia metrologii agrofizycznej. Jednym z przykładów tej aktywności są badania prowadzące do opracowania metody pomiarowej wyznaczania kształtu cząstek frakcji piaszczystej osadów metodą mikroskopii optycznej. Dotychczas w sedymentologii, geomorfologii, geologii i po części w gleboznawstwie kształt cząstek określano przede wszystkim w oparciu geometryczne (Cailleux, Powersa lub Krumbeina). Głównym problemem tych metod jest ich subiektywność (arbitralna decyzja osoby prowadzącej badanie) i duża czasochłonność. Opracowanie metodyki wyznaczania kształtu cząstek trójwymiarowych w oparciu o analizę dwuwymiarowych obrazów jest odpowiedzią na zapotrzebowanie wspomnianych środowisk.
Innym przykładem zagadnień związanych z metrologią agrofizyczną jest opracowanie i doskonalenie metodyki pomiarowej rozkładu granulometrycznego cząstek (w tym gleb) metodą dyfrakcji laserowej. Warsztaty i szkolenia prowadzone przez nas dla naukowców i praktyków są dowodem potwierdzającym nasze osiągnięcia na tym polu
