Z1-3197 ARRS

V zadnjem desetletju se proizvodnja plastike vztrajno povečuje in s tem tudi uporaba plastike v vinogradništvu. V Vipavski dolini, raziskovalnem območju projekta, zelo pomemben vir plastike v vinograde predstavljajo plastične vrvice, še posebno v prvih treh letih po zasaditvi vinske trte. Najbolj problematična emisija plastike na novo površino vinograda je uporaba sintetične rafije iz polipropilena (PP). Po enoletni rastni sezoni se mlado trto poreže pri cepilni glavi, rafijo in enoletne mladike vinske trte pa se navadno pomulčijo in vmešajo v zgornjo plast tal. Kosi plastike mehanske sile in okoljski dejavniki razdrobijo na majhne s premerom pod 5 mm, v tako imenovano mikroplastiko (MP), ki v tleh povzroča resne težave tako v fizikalno-kemijskih lastnostih tal, kot tudi spreminja aktivnost organizmov v tleh. Velik izziv vinogradniških tal predstavljajo sinergije mikroplastičnih delcev s potencialno strupenimi kovinami v tleh, kot je baker (Cu). V mnogih državah po vsem svetu je vinogradništvo pomembna kmetijska praksa in redna uporaba bakrovih fungicidov, še zlasti v ekološkem vinogradništvu, za zaščito rastlin vinske trte pred temi škodljivci pa povzroča dolgotrajno kopičenje bakra v vinogradniških tleh. Vsebnosti ponekod presegajo kritične vrednosti in opažajo se negativni vplivi za zdravo rast rastlin že brez vnosa mikroplastičnih delcev v tla. Razumevanje sprememb, ki jih povzročijo mikroplastični delci na dinamiko Cu v tleh še povsem nepoznano in predstavlja velik okoljski izziv v prihodnosti.

Zato so splošni cilji raziskovalnega projekta
(1) raziskati spremembe v frakcionaciji, biodosegljivosti in mobilnost bakra v vinogradniških tleh ob prisotnosti mikroplastičnih delcev (PP in PVC);
(2) raziskati spremembe v aktivnosti in strukturi mikrobioloških združb v vinogradih tleh ob prisotnosti mikroplastičnih delcev (PP in PVC)
(3) raziskati prisotnost/številčnost mikroplastičnih delcev v Vipavskih vinogradih glede na starost vinogradov in glede na globino tal.
Projekt je interdisciplinaren: rezultati bodo pomembno vplivali na razvoj raziskav s področja pedologije (onesnaženja tal s težkimi kovinami) in s področja mikrobioloških raziskav v tleh. Omogočil bo nov vpogled v možne učinke vnosa mikroplastičnih delcev v tla. Ker bodo raziskave potekale na vinogradniških tleh, bodo rezultati neposredno uporabni za družbo, zlasti ekološke vinogradnike za katereje so fungicidi na osnovi bakra eni izmed redkih učinkovitih sredstev za varstvo rastlin.

Projekt je v celoti financiran s strani ARRS.

ABSTRACT

In the last decade, the production of plastics has steadily increased, and with it the use of plastics in viticulture. In the Vipava Valley, a research area of the project, plastic cords are a very important source of plastic in vineyards, especially in the first three years after planting the vines. The most problematic emission of plastic into the new vineyard surface is the use of PP synthetic raffia. After the one-year growing season, it is usually mulched along with woody branches and mixed into the top soil layer. Over time, when larger pieces of plastic are released into the environment, mechanical forces and environmental factors break them into small (<5 mm) particles called microplastics (MPs), which cause serious problems in the physical and chemical properties of the soil and alter the activity and structure of microorganisms in the soil. To my knowledge, there are not many studies that evaluate the abundance of MPs in soil, moreover, there are no studies that evaluate the abundance of MPs in vineyard soils, therefore, further development in this field is still required. After all, viticulture is an agricultural practise in many countries around the world and also in Slovenia. The regular use of Cu-based fungicides, in particular in organic viticulture, to protect vine plants from these pests has led to a long-term accumulation of Cu in vineyard top soils, reaching concentrations far above the trace levels required for healthy plant growth even in the absence of microplastic particles in the soil. Understanding the changes in soil Cu dynamics caused by microplastic particles is still completely unknown and represents a major ecological challenge for the future.
Therefore, the aim of my research project are
(1) to study changes in fractionation, bioavailability and mobility of Cu in vineyard soils in the presence of microplastics (PP and PVC);
(2) to study changes in the activity and structure of microbiological communities in vineyard soils in the presence of microplastic particles (PP and PVC);
(3) to study the presence / abundance of microplastic particles in Vipava vineyards as a function of vineyard age and soil depth.
This project is interdisciplinary: the results will have a significant impact on the development of research in the field of pedology (soil pollution with heavy metals) and in the field of soil microbiology. It will provide a new insight into the potential impact of microplastic particles entering the soil. As the research will be carried out on vineyard soils, the results will be of direct benefit to society, in particular to organic winegrowers for whom copper-based fungicides are one of the few effective plant protection products.
The projekt is funded by ARRS.
2. Sestava projektne skupine:Postdoktorski temeljni raziskovalni projekt vodi dr. Erika JežThe leader of postdoc research project is dr. Erika Jež
Povezava na SICRIS zame: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/40381

3. Faze projekta:

WP1. – Določanje vezave, biodosegljivosti in mobilnosti Cu v vinogradniških tleh, onesnaženih z mikroplatičnimi delci

WP2. – Določanje sprememb v aktivnosti in diverziteti mikroorganizmov po dodatku mikroplastičnih delcev v vinogradniška tla, onesnažena z bakrom

Rezultati, ki jih pričakujemo v WP1 in WP2 bomo pridobili z 6 mesečno inkubacijo dveh vinogradniških tal, ki smo jim pomešali delce plastike v velikosti pod 5 mm. Tlem smo enakomerno vmešali predhodno zdrobljene PVC in PP plastične vrvice, ki smo jo kupili v lokalni kmetijski trgovini, vrvico, ki smo jo nabrali v vinogradu, biorazgradljiv substituent in kemikaliji PVC/PP (Sigma Aldrich). Med 6 mesečno inkubacijo tal potekajo vzorčenja za spremljanje časovne dinamike različnih kemijskih in biokemijskih parametrov (frakcionacija, dosegljivost in mobilnost Cu v tleh), dihanje talnih organizmov, potencialno encimsko aktivnost ter strukturo talnih organizmov.

Foto 1: Vzorčenje tal v vinogradu in pobiranje že uporabljene vinogradniške vrvice

Foto 2: Priprava mikroplastičnih delcev iz PP in PVC vinograniških vrvic

Foto 3: Izvedba laboratorijske analize MikroResp (TM)

WP3. – Prisotnost mikroplastičnih delcev v vinogradniških tleh Vipavske doline
Rezultate, ki jih pričakujemo v WP3 bomo analizirali v drugem letu poteka projekta. Do sedaj sem izvedla vzorčenje, ki je poteklo v 20 vinogradih vipavskih gričev zgornje vipavske doline. Številčnost mikroplastičnih delcev bomo analizirali glede na starost vinograda ter pridobili informacijo o pogostosti glede na globino tal (do 30 cm v globino).