Obsah minerálního dusíku a potenciálně mineralizovatelného dusíku v půdě se obvykle stanovuje inkubačními metodami v laboratoři nebo chemickou analýzou. Tyto výsledky se však liší od skutečných hodnot. Od vzorkování až po analýzu dochází ke kumulaci chyb, které jsou výsledkem manipulace se vzorkem.

Přesné stanovení minerálního dusíku v půdě je obzvláště problematické, protože je ovlivněno velkým počtem dynamických a lokálně specifických faktorů. Proto jsou prováděny pokusy vyvinout nové systémy, které mapují skutečnou mineralizaci dusíku co nejpřesněji na daném místě (Hanselman et al., 2004). Dosud je stanovení koncentrace dusičnanů in situ stále považováno za výzvu (Willich a Buerkert, 2016).

Intenzivně využívaná orná půda má ve srovnání s jinými formami zemědělského obhospodařování a kultivace pravděpodobně nejvyšší potenciál vyplavování dusičnanů. Ve většině případů má nesprávné hnojení za následek přebytek dusíku v zemědělských půdách, což vede k vyplavování dusičnanů do podzemních vod. Podle české a rakouské legislativy je limitní hodnota dusičnanů v pitné vodě 50 mg / l. Vyšší koncentrace ovlivňují lidské zdraví a vedou k eutrofizaci vodních ekosystémů. Proto je nesmírně důležité vyvinout levný a účinný systém, který by byl schopen podat informaci o nežádoucím vyplavování dusičnanů do půdy a následně do podzemních vod.

Míra mineralizace půdy je určována množstvím různých faktorů, jako je typ půdy, množství a kvalita posklizňových zbytků, množství kořenové hmoty a kořenových výměšků, bilance vody v půdě, teplota půdy, výměna půdního vzduchu a způsoby zpracování půdy. Na základě přímého měření vyplavování dusičnanů z půdy může tak chemická analýza určit v konkrétním čase pouze výsledky nedávného vzájemného působení těchto faktorů, které jsou v čase a sezónně velmi proměnlivé, a závěry a interpretace týkající se dosavadní míry mineralizace dusíkatých látek v půdě mohou být takto určeny pouze okrajově (Weinhold et al., 2009). Metody, které zaznamenávají in situ vyplavování dusičnanů kumulativně, by zachytily mineralizaci dusíku a následné vyplavování dusičnanů v půdě přesně pro určité období, např. pro období vegetačního klidu, nebo pro období vegetační sezóny. Díky výsledkům získaným takovouto metodou by mohla dávána přesná doporučení pro hnojení.

Jednou ze zkoumaných metod pro zlepšenou detekci pohybu nitrátů v půdě in situ je metoda využití iontoměničů, iontoměničových pryskyřic. Jsou připraveny z umělého polymeru, na němž mohou být rozpuštěné ionty výměně absorbovány. Iontoměniče absorbují ionty nepřetržitě až do jejich kapacitního limitu. Proto jsou předurčeny pro kumulativní testy, ve kterých by měly být toky živin zaznamenávány po definovaná období. Iontoměniče se již používaly pro detekci toků živin v půdě během vegetačního období (Yavitt a Wright, 1996) a také se hodnotilo zatížení dusičnany v půdě (Willich a Buerkert, 2016).

Iontoměničové pryskyřice jsou většinou hrubozrnnější než okolní půda, takže přes iontoměničové směsi proudí jen malá část půdní vody. Tento nedostatečný hydraulický kontakt mezi iontoměničem a půdou je důležitým omezujícím faktorem. Předběžná kalibrace iontoměničů bromidem (Li a kol. 1993; Schwartz a kol. 1999) nebo stronciem (Lehmann a kol. 2001) by mohla tento problém eliminovat.

Dosud však nebyl vyvinut systém, který by byl schopen souhrnným, kumulativním způsobem stanovit množství uvolňovaného minerálního dusíku in situ. Zavedením takového systému by mohla být zpřesněna doporučení pro efektivní aplikace hnojiv pro zranitelné a rizikové oblasti a dlouhodobě by tak mohlo být sníženo znečištění dusičnany v podzemních vodách.

Cílem inovované metody je zajistit zachycení nadbytečných minerálních forem dusíku, které jsou vyplavovány z (orné) půdy v průběhu stanovených období. Přestože metoda zachycuje minerální formy dusíku, jejichž množství je určováno mikrobiálními přeměnami dusíkatých látek, není schopna měřit vlastní mikrobiální odběr a produkci těchto látek, není schopna měřit půdní mikrobiální aktivity. Toto omezení je nutné připomenout před detailnějším popisem principu metody.

Testování metody, která umožňuje postupný záchyt dusičnanů obsažených v půdním roztoku, bylo rozděleno do dvou částí. V části A byla iontoměničová pryskyřice chemicky a fyzicky testována ve známých, cíleně připravených vodných prostředích a byly vyhodnoceny různé modifikace aplikování iontoměničů v laboratorním měřítku (adsorpce / desorpce). V části B byly testovány různé modifikace zapravení iontoměničových pryskyřic do půdy v experimentech v různých měřítcích: aplikace různých typů iontoměničových pouzder pro monitorování možných rizik vyplavování dusíku do podzemních vod byla testována v polních a nádobových pokusech. V rámci experimentů byly připraveny různé varianty aplikací aditiv včetně kompostu.  Testováním metody v laboratorních a polních podmínkách byly iontoměniče ověřovány jako indikátor účinnosti a kvality kompostu a využitelnosti dusíku a fosforu rostlinami s cílem vyhodnocení vlivu základní agrotechniky zemědělských půd v oblastech erozně ohrožených a v oblastech ochrany vod na množství vyplavovaných dusičnanů. Výstupem aktivity je „Inovativní metoda měření vyplavování dusičnanů založená na principu sorpce minerálního dusíku z půdních roztoků na povrch iontoměničových pryskyřičných zrn uložených ve speciálních pouzdrech“. Inovativní metoda měření vyplavování dusičnanů“ je projektovým indikátorem projektu INTEKO.

zdroj: INTERREG, projekt INTEKO AT CZ 42