Na wieloletnich doświadczeniach nawozowych w Skierniewicach prowadzone są badania nad wpływem zróżnicowanego nawożenia na  właściwości fizyko-chemiczne gleby oraz zawartość mikroorganizmów metodą tradycyjną i poprzez mapowanie genów. Wyniki tych badań wskazują, że uprawa roślin w płodozmianie pięciopolowym wpłynęła na zwiększenie pojemności kompleksu sorpcyjnego w warstwie ornej gleby w stosunku do gleby pod monokulturą żyta i ziemniaków i zmianowaniem bez rośliny bobowatej (i bez obornika). Brak wapnowania, zmniejszał wysycenie kompleksu sorpcyjnego zasadami w całym profilu glebowym.  Po 98 latach, w glebie nawożonej potasem otrzymano wzrost zawartości  wszystkich badanych form tego składnika. Najwyższą zawartość wszystkich form potasu otrzymano w glebach nawożonych obornikiem, a najmniejszą w glebie pod monokulturą żyta i ziemniaków. Najbardziej zrównoważony bilans potasu wymiennego i potasu zapasowego otrzymano przy uprawie roślin w płodozmianie pięciopolowym, a najmniej w monokulturze ziemniaków. Skutkiem wieloletniego stosowania wyłącznie nawożenia mineralnego, bez wapnowania, była stopniowa degradacja chemiczna środowiska glebowego, objawiająca się znacznym zakwaszeniem gleby, zmniejszeniem stopnia wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami oraz zmniejszeniem zawartości kationów wymiennych w glebie. Stosowane nawożenie obornikiem ograniczało ujemny wpływ zakwaszenia na badane właściwości gleby.

Funkcjonalność próbek gleb in silico zbadano przy użyciu serwera internetowego Metagenomic Rapid Annotation przy użyciu technologii podsystemu (MG-RAST), po uprzedniej izolacji genomowego DNA, zastosowaniu odpowiednich starterów i sekwencji metodą Illumina. W metagenomach badanych gleb uprawnych oznaczono sekwencje genów kodujących białka odpowiedzialne za metabolizm mikroorganizmów. Spośród 28 głównych klas metabolicznych występujących w glebach, niezależnie od sposobu uprawy największą liczbę przypisanych odczytów miały podsystemy oparte na klastrach (CBSS), metabolizm węglowodanów, a także aminokwasy i ich pochodne. Podsystemy oparte na klastrach (CBSS) są to grupy funkcjonalnie sprzężonych genów (geny znajdujące się blisko siebie w genomach różnych taksonów), których cechy funkcjonalne nie są dobrze poznane i pełnią różne funkcje, w tym odpowiedzialne są za proteosomy, rybosomy i klastry związane z procesami rekombinacji. Stosunkowo duża liczebność CBSS- podsystemów w badanych próbkach gleby  pokrywa się ze znacznym ich występowaniem w innych zsekwencjonowanych glebach na świecie. Sugeruje to, że pełnią one jedną z najważniejszych funkcji w ekosystemach glebowych.

Celem badań jest ocena efektywności odnawialnych, tanich źródeł materii organicznej tj. biowęgla (BIO), odpadów z węgla brunatnego (BCW) i obornika (FYM) w  poprawie właściwości gleby  (pojemność sorpcyjna, dostępność makro i mikroelementów dla roślin, pH gleby) oraz kształtowanie funkcji gleby (produkcja biomasy, bariera ochronna przed migracją zanieczyszczeń).

Badania prowadzone były w ramach projektu  INSPIRATION−”Managing soil and groundwater impacts from agriculture for sustainable intensification”. Projekt jest realizowany w ramach programu Horyzont 2020, konkursu MSCA-ITN-2015-ETN – Maria Skłodowska-Curie, grant  No 675120 we współpracy z Politechniką Warszawską.

W ramach prac badawczych przeprowadzono doświadczenie laboratoryjne, które miało na celu ocenę wpływu odpadowych materiałów organicznych na biodostępność metali ciężkich w glebie.

Wyniki badań wykazały, że dodatek organicznych materiałów odpadowych (BIO, BCW, FYM)  generalnie zwiększał pojemność sorpcyjną (CCE) oraz powierzchnię właściwą gleby (SSA).  Ilość metali ciężkich ekstrahowana przy użyciu roztworu  EDTA była silnie skorelowana z CCE i pH gleby.   Efektywności sorpcji i zmniejszenie biodostępności metali  ciężkich przez materiały organiczne była zróżnicowana i malała w kolejności BCW> FYM> BIO dla kadmu, FYM> BCW> BIO  dla ołowiu oraz BIO> BCW> FYM  dla cynku.

Prace badawcze prowadzone w eksperymentach polowych w Stacji Doświadczalnej Instytutu Rolnictwa w Skierniewicach skupione są na zmianach ilościowych i jakościowych glebowej materii organicznej w wyniku zastosowania biowęgla, węgla brunatnego i obornika oraz ich wpływie na produktywność gleby. W badaniach wykorzystywane są również próbki glebowe z trwałych wieloletnich doświadczeń nawozowych w Skierniewicach, Bad Lauchstädt – Niemcy, Boku – Austria. Wyniki badań tych doświadczeń posłużą do  opracowania półilościowego modelu przemian glebowej materii organicznej pozwalającego na przewidywanie efektywności różnych odpadowych materiałów organicznych jako źródła glebowej materii organicznej.

Badania dotyczące zwiększenia produkcyjność gleb marginalnych były realizowane w ramach projektu międzynarodowego: BioFoodOnMars. Projekt ten jest realizowany w latach 2019–2023. Liderem jednego z pakietów jest prof. dr hab. Wiesław Szulc.

Celem badań jest mapowanie potencjalnych plonów i możliwości waloryzacji gleb marginalnych w różnych regionalnych Europy i próba zoptymalizowania produkcji biomasy za pomocą bionawozów lub dodatków do gleby takich jak krzem oraz zmiany w zarządzaniu terenami, takich jak teledetekcja i digitalizacja. Wyniki badań posłużą do opracowania zaleceń dla rolników i decydentów w zakresie zarządzania tym gruntami. W związku ze zmniejszającą się powierzchnią gleb uprawnych i postępującymi zmianami klimatu opracujemy nowe rozwiązania, które w sposób zrównoważony pozwolą zwiększyć zarówno plon jak i jakość roślin uprawnych oraz zwiększyć odporność agroekosystemów w UE na zmiany klimatu. W projekcie planuje się aktywować włączanie nieużytków i gleb marginalnych pod uprawy roślin przeznaczonych na cele konsumpcyjne i paszowe. Duże ilości biomasy o wysokiej jakości można wytwarzać na glebach marginalnych, poprzez poprawę ich właściwości fizykochemicznych wykorzystując między innymi odpadową biomasę powstającą w rolnictwie i biofortyfikację roślin uprawnych (np. Se). W projekcie przewiduje się nawożenie krzemem, które ma zwiększyć odporność upraw na stresy biotyczne/abiotyczne i odporność roślin na zmiany klimatu. Poprawa efektywności wykorzystania wody przez rośliny, zwiększenie ich odporności na choroby i szkodniki oraz poprawa różnorodności biologicznej zmniejszą wykorzystanie pestycydów w produkcji roślinnej. Projekt obejmuje zarządzanie produktami ubocznymi powstającymi w rolnictwie np. poprzez przekształcenie na biogaz i odzyskiwanie energii lub na środki poprawiające właściwości gleb, co przyczyni się to do zmniejszenia emisji CO₂ do atmosfery i jednocześnie ograniczy ślad węglowy.

Na wieloletnich eksperymentach nawozowych przebadano różnice w autotroficznej i heterotroficznej respiracji gleby pod monokulturą żyta i w zmianowaniu pięciopolowym. Wyniki badań wykazały, że przy uprawie zbóż w monokulturze i zmianowaniu ilość uwalnianego z gleby CO₂ była podobna. Natomiast emisja CO₂ z gleby pod łubinem była większa niż spod żyta uprawianego w monokulturze. Respiracja gleby była więc w większym stopniu uzależniona od gatunku uprawianych roślin niż od systemu, w którym uprawiane były rośliny. Wykazano ponadto, że pominięcie nawożenia mineralnego zmniejszało respirację gleby. Respiracja gleby w warunkach glebowych i klimatycznych Polski Centralnej była najsilniej uzalezniona od temperatury gleby i powietrza w większym stopniu niż z zawartością azotu mineralnego.

Badania miały na celu ocenę działania nowych nawozów mineralnych produkowanych przez Grupę Azoty wzbogaconych mikrobiologicznie. Badania te są prowadzone wspólnie z Instytutem Ogrodnictwa na kilku gatunkach roślin ogrodniczych. Głównym celem tych badań jest poprawa efektywności nawożenia azotowego co pozwoli na zmniejszenie dawek tych nawozów. Dodatek mikroorganizmów ma zmniejszyć emisję amoniaku z nawozów azotowych amonowych i amidowych co zmniejszy zagrożenia środowiskowe związane z nawożeniem. Dodatek mikroorganizmów do nawozów ma poprawić wykorzystanie fosforu przez rośliny ogrodnicze. Znaczący udział form fosforu rozpuszczalnych w kwasach w nawozach zmniejsza koszt ich produkcji, ale często ich wykorzystanie przez rośliny jest niezadawalające. W doświadczeniu tym oceniany jest plon, jakość owoców oraz wpływ nawozów na właściwości fizyko-chemiczne gleby.

Produkcja biogazu w biogazowniach rolniczych związana jest z produkcją pofermentu, tj. płynnego odpadu zawierającego materię organiczną i mineralne składniki odżywcze. Wykorzystanie pofermentu na polach uprawnych sąsiadujących z biogazowniami jest ograniczone. Z tego względu coraz częściej wdrażane są zaawansowane technologie przetwarzania pofermentu, w tym wytrącanie struwitu (MgNH₄PO₄^.6H₂O). Struwit można transportować na duże odległości i dokładnie dozować w celu zaspokojenia potrzeb żywieniowych roślin. Rozbieżne opinie na temat wartości nawozowej struwitu skłoniły do podjęcia badań, których celem było określenie wpływu struwitu z odzysku na plony i skład chemiczny roślin oraz właściwości chemiczne gleb. Struwit odzyskano z ciekłej frakcji pofermentu uzyskanej z biorafinerii na farmie De Marke (Holandia). W ramach tego kierunku badawczego prowadzono również interdyscyplinarne studia mające na celu ocenę możliwości wykorzystania rzęsy wodnej do oczyszczania i odzyskiwania składników pokarmowych z pofermentu (DS) oraz ze ścieków pozostałych po strącaniu struwitu i strippingu amoniaku z ciekłej frakcji pofermentu (EFL). W ramach prac oceniono wartość pokarmową rzęsy uprawianej na DS. i EFL. Uzyskane wyniki badań wykazały, że odzysk azotu przez rzęsę wynosił około 75% i 81%, a fosforu około 45% i 55% odpowiednio dla EFL i DS. Badana rzęsa okazała się cenną paszą wysokobiałkową o dużej zawartości α-tokoferolu i karotenoidów