Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Riskbedömning av fosforläckage – modellutveckling och implementeringsstrategier

Status: Avslutat
Projektnummer: H0870021
Kategori:
Ansökningsår: 2008
Datum för slutrapport: 19 november 2014
Huvudsökande: Jon Petter Gustafsson
Organisation: Kungliga Tekniska Högskolan
E-postadress: gustafjp@kth.se
Telefon: 08-7908316
Beviljade medel: 400 000 SEK

Tio jordar med olika egenskaper studerades med avseende på pH-beroendet för upplösningen av fosfat. Jordar med en hög lerhalt uppvisade ett pH-beroende som innebar att koncentrationen löst fosfat var som lägst vid mellan pH 6 och 7, och att upplösningen ökade vid såväl lägre som högre pH-värden. Jordar med låg lerhalt hade däremot en ökad upplösning av fosfor som en funktion av högre pH över pH > 5. Kompletterande försök och modellering visade att fosforn troligen inte kommer från mineralfaser, förutom i den kalkinnehållande jorden Fors (apatit) och efter höga fosfortillsatser i Kungsängen vid lågt pH (aluminiumfosfat). Vidare kunde det observerade bindningsmaximumet mellan pH 6 och pH 7 i lerjordar förklaras med att fosforn där till stor del binds till aluminiumpolymerer, vilka är instabila då pH sänks. Resultaten kan i princip användas för att förbättra existerande modeller, men ytterligare kunskap behövs om de fosforformer som ackumuleras, särskilt i gödslade jordar.

Bakgrund

Upplösningen av fosfat från markens komponenter är viktigt både för växttillgänglighet av fosfor och för prognoser av fosforläckage från mark. I jordbruksmark kan pH-värdet fluktuera med tiden beroende på skörd och / eller brukningsmetoder. Eftersom pH påverkar i vilken mån fosfat binds kan det vara viktigt att i prognosmodeller ta hänsyn till detta.

Det finns flera processer som styr bindning och upplösning av PO4-P (fosfatformen av fosfor) i marken. Några viktiga sådana är:

- Omsättning av organisk fosfor. Dock anses de kortsiktiga förändringarna av detta förråd ofta vara ganska små.

- Adsorption (bindning) till ytor av järn(III)- och aluminium(hydr)oxider, och till hydroxy-Al polymerer i lermineral

- Utfällning som kalcium- eller aluminiumfosfatmineral.

Beroende på vilken process det är fråga om så spelar pH-värdet in på olika sätt. Den ”traditionella” föreställningen är att PO4-P är som mest lättlösligt nära neutralt pH, mellan pH 6 och pH 7. Vid lägre pH-värden förväntas PO4-P bindas starkare till järn och aluminium, och vid högre pH binds PO4-P upp i kalciumfosfatmineral, t.ex. apatit.
Tidigare forskning som rör pH-beroendet av upplösningen av PO4-P visar dock en mer komplicerad bild. För svenska jordar har vi haft en ganska bristfällig uppfattning om hur pH-värdet spelar in.

Syftet med arbetet var därför att studera pH-beroendet för upplösningen av PO4-P i svenska jordar, samt att försöka förstå processerna genom laboratorieförsök och modellering.

Metoder

Samtliga tio jordprover i projektet kom ifrån matjorden (normalt på ca 0-20 cm djup) i brukade jordar. Sju av dessa kom från bördighetsförsöken, där prover togs från de behandlingar som inte hade fått någon PK-gödsel sedan startåret av experimenten.

Skakförsök gjordes med jordsuspensioner där pH-värdet varierades genom olika tillsatser av syra eller bas. I vissa fall tillsattes även fosfat. För den ogödslade jorden från Kungsängen (A3) genomfördes även ett experiment för att studera upplösningshastigheten av PO4-P i sur miljö.

I projektet användes det geokemiska jämviktsprogrammet Visual MINTEQ (Gustafsson, 2011) för att beräkna fria joners aktiviteter och bestämma mättnadsindex gentemot olika mineralfaser, och för att göra simuleringar av hur starkt PO4-P binds till olika ytor i jorden från Kungsängen.

Resultat

Det visade sig att pH-beroendet för upplösningen av PO4-P var mycket olikartat beroende på vilken jord det är fråga om. För lerjordarna samt för jordarna från Orup och Fjärdingslöv återfanns ett mer eller mindre tydligt bindningsmaximum mellan pH 6 och 7 – här är alltså fosforn som minst löslig, vilket är raka motsatsen till vad man generellt sett ofta föreställt sig. För sandjordarna i projektet blev PO4-P mer lösligt ju högre pH var.
Med undantag för en kalkhaltig jord från Fors fanns det inga tecken på att någon utfällning (Ca-fosfat eller Al-fosfat) reglerade lösligheten för fosfat i de ogödslade jordarna. I jorden från Fors tycks en kalciumfosfat, förmodligen apatit, upprätthålla jämvikt med fosfat. Här ökade lösligheten av P kraftigt vid sjunkande pH redan vid pH < 7,5.

Laboratorieförsök genomfördes även med både ogödslade och kraftigt gödslade jordprover (led A3 respektive D3 i Kungsängen). Dessutom tillsattes fosfat. Det starka pH-beroendet som fanns i den ogödslade jorden (med ökande löslighet av fosfor vid lägre pH) flackades ut med högre P-givor. Beteendet var i princip samma i prover som behandlats med P på laboratorium i sex dagar, och jordar som utsatts för höga P-givor i fält i nära femtio år. Dock hade jorden i fält ackumulerat betydligt mer oxalatlösligt fosfor än vad laboratorieförsöket visade. Detta kan förmodligen bara tolkas som att större delen av det P som ackumulerats (> 70 %) inte längre är omedelbart tillgängligt. Vilka former av P som återfinns i detta förråd är inte känt

Simuleringar med Visual MINTEQ visade att pH-beroendet till stor del styrs av om huruvida det är järnoxider eller reaktivt aluminium som binder fosforn. Då hydroxy-Al-polymerer tar hand om den mesta inbindningen av fosfor fås ett pH-beroende som innebär att bindningen av fosfat blir starkare vid högre pH-värden upp till ca pH 7, där ett maximum i bindningen fås. Anledningen till detta har att göra med att hydroxy-Al-polymererna är instabila vid lägre pH-värden och löses upp så att aluminiumet i stället bildar organiska komplex eller jonbyts till lermineral som fria aluminiumjoner. Därigenom blir antalet ytor dit fosforn kan bindas lägre.

Med andra ord kan det oväntade pH-beroendet i lerjordarna, med en minimal löslighet av fosfor mellan pH 6 och 7, förklaras med att relativt mycket av fosforn då binds till reaktiva aluminiumpolymerer i lermineralen, vilka löses upp då pH sänks.
Ytterligare laboratorieförsök visade dessutom att reaktionerna då fosfor löses upp vid låga pH-värden är snabba, vilket gör det troligt att vittring av t.ex. apatit inte spelar någon betydelsefull roll för resultaten i projektet.

Slutsatser

- Svenska brukade jordar med >10 % ler har i regel ett bindningsmaximum för fosfat mellan pH 6 och 7, då fosfatfosfor alltså är som minst lösligt i jorden. Undantaget är kalkinnehållande jordar, där bindningsmaximumet för fosforinbindning ligger högre.

- pH-beroendet för inbindningen av fosfat förändras något vid tillsatser av fosfor, så att det flackas ut, dvs upplösningen av fosfat-fosfor blir mindre beroende av pH.

- Simuleringar med en geokemisk jämviktsmodell antydde att fosforn i lerjordar till ganska stor del binder till hydroxy-Al-polymerer eller till någon annan aluminiumfas. Detta kan förklara varför fosforn löses då pH sänks.

 

Antal träffar i projektbanken: 1612

Jordartsanpassad strukturkalkning för effektivare fosforretention
ARARSO ETANA

Projektnummer: O-18-23-160 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Växtodling

The purpose of this project is to define the amount of slaked lime needed for a given clay soil. We hypothesise that the amount of slaked lime needed for minimal phophorus loss is dependent on the clay content of the soil. The study will be conducted in a field with a drainage system and measuring …

Läs mer

Säkrad mikrobiell kvalitet hos grovfoder och mjölkråvara för lönsam produktion av långlagrad ost
Åse Lundh

Projektnummer: O-16-20-764 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2016

Mjölk

Increased production and export of products with high added values, e.g. long-ripened hard cheeses, are considered important steps for a positive development of the Swedish dairy sector. Increased investment in Swedish premium cheese will, however, require increased volumes of high quality raw milk …

Läs mer

Nya mått i aveln för förbättrad fruktsamhet hos nordiska mjölkkor
Britt Berglund

Projektnummer: O-15-20-587 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2015

Mjölk

This project is the Swedish part of the Nordic 4-year project Improving Nordic dairy cow fertility through genetics, the only prioritized research project from Nordic Dairy Cattle R&D, 2015. Research funding is applied for within each country. The focus area of our Swedish part is to investigate …

Läs mer

Förbättrad arbetsmiljö inom hästnäringen genom nya metoder och verktyg
Cecilia Lindahl, RISE Research Institutes of Sweden

Projektnummer: H-17-47-281 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Although the equine sector in Sweden has gone through an expansion the last decades, the working methods have not changed. Working conditions must be improved to enable the horse industry to offer safe, sustainable and attractive jobs. The aim is to develop methods and tools for work environment …

Läs mer

UTVÄRDERING AV EN NY PROFYLAKTISK METOD FÖR ATT MINSKA LIDANDET HOS HÄSTAR MED SOMMAREKSEM
Rickard Ignell, Swedish University of Agricultural Sciences, SLU

Projektnummer: H-17-47-282 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Insect bite hypersensitivity (IBH) associated with Culicoides biting midges is the most common allergic skin disease in
horses, seriously reducing welfare of affected horses. The main symptom is severe pruritus, with risk of self-infected
open wounds. The choice for treatment and prevention of this …

Läs mer

Validering av prebiotiska och antioxidanta effekter av vetekli hemicellulosor i bakprodukter
Francisco Vilaplana

Projektnummer: O-17-20-962 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Socker

Wheat bran is the largest by-product of wheat flour production with approximately 300,000 tonnes in Sweden. Bran is mainly used in animal feed, as human digestion is not fully able to absorb it. Wheat bran contains valuable biomolecules, such as dietary fiber (arabinoxylans, AX) and phenolic …

Läs mer

Filtreringsmetoder för utvinning av växtproteiner avsedda för morgongadens produktion av livsmedel
Marilyn Rayner

Projektnummer: O-17-20-982 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Växtodling

We are facing a protein shift in which a portion of the animal based protein in our diet needs to be replaced by plant proteins to reduce the climate impact from the food sector. Many agricultural by-streams contain high value proteins not used to their full potential. We aim to recover proteins …

Läs mer

Förbättrad lönsamhet i veteproduktionen genom förbättrad kvävestrategi
Karin Hamnér

Projektnummer: O-16-20-761 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2016

Växtodling

Using split fertilization of nitrogen (N) in wheat production is today well-established to increase protein content and adjust fertilization. However, deep knowledge and understanding of N uptake and remobilization during late stages of crop development are missing. Moreover, while split …

Läs mer

Byråkratin i lantbruket belastar och kostar
Christina Lunner Kolstrup

Projektnummer: O-15-21-565 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2015

Matfågel
Växtodling
Energi & biomassa
Kött
Mjölk
Potatis
Socker
Trädgård

Farmers today report a high workload, financial burden, frustration and stress linked to legislative and regulatory bureaucracy, which is a serious obstacle for development and growth in the sector. The proposed project aims to identify and quantify time requirements and costs of government-related …

Läs mer

Precisionsodling: Beslutsstöd för implementering i svenskt lantbruk
Anders Jonsson

Projektnummer: O-16-21-772 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2016

Växtodling
Potatis

The project aims to develop a decision support tool to aid farmers when investing in precision agriculture technology. The project will develop a model to assess the profitability of investments in precision agriculture technology. Within the project data from Swedish and international field trials …

Läs mer

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Namn
E-postadress