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: 1676

Basfinansiering fältförsöksverksamhet (Sverigeförsöken) odlingsmaterial 2019
Ola Hallin, Hushållningssällskapens Service AB

Projektnummer: S-18-60-008 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 29 januari 2020

Choosing the right variety (ies) for your soils, places, crop sequences, cultivation goals, etc., etc. are fundamental to being able to achieve success with your cultivation. It is also necessary to know which cultivation measures individual varieties requires to achieve the desired results under …

Läs mer

Basfinansiering fältförsöksverksamhet (Sverigeförsöken) vall och grovfoder 2019
Ola Hallin, Hushållningssällskapens Service AB

Projektnummer: S-18-60-000 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 29 januari 2020

The ley has a significantly greater impact on livestock production efficiency than any other crop in Swedish agriculture. In ley and maize forage production trial funds from Stiftelsen lantbruksforskning (the Foundation for agricultural research) are sought to the core funding of the field trials …

Läs mer

Basfinansiering fältförsöksverksamhet (Sverigeförsöken) växtskydd 2019
Ola Hallin, Hushållningssällskapets Service AB

Projektnummer: S-18-60-001 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 29 januari 2020

In order to achieve high yield with high quality a controlled effort with plant protection products is required, an important tool for keeping the crop free from diseases that both decrease yield and lower the payment-based level of the harvest at delivery as well as improves quality storage of the …

Läs mer

Frihet från smittsamma sjukdomar hos nöt - vägen till bättre hälsa, produktion och resistensläge
Björn Bengtsson,

Projektnummer: O-15-20-330 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 17 januari 2020

Kött
Mjölk

This project investigates the impact of infections with bovine respiratory syncytial virus (BRSV) and bovine corona virus (BCV) in dairy herds on overall disease burden in the herd, usage of antibiotics, prevalence of antibiotic resistances and herd productivity. The aim is to document the …

Läs mer

Test av belastningsfördelning på underlag med olika mjukhetsgrad och spaltöppningar för nötkreatur
Evgenij Telezhenko

Projektnummer: O-16-20-781 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 december 2019

Kött
Mjölk

The purpose of the project is to measure pressure distribution of cattle claws on solid and slatted floors with varying softness and slot openings. The aim is to produce recommendations for the design of floors for cattle that better meet animal welfare requirements. Floor tests will be made using …

Läs mer

Lönsamheten för odling på marginalmarker
Daniel Nilsson

Projektnummer: O-16-21-775 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 december 2019

Energi & biomassa
Växtodling

In Sweden, thousands of hectares of agricultural land are not being actively used for agricultural production. Some
reasons are small and irregular-shaped fields, low soil fertility, distant fields, etc. These so-called marginal fields are
often non-profitable and they may be abandoned in the …

Läs mer

Hur stödjer vi bäst implementering av innovationer i lantbruket - exemplet Yara N-sensor
Magnus Ljung

Projektnummer: O-16-21-763 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 december 2019

Växtodling

The aim of this project is to take different actors perspectives in describing the process through which Yara N-sensor went from a decision support system used by a few early adopters to a well-known sensor used by extension services and authorities as a base for fertilisation recommendations …

Läs mer

Utvärdering av differentierade somatiska celler som verktyg för förbättrad juverhälsoutvärdering.
Fredrik Westerberg, Eurofins Steins Laboratorium

Projektnummer: R-18-26-012 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 december 2019

Swedish milk needs to be more internationally competitive. To achieve this objective costs related to production need to decrease at the same time as customer perceived values are strengthened and more clearly communicated. Lowering the incidence of mastitis reduces the production cost for farmers. …

Läs mer

Ny teknik för grobarhetsbedömning av spannmål
Thomas Börjesson

Projektnummer: O-15-20-576 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 20 december 2019

Växtodling

In this project we intend to study different methods to objectively monitor the germination of seeds. In the project we will both study cereal seeds and malting barley. The methods that we intend to compare are isothermal calorimetry and two image analysis systems. One of the systems is well …

Läs mer

Långsiktig fosforförsörjning från mark - utvärdering av P-AL och betydelsen av stabila fosforformer
Jon Petter Gustafsson,

Projektnummer: O-15-23-311 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 20 december 2019

Växtodling

In Sweden, fertilization recommendations are based on results obtained from the P-AL (ammonium lactate) soil test, which is supposed to provide the potentially available phosphorus (P). There are known deficiencies with this method, for example that it is poorly suited to determine the availability …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev