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

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

Spridningsvägar och prognos för Acrothecium-röta i lagrade morötter
Mariann Wikström

Projektnummer: O-15-20-578 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 november 2019

Trädgård
Växtodling

The purpose of this project is to clarify the source of infection and spread of Acrothecium carotae - the pathogen that causes a serious rot on stored carrots. We have to know the epidemiology of the pathogen in order to effectively control this serious disease. The project has four goals; to …

Läs mer

Riskfaktorer för sjuklighet hos kalvar i den specialiserade köttproduktionen samt möjligheter till profylax.
Stefan Alenius, Sveriges Lantbruksuniversitet - SLU

Projektnummer: V1350026 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 oktober 2019

Pneumonia is the most prevalent disease in Swedish feedlot cattle herds, causing mortality as well as affecting weight gain, rearing time and economy. Viral infections, including bovine respiratory syncytial virus (BRSV) and bovine coronavirus (BCV) as major actors, cause respiratory disease. …

Läs mer

Digitalt fjäderfästall för utvärdering och förbättring av stallklimat
Helene Oscarsson, Vreta Kluster AB

Projektnummer: R-18-62-990 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 oktober 2019

One of the biggest challenges for farmers in the poultry industry is to achieve and maintain a good climate in the stable. A non-functioning climatic environment adversely affects animal health and production as well as the work environment. Hence, there are many actors who work hard to try to …

Läs mer

Vad betyder "lean" för lantbruksföretagen?
Hans Andersson, Sveriges Lantbruksuniversitet - SLU

Projektnummer: H1346088 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 oktober 2019

The competitiveness of Swedish agriculture is discussed extensively in media. Lean is a managerial strategy that developed in post-war Japan. Studies of manufacturing and service companies show better capacity utilization, quality control and ability to follow price signals. The issue is if lean …

Läs mer

Kassationer vid slakt i svensk slaktkycklingproduktion - finns möjliga vägar till förbättringar?
Helena Wall, Sveriges lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-15-43-372 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 oktober 2019

Swedish meat-type chicken production is successful as regards maintaining a high production standard
with a very low use of antibiotics and an overall good health status. However, despite this, concerns are
raised among people in the sector regarding that condemnations at slaughter seem to be at …

Läs mer

Lantbrukaren som vattenförvaltare - rätt diagnos, lämplig plats, effektiv åtgärd!
Faruk Djodjic

Projektnummer: O-15-23-573 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 29 oktober 2019

Kött
Mjölk
Socker
Växtodling

In this project, we want to take advantage of the farmers' own experiences, knowledge and visions, and combine them with the best available information about local specific topographic, hydrological, pedologic and agronomic conditions as well as with results from high-resolution modelling to …

Läs mer

Förläng hållbarheten på mjölk och öka därmed lönsamheten
Maria Glantz

Projektnummer: O-15-20-546 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 24 oktober 2019

Mjölk

To increase the profitability of milk production, it is required that milk and dairy products can be stored for a long time. The shelf-life of milk is controlled by quality parameters, such as enzymatic changes in the milk. These impair the shelf-life by giving rise to taste, odor and product …

Läs mer

Ny havre för livsmedelsindustrin
Olof Olsson,

Projektnummer: O-15-20-346 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 10 oktober 2019

Växtodling

The long-term goal is to develop oat with new and unique properties that can be used as whole grain or fractionated for use in the food industry. The focus here will be on the pre-breeding and early variety development stages. The final variety will be developed in collaboration with oat breeders. …

Läs mer

Skördepåverkan av frilevande nematoder i sockerbetor och morötter - PCR, skadetrösklar och sorter
Åsa Olsson,

Projektnummer: O-15-20-313 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 september 2019

Socker
Växtodling

The aim of this project is to show the importance of liming and growing inter crops on soil fertility and
reduced storage losses in sugar beet and carrots. The aim is also to show the economical benefits for the
farmers. The hypothesis behind the actions are that they increase the biological …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev