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

Utsädesbehandling med mineralnäring ökar uppkomst, tillväxt och skörd i höstvete och vårraps
Eva Stoltz,

Projektnummer: O-15-20-299 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 augusti 2019

Växtodling

Mineral nutrients applied as seed dressing is an unexplored potential in Swedish crop production. Autumn and spring are often unfavorable for germination with cold and wet climate, especially in central Sweden. Under such climate conditions, seed dressing with mineral nutrients may improve …

Läs mer

Benchmark för framgångsrik företagsledning i lantbruket - förstudie och metodutveckling
Ove Karlsson

Projektnummer: O-15-21-585 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 26 augusti 2019

Matfågel
Växtodling
Energi & biomassa
Kött
Mjölk
Socker
Trädgård

The aftermath goal of this project is to increase competitiveness of Swedish agriculture by developing a higher level of managerial knowledge and skillset. The project's initial targets is: 1) what can we learn from previous research? Make a list of similar surveys both national and international …

Läs mer

Betydelsen av utfodringsrutinen av råmjölk för utveckling av bakteriefloran i magtarmkanalen och andningsvägarna hos nyfödda kalvar.
Kerstin Svennersten Sjaunja, SLU

Projektnummer: V1430021 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 13 augusti 2019

The basis for sustainable dairy production is set in the newborn heifer calf. Earlier research has demonstrated that weight gain and health during early life influence the adult calf's production capacity, partly an effect of nutrition. Probably the microbiota in the gastrointestinal tract (GIT) …

Läs mer

Hållbart djurfoder med alger och musslor
Catherine Legrand

Projektnummer: O-15-20-559 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 1 juli 2019

Matfågel

The vision is to reduce imported soybean and develop a sustainable and locally produced animal feed from marine substrate such as microalgae and blue mussels for the poultry industry. Algae have a good potential to be a feed ingredient due to high protein, essential dietary amino acids and oil …

Läs mer

Odlingssystemens effekter på kolinlagring i jordbruksmark - kunskapsbank och modellering
Thomas Kätterer

Projektnummer: O-15-23-552 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 juni 2019

Växtodling
Energi & biomassa

We intend to build a user-friendly decision-tool for farmers with a web-based interface. The project focuses on concept development and integration of data concerning the effect of different cropping- and management systems on soil fertility and carbon sequestration from applied research in Swedish …

Läs mer

Pilot study of growth in different planting densities and the rotation period of poplar plantations.
Theo Verwijst

Projektnummer: O-15-22-561 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 juni 2019

Energi & biomassa

A recent published study (Rytter et al., 2011) points to the large poplar biomass production in short time, but knowledge of management practices lacks for Nordic conditions. Individual landowners have little help or guidance in selecting the optimal time for harvesting or planting density in …

Läs mer

Använd fånggrödor som mellangrödor för ökad produktivitet och minskade förluster av N och P
Linda Tufvesson

Projektnummer: O-15-23-569 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 juni 2019

Växtodling
Energi & biomassa

High nutrient use efficiency is important for competitiveness in plant production. This project investigates intermediate crops (IC), harvested as biogas substrate, for increasing productivity and nitrogen efficiency, while decreasing the environmental impact. Substantial nitrogen leakage after …

Läs mer

God skötsel av skyddszoner för effektivare växtnäringsretention
Ararso Etana, Sveriges lantbruksuniversitet, SLU

Projektnummer: H1333159 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 14 juni 2019

We are currently evaluating the effectiveness of grass buffer strips (GBS-eff) for nutrient retention. Today, there are no obligations to cut or remove the grass on GBS which may lead to phosphorus (P) saturation. In the on-going field experiments we are testing if removal (harvesting) the grass …

Läs mer

Digitaliserad grisproduktion: Hur långt har vi kommit och hur går vi vidare?
Lisa Blix Germundsson, Sveriges Lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-18-62-991 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 11 juni 2019

Project aims: - Provide information and improve knowledge about influence of management strategies in pig production systems on farmers’ daily work efficiency.
- Provide information and improve knowledge about data-related infrastructure on farm-level and opportunities for data-exchange between …

Läs mer

Tredje steget i en 3-stegsraket – kalkens potential för struktur, växtnäring växtskydd och ekonomi
Anita Gunnarsson,

Projektnummer: O-15-20-357 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 maj 2019

Växtodling
Potatis

Lime is known to have many positive effects, some of which can be unexpected. The proposed study will measure the effects of carbonate lime (CaCO3) and mixed lime (CaCO3 and Ca(OH)2) on all crops in a rotation (cereal, oilseed rape, canning peas, potatoes). The combined effects of liming on soil …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev