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

Inverkan av såtidpunkt och utsädesmängd på avkastningen hos aktuella typsorter av höstvete. Forts.
Jannie Hagman

Projektnummer: O-16-20-746 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 maj 2019

Växtodling

In an ongoing project, funded by SLF, examines the effect of sowing time and seed rate on yield. Two field trials were established in autumn 2014 respectively 2015 in Skåne and Östergötland. Now we are looking for funding to expand the project with a third trial year. Two years is too short time to …

Läs mer

Kan förbättrad syresättning med pulsad inhalerad NO under hästanestesi öka patientsäkerheten?
Görel Nyman, SLU

Projektnummer: H-14-47-023 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 22 maj 2019

Poor oxygenation of blood that occurs when a horse is anesthetized and placed on its back is a critical risk factor for anesthetic complications, and the risk of complications from low oxygen continues into anesthetic recovery. When nitric oxide (NO) is delivered as a pulse in the beginning of the …

Läs mer

Bättre modersegenskaper och hållbarhet med selektion grundad på genomisk information och registreringar från korsningssuggor
Elisenda Rius-Vilarrasa, Sveriges lantbruksuniversitet, SLU

Projektnummer: H1350210 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 10 maj 2019

The project aims to develop a novel strategy to improve longevity and maternal traits in a pig breeding program. We will evaluate the use of genetic markers on crossbred animals to strength pig breeding. A method called genomic selection (GS) will be used, which utilizes DNA-markers for the genetic …

Läs mer

Registreringar från automatiska mjölkningssystem som informationskälla i genomisk avelsvärdering
Freddy Fikse, SLU

Projektnummer: V1330048 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 2 maj 2019

Genomic selection is revolutionizing animal breeding, since selection is based on the joint genetic merit of all SNP alleles across the genome. Lack of accurate and frequent data, however, forms the most important barrier to realize the full potential of genomic selection. There is on the other …

Läs mer

Ökad lönsamhet med nya avelsverktyg i mjölkkobesättningarna
Anna Näsholm, Sveriges lantbruksuniversitet, SLU

Projektnummer: V1330025 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 april 2019

The aim is to study the possibility to improve profitability on herd level in Swedish milk production by using sexed semen and genotyping heifers in the dairy herds and combine this with planned crossbreeding and use of beef semen. For this purpose we will estimate genetic progress and do economic …

Läs mer

Utveckling av den didaktiska processen i ridundervisning: samspelet mellan ryttare, ridlärare och häst (Delstudie 2: ryttare-ridlärare)
Charlotte Lundgren, Linköpings universitet

Projektnummer: H1347083 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 12 april 2019

In this second subproject we focus the analyses of the material collected during the first subproject project "Improving teaching methods in riding education: the interplay between rider, riding instructor and horse", funded by the The Swedish-Norwegian Foundation for Equine Research,on the …

Läs mer

Utökad samhällsekonomisk modell för hästnäringen: Hur konsumtionen varierar över region och hästtyp
Tobias Heldt, Högskolan Dalarna

Projektnummer: H-16-47-195 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 29 mars 2019

The overall research question for this project can be stated as: How do the regional economic effects of the horse industry look like and how does the horse related consumption differ depending on type of horse? Method wise, interviews and questionnaires are used to collect new data to estimate …

Läs mer

Småskalig uppgradering av biogas och utvinning av koncentrerat kvävegödselmedel
Gustav Rogstrand,

Projektnummer: O-15-22-361 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 19 mars 2019

Energi & biomassa
Kött
Mjölk

This project is intended to demonstrate a cost effective concept for small-scale production and utilization of biomethane as vehicle fuel and extraction of concentrated ammonium nitrogen fertilizer. The system is composed of standard components that are commonly used in farm scale biogas …

Läs mer

Antikroppar mot hästinfluensa i verkligheten - en studie av vaccinerade svenska travhästar i träning
Eva Wattrang, Statens Veterinärmedicinsk Anstalt (SVA)

Projektnummer: H-16-47-174 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 6 mars 2019

Equine influenza is one of the most important infectious diseases in horses and outbreaks cause considerable economical losses for the horse industry. Prophylactic vaccination is the most effective measure to prevent clinical disease and to limit the spread of infection. It is therefore imperative …

Läs mer

Ny ultraljudsmetod för utvärdering av knäleder hos nötkreatur fokuserat på tjurar av köttras
Kerstin Hansson, Sveriges Lantbruksuniversitet

Projektnummer: S-17-24-786 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 28 februari 2019

Normal joint function is important for animal welfare as it is a prerequisite for a mobile life without pain. Joint inflammation, often a sequel of osteochondrosis, commonly located in the stifle in beef bulls can have a substantial impact on the fertility of beef sires.
This pilot study aims to …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev