Skörd och fosforförlust efter strukturkalkning med släckt kalk - kvantifiering med befintliga utlakningsrutor och laboratorieutrustning

Sammanfattning av slutrapport
Två fältförsök med dränerade rutor på lerjordar (25 och 60 % lera) har båda visat statistiskt säkra minskningar av läckaget av fosfor efter strukturkalkning. Aggregatstabilitetstester med jordar tagna från fälten 2 respektive 3 år efter strukturkalkningen visade på säkra förbättringar för jordaggregat. Försöksplatserna, som representerade hög (140 mg kg-1) och låg (50 mg kg-1) nivå av extraherbar fosfor med sur ammoniumlaktat (P-AL), uppvisade olika effekter för läckage av löst reaktiv fosfor. Denna form av fosfor var endast signifikant lägre än kontrollen (pr>F < 0,002) i fältförsöket med högt P-AL i matjorden och relativt hög (17-18%) grad av fosformättnad (DPS-AL) i alven. I laboratorieförsök med regnsimulering på matjordslysimetrar från Wiad demonstrerades också en signifikant reduktion (p< 0,05) i läckaget av löst reaktiv fosfor. Dessa resultat visar att strukturkalkning kan vara den effektivaste åtgärden på lerjordar som både har en hög lerhalt och en hög fosforstatus i jorden.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Hur strukturkalkningen förändrat fosforläckaget i två lerjordar
Studier i fältförsök och i laboratoriet

Barbro Ulén

Fosforläckage från lerjordar innebär en stor belastning på Östersjön och är ofta en viktig orsak till övergödning av inlandsvatten. Strukturkalkning rekommenderas av Jordbruksverket som en åtgärd för att förbättra lerjordarnas struktur och därmed minska fosforläckaget. Strukturkalk finns i två former - antingen i form av ’aktiv’ bränd kalk dvs. kalciumoxid (CaO), eller som CaO som har fått reagera med vatten (’hydratiserats’) till släckt kalk. När dessa kalkformer blandas med jord som innehåller tillräckligt mycket lera inträffar flera olika markfysikaliska reaktioner. Dessutom skulle kalcium och fosfatjoner kunna bindas samman mera kemiskt. Speciellt borde det inträffa om jorden har en hög fosforstatus (ett högt s.k. P-AL-tal) vilket gör att markvattnet kan innehålla mycket fosfor.
Det finns bara ett tidigare fältförsök där effekten av strukturkalkning på fosforläckaget från svenska lerjordar har studerats, nämligen vid Bornsjön söder om Stockholm. Försöket består av 28 dränerade rutor varav fyra fick bränd kalk september 2007. I ett nyare försök vid Wiad som ligger närmare kusten studerades effekterna av en mera ordinär strukturkalkning. Där använde vi släckt kalk som finns kommersiellt tillgänglig och som spreds med hjälp av en entreprenör. Även själva läckagemätningarna gjordes något olika. Wiad är en gammal anläggning där vattenproverna tas manuellt medan försöket vid Bornsjön har avancerad teknik med datastyrd vattenprovtagning som anpassas till flödet. Här redogörs för resultaten av de båda läckageförsöken tillsammans eftersom skillnaderna dem emellan blev intressanta.
Dessutom gjorde vi tester av läckage av fosfor med konstgjort regn till jordkolonner som tagits upp i plaströr (s.k. lysimetrar). Vi testade också aggregatstyrkan dvs. den hopklumpade jordens (aggregatens) förmåga att motstå att de löses upp av vatten med en metod som utvecklats på SLU.
I alla försök var det fyra upprepningar av varje led vilket är nödvändigt. Man har nämligen en naturligt stor rumslig variation i fosforläckage vars orsaker inte är klarlagd. När vi utvärderade resultaten statistiskt måste man därför ta med denna naturliga variation i beräkningen (vilket vi kunde göra med resultaten från Bornsjön) allternativt kan man jämföra med mätningar tidigare år (vilket vi gjorde med resultaten från försöket vid Wiad).

Resultat
Totalfosforläckaget från Wiad var måttligt (medel 0,2 kg ha-1 år-1) beroende på försökets läge men betydligt större från Bornsjö experimentrutor (medel 0,9 kg ha-1 år-1). Av detta utgjorde läckage av s.k. löst reaktiv fosfor i genomsnitt ungefär hälften av fosforläckaget. Vid Bornsjön, med betydligt lägre fosfortal (P-AL) i matjorden var proportionen löst reaktiv fosfor till totalfosforn däremot bara 20%.
Läckaget av totalfosforn och av den lösta reaktiva fosforn var statistisk säkert lägre från Wiad efter strukturkalkningen under de två som mätningarna varade. Det partikelbundna fosforläckaget var däremot inte statistiskt lägre efter kalkningen. För Bornsjön var det precis tvärtom - läckage efter kalkning var bara signifikant lägre för fosfor i partikelform vid Bornsjöförsöket men inte för fosforn i löst reaktiv form. Laboratorieförsöken med regnsimulering visade i stort sett samma sak.
Jordaggregat från strukturkalkade försöksrutor vid Wiad uppvisade en statistiskt säker bättre förmåga mot att lösas upp i vatten jämfört med aggregat från rutor utan strukturkalkning. Detta var tydligt både före och efter att man tillåtit lerpartiklarna att sedimentera dvs. det gällde både normala lerpartiklar och de allra finaste kolloiderna som höll sig svävande. Detta är en viktig iakttagelse eftersom det är dessa ytterst små partiklar som har den största förutsättningen att bära med sig fosfor från dräneringsledningarna ända ut till haven.
Av de två platser som representerade en jord med måttlig (Wiad) och mycket hög (Bornsjön) lerhalt var det bara jorden från Bornsjön visade på en riktigt tydlig effekt vad gäller läckaget av partikelbunden fosfor med eller utan strukturkalkning. Dessutom representerade jorden med hög (Wiad) och lågt (Bornsjön) fosfortal (P-AL) olika effekter på läckage av löst reaktiv fosfor efter strukturkalkning..
Mot bakgrund av de allmänt höga förlusterna av partikelbunden fosfor från Bornsjöexperimentet kunde slutsatsen dras att ansträngningar för att minska eutrofieringen av den närliggande Östersjön borde koncentras till att förbättra jordstrukturen. Studierna vid Wiad visar betydelserna av att samtidigt minska risken för fosfor i löst reaktiv form genom att prioritera platser med hög fosforstatus. Det behövs emellertid mer fältstudier för att klargöra hur effekten av strukturkalkning beror på lerhalten i kombination med markens innehåll av tillgänglig fosfor. Sådana studier borde också vara långsiktiga eftersom det tar tid med en mera fullständiga inblandning av kalken och bildning av aggregat i jorden orsakad av biologiska organismer.

Tips Besök Nordkalks permanenta utställning ’projekt Born’ vid Bergaholms gård, norr om Södertälje och läs på skyltarna.