Hur ska man välja en fånggröda för fosfor? Standard: Lätt att etablera Stor förmåga att ta upp och lagra fosfor I biomassan

(1)

Hur ska man välja en fånggröda för fosfor?

Standard:

Lätt att etablera

Stor förmåga att ta upp och lagra fosfor I biomassan

 I vårt kalla klimat:

Minsta möjliga förlust från biomassan efter

upprepade cykler med frysning-tining (FTCs).

(2)

1. Vatten-extraherbar fosfor efter upprepad

frysning-tining av fånggröda som odlats i växthus

(Liu et al., submitted)

 Fosforförluster från skott och rötter är korrelerad med resp. fosforkoncentration i biomassan.

 Nästan all fosfor i både skotten och rötterna kan läcka efter frysning-tining.

7 olika fånggrödor

4 uppreningar av

Frysning: -18°C, 10 tim.

Tining: 18°C, 10 tim.

y = 29.1x - 5.4 R² = 0.86, p = 0.006

y = 12.8x - 0.5 R² = 0.87, p = 0.002

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Kumulativ extrah. P, % DM

Total-P koncentration, % DM

Rötter

Skott

(3)

2 . Läckagestudier i laboratoriet med jord- kolonner från försöksplatser

En treårs studie (2009-2012) med 8 fånggrödor på tre olika platser med lerjord (ung. 45% lera)

Fång- gröda

Fosfor i jord och växt

Perenna arter som sås i början av maj

Ettåriga arter som sås in efter huvud-grödan I mitten av augusti

Lysimeterprovtagning för laboratoriestudier

Över- levnad

Höst Vår

(4)

Fleråriga fånggrödor som testats

Perenn rajgräs

(Lolium perenne L.)

Hundäxing

(Dactylis glomerata L.)

Rödklöver

(Trifolium pratense L.)

Cikoria

(Cichorium intybus L.)

(5)

Ettåriga fånggrödor som testats

Oljerättika

(Raphanus sativus L. var. Oleiformis)

Strukturator

(Raphanus sativus L. var. Longipinnatus)

Vitsenap

(Sinapis alba L.)

Honungsört

(Phacelia tanacetifolia L.)

(6)

Dygnstemperatur oktober-mars 2007-2012

Linnés Hammarby Lanna

Brunnby

(Data compiled from http://www.slu.se/faltforsk)

Försöksplatsernas vintertemperatur

2007/2008 2008/2009 2009/2010 2010/2011 2011/2012 -25

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Temp. °C

14 6 15 13

Antalet frysning-tiningscykler 14

(7)

2011.04.05 2010.10.29

Observationer i fält

Perenna Ettåriga

Överlevnad på våren (%)

Perenna Överlevnad Ettåriga Överlevnad

Rajgräs 76 Oljerättika 0

Hundäxing 76 Strukturator 0

Cikoria 55 Vitsenap 0

Rödklöver 69 Honungsört 0

(Liu et al., opublicerade data)

(8)

Läckage före och efter frysning-tining

Provtagning

i fält Sju cykler med

frysning-tining:

Frysning: -18°C, 12 tim;

Tining: 18°C, 12 tim.;

Regn 10 mm tim

^-1

:

70 mm före och 70 mm efter frysning-tining, med 10 mm tim

^-1

;

Analys av olika fosforformer i läckagevattnet Regnsimulering

i laboratoriet

(9)

Fosforinnehåll i skotten hos fånggrödan kg ha ^-1

(Liu et al., opublicerade data)

Brunnby Linnés H. I Linnés H. II Lanna

2009 2010 2011 2009-2011

Perenna Rajgräs 3.5 6.2 2.8 1.5

Hundäxing 4.1 4.9 3.9 1.0

Cikoria 2.2 7.7 2.6 0.4

Rödklöver — 4.1 1.5 0.6

Medelvärde 3.3 5.7 2.7 0.9

Ettåriga Oljerättika 3.4 5.6 4.6 1.2

Strukturator 2.7 7.2 5.0 1.2

Vitsenap — 6.0 4.1 0.6

Honungsört 5.1 — — 1.8

Medelvärde 3.7 6.2 4.6 1.2

 Ettåriga arter tog upp mer fosfor i grönmassan än fleråriga.

Fosforstatus P-AL (mg kg^-1):

42 142 51 38

 Inga systematiska skillnader mellan olika arter under för olika ställen/olika år, men störst fosforupptag i jordar med mest fosforinnehåll.

(10)

Preliminära slutsattser

 I den här studien minskade inte fånggrödan fosforläckaget före frysning – tining.

 Fosforläckaget ökade efter frysning-tining, men med stor variation mellan år och mellan arter.

 De vanligaste fånggrödorna engelskt rajgräs (flerårig) och oljerättika (ettårig) tenderade att läcka mer fosfor än andra testade arter efter exponering för frost.

 Cikoria hade lågt fosforläckage både före och efter

frysning och verkade vara en lovande fånggröda för

fosfor.

(11)

Potentiellt fosforläckage vid olika fosforstatus och efter stallgödsling

Annika.Svanback@slu.se

Photo: Annika Svanbäck

Munstycke

20 cm

Matjords- lysimetrar Jordkolonner

Glasflaskor för att samla läckagevatten

120 cm

Botten

(12)

Nivå Fosforgödsling A Noll P

C

Ersättning + 15 eller 20 kg P/ha

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Fj Ek Bj Hö Kl

DRP (mg l-1 )

A

C

12,2 ^13,7 ^7,9 8,2 10,8

2,1 3,0 ^1,9 2,4 ^2,8

Nivå Fosforgödsling A Noll P

C

Ersättning + 15 eller 20 kg P/ha

P-AL P-AL

Skåne Vgötland Östergötland

Potentiellt fosforläckage från matjorden

(13)

Potentiellt fosforläckage från matjorden med olika fosforstatus

○Fjärdingslöv sandy loam ■ Ekebo loam

▲ Bjertorp silty clay loam ● Högåsa loamy sand □ Klostergården silty clay loam

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

0 10 20

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

0 10 20

Odlingssystem med inslag av stallgödsel

Odlingssystem helt utan stallgödsel

DRP (mg l-1) Löst reaktiv

P-AL (mg 100g^-1) P-AL (mg 100g^-1)

(Svanbäck et al., submitted to JEQ)

(14)

Potentiellt fosforläckage efter stallgödsling

(+ tre veckors stabilisering)

-0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00

0 5 10 15 20 25

Increase of DRP (mg l-1 )

○ Fjärdingslöv sandy loam ■ Ekebo loam

▲ Bjertorp silty clay loam ● Högåsa loamy sand

□ Klostergården silty clay loam

P-AL (mg 100g^-1)

†

(Svanbäck et al., submitted to JEQ)

(15)

Slutsatser:

Risken för fosforläckage ökar vid hög fosforstatus.

 Tydliga skillnader i P-läckage mellan jordar trots samma gödsling.

Jordar med hög historisk gödsling har därmed högre risk för stora fosforläckage.

Ökningen i läckagerisken efter stallgödsling beror i

många fall också på fosforstatusen i jorden.

(16)

Potentiellt läckage från en f.d. minkfarm

Ulén m.fl. s J Plant. Nutr. Soil Sci.

(17)

Skiktning i matjorden

(~ dubbelt så hög fosforstatus i översta skiktet)

Skikt

--- Plats---

Soil parameter P-AL

_låg

P-AL

_hög

P-Al

_{mkt hög}

P-AL (mg 100 g jord

^-1

) 0-5 5,9 12,9 61,5 P-AL (mg kg soil

^-1

) 5-15 2,8 8,4 33,9

Lera (%) 62 60 52

Sand och grus (> 0.6 mm) (%) 1 1 10

(18)

Fosforhalter före och efter att översta matjordskiktet tagits bort

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

0 200 400 600 800 1000

DRP (mg L

-1

)

P-AL (mg kg

^-1

)

-5cm DRP

Övre skiktet svarar för 75%

av det potentiella läckaget

(19)

Uppgödsling/engångsgiva

Dubbelt så hög risk

från historisk uppgödsling med minkgödsel

Jämfört med engångsgiva med flytgödsel

motsvarande maximala djurtätheten

(20)

Fosfordammar

Foto: Pia Kynkäänniemi aug 2012

Fånga Fosforn – ”Dammar, filter & tvåstegsdiken”

(21)

Små dammar:

0.1 – 0.5 % av

tillrinningsområdet

(enligt

Jordbruksverket)

Fosfordammar - Dimensionering

Högt upp i

tillrinningsområdet

→ Mindre mängd vatten

→ Högre

fosforkoncentration

Dimensioneras vattenflödet

• Västra Sverige avrinning

500mm/år

• Östra Sverige 200mm/år Fånga Fosforn – ”Dammar, filter & tvåstegsdiken”

(22)

Fosfordammar - Utformning

Långsmal

• Vattnet sprids jämnt i dammen

– Länd:bredd-förhållande < 2:1 (gärna 3-4:1)

• Underlättar att gräva ur sediment

Djupdel närmast inloppet, följt av grundare Vegetationsdel

Kriterier för stöd

Inlopp

Utlopp

(23)

Fosfordammar

Djupdel

I. Minskar vattenhastigheten → Partiklar och fosfor sjunker till botten

II. Mycket sediment ackumuleras närmast inloppet

→ Andra delar fylls inte

Vegetationsdel

III. Stabilisering av sediment → mindre mängd sediment som rörs upp från botten.

IV. Kväveavskiljning

V. Ökat vattenmagasin → minskar översvämning VI. Ökad biologisk mångfald: fler vattenväxter och

groddjur

(24)

Grävning

Torr mark

Sensommar-hösten

(fåglarnas häckningssäsong avslutad)

Tjälad mark →

Måste justeras följande sommar då den tinade marken sjunker ihop

Foto: Pia Kynkäänniemi aug 2009

Ta bort näringsrika matjorden

→ annars läcker dammen fosfor

Schaktmassorna läggs ut på åkern → Höja omgivande låglänt åkermark

Befintliga dikesfåran grävs igen

→ jämn botten (inga kanaler där vattnet flödar snabbare)

(25)

Fosfordammar - Skötsel

Kontrollera in- & utlopp

rensas så det inte sätts igen och dämmer uppströms

Viktigt kontrollera vid slutbesiktningen att de håller och att erosionsskydd finns!

Djupet på dammen

gräva ur djupdelen → återföra näringsrika sedimentet till åkrarna → återvinna fosforn

Vegetationsskötsel

slå av växterna på stränderna

Viktigt sköts → viktigt med skötselersättning!

(26)

Svenska erfarenheter

Styv lera

Hög TP halt (0.5 mg/l)

Dräneringskulvert

Bergaholm Fosfordamm

Anlades 2009

Tillrinningsområde: 30ha (300 000m²)

Beräkning av dammens yta:

0.3% av tillrinningsområdet 300 000 x 0.003 = 900 m²

Verkliga ytan: 835m² Fånga Fosforn – ”Dammar, filter & tvåstegsdiken”

Norska råd:

>0.1% av tillrinningsområdet

Andra förhållanden i Sverige:

Kolloidal lera

(27)

Utlopp

Inlopp

Dammytan: 835m²

Bergaholm Fosfordamm

Djupdel (1m )

Vegetationsdel (0.3m )

Långsmal

• Hydrauliskt effektiv

• Gräva ur sediment

Beräkning av Djupdelens yta:

(20-30% av ytan) 0.3 x 835 = 251m²

Verkliga ytan blev: 235 m²

Dimensionering av inloppet:

Högsta flödet antogs vara 6 L/s, ha 6 x 30 = 180 L/s

Böjd:

• Längre damm

• Mindre mark tas i anspråk Fånga Fosforn – ”Dammar, filter & tvåstegsdiken”

Maxflödet kan fås från SMHI

(28)

Nybble 2011 0.12 ha (0.3 %)

Djupdel (1m )

Vegetationsdel (0.3m )

Öppet dike

P filter

Nybble fosfordamm 2011

Foto: Pia Kynkäänniemi 2011

(29)

Platta

Netto (1 år) Fälla Brutto 4 månader

FP_out

FP_in

Sediment undersökning

Foto: Pia Kynkäänniemi August 2012

(30)

Photo: Pia Kynkäänniemi September 2009

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

0 1 2 3 4 5 6 7

Netto Sedimentation d.w. (g/cm2/år)

Transekt

Plates Aug 2009-2010 Plates Aug 2010-2011

Gradient Inlopp → utlopp

& mer ackumuleras andra året.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Clay Fine silt

Medium silt

Coarse silt

Fine sand

Medium sand

Coarse sand

%

Sediment undersökning

Vegetationsdel

(31)

Kynkäänniemi et al. Submitted JEQ

Total P

Medel

Löst P

Partikulärt P

TSS TN

År 1 År 2

Belastning (kg/ha, år) 192 194 193 83036 1281

Avskiljning (kg/ha, år) 54 84 69 17 46 29663 322 (% av belastning) 28% 43% 36% 9% 24% 36% 25%

Fosforavskiljning

Förbättrad fosforavskiljning andra året Även hög kväve avskiljning

0.3% har fungerat i östra Sverige

Väst lerjord: behövs större damm?

Väst lättare jord: mindre damm?

Beräkning av flödet (Q):

Årsmedelavrinning 200mm

0.2 x 300 000/365 = 164 m³/dygn Beräkning av Hydraulisk belastning:

Q/A_damm = 164/835 = 0.19 m/dygn

Norge:

>3 ggr högre hydraulisk belastning ändå avskiljning >30%.

Kombination med jordarten!

(32)

Vid Bornsjön bildar den marina lerjorden sprickor och ”pelarsalar”

STRUKTURKALKNING

(33)

Strukturkalken bör spridas med precision och måste kultiveras ner inom 1–2 dygn efter genomförd spridning. Anledningen är att

strukturkalk är extremt reaktiv och reagerar under detta tidsintervall.

Väntar man med kultiveringen uteblir effekten.

Foto: Dennis Wiström

Strukturkalkning vid Ölme prästgård 110915.

Foto: Johanna Bengtson

Foto: Pelle Johansson

Strukturkalkning

(34)

Läckage fosfor-kväve fyra år kg ha ^-1

^o

år ^-1

Led Behandling Löst reak-

tiv fosfor

Partikel fosfor

Nitrat kväve

Organiskt kväve

A Plöjning Radmyllning av P 0,11 0,56 20 2

B Plöjning Ingen P gödsling 0,11 0,56 20 2

D Grund kultivering Radmyllning av P 0,11 0,76 16 2 E Grund kultivering Bredspridning av P 0,11 0,76 16 2

C Strukturkalkning Radmyllning av P 0,11 0,36** 23 2 F Ogödslad träda Efter insådd år 2 0,14 0,47 3** 3

** Signifikant mindre partikelfosfor än från behandling A, B, D, E

(35)

Bekämpningsmedlens läckagerisk baserad på deras egenskaper * Substans Risk- Uppmätt

index förlust**

Bentazon 2,30 0,70 % MCPA 2,94 0,14 % Fluroxypyr 0 0,22 % Klopyralid 5,06 1,62 % Glyfosat -0,49 0,15 % Tifensulfuronmetyl 1,53 0

Tribenuronmetyl 2,88 0

*Adsorptionsförmåga, nedbrytning från Pesticide Properties Database” (PPDB, 2010)

** I relation till dosen

HUR RÖR SIG OLIKA ÄMNEN GENOM MARKEN

^?

(36)

Bekämpningsmedlens läckagerisk baserad på deras egenskaper * Substans Risk- Uppmätt

index förlust**

Bentazon 2,30 0,70 % MCPA 2,94 0,14 % Fluroxypyr 0 0,22 % Klopyralid 5,06 1,62 % Glyfosat -0,49 0,15 % Tifensulfuronmetyl 1,53 0

Tribenuronmetyl 2,88 0

Kritiska preferensflöde genom markens porer och sprickor

*Adsorptionsförmåga, nedbrytning från Pesticide Properties Database” (PPDB, 2010)

** I relation till dosen

HUR RÖR SIG OLIKA ÄMNEN GENOM MARKEN?

(37)

Samma rumsliga mönster med bekämpningsmedel och med fosfor

XXHHH

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

TotGly (g ha^-1)

Totalfosfor (kg ha^-1) r² = 0.88

Indikation att fosforn kommer från matjorden (liksom bekämpnings- medlen)

0 10 20 30 40 50

0,00 0,10 0,20 0,30

Bentazon (µg L^-1)

Partikelfosfor (mg L^-1) r²=0.81 Mängden glyfosat/

mängden fosfor

Halten bentazon

halten partikelbunden fosfor

(38)

Fysikaliska strukturförändringar vid strukturkalkning

Dispergerad ler mätt som relativ turbiditet I matjorden från (A) konventionellt plöjd (C) strukturkalkad och (D) grunt kultiverade rutor. Jorden provtogs september 2010, tre år efter strukturkalkning.

(39)

Strukturkalkning med släckt kalk Viad sept 2011

Strukturkalkning

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

dec-11 jan-12 mar-12maj-12 jun-12 aug-12 DRP okalkad DRP kalkad DRP (mg/L)

P-AL tal 15 mg /100 g jord Inte bara struktureffekt?

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

dec-11jan-12mar-12maj-12jun-12aug-12 PP okalkad PP kalkad PP (mg/L)

(40)

”Fogde skall hålla dikessyn, eljest högsta ogunst och vrede".

Gustav Vasa, påbjöd 1559:

1. Rensning av öppna diken.

2. Täckdikning.

Täckdikningen kan kompletteras med

3. Tubulering. ”Mullvadsdiken” med fall vinkelrätt mot täckdikena. Fungerar 4-7 år

4. Slitsdränering. För att snabbt leda bort yt- och överskottsvatten ur matjorden

Om vattengenomsläpplighet i alven understiger 0,1 m/s i alven.

Luckra upp jorden i allmänhet.

1. Öka mullhaltsökning i markytan 2. Alvluckring.

3. Vallodling.

Hur ska man välja en fånggröda för fosfor? Standard: Lätt att etablera Stor förmåga att ta upp och lagra fosfor I biomassan