Home About Browse Search
Svenska


Inverkan av vattenmättnad på kvävemineralisering, nitratbildning och utlakningsrisker i en odlad mulljord från Närke

Lindén, Börje (2015). Inverkan av vattenmättnad på kvävemineralisering, nitratbildning och utlakningsrisker i en odlad mulljord från Närke. Uppsala: (NL, NJ) > Dept. of Soil and Environment
(S) > Dept. of Soil and Environment
, Sveriges lantbruksuniversitet. Rapport (Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för mark och miljö) ; 17
[Report]

[img]
Preview
PDF
939kB

Abstract

Anhopningen av mineraliserat kväve i åkerjord under hösten och vintern är en viktig orsak till kväveutlakning. Vidare är kvävemineraliseringen i odlade organogena jordar större än i fastmarksjordar. Därför är det särskilt angeläget att inför vintern reducera mängderna utlakningsbart kväve i mulljordar. Undersökningar tyder på att vattenmättnad hämmar kvävemineralisering och nitratbildning i organogen jord. Detta bör minska kväveutlakningsrisken.

Vattenmättnadsgrad, luftväxling och pH-värden kan påverka kvävemineralisering och nitratbildning olika på skilda djup i marken. För att studera sådana effekter togs jordprover i ostörd lagring ut 1991 med 10 cm höga stålcylindrar på 10-20, 40-50 och 70-80 cm djup i en kärrtorvmulljord vid Geråsen i Närke. Cylindrarna försågs med plastlock med ett litet hål för luft¬äxling. Vattenhalterna i jordcylindrarna reglerades genom att på¬föra olika vattenavförande tryck: 0,0 meter vattenpelare (mvp), dvs. vattenmättnad, samt 1,0 mvp och 6,0 mvp. Jordcylindrarna med dessa behandlingar (tabell 1) inkuberades fr.o.m. den 24/9 vid temperaturer som efterliknade förhållandena under höst, vinter och vår i trakten av Ger-åsen (figur 1). Cylindrar togs ledvis ut för bestämning av ammonium- och nitratkväve 24.9.1991, 4.12.1991, 19.3.1992 och 4.5.1992. I en förundersökning togs kväveprofil¬prover ut på 0-30, 30-60 och 60-90 cm djup i mulljorden den 22 maj 1991 för ammonium- och nitratkvävebestämning.

I jorden från 10-20 cm djup vid Geråsen ökade nitratkvävemäng-derna kraftigt under hela inkubationsperioden (24/9–4/5), med ett tillskott på drygt 40 kg N/ha vid god ”dränering” (1,0 och 6,0 mvp), medan ammoniumkvävevärdena förblev mycket låga vid alla tre vattenhaltsregimerna (i medeltal 1,8 kg N/ha), figur 3. Samma gäller torvjorden på 40-50 cm djup (i medeltal 0,5 kg N/ha). Här ökade nitratkvävet med 16-17 kg N/ha vid alla tre vattenhaltsregimerna under tiden 24/9-4/5. Däremot förblev nitratkvävemängderna mycket små i torvjorden från 70-80 cm djup (figur 3), uppenbarligen p.g.a. gyttjeinnehåll och lågt pH-värde (4,0), som också hämmade kvävemineraliseringen. Detta bekräftas av kväveprofilstudien den 22 maj 1991, som visade ytterst små nitratkvävemängder på 60-90 cm djup (figur 2). I detta skikt fastställdes dock tydligt större mängder ammoniumkväve än högre upp i marken. Att mycket lågt pH-värde kan medföra anhopning av ammoniumkväve visades även av Lin¬dén (2013) i en uppländsk mulljord med sur lergyttja i alven (pH 3,9). Vattenmättnad (0,0 mvp) under inkubationen medförde minskande nitratkvävemängder i jorden från 10-20 cm djup under perioderna 24/-4/12 och 19/3-4/5, troligen beroende denitrifikation i anaeroba ”fickor” i jorden. Samtidigt kan viss mineralisering och nitratbildning ha försiggått men troligen i minskad grad. Däremot tycktes denitrifikation inte uppkomma i alvjorden från 40-50 och 70-80 m djup, sannolikt p.g.a. substratbrist.

Resultaten tyder på god kvävemineralisering och nitratbildning ned till minst 50 cm djup vid adekvat dränering av fältet. Alven ned till detta djup i mulljorden bör därför bidra till grödornas kväveförsörjning. Vidare tyder resultaten på att höjt grundvattenstånd till 1-2 dm under markytan skulle minska mängden nitratkväve, genom att vattenmättnad i matjorden bör ge upphov till denitrifikation samt troligen också nedsatt mineralisering och nitratbildning. Grundvattenståndet i mulljordar kunde därför höjas från september-oktober och åter sänkas framåt våren, vilket kan ske där marken är invallad. Resultatet vid vattenmättnad i jorden från 40-50 cm djup (figur 3b) strider mot förslaget men kan vara en artefakt orsakad av inkubationstekniken. Eftersom kvävemineraliseringen och nitratbildningen hämmades på omkring 70-80 cm djup p.g.a. av lågt pH-värde, torde ett sådant markskikt inte bidra till vare sig kväveförsörjning eller nitratutlakning.

En statistisk studie utfördes på basis av de sex provtagna cylindrarna per led vid varje provtagningstillfälle. Med hjälp av ledvisa standardavvikelser för nitratkväve visades, att detta antal cylindrar (n = 6) begränsar medelfelet till högst 5 kg nitratkväve per ha och 10-cm-skikt. För ett medelfel på högst 2 eller 3 kg N/ha skulle an-talet erforderliga cylindrar bli orimligt stort.

Authors/Creators:Lindén, Börje
Title:Inverkan av vattenmättnad på kvävemineralisering, nitratbildning och utlakningsrisker i en odlad mulljord från Närke
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

The accumulation of mineralised nitrogen in cultivated soils during autumn and winter largely affects nitrogen leaching in Sweden. Moreover, nitrogen mineralisation in cultivated organic soils is higher than in mineral soils. Therefore it is important to reduce leachable nitrogen in organic soils before the winter. Investigations have indicated that water saturation may lead to reduced nitrogen mineralisation and nitrate formation in organic soils. This should also decrease nitrate leaching.

The degree of water saturation, air exchange and soil pH conditions may affect nitrogen mineralisation and nitrate formation differently in top- and subsoils. In order to study such influences, undisturbed soil samples were taken in 1991 with steel cylinders (hight: 10 cm) from the 10-20, 40-50 and 70-80 cm soil layers of a fen peat soil at Geråsen in central Sweden. The cylinders had plastic lids with a small hole for ventilation. The soil water in the cylinders was regulated differently by applying three water tensions: 0.0 metre water column (mwc), 1.0 mwc or 6.0 mwc. Soil cylinders with these treatments (Table 1) were incubated from 24/9/1991 at tempera¬tures simulating autumn, winter and spring conditions in the region in question (Figure 1). Six cylinders were taken out in each treat¬ment for determination of ammonium and nitrate nitrogen in each cylinder on 24/9/1991, 4/12/1991, 19/3/1992 and 4/5/1992.

In the soil from the 1-20 cm layer, nitrate nitrogen increased considerably during the total incubation period (24/9–4/5), with an ad-dition of more than 40 kg N/ha under good “drainage” conditions (1.0 and 6.0 mwc), whereas the amounts of ammonium nitrogen remained small, on average 1.8 kg N/ha (Figure 3). This was also valid for the peat soil from the 40-50 cm layer (ca. 0.5 kg N/ha). Here nitrate nitrogen increased by 16-17 kg N/ha at all three soil water tensions during the whole incubation period. On the contrary, the amounts of nitrate nitrogen remained very small in the subsoil from the 70-80 cm layer (Figure 3), obviously due to presence of gyttja with therefore a low pH value (4.0), also impeding nitrogen mineralisation. This is confirmed by a study of the amounts of am-monium and nitrate nitrogen in the 0-30, 30-60 and 60-90 cm lay¬ers in this soil on 22/5/1991, showing extremely small amounts of nitrate nitrogen within the 60-90 cm soil depth (Figure 2). Moreover, the amounts of ammonium nitrogen were clearly larger than in the soil layers above. This agrees with results from another fen peat soil, with a pH value of 3.9 in subsoil layers containing gyttja (Lindén, 2013). Water saturation (0.0 mwc) during incubation led to decreased amounts of nitrate nitrogen in the soil from the 10-20 cm layer during the periods 24/9-4/12 and 19/3-4/5, probably due to denitrification in anaerobic spots. Simultaneously, nitrogen mineralisation and nitrate formation may have taken place but to a decreased extent. In the soil from the 40-50 and 70-80 cm layers, denitrification did not seem to occur.

The results indicate that significant nitrogen mineralisation and nitrate formation would occur in the soil down to at least 50 cm un-der adequate drainage conditions in the field. The subsoil within this depth should therefore contribute to the nitrogen supply of the crops. The results indicate that rising the groundwater table up to 10-20 cm below the soil surface would reduce the amounts of ni-trate nitrogen as water saturation should cause denitrification and probably also reduced mineralisation and nitrate formation. How-ever, results achieved at water saturation in the soil from the 40-50 cm layer (Figure 3b) contradict this suggestion but may be considered an artefact due to the incubation technique. As nitrogen mineralisation and nitrate formation were impeded at about 70-80 cm soil depth due to the low pH value, this soil layer should not con-tribute to plant supply of nitrogen and nitrate leaching.

A statistical study was carried out based on the sex cylinders in each treatment and at each sampling time. By means of the standard deviations, it was demonstrated that 6 cylinders were enough for reducing the standard error to at most 5 kg nitrate nitrogen per ha in a 10-cm soil layer. For restricting the standard error to at most 2 or 3 kg N/ha, the number of cylinders required became too large from a practical point of view.

Series/Journal:Rapport (Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för mark och miljö) (11698476)
Year of publishing :2015
Depositing date:14 April 2015
Number:17
Number of Pages:49
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Institutionen för mark och miljö, Sveriges lantbruksuniversitet
ISBN for electronic version:978-91-576-9307-5
Language:Swedish
Publication Type:Report
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:P Natural resources > P30 Soil science and management
T Pollution > T01 Pollution
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Soil Science
Agrovoc terms:nitrogen, leaching, organic soils, mineralization, sweden
Keywords:kväveläckage, organogena jordar
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2569
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2569
ID Code:12117
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Soil and Environment
(S) > Dept. of Soil and Environment
Deposited By: Professor Anna Mårtensson
Deposited On:15 Apr 2015 13:49
Metadata Last Modified:14 Dec 2015 20:03

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits