Home About Browse Search
Svenska


Phosphorus

flows to swedish food chain, fertilizer value, effect on mycorrhiza and environmental Impact of Reuse

Linderholm, Kersti (2012). Phosphorus. Diss. (sammanfattning/summary) SLU, Alnarp, Sweden : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2012:84
ISBN 978-91-576-7731-0
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
927kB

Abstract

Phosphorus is an essential element for plants, animals and humans and is also a scarce resource as a raw material for fertilizer production. The flows of phosphorus to and from Swedish agriculture and food chain was investigated with a material flow analysis (MFA). The fertilizer value of recycled phosphorus in chemically precipitated sewage sludge, biological sludge, mineral fertilizer and ash was investigated in a three-year field experiment. The impact of different phosphorus fertilizers on arbuscular mycorrhiza (AM) was studied in field and pot experiments, and the environmental impact of different phosphorus fertilizers was evaluated by Life Cycle Assessment (LCA).
The results showed that Sweden has a positive phosphorus balance, but that phosphorus is concentrated on farms with more than one animal unit per hectare. Furthermore, the calculations were made on recent production and if Sweden increases the level of self-sufficiency, more phosphorus would be needed in the system.
In a long-term perspective, the form of phosphorus fertilizer used seems to be less important than maintaining soil phosphorus content to ensure phosphorus delivery to the crop when conditions in terms of moisture, temperature etc. are optimal. Easily soluble phosphorus in mineral fertilizer can be essential in a short-term perspective under dry conditions, or on phosphorus-deficient soils.
This thesis shows that with balanced phosphorus fertilization, it is possible to achieve good yield without compromising the possibilities for AM fungi to colonize roots.
Phosphorus recovery from ash is costly in terms of both energy and carbon dioxide emissions. The most efficient option for sewage sludge is to use it directly on farmland, but associated cadmium addition to soils can be a problem. The cadmium imports with food and feed to Sweden are currently unknown. Nitrogen is a valuable nutrient and is energy-demanding to replace, so fertilization systems that can keep nitrogen in usable form for production are preferable.
It was concluded that the energy and carbon dioxide bound during photosynthesis should be assigned to agricultural production and not the product user, e.g. a sludge incineration facility. Production of bioenergy should include all products that contain energy bound by photosynthesis, not only products used for fuel and heating.

Authors/Creators:Linderholm, Kersti
Title:Phosphorus
Subtitle:flows to swedish food chain, fertilizer value, effect on mycorrhiza and environmental Impact of Reuse
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Fosfor är helt livsnödvändigt för växter, människor och djur och är oersättligt vid odling. De brytvärda tillgångarna av fosfor är begränsade, särskilt de med låg halt kadmium vilket är den fosforråvara som Sverige efterfrågar.
I denna avhandling studerades förutsättningar för en uthållig försörjning med fosfor till svenskt jordbruk. Fosforflöden till svenskt jordbruk och matkedja undersöktes med hjälp av en materialflödesanalys (MFA). Värdet av mineralgödsel, olika typer av slam, samt aska som fosforgödselmedel undersöktes i ett tre år långt fältförsök. Växten samarbetar ofta med svamp för att bättre komma åt fosfor i jorden. Det samarbetet kallas mykorrhiza. Hur mykorrhizan påverkas av olika fosforgödselmedel studerades i fält- och kärlförsök. Slutligen gjordes en livscykelanalys (LCA) över olika sätt att förse svenskt jordbruk med fosforgödselmedel för att bedöma de olika gödselmedlens miljöpåverkan och energiåtgång.
Flödesanalysen av fosfor visade att Sverige har en positiv balans av fosfor, men att fosforn koncentreras på gårdar med mer än en djurenhet per hektar. Beräkningarna gjordes på nuvarande produktion i Sverige vilket innebär att om Sverige höjer sin självförsörjningsgrad av livsmedel så behövs mer fosfor till systemet.
Studien av fosforns växttillgänglighet visade att tillgången till lättlöslig mineralgödsel kan vara avgörande för acceptabel skörd vid torra förhållanden eller på jordar med lägre fosforhalt. Då förhållandena är optimala för grödan kan stora skördar erhållas även utan årlig fosforgödsling på jordar med normalt eller högre fosforinnehåll.
Samarbetet med mykorrhizasvampen påverkades inte av gödsling med kvalitetssäkrat slam, dvs. näringsrikt slam med låg grad av oönskade ämnen. Däremot minskade mykorrhizan dramatiskt i den behandling som hade fått en förrådsgiva av fosfor (45 kg/ha) med mineralgödsel fyra år tidigare. Livscykelanalysen visade att utvinning av fosfor från aska är dyrbart för miljön både räknat i energi och utsläpp av växthusgaser. Den mest miljövänliga metoden, räknat som energiåtgång och utsläpp av växthusgaser, är att använda avloppsslam direkt på åkermark, men kadmiumtillförseln kan bli ett problem. Mycket av kadmiumet i slammet kommer med födan av vilken en stor andel är importerad. Därför är det anmärkningsvärt att det görs mycket få analyser av kadmium på importerade livsmedel. Trots att avloppsslam bara innehåller en mindre mängd kväve som kommer till nytta i odlingen, så ger detta kväve starkt utslag i LCA-beräkningar. Det är därför en nackdel att göra sig av med kvävet genom förbränning av slam för att kunna utvinna fosfor ur askan.
I beräkningarna tillämpades den accepterade metoden att inte räkna koldioxidutsläppen vid förbränning av slam. En slutsats av LCA-studien är att det är mer rättvisande att tillskriva åkern och jordbruket bindningen av solenergi och koldioxid och inte den som använder produkten (förbrännaren). Termen bioenergi borde även omfatta bioenergi i livsmedel. Jordbrukaren kan välja att sälja sitt vete till kvarnen eller etanolfabriken. Samhällsnyttan borde anses vara lika stor (eller större) att producera mat som energi till bilar.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2012
Volume:2012:84
Number of Pages:45
Papers/manuscripts:
NumberReferences
ILinderholm, K., Mattsson J.E. & Tillman, A.M. (2012). Phosphorus flows to and from Swedish agriculture and food. AMBIO (Accepted 26 April 2012).
IILinderholm, K., Palm, O. & Persson, P. (2003). Plant availability of phosphorus in ash, calcium phosphate and different types of sewage sludge. Vatten 59 (3), 161-167. (The article is based on the licentiate thesis Linderholm, K. (1997). Fosforns växttillgänglighet i olika typer av slam, handelsgödsel samt aska. VA-Forsk rapport 1997-6. ISBN: 91-88392-23-6).
IIILinderholm, K., Caspersen, S. & Palm, O. (2012). Effect of sewage sludge and mineral fertilizer on arbuscular mycorrhiza. (Manuscript).
UNSPECIFIEDLinderholm, K., Tillman, A.M. & Mattsson J.E. (2012). Life cycle assessment of phosphorus alternatives for Swedish agriculture. Resources, Conservation and Recycling 66 (September), 27-39.
Place of Publication:SLU, Alnarp, Sweden
Publisher:Dept. of Agrosystems, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version: 978-91-576-7731-0
ISSN:1652-6880
Language:English
Additional Information:Finansiärer: Stiftelsen Växtnäringsforskning Anders Elofssons fond (KSLA) Bergstens fond (KSLA) VA Forsk (Svenskt Vatten)
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:F Plant production > F04 Fertilizing
F Plant production > F08 Cropping patterns and systems
P Natural resources > P30 Soil science and management
Subjects:Obsolete subject words > FORESTRY, AGRICULTURAL SCIENCES and LANDSCAPE PLANNING > Soil science > Soil biology
Obsolete subject words > FORESTRY, AGRICULTURAL SCIENCES and LANDSCAPE PLANNING > Plant production > Agronomy
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Environmental Sciences related to Agriculture and Land-use
Agrovoc terms:phosphorus, vesicular arbuscular mycorrhizae, cadmium, fertilizers, life cycle, assessment, sewage sludge
Keywords:Arbuscular mycorrhiza (AM), Material Flow Analysis (MFA), sewage sludge, cadmium, fertilizer, Life Cycle Assessment (LCA), phosphorus, manure
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-675
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-675
ID Code:9166
Department:(LTJ, LTV) > Agrosystems (until 121231)
Deposited By: K Linderholm
Deposited On:26 Oct 2012 07:01
Metadata Last Modified:02 Dec 2014 10:52

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits