SLU-nyhet

Att minska fosforutlakningen från jordbruket

Publicerad: 20 november 2019
frank-field.png

Förhöjd fosforkoncentration i ytvatten orsakar problem både för den biologisk mångfalden och oss människor. I en ny doktorsavhandling har Frank Schmieder undersökt vilken typ av fosforföreningar som finns i olika jordar, kända för att läcka fosfor, och hur dessa former kan bidra till utlakning.

Algblomningar i svenska sjöar och i Östersjön blir allvarligare och förekommer oftare. En orsak är att ytvattnet innehåller en allt högre koncentration av näringsämnen. Övergödning innebär en försämrad livsmiljö för många djur- och växtarter, negativa effekter på turism och fiskerinäringar och problem med dricksvattenförsörjningen.

Från klar sjö till slemmig röra

Ett av de mest problematiska näringsämnena för övergödning är fosfor. När fosforkoncentrationen i ytvatten ökar kraftigt, kan algstillväxten bli utbredd och förvandla en klar sjö till en grön, slemmig röra. Idag kommer det mesta av fosforn som hamnar i Sveriges sjöar och floder och i Östersjön från gödselmedel som sprids ut i jordbruket.

Svårt att minska fosforbelastningen

Att minska fosfortransport till ytvatten är svårt, delvis på grund av att fosfor i marken existerar i ett stort antal former, till exempel fosfatmineraler, fosfat adsorberat på ytan av andra jordmineraler och organisk fosfor.

– Alla de här formerna av fosfor beter sig olika i marken och det finns ett antal transportvägar som fosfor kan lämna jordbruket där det applicerats. När fosfor fästs vid små jordpartiklar kan det transporteras med vattenflödet från markytan efter kraftiga regn. I upplöst form kan fosforn transporteras med vattnet nedåt till dräneringsrör eller till grundvattnet, något som kallas utlakning, förklarar Frank Schmieder.

Ny teknik användes för att analysera olika former av fosfor

Idag finns det många sofistikerade analystekniker, t ex magnetresonans (NMR) och röntgenabsorptionsspektroskopi (XAS), som kan användas för att analysera fosfor i jord.

- I min avhandling använde jag en kombination av de här nya teknikerna tillsammans med traditionella extraktionstekniker för att underslka vilka fosforformer som finns i olika slags jordbruksjordar. Jag tittade på jordar som hade extra stor risk för att läcka, säger Frank

frank-lab.png
Synkrotronanläggningen i Nakhon Ratchasima, Thailand, där en del av fosforanalyserna utfördes. Foto: Frank Schmieder.

Tungt gödslade jordar har en hög risk för utlakning av fosfor

Jordar som har fått stora mängder gödsel under en lång period, ofta årtionden, kan klassificeras som högriskjordar. Gödsel innehåller mycket fosfor och kväve och appliceras ofta i höga doser för att grödorna ska växa så bra som möjligt.

I den tungt gödslade marken hade fosfor samlats i de övre jordlagren, främst adsorberad till järn- och aluminiumoxider. De här föreningarna är mycket viktiga för fosfordynamiken i de flesta jordar, eftersom de binder fosfor på reversibla sätt. Det finns dock en risk att adsorberat fosfor kan frigöras igen efter kraftigt regn.

Även en mer måttligt gödslad jord undersöktes. Här var de flesta bindningsplatser på aluminium- och järnmineral redan upptagna av fosfor, vilket innebär att jordens kapacitet att behålla fosfor nästan överskridits. Efter ett kraftigt regn finns det därför också en stor risk för fosforutlakning från sådana jordar. Här var fosforutlakning kopplad till poolen med fosfor adsorberat till aluminium- och järnmineraler.

I tungt gödslad jord kan fosfor stabiliseras som kalciumfosfater

En annan viktig fosforform identifierad i gödslad mark var kalciumfosfater, som utgör ungefär en tredjedel av det totala fosforinnehållet i den övre delen av marken. Vid det svagt alkaliska pH-värdet i den gödslade marken löstes inte kalciumfosfater upp så lätt och bidrog därför inte till fosforutlakning när jorden konstbevattnades. På grund av detta kan ett överskott av fosfor som hålls kvar i form av kalciumfosfater betraktas som ganska stabilt i tungt gödslade jordar.

– Om pH i jorden sänks framöver kommer den här stabiliteten försvinna eftersom kalciumfosfater löser sig lättare under sura förhållanden. Ironiskt nog kan regelbunden gödsling bidra till att stabilisera jordens pH i det alkaliska området eftersom gödsel i allmänhet är alkaliskt, säger Frank.

Kärrområden utgör en risk för utlakning

En annan riskfylld jordtyp är organiska jordar som utvecklats under vattentäta, syrefria förhållanden i sumpiga områden. Organiska jordar innehåller endast små mängder järn eller aluminiummineraler som kan binda fosfor. I kärrområden fanns en mycket mindre pool av fosfor bundet till järn- och aluminiummineralytor än i gödslad mineraljord och organisk fosfor lakades inte ut i ett bevattningsförsök.

– Men om vi fortsätter att odla de här jordarna kommer mycket av den organiska fosforn sannolikt att mineraliseras till oorganisk form och kan läcka ut, avslutar Frank.

Sidansvarig: cajsa.lithell@slu.se