2013; Duboc m.fl. 2017; Lemming, 2017; Wang m.fl. 2014). Ekstraktion efter inkubation i jord er dog ikke egnet i en mere rutinemæssig karakterisering af gødningsværdi til brug i praksis.
Tabel 6.7 Korrelationskoefficienter (r) for hver jordtype mellem restprodukternes fosforgenfindelse og de forskellige fosforekstraktioner udført på restprodukterne opgivet som % af Total-P. Også korrelationerne mellem fosforgenfindelsen og forholdet mellem den molære koncentration af fosfor og summen af de molære koncentrationer af jern og aluminium (med Al+Fe:P), og mellem den molære koncentrationen af calcium og fosfor (Ca:P), og fosfor ekstraheret med demineralisret vand og bikarbonat efter inkubation er angivet . Struvit indgår ikke i korrelationerne. Signifikansniveauer: P<0.05 = *, P<0.01=**, P<0.001=***, P<0.0001=****. Der er anvendt Spearman-korrelationer, fordi blandt andet fordi data ikke er normalfordelte.
Tabel er modificeret fra Christiansen m.fl. (fremsendt)
6.4 Markforsøg med restprodukter
I 2015 udførte vi to markforsøg med tilførsel af restprodukter ved dyrkning af vårbyg. Restprodukterne blev udbragt og nedpløjet i foråret før såning, og der blev fuldgødsket med kvælstof, kalium og svovl for at isolere fosforeffekten. Restprodukterne inkluderede to forskellige slamtyper, struvit, kompost og HalmTræAske. De to slamtyper kom fra to forskellige rensningsanlæg, hvor der var anvendt henholdsvis jern (Slam_Fe) og aluminium (Slam_Al) som fældningskemikalie. Restprodukterne og resultaterne fra analyser på produkterne er nærmere beskrevet i afsnit 6.1.
Markforsøgene blev udført på to forskellige lokaliteter. Det ene forsøg blev udført i Nordjylland på en lerblandet sandjord (JB 4) med fosfortal på 0,8-1,4 og reaktionstal på 6,0-7,2. Det andet markforsøg blev udført i Østjylland på en sandblandet lerjord (JB 6) med fosfortal på 1,3-1,6 og reaktionstal på 6,3-6,5.
Korrelation med fosfor genfindelse i potteforsøg Ekstraktionsmetode Brovst Årup1 Årup2
65
Af figur 6.3 fremgår det, at de to lokaliteter var meget forskellige i forhold til udbytteniveau og respons på fosfortilførsel. I forsøget i Nordjylland var der et relativt lavt udbytteniveau på ca. 50 hkg kerne/ha uden tilførsel af fosfor. Tilførsel af stigende mængder fosfor resulterede i merudbytter på op til 20 hkg/ha for tilførsel af 120 kg fosfor pr. ha. I forsøget i Østjylland lå det generelle udbytteniveau noget højere med kerneudbytter på 80-85 hkg/ha, og responskurven for tilførsel af stigende mængder fosfor var væsentligt fladere end for forsøget i Nordjylland (Figur 6.3). Fosfortilførslen gav merudbytter i størrelsesordenen op til 6,5 hkg/ha, men der var generelt ikke signifikant udslag for tilførsel af fosfor.
Figur 6.3 Responskurver for forsøgene i henholdsvis Nordjylland og Østjylland i 2015. Fejllinier viser standardafvigelsen (n=4).
Tilførsel af 60 kg fosfor/ha i enten Tripel-superfosfat eller i restprodukter øgede i stort set alle tilfælde udbytterne, men der var stor forskel i størrelsen på øgningen, både mellem produkterne og mellem forsøgene (tabel 6.8).
66
Foto 6.5 Fra markforsøget i Brovst, Nordjylland, med tydelig respons af behandling. I venstre side ses tilførsel med Slam_Fe (60 kg fosfor/ha) og til højre ses tilførsel med Tripel-superfosfat (80 kg fosfor/ha). Visne planter er skel mellem de to behandlinger. Foto af Nina Høj Christiansen.
I forsøget i Nordjylland gav alle tilførte restprodukter en tydelig og signifikant stigning i udbyttet. Struvit havde den største effekt og gav et kerneudbytte stort set på højde med Tripel-superfosfat. HalmTræAske og kompost havde de laveste effekter på omkring 40% af effekten af Tripel-superfosfat. Slam_Al resulterede i et lidt højere udbytte end Slam_Fe. Forskellen var ikke signifikant, men samme tendens kunne ses i det østjyske forsøg (tabel 6.8) og potteforsøg med samme produkter. Generelt har effekterne af restprodukterne i dette markforsøg været i god overensstemmelse med potteforsøgene med samme produkter, som er beskrevet tidligere i kapitlet.
I det østjyske forsøg, hvor respons på fosfortilførsel var noget mere beskedent end i det nordjyske forsøg (figur 6.3), var udbyttestigningerne for tilførslen af restprodukter også beskedne, og der var ingen signifikante forskelle mellem behandlinger (tabel 6.8). Dog var der en lille tendens til, at Slam_Fe, gav et udbytte, der var en anelse lavere end udbyttet for Tripel-superfosfat.
67
Tabel 6.8 Udbytte ved tilførsel af ingen fosfor (0 P) eller 60 kg fosfor/ha i enten Tripel-superfosfat eller forskellige restprodukter. Gennemsnit af 4 bestemmelser er vist. Tallet efter ± viser standardafvigelsen.
Udbytte (hkg kerne/ha)
Nordjylland Østjylland
0 P 48,4 ± 3,0 79,4 ± 3,1
Tripel-superfosfat 66,3 ± 1,5 82,7 ± 1,4
Slam_Fe 56,7 ± 0,7 80,9 ± 3,1
Slam_Al 58,8 ± 2,8 83,8 ± 1,3
Struvit 64,3 ± 1,6 83,8 ± 2,0
Kompost 55,9 ± 2,8 82,7 ± 2,4
HalmTræAske 55,3 ± 3,6 82,5 ± 2,5
Resultaterne af de to markforsøg viser, at effekten af fosfor i restprodukterne såvel som i Tripel-superfosfat afhænger af markens generelle behov for fosfor. I en mark med stort behov for tilførsel af fosfor, som i det Nordjyske forsøg, er effekten af det specifikke produkt afgørende for udbyttets størrelse. I en mark med mindre respons på fosfortilførsel, som i forsøget i Østjylland, er de specifikke egenskaber for restproduktet mindre vigtige, og der kan opnås tilfredsstillende udbytter uanset restprodukttype. Samtidig forventes det, at det tilførte fosfor vil bidrage til vedligeholdelse af jordens fosforstatus (tekstboks 2.1).
68
6.5 Referencer
Antonini S, Arias MA, Eichert T, Clemens J (2012) Greenhouse evaluation and environmental impact assessment of different urine-derived struvite fertilizers as phosphorus sources for plants Chemosphere 89:1202-1210 doi:10.1016/j.chemosphere.2012.07.026
Boen A, Haraldsen TK (2013) Meat and bone meal and biosolids as slow-release phosphorus fertilizers Agricultural and Food Science 22:235-246
Brod E, Ogaard AF, Hansen E, Wragg D, Haraldsen TK, Krogstad T (2015a) Waste products as alternative phosphorus fertilisers part I: inorganic P species affect fertilisation effects depending on soil pH Nutrient Cycling in Agroecosystems 103:167-185 doi:10.1007/s10705-015-9734-1
Brod E, Ogaard AF, Haraldsen TK, Krogstad T (2015b) Waste products as alternative phosphorus fertilisers part II: predicting P fertilisation effects by chemical extraction Nutrient Cycling in Agroecosystems 103:187-199 doi:10.1007/s10705-015-9731-4
Christiansen, NH., Sørensen, P, Labouriau, R., Christensen, BT., Rubaek GH. Can simple extractions of phosphorus in waste products predict its plant-avilability? (fremsendt)
Cruz-Paredes C, Lopez-Garcia A, Rubaek GH, Hovmand MF, Sorensen P, Kjoller R (2017) Risk assessment of replacing conventional P fertilizers with biomass ash: Residual effects on plant yield, nutrition, cadmium accumulation and mycorrhizal status Sci Total Environ 575:1168-1176 doi:10.1016/j.scitotenv.2016.09.194
Degryse F, Baird R, da Silva RC, McLaughlin MJ (2017) Dissolution rate and agronomic effectiveness of struvite fertilizers - effect of soil pH, granulation and base excess Plant Soil 410:139-152 doi:10.1007/s11104-016-2990-2
Delin S (2016) Fertilizer value of phosphorus in different residues Soil Use and Management 32:17-26 doi:10.1111/sum.12227
Duboc O, Santner J, Fard AG, Zehetner F, Tacconi J, Wenzel WW (2017) Predicting phosphorus availability from chemically diverse conventional and recycling fertilizers Sci Total Environ 599:1160-1170 doi:10.1016/j.scitotenv.2017.05.054FertilizerBrokerage (2018) Soft Rock Phosphate http://fertilizerbrokeragecom/soft-rock-phosphate.html
Frossard E, Sinaj S, Zhang LM, Morel JL (1996) The fate of sludge phosphorus in soil-plant systems Soil Sci Soc Am J 60:1248-1253 doi:10.2136/sssaj1996.03615995006000040041x
Frossard E, Skrabal P, Sinaj S, Bangerter F, Traore O (2002) Forms and exchangeability of inorganic phosphate in composted solid organic wastes Nutrient Cycling in Agroecosystems 62:103-113 doi:10.1023/a:1015596526088
HedenstedSpildevandA/S Effektiv rensning af spildevand med SBR. Anlægsdata Hedensted renseanlæg, Hedley M, McLaughlin M (2005) Reactions of phosphate fertilizers and by-products in soils. In: Sims TJ,
Sharpley AN (eds) Phosphorus: Agriculture and the environment., vol 46. Agronomy Monograph,
69
American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, Soil Science Society of America., pp 181-251
ISO 6878 (2004) ISO 6878: Water quality : Determination of phosphorus - Ammonium molybdate spectrometric method. 2 edn. ISO International Organization for Standardization,
Jeng AS, Haraldsen TK, Gronlund A, Pedersen PA (2006) Meat and bone meal as nitrogen and phosphorus fertilizer to cereals and rye grass Nutrient Cycling in Agroecosystems 76:183-191 doi:10.1007/s10705-005-5170-y
Kouno K, Tuchiya Y, Ando T (1995) Measurement of soil microbial biomass phosphorus by an anion-exchange membrane method Soil Biology & Biochemistry 27:1353-1357 doi:10.1016/0038-0717(95)00057-l
Kratz S, Haneklaus S, Schnug E (2010) Chemical solubility and agricultural performance of P-containing recycling fertilizers Landbauforschung 60:227-240
Krogstad T, Sogn TA, Asdal A, Saebo A (2005) Influence of chemically and biologically stabilized sewage sludge on plant-available phosphorous in soil Ecol Eng 25:51-60 doi:10.1016/j.ecoleng.2005.02.009 Lemming C (2017) Recycling phosphorus from wastewater - Plant availability of phosphorus from sewage
sludge and related products. Department of Plant and Environmental Sciences, Faculty of Science, University of Copenhagen Ph.D. Thesis:1-146
Li X, Rubæk GH, Müller-Stöver DS, Thomsen TP, Ahrenfeldt J, Sørensen P (2017) Plant Availability of Phosphorus in Five Gasification Biochars Frontiers in Sustainable Food Systems 1 doi:10.3389/fsufs.2017.00002
Li X, Rubaek GH, Sorensen P (2016) High plant availability of phosphorus and low availability of cadmium in four biomass combustion ashes Sci Total Environ 557:851-860 doi:10.1016/j.scitotenv.2016.03.077 Lindsay WL (1979) Chemical equilibria in soils. Chemical equilibria in soils. John Wiley and Sons. Chichester,
Sussex, UK.
Ma YL, Matsunaka T (2013) Biochar derived from dairy cattle carcasses as an alternative source of phosphorus and amendment for soil acidity Soil Sci Plant Nutr 59:628-641 doi:10.1080/00380768.2013.806205
Mathiesen P (2008) Novogro®30 – Værdifuld biologisk gødning. vol 6. Dansk Biotek,
Miljøstyrelsen (2016) Miljøgodkendelse af udvidelse af miljøteknik. Tillæg til ”Miljøgodkendelse til renseanlæg og biomassebehandling på Novozymes’ fabriksområde i Kalundborg” af 22. august 2003.
Miljø- og Fødevareministeriet, Miljøstyrelsen,
Moller K m.fl. (2018) Improved Phosphorus Recycling in Organic Farming: Navigating Between Constraints.
In: Advances in Agronomy, Vol 147, vol 147. Advances in Agronomy. pp 159-237.
doi:10.1016/bs.agron.2017.10.004
Morshedizad M, Leinweber P (2017) Leaching of Phosphorus and Cadmium in Soils Amended with Different Bone Chars Clean-Soil Air Water 45 doi:10.1002/clen.201600635
70
Ogaard AF, Brod E (2016) Efficient Phosphorus Cycling in Food Production: Predicting the Phosphorus Fertilization Effect of Sludge from Chemical Wastewater Treatment J Agric Food Chem 64:4821-4829 doi:10.1021/acs.jafc.5b05974
Ohno T, Erich MS (1990) Effect of wood ash application on soil-pH and soil test nutrient levels Agriculture Ecosystems & Environment 32:223-239 doi:10.1016/0167-8809(90)90162-7
Patterson SJ, Acharya SN, Thomas JE, Bertschi AB, Rothwell RL (2004) Barley biomass and grain yield and canola seed yield response to land application of wood ash Agron J 96:971-977
Plaza C, Sanz R, Clemente C, Fernandez JM, Gonzalez R, Polo A, Colmenarejo MF (2007) Greenhouse evaluation of struvite and sludges from municipal wastewater treatment works as phosphorus sources for plants J Agric Food Chem 55:8206-8212 doi:10.1021/jf071563y
Rajan SSS, Brown MW, Boyes MK, Upsdell MP (1992) Extractable phosphorus to predict agronomic effectiveness of ground and unground phosphate rocks Fertilizer Research 32:291-302 doi:10.1007/bf01050366
Schiemenz K, Eichler-Lobermann B (2010) Biomass ashes and their phosphorus fertilizing effect on different crops Nutrient Cycling in Agroecosystems 87:471-482 doi:10.1007/s10705-010-9353-9
Sinaj S, Traore O, Frossard E (2002) Effect of compost and soil properties on the availability of compost phosphate for white clover (Trifolium repens L.) Nutrient Cycling in Agroecosystems 62:89-102 doi:10.1023/a:1015128610158
Talboys PJ, Heppell J, Roose T, Healey JR, Jones DL, Withers PJA (2016) Struvite: a slow-release fertiliser for sustainable phosphorus management? Plant Soil 401:109-123 doi:10.1007/s11104-015-2747-3 Thomsen TP, Ravenni G, Holm JK, Ahrenfeldt J, Hauggaard-Nielsen H, Henriksen UB (2015) Screening of
various low-grade biomass materials for low temperature gasification: Method development and application Biomass & Bioenergy 79:128-144 doi:10.1016/j.biombioe.2014.12.019.
Velthof GL, van Beusichem ML, Raijmakers WMF, Janssen BH (1998) Relationship between availability indices and plant uptake of nitrogen and phosphorus from organic products Plant Soil 200:215-226 doi:10.1023/a:1004336903214
Wang T, Camps-Arbestain M, Hedley M (2014) The fate of phosphorus of ash-rich biochars in a soil-plant system Plant Soil 357:173-187.
71
7 Deklaration af restprodukters fosforgødningsværdi
Gitte Holton Rubæk1, Nina Høj Christiansen1, Leif Knudsen2, Camilla Lemming2 og Peter Sørensen1
1Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet
2SEGES