Skara den 30 mars 2002 Till Jordbruksverket 551 82 Jönköping Redovisning av forskningsprojekt med anslag från Jordbruksverket år 2000 och 2001: Stallgödseltillförsel på senhösten utan ökad risk för N-utlakning genom spridning när marken är för kall för nitrifikation av ammoniumkvävet i gödseln. Dnr. 25-5793/99, 25-5144/00 Projektansvarig: Institutionen för jordbruksvetenskap Skara Sveriges lantbruksuniversitet Box 234, 532 23 Skara Tel. 0510-67112, E-post: borje.linden@jvsk.slu.se Härmed översänds följande handlingar: - Ekonomisk redovisning för projektet år 2000 och 2001 - Rekvisition av bidrag - Statusrapport (sakredovisning) För projektet har Jordbruksverket beviljat följande bidrag År 2000: 470.000 kr År 2001: 500.000 kr 1. Projektåret 2000 - rekvisition av återstående medel som ej utnyttjades 2000. Undersökningarna år 2000 påbörjades enligt de av Jordbruksverket godkända planerna i september med studier av nitrifikationen av flytgödselammoniumkväve under de förhållanden som råder i matjorden under hösten och vinter. Flytgödsel tillfördes jord vid tre tidpunkter under hösten. Studierna, som startades 2000, avslutades med de sista provtagningarna (vid Röbäcksdalen i Umeåtrakten i maj 2001). Härtill utfördes en studie under vintern 2000/2001 av inverkan på nitratbildningen av vattenhalten i jorden, vid de temperaturer som råder under den kalla årstiden. Analysresultat m.m. var inte klara förrän i juni 2001. Vid den ekonomiska redovisningen till Jordbruksverket till den 31 mars 2001 var det därför inte möjligt att få med alla kostnader. Av dessa skäl hade då bara 305.677 kr av det beviljade beloppet 470.000 kr utnyttjats. Vissa arbets- och analyskostnader tillkom efter detta. Härtill skulle försöksutförarna på tre försöksstationer debitera sina kostnader, när de avslutat 1
provtagningarna nu under våren 2001. Detta skedde först betydligt senare. En anhållan om reservering av ej utnyttjade medel gjordes av dessa skäl i samband med den ekonomiska redovisningen till den 31 mars 2001. Eftersom verksamheten för år 2000 har avslutats, rekvireras nu de medel som ej utnyttjats fram till den 31 mars 2001: Anslaget 470.000 kr 305677 kr (redovisade kostnader fram till 31 mars 2001) = 164.323 kr (se bifogad rekvisition). En redogörelse för de samlade kostnaderna för år 2000 medskickas. De totala kostaderna för de undersökningar som avser år 2000 uppgår enligt denna till 482.862 kr, vilket är 102,7 % av beviljat anslag. En rekvisition av dessa återstående med bifogas. 2. Projektåret 2001 De undersökningarna som startades år 2001 avsåg en upprepning av studierna hösten 2000 och vintern 2000/2001. Avsikten var att styrka resultaten genom att få med årsmånsvariationer. Därför påbörjades i stort sett samma studier av nitratbildningen efter flytgödselspridning, med tillförsel av flytgödsel vid tre tidpunkter under hösten. Detta utfördes även nu på fyra platser i landet, från Umeåtrakten i norr till Halmstadstrakten i söder. Även detta fall kommer studierna att avslutas först nu i år (= 2002). Därefter skall de sista analyserna utföras. Vidare startades under vintern 2001/2002 studier i klimatkammare för att renodlat studera nitrifikationen av flytgödselammoniumkväve vid olika temperaturer som kan råda under hösten och vintern: +5 o, +2 o, 0 o och 2 o. Dessa undersökningar kommer inte att vara avslutade förrän i juni, eftersom det inte funnits mer än två klimatkammare att tillgå, så att studier i två på varandra följande temperaturomgångar måst utföras. Det är inte rimligt att få de slutliga analysresultaten förrän i augusti 2002, varefter arbetet med sammanställning och slutlig utvärdering skall ta vid. Anhållan om reservering av projektmedel avseende år 2001 och rekvisition av hittills utnyttjade medel av 2001 års anslag Fram till den 31 mars 2002 har 294.292 kr förbrukats av 2002 års anslag på 500.000 kr, vilket motsvara 58,9 % av anslaget. Med tanke på de kostnader som uppkommer efter insändningen av denna redovisning (dvs. efter den 31 mars 2002) anhåller undertecknad om att de återstående medlen (205.708 kr) får utnyttjas efter den 31 mars 2002. En rekvisition av de medel (294.292 kr) som hittills utnyttjats för 2001 års anslag sänds separat till Jordbruksverket. Med vänlig hälsning Forskningsledare 2
Erhållna resultat (i sammanfattad form) till och med budgetåret 2001 och utvärdering Undersökningar 2000/2001 Flytgödsel innehåller ammoniumkväve, som till större delen omvandlas till nitrat efter spridning på åkerjord. Efter spridning av flytgödsel under hösten finns risk för ökad nitratkväveutlakning till följd av sådan nitratbildning. Men ju senare flytgödsel körs ut på hösten, desto kallare blir det, och därmed avtar nitratbildningen och kan teoretiskt sett helt stanna av när marken fryser. Denna undersökning har tagit sikte på att belysa hur nitratbildningen påverkas efter spridning av flytgödsel vid olika tidpunkter på hösten och i skilda landsdelar. För detta påbörjades i september 2000 en inkubationsundersökning, varvid nötflytgödsel blandades in i jord i plastflaskor, som placerades ut vid tre tidpunkter: mitten av september ( tidigt ), början av oktober ( medelsent ) och i månadsskiftet oktober-november sent på hösten ). Flaskorna sattes ut centralt i matjorden (med jord-flytgödselblandningen på 10-20 cm djup) och med ett avstånd mellan flaskorna om 50 cm. Konstruktionen är följande: Ett plaströr sticker upp ca 35 cm över markytan för luftning av flaskorna. Överst har röret en pip som är böjd nedåt för att förhindra att nederbördsvatten tränger in. Röret är fäst på ett skruvlock. Avsikten är att anslutningarna inte skall tillåta vatten att tränga in. Flytgödseltillsatsen till jorden motsvarade ett innehåll av 70 kg ammoniumkväve per ha. Den jord som använts är en måttligt mullhaltig lerig sandig mo från Götala i Västergötland. Vattenhalterna i flaskorna med och utan flytgödsel reglerades till 50 % av WHC (waterholding capacity), vilket kan motsvara vattenhalterna i åkerjord under stora delar av hösten. Undersökningen genomfördes hösten 2000 med tre upprepningar av varje behandling (med och utan flytgödsel) och vid varje tidpunkt. För detta placerades flaskorna ut i jorden i led som i vanliga fältförsök. Upprepningarna, som var tre, gjordes genom indelning av försöken i tre block på varje plats. Leden var slumpade inom blocken och med individuell slumpning på varje plats i enlighet med allmänna statistiska principer. Undersökningarna startade i mitten av september 2000 med utsättning av flaskor med flytgödsel inblandad i jord och ett kontroll-led med bara jord. Som platser för inkubationsundersökningarna valdes försöksgårdar i fyra landsdelar: Röbäcksdalen i Västerbotten, Hamre i södra Dalarna, Lanna i Västergötland och Lilla Böslid i Halland. Flaskor för inkubation sattes ut vid tre tidpunkter på varje plats: 1) tidigt, 2) medelsent och 3) sent på hösten (se ovan). Den tredje tidpunkten avsåg månadsskiftet oktober-november utom vid Lilla Böslid, där denna utsättning skedde den 1 december med hänsyn till det mildare höst- och vinterklimatet. Efter utsättningen provtogs flaskorna med ca 14 dagars mellanrum fram till den 1.12 för bestämning av innehållet av ammonium- och nitratkväve. Därefter ägde provtagning rum två gånger under vintern 2000-2001 vid L. Böslid. På samtliga platser skedde en avslutande provtagning alldeles när tjälen gått ur jorden i slutet av mars eller i april 2001. Förhållandet mellan halterna av ammonium- och nitratkväve vid de olika provtagningstillfällena jämfördes med utgångsläget vid utsättningen av flaskorna. De bildade mängderna nitrat-n minus mängderna i kontrollflaskorna utan flytgödseltillsats belyser graden av nitrifikation av flytgödselammoniumkvävet. Detta beskrivs genom de provtagningar som pågått ända fram till våren. Temperaturen mättes hela tiden i jorden med temperaturloggrar. De resultaten som erhölls 2002-2001 exemplifieras här av data från Hamre. I flaskorna med jord-flytgödselblandningen motsvarade ammoniumkväveinnehållet i medeltal 56 kg N/ha och nitratinnehållet 23 kg N/ha i skiktet 10-20 cm vid starttidpunkterna. Efter tillförsel av nötflyt- 3
gödsel den 15 sept. vid Hamre hade det mesta av ammoniumkvävet omvandlats till nitrat redan den 1 okt. Efter utsättning av flaskor den 5 okt. återstod 24 % av det tillförda ammoniumkvävet den 15 okt., och nitrifikationen av detta kväve syntes vara nästan helt avslutad den 31 okt. Av det ammoniumkväve som tillsattes den 31 okt. återstod 50 % den 15 nov. och mindre än 1 % den 1 dec. Nettomineralisering av kväve ägde rum från alla tre starttidpunkterna till början av december. De frigjorda mängderna var större efter tillsättning av flytgödsel än utan sådan. Organiskt bundet kväve i flytgödsel kan således hinna mineraliseras i jorden under hösten. På de andra platserna blev hastigheten för nitrifikationen av flytgödselammoniumkvävet likartad. Även på den nordligaste lokalen, Röbäcksdalen vid Umeå, hade nästan allt ammoniumkväve nitrifierats inom en halv månad efter tillförsel i mitten av september, medan skeenden försiggick tydligt långsammare efter tillförsel den 31oktober. I början av december hade dock allt tillsatt ammoniumkväve nitrifierats. Enligt resultaten synes tillförsel av flytgödsel så sent som i slutet av oktober således medföra fullständig nitratbildning under de temperaturförållanden som hösten 2000. Detta antyder ökad risk för nitratutlakning även i norra Sverige efter senhöstspridning. Ingenstans fanns flytgödselammoniumkväve kvar i ammoniumform vid eller strax efter tjällosningen på våren. Allt hade uppenbarligen nitrifierats dessförinnan, eller långt dessförinnan. Klimatkammarstudierna med varierad vattenhalt, från såbäddskonsistens till så stor vattenhalt att fritt vatten nästan bildades, tydde inte på någon nämnvärd effekt av vattenhalten inom detta ganska vida intervall. Man kunde annars ha tänkt sig att syrebrist vid hög vattenhalt skulle ha bromsat nitratbildningen. Så var inte fallet. Man kan alltså inte räkna med att höga vattenhalter på hösten eller vintern hämmar nitratbildningen, utom om marken är fullständigt vattenmättad och syrebrist uppstår. Undersökningar 2001/2002 Hösten 2000 var mycket mild, varför upprepning av studierna hösten 2001 och vintern 2000/2001 ansågs vara mycket viktig för tolkningen av resultaten. Detta gäller även de studier vid olika temperaturer, som utförs i klimatkammare vintern 2001/2002 fram till våren 2002: vid +5 o, +2 o, 0 o och 2 o under en period av tre månader. Ett spörsmål är hur fort nitratbildningen går vid fryspunkten, vilket uppenbarligen inte belysts renodlat tidigare. Frågan är också om det kan pågå en viss, fastän långsam nitratbildning vid ett par minusgrader. Hösten 2001 startades undersökningar med tillförsel av flytgödsel till jord i början av oktober, månadsskiftet oktober-november och mitten-slutet av november. Detta gjordes på samma platser som året innan: Röbäcksdalen vid Umeå, Hamre i södra Dalarna, Lanna i Västergötland och Lilla Böslid i södra Halland. Provtagning för bestämning av bildat nitrat har skett med ca tre veckors mellanrum, utom under vintern. De sista proverna tas ut i mars-april. Bara en del av analysresultaten har hittills erhållits, varför det ännu inte kan dras några slutsatser för årets studier. Undersökningarna i vid de olika, låga temperaturerna i klimatkammarna kommer inte att vara avslutade förrän i juni, eftersom det inte funnits mer än två klimatkammare att tillgå, så att studier i två på varandra följande temperaturomgångar (om tre månader var) måst utföras. 4
Eventuella föranledda förändringar av den ursprungliga projektuppläggningen: Eftersom flytgödselspridning tidigt på hösten (mitten av september) medför fullständig nitratbildning inom högst några veckor, och skillnaderna mellan åren inte kan förväntas bli stora, om just detta moment upprepas i de planerade undersökningarna hösten 2001, ansågs det vara lämpligt att byta studier av tillförsel av flytgödsel vid denna tidpunkt mot tillförsel bl.a. mycket sent på hösten (i november). Detta kan i praktiken bli aktuellt även i Norrland, om klimatförändringarna medför att vintern (med frusen mark) inte kommer förrän i novemberdecember. I Götaland förekommer det numera, att man plöjer under vintermånaderna december-februari, då det efter tillfällig kyla brukar bli längre mildvädersperioder. De numera mycket milda vintrarna gör alltså vinterplöjning möjlig. Så pass mycket senarelagd plöjning skulle kvävemineraliseringen minska under hösten, med mindre N-utlakning som följd. Kunde man under vintern sprida stallgödsel under en tövädersperiod och omedelbart plöja ned denna, bör det vara så pass kallt att nitratbildningen fortgår med mycket låg hastighet. Skulle det inte gå att vinterplöja finge man bara vänta till våren med att plöja lättare jord. Eftersom vårplöjning inte är möjlig på lerjord och stallgödselspridning på sådana jordar före vårbruket medför betydande markpackning, vore vinterplöjning med stallgödselspridning omedelbart dessförinnan en möjlighet i områden med milda vintrar att även på lerjordar undvika både höstspridning av stallgödsel och vårspridning (med åtföljande markpackning). Avsikten är därför att studera tillförsel av flytgödsel dels i slutet av november på alla platser och dels i januari (ej Röbäcksdalen och Hamre i Dalarna). Vidare undersöktes av liknande skäl (högre vattenhalter i jorden under senhöst och vinter) inverkan av olika grader av vattenmättnad i jorden, eftersom detta påverkar syretillgången i jorden och därmed nitratbildningens hastighet. Eftersom spridning under perioden december-februari kan tänkas bli aktuell med milda vintrar, som i varje fall periodvis tillåter plöjning under denna årstid, ansågs det också vara viktigt att undersöka inverkan på nitratbildningen av temperaturer när nollpunkten och ett par minusgrader. För detta startades studier i klimatkammare som nämnts under vintern 2001/2002. Bedömning av möjligheterna att nå målen med projektet: Möjligheterna att nå målet att belysa hur nitrifikationen av flytgödselammoniumkväve påverkas av tillförsel av flytgödsel vid olika tidpunkter under hösten (och vintern) tycks vara mycket goda med den använda tekniken. Denna har fungerat utmärkt på alla platser. Då vi även har satt ut temperaturloggrar på alla lokaler, kan även marktemperaturens förändringar följas och samband mellan temperatur och nitratbildning belysas. Däremot hade vi hoppats på att tillförsel av flytgödsel så pass sent som i månadsskiftet oktober-november inte skulle leda fullständig nitratbildning före vintern, åtminstone inte i Dalarna och Västerbotten. Att så ändå skedde under den milda hösten 2000, är en viktig erfarenhet med tanke på myndigheternas mål att minska kväveutlakningen, vilket denna undersökning tar sikte på att bidra till. Genom att undersökningarna upprepats 2001/2002, med en viss senareläggning av flytgödseltillförseln på hösten, har nitratbildningen vid kallare temperaturer kunnat undersökas. Även klimatkammarstudierna belyser detta. Det bedöms att mycket tillförlitliga resultat kommer att uppnås, och att dessa kan komma att påverka reglerna för stallgödseltillförsel under hösten. Skara den 30 mars 2002 Forskningsledare 5