AP 2: Fosforeffekt av organisk avfall

Vi gjennomførte forsøk med 15 ulike produkter for å lære mer om deres effekt som fosforgjødsel, og for å finne ut om fosforeffekten kan beskrives med hjelp av enkle lab metoder.

Produktene som vi hadde med i forsøk var basert på husdyrgjødsel, fiskeslam (ekskrementer og fôrrester), matavfall eller avløpsvann (se faktaboks).

Veksthusforsøk

I et veksthusforsøk ble alle produktene tilsatt i en mengde som tilsvarer 3 kg P/daa. Plantetilgjengelighet av fosfor i disse produktene ble sammenlignet med ingen fosforgjødsling og med mineralfosfor i to ulike mengder, tilsvarende 1,5 og 3 kg P/daa.

Alle andre næringsstoffer enn fosfor ble gitt som næringsløsning for å sikre at det var kun fosfortilgangen som begrenset planteveksten.

Vi dyrket bygg hvor vi høstet hele planten når aksene begynte å bli synlig. Plantene har gjort unna det meste av næringsopptaket når de kommer til dette vekststadiet.

Forsøket ble gjennomført både med to typer jord:

• et næringsfattig vekstmedium (sand blandet med torv)
• en naturlig dyrkingsjord (leirjord)

Leirjordas innhold av lett tilgjengelig fosfor, målt som P-AL, var 5,4 mg/100 g jord. Ved dette P-AL-nivået er det anbefalt å gjødsle med like mye fosfor som det som fjernes med avlingene.

Til tross for et P-AL-nivå i leirjorda som tilsier behov for fosforgjødsling, fikk vi ikke respons på tilført fosfor i veksthusforsøket. Potter uten fosforgjødsel ga like høyt fosforopptak i plantene som potter med fosforgjødsel. I pottene med sand/torv ble det tydelig effekt av fosforgjødsling, og vi viser resultatene av denne delen av forsøket her.

Året etter brukte vi pottene med sand/torv-blandingen i et nytt veksthusforsøk for å klarlegge ettervirkningen av gjenværende fosfor i de organiske gjødselproduktene sammenlignet med mineralfosfor.

Plantetilgjengelighet av fosfor

Figur 2 viser tilgjengeligheten av fosfor i produktene, målt som fosformengde i plantene som ble høstet i veksthusforsøket.

Husdyrgjødselprodukter som var avvannet ved mekanisk separasjon viste i gjennomsnitt god effekt som fosforgjødsel sammenlignet med mineralgjødsel. Den gode gjødseleffekten kan forklares med at fosfor hovedsakelig forelå i form av lett tilgjengelige uorganiske forbindelser.

Fiskeslamprodukter som var avvannet og deretter tørket hadde i gjennomsnitt lavere fosforeffekt enn husdyrgjødselprodukter og mineralfosfor. Dette kan forklares med at fosfor i fiskeslamprodukter i stor grad forelå som stabile kalsiumfosfater.

Biokull basert på grisegjødsel eller fiskeslam hadde lav virkning som fosforgjødsel, sannsynligvis fordi pyrolyseprosessen omdannet fosfor i utgangsproduktene til tungt løselige kalsiumfosfater.

Struvitt viste en god fosforeffekt i dette forsøket, selv om struvittfosfor ikke var løselig i vann eller bikarbonat.

I figur 2 er bare forskjeller som er større enn cirka 8 mg P/potte statistisk sikre. Dette skyldes variasjon mellom gjentakene for de enkelte gjødseltypene. Det betyr at det ikke kan legges vekt på forskjeller mellom de ulike gjødseltypene som er mindre enn 8 mg P/potte.

Lave fosforeffekter til fiskeslamprodukter og biokull ble ikke kompensert med høyere fosfortilgjengelighet under ettervirkningsforsøket. Det vil si at fosforet i disse produktene ikke ble mer løselig over tid.

Se NIBIO rapport 7(30) for mer informasjon fra forsøket (lenke til rapporten i venstre kolonne).

Feltforsøk

I tillegg til veksthusforsøket gjennomførte vi et to-årig feltforsøk. Formålet med feltforsøket var å undersøke fosforeffekten til et utvalg av de organiske gjødselproduktene som vi hadde med i veksthusforsøket under naturlige feltforhold. Jorda var en leirjord med P-AL 5,5. Gjødselproduktene ble tilført årlig i mengder tilsvarende 3 kg P/daa/år. For å gi lik og tilstrekkelig nitrogentilførsel ble det supplert med mineralsk nitrogen.

I 2018 ga feltforsøket svært lave avlinger på grunn av det uvanlig tørre og varme været. I 2019 var vekstforholdene bedre. Likevel førte gjødselbehandlingene ikke til signifikante forskjeller i avling og fosforopptak i kornet i 2019.

Tilførsel av 3 kg P/daa to år på rad ga et betydelig overskudd på fosforbalansen. Jordanalysene viste likevel at det bare var mineralfosfor som ga en tydelig økning i jordas P-AL-verdi. Overskuddet av fosfor fra de organiske gjødselproduktene påvirket i liten grad jordas innhold av lett tilgjengelig fosfor. Dette bekrefter resultatene fra veksthusforsøket hvor vi observerte liten eller ingen ettervirkning av de organiske gjødselproduktene.

Se NIBIO rapport 7(30) for mer informasjon fra forsøket.

Enkel metode kan si noe om fosforeffekten til organisk gjødsel

Den beste og mest nøyaktige måten for å klarlegge fosforkvaliteten i organiske gjødselprodukter med ukjent fosforeffekt, er å måle fosforopptaket i planter etter gjødsling i veksthus- eller feltforsøk. Slike standardiserte og systematiske vekstforsøk er imidlertid både tidkrevende og kostbare.

For å få til fosforresirkulering i praksis, trenger vi enkle kjemiske analysemetoder som kan beskrive fosforkvaliteten i nye gjødselprodukter, og som kan erstatte tidskrevende og kostbare vekstforsøk.

Dette er utfordrende siden organiske gjødselprodukter kan være svært ulike i hvordan fosforet er bundet. Vanligvis er det meste av fosforet i organiske produkter bundet til kalsium, men i produkter med avløpsslam som er felt med aluminium- og/eller jernsalter er en stor andel av fosforet i stedet bundet til aluminium og/eller jern. Kalsiumbundet fosfor kan ha stor variasjon i løselighet avhengig av type organisk gjødsel og behandling av gjødselen. For eksempel vil pyrolyse for å lage biokull gjøre kalsiumfosfatene mindre løselige. Løseligheten av fosfor i avløpsslam er avhengig av jern- og aluminiums-konsentrasjonene i slammet. Jo mer jern og aluminium, jo lavere løselighet, men hvis en tilsetter kalk til slammet, vil løseligheten av fosforet øke.

Gjødselvareforskriften pålegger ekstraksjon av fosfor med ammoniumlaktat, en såkalt P-AL-analyse, for å gi informasjon om fosforkvaliteten i organiske gjødselprodukter. Tidligere forsøksresultater tyder på at det ikke nødvendigvis er noen god sammenheng mellom fosforeffekten og P-AL-fraksjonen i det organiske gjødselproduktet.

De 15 gjødselproduktene, som alle var dominert av kalsiumbundet fosfor, ble derfor analysert med flere aktuelle analysemetoder:

• Vannløselig P
• P-AL
• Olsen P
• Sitratløselig P

Tre av analysemetodene (vannløselig P, P-AL, Olsen P) ble gjennomført både etter standard metode og med et større væske:gjødsel forhold under ekstraksjonen enn standard.

Vi sammenlignet analyseresultatene med fosforopptaket i plantene i veksthusforsøket, for å vurdere om de enkelte analysemetodene kan brukes til å bestemme produktets gjødseleffekt. Vi tok ikke hensyn til struvitt i disse vurderingene, fordi fosfor i struvitt har ofte vist høy plantetilgjengelighet til tross for at det er løselig i flere typer ekstraksjonsløsning.

I våre tidligere forsøk har Olsen P pekt seg ut som en bedre metode enn de andre for å beskrive fosforkvaliteten i produkter med kalsiumbundet fosfor. Denne gangen kom modifisert Olsen P mye bedre ut enn vanlig Olsen P, og forklarte cirka 60 % av variasjonen i fosforopptak mellom gjødselproduktene.

Også P-AL, vannløselig- og sitratløselig P kom godt ut, og forklarte så mye som cirka 50 % av variasjonen i fosforopptak mellom gjødselproduktene.

Likevel er mye av variasjonen i fosforopptak fortsatt ikke forklart. Det kan skyldes forskjeller mellom produkter når det gjelder type kalsiumfosfater i produktet.

Med stor variasjon mellom produkttyper i fosforets bindingsform, kan gruppering av produktene etter type bindingsform være en vei å gå. Dette undersøkte vi i en dansk-norsk studie hvor vi samlet data for et vidt spekter av organiske gjødselprodukter. Vi fant at vi kan bedre bestemmelsen av produktenes fosforeffekt ved å gruppere produktene etter fosforets bindingsform og bruke ulik metode for bestemmelse av fosforeffekt for hver av gruppene (Brod et al. 2022). I tillegg til fosforekstraksjon brukte vi produktets kalsium- eller jern- og aluminiuminnhold i beregningen av fosforeffekt. Følgende tre grupper er aktuelle for norske produkter:

1) Produkter med kalsiumbundet fosfor

2) Aluminium- og/eller jernfelt avløpsslam 

3) Avløpsslam med kalk

Se NIBIO rapport 7(30) og Brod et al. (2022) for mer informasjon.