Publikasjoner
NIBIOs ansatte publiserer flere hundre vitenskapelige artikler og forskningsrapporter hvert år. Her finner du referanser og lenker til publikasjoner og andre forsknings- og formidlingsaktiviteter. Samlingen oppdateres løpende med både nytt og historisk materiale. For mer informasjon om NIBIOs publikasjoner, besøk NIBIOs bibliotek.
2022
Forfattere
Cornelya Klutsch Simo Maduna Natalia Polikarpova Kristin Forfang Benedicte Beddari Karl Øystein Gjelland Paul Eric Aspholm Per-Arne Amundsen Snorre HagenSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Trine Eggen Heidi Amlund Robert Barneveld Aksel Bernhoft Gunnar Sundstøl Eriksen Belinda Eline Flem Torsten Källqvist Line Emilie Tvedt Sverdrup Stefan Trapp Anne Falk Øgaard Christiane Kruse Fæste Erik Jan Robert Lock Einar Ringø Håvard Steinshamn Robin Ørnsrud Åshild KrogdahlSammendrag
Key words: VKM, risk assessment, Norwegian Scientific Committee for Food and Environment, Norwegian Environment Agency, potential toxic elements (PTEs), fertiliser, soil improver, fertiliser products, growing media, circular economy, circulation of organic fertilisers, arsenic (As), cadmium (Cd), chromium Cr(tot) (Cr(III) and Cr(VI)), copper (Cu), lead (Pb), mercury (Hg), nickel (Ni), zinc (Zn). Background and purpose of the report The potentially toxic elements (PTE) arsenic (As), cadmium (Cd), chromium Cr(tot) (Cr(III) and Cr(VI)), copper (Cu), lead (Pb), mercury (Hg), nickel (Ni) and zinc (Zn) occur as ingredients or contaminants in many fertilisers, soil improvers, engineered soil and growing media. Application of these fertiliser products might represent a risk towards the environment, farm animals and humans, particularly when applied annually over several years. The present risk assessment evaluates the application of selected fertilisers according to certain scenarios for representative Norwegian agricultural areas, from Troms in the North to Ås in Southeastern and Time in Southwestern Norway, with different soil properties, precipitation and PTE concentration in present agricultural soil. There is an increasing trend to produce locally (e.g. in urban farming) and home-grown vegetables that are cultivated in engineered soil and growth media. The maximum levels (MLs) set for PTEs in different organic fertilisers, engineered soil and growing media for use in urban farming, home growing and the cultivation of vegetables and garden fruits, and a set of MLs also for application in agricultural cultivation of crops, have been evaluated. Environmental fate processes and the transfer of PTEs have been modelled and the environmental risks for terrestrial and aquatic organisms, including from secondary poisoning have been estimated. Potential risks to humans and farmed animals by increased exposure to PTEs from, respectively, agriculturally produced crops, vegetables cultivated at home and urban farming or forage and grazing have been evaluated. The recycling of nutrients is urgently needed to achieve circular economy, but the derived sustainable products have to be safe, which requires the introduction of and adherence to science-based maximum levels of unwanted substances (e.g. pollutants). This assessment evaluates consequences of the application of different fertiliser products: mineral P fertilisers, manure from cattle, pig, poultry and horse, fish sludge, digestates and sewage sludge - in order to identify PTE sources with potential environmental, animal and human health risks, and to evaluate the appropriateness of the current MLs regarding different applications of organic-based fertilisers, engineered soil and growing media at present, and in a 100-year perspective. Approach and methods applied The approach for environmental and health risk assessments builds on previous work performed for hazardous substances in soil (e.g. VKM 2019, VKM 2014, VKM, 2009, Six and Smolders, 2014). Concentrations of PTEs in soil over time were calculated using a mass balance model, which considers the input by atmospheric deposition, use of fertilisers and soil improvers, as well as loss by leaching, run-off and plant uptake. The resulting first-order differential equation was solved analytically and implemented into Excel®. Run-off and loss by leaching were estimated from data on precipitation, infiltrating fraction and run-off fraction of the water under consideration of the distribution coefficient Kd for the concentration ratio of bulk soil-to-water. This Kd value takes aging sufficiently into account and is thus more realistic than those derived from batch tests. The Kd was estimated separately for each region using established regression equations, with soil pH, organic matter content and clay content as predictors. ...........
Sammendrag
Avrenning fra jordbruk er en av kildene til næringsstoff i vassdrag i Rogaland. Det er viktig å redusere avrenning fra jordbruksareal for å nå miljømålet i vannforskriften om god økologisk tilstand (godt økologisk potensiale for de sterkt modifiserte vannforekomstene). Dette prosjektet har undersøkt vannmiljøtiltakene ugjødsla kantsone i eng og grasdekt kantsone i åker, som begge støttes gjennom midler fra Regionalt miljøprogram, samt naturlige kantsoner med og uten trær. Det ble valgt ut seks ulike lokaliteter, alle på Jæren i Rogaland. God infiltrasjonskapasitet i jorda er viktig for å redusere overflateerosjon fra eng og åker, samt å øke renseeffekt i kantsoner. På de undersøkte lokalitetene var det generelt høy jordfuktighet og meget dårlig infiltrasjonskapasitet. Resultatene tenderer mot høyere jordfuktighet og lavere infiltrasjonskapasitet jo lengre vekk fra vannforekomsten man kommer, unntatt der vannstanden i tilgrensende innsjøer var høy i perioden med feltarbeid. Det er derfor stor fare for overflateavrenning fra åker og nypløyd eng. Innslag av busker og trær så ut til å redusere jordfuktighet/øke infiltrasjonskapasitet i de naturlige kantsonene, noe som fremmer renseegenskapene til de naturlige kantsonene. Med ett unntak har alle undersøkte lokaliteter svært høyt innhold av lett tilgjengelig fosfor (P-AL), langt over hva som er anbefalt i NIBIOs gjødselnorm. Fosforverdiene i jorda i naturlige kantsoner og ugjødsla grasdekte kantsoner er generelt lavere enn inne på eng/åker, men klassifiseres fortsatt som høye eller meget høye. Årsaken til lavere verdier i naturlige- og grasdekte kantsoner kan være en kombinasjon av følgende tre faktorer: 1) de undersøkte grasdekte kantsonene har ikke blitt gjødsla minimum de siste 10 år; 2) fosfor er fjernet fra grasdekte kantsoner gjennom høsting av graset og 3) fosforstatus kan i utgangspunktet ha vært lavere i kantsoner enn inne på eng/åker. En nær sammenheng mellom P-AL-verdiene i naturlige kantsoner og P-AL-verdier inne på eng/åker, indikerer fosfortransport fra eng/åker ut mot vassdraget. Å redusere fosforstatus på eng/åker er derfor et viktig tiltak for å redusere faren for fosforlekkasjer til vann. Graset i de ugjødsla kantsonene tar opp fosfor fra jorda. Det er derfor et viktig tiltak å høste graset for å redusere fosforinnholdet i den svært fosforrike jorda. Et tiltak for å øke fosforuttaket fra grasdekte kantsoner kan være en forsiktig gjødsling med nitrogen og eventuelt kalium i de grasdekte kantsonene. Dette kan gi økte grasavlinger og dermed øke fosforopptaket fra jord og mengden fosfor som kan fjernes med avlingene. Nitrogen kan imidlertid være et begrensende næringsstoff i kystvann, og en eventuell nitrogengjødsling bør derfor utføres med forsiktighet. En må være spesielt forsiktig med nitrogengjødsling rett før nedbør, eller om det er meldt om algeoppblomstring langs kysten. Den naturlige kantsonen høstes ikke, og det er derfor et viktig tiltak å redusere fosfortilførselen fra arealet innenfor for å redusere fosforinnholdet i plantemassen. Økt fosforinnhold i plantemassen medfører økt fare for utlekking av fosfor gjennom vinteren.
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Randika K. Makumbura Miyuru Gunathilake Jayanga T. Samarasinghe Remegio Confesor Nitin Muttil Upaka RathnayakeSammendrag
Hydrologic models are indispensable tools for water resource planning and management. Accurate model predictions are critical for better water resource development and management decisions. Single-site model calibration and calibrating a watershed model at the watershed outlet are commonly adopted strategies. In the present study, for the first time, a multi-site calibration for the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) in the Kelani River Basin with a catchment area of about 2340 km2 was carried out. The SWAT model was calibrated at five streamflow gauging stations, Deraniyagala, Kithulgala, Holombuwa, Glencourse, and Hanwella, with drainage areas of 183, 383, 155, 1463, and 1782 km2, respectively, using three distinct calibration strategies. These strategies were, utilizing (1) data from downstream and (2) data from upstream, both categorized here as single-site calibration, and (3) data from downstream and upstream (multi-site calibration). Considering the performance of the model during the calibration period, which was examined using the statistical indices R2 and NSE, the model performance at Holombuwa was upgraded from “good” to “very good” with the multi-site calibration technique. Simultaneously, the PBIAS at Hanwella and Kithulgala improved from “unsatisfactory” to “satisfactory” and “satisfactory” to “good” model performance, while the RSR improved from “good” to “very good” model performance at Deraniyagala, indicating the innovative multi-site calibration approach demonstrated a significant improvement in the results. Hence, this study will provide valuable insights for hydrological modelers to determine the most appropriate calibration strategy for their large-scale watersheds, considering the spatial variation of the watershed characteristics, thereby reducing the uncertainty in hydrologic predictions.
Sammendrag
Three strains of chlorophyte microalgae indigenous in Norway were studied regarding their potential for nutrient removal and resource recovery from wastewater. The nutrient uptake, growth, and cell composition (total proteins and carbohydrates) were monitored under a controlled batch environment for 14 days. Additionally, the fatty acids were analyzed at the end of the study. The fastest nutrient removal was achieved by Lobochlamys segnis F12 that used up NH4+ (28 mg L-1) and PO43- (15 mg L-1) after 4 days. Similar PO43- uptake was achieved by Tetradesmus wisconsinensis H1 while its NH4+ uptake took 2 days longer. Both strains showed a higher specific growth rate (1.1 day-1) than Klebsormidium flaccidum NIVA-CHL80 (0.55 day-1). The highest biomass (1.276 ± 21 mg L-1) and carbohydrates content (40%) were achieved by T. wisconsinensis. K. flaccidum was characterized by superior protein content (53 ± 4%). In terms of total fatty acids production both K. flaccidum and L. segnis were favored (184 ± 6 and 193 ± 12 mg g-1 dry cells), especially with their high polyunsaturated fatty acid content (82 and 67%, respectively). The fatty acids of K. flaccidum consisted mainly C18:2 n-6 (73% of the total). L. segnis had a preferable n3 to n6 ratio (1.3) in their fatty acid profile. The proteins and carbohydrates content changed in all strains depending on the growth stage. Therefore, resource recovery scenarios could be further optimized for a specific cell component production combined with an appropriate strategy for nutrient removal from wastewater.
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Adam O`Toole Ole Erik Lunder Simon Weldon Alexandra Rassat Erik J. Joner Vibeke Lind Daniel RasseSammendrag
En oppsummering av utredning som tar hensyn til både vitenskapelige funn og praktisk erfaring viser: Positive effekter mht. forbedring av jordkvalitet, men begrenset avlingseffekt i Norden Samlete funn fra internasjonal forskning viser generelt at biokull bidrar positivt til både forbedring av jordkvalitet og avling. Forskning fra Norge og Norden viser en beskjeden positiv effekt på jordkvalitet, og ingen effekt på planteavling når ubehandlet biokull ble tiført dyrkingsjorda. Innblanding av biokull i næringsrik biorest (fra biogassanlegg) har enten ingen eller en liten positiv effekt på planteavlinger, og vi anbefaler mer forskning for optimalisering for slik bruk. Biokull kan forbedre komposteringprosesser og redusere klimagassutslipp under kompostering Biokull bidrar positivt til forbedring av komposteringsprosesser, og de fleste studier viser en reduksjon i produksjon av N2O og CH4 under kompostering med biokull, samt redusert tap av NH3. Effekten av biokull er størst når biokull tilsettes ved oppstart av en komposteringsprosess. Biokulltilsetning gir raskere kompostering og et mer stabilt og hygienisert produkt. Kompost-biokull-blandinger gir ikke økt planteavling sammenlignet med kompost uten biokull. Biokull i gjødselvarer kan gi økt avling, og bedre utnytelse av næringsstoffer, men teknologien trenger videre utvikling og det finnes ingen slike produkter på markedet i Norge. Internasjonal forskning viser at når biokull brukes som del av en gjødselvare, øker avlingene i snitt med ca. 17% sammenlignet med kontrollbehandlinger med samme mengde N-gjødsling, men uten biokull. Binding av næringsstoffer på biokulloverflater krever mer avansert teknologi enn opprinnelig antatt. Mens mye forskning pågår internasjonalt og i Norge, har vi ingen produkter på markedet i Norge for utprøving. Utvikling av biokullfilter for gjenvinning av NH3 i gjødselværer kan også bli en lovende teknologi. Biokull i fôr til husdyr kan bedre dyrehelse Tilskudd av biokull i dietten til fjørfe, svin og drøvtyggere har vist å kunne bedre dyrehelse og redusere sykdom forårsaket av en rekke patogene bakterier. Undersøkelsene er utenlandske, og det er ikke gjennomført forsøk i Norge som kan vise slike resultater. Forsøk gjennomført av NIBIO viser at tilsetning av 2 % biokull i fôret til lam i 6 uker ikke påvirket totalt fôropptak. Tilsetning av biokull ved fôring av smågris utført på gårder i Innlandet viste redusert forekomst av diaré, og i noen tilfeller vektøkning. Ellers varierte resultatene mellom dyreinnsett, uten klare positive eller negative effekter. Varierende effekter på binding av tungmetaller, avhengig av jordtype og type biokull Forsøk med ulike typer forurenset og naturlig tungmetallrik jord (bl.a. alunskiferjord) der biokull ble tilsatt for å redusere opptak i planter, har vist varierende effekt mht. ulike tungmetaller, ulike typer biokull og ulike typer jord og planter. Biokull med gode bindingsegenskaper bør testes for å optimalisere denne anvendelsen.
Forfattere
Daniel Rasse Simon Weldon Erik J. Joner Stephen Joseph Claudia I. Kammann Xiaoyu Liu Adam O'Toole Genxing Pan Nazli Pelin Kocatürk SchumacherSammendrag
Background Biochar-based fertilizer products (BCF) have been reported to increase both crop yield and N-use efficiency. Such positive effects are often assumed to result from the slow-release of N adsorbed on BCF structures. However, a careful review of the literature suggests that actual mechanisms remain uncertain, which hampers the development of efficient BCF products. Scope Here, we aim at reviewing BCF mechanisms responsible for enhanced N uptake by plants, and evaluate the potential for further improvement. We review the capacity of biochar structures to adsorb and release N forms, the biochar properties supporting this effect, and the methods that have been proposed to enhance this effect. Conclusions Current biochar products show insufficient sorption capacity for the retention of N forms to support the production of slow-release BCFs of high enough N concentration. Substantial slow-release effects appear to require conventional coating technology. Sorption capacity can be improved through activation and additives, but currently not to the extent needed for concentrated BCFs. Positive effects of commercial BCFs containing small amount of biochar appear to result from pyrolysis-derived biostimulants. Our review highlights three prospects for improving N retention: 1) sorption of NH3 gas on specifically activated biochar, 2) synergies between biochar and clay porosities, which might provide economical sorption enhancement, and 3) physical loading of solid N forms within biochar. Beyond proof of concept, quantitative nutrient studies are needed to ascertain that potential future BCFs deliver expected effects on both slow-release and N use efficiency.
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag