Advanced

Kan biokol minska kväveläckaget från skånsk åkerjord?

Håkansson, Hanna LU (2016) MVEK02 20161
Studies in Environmental Science
Abstract
Nitrogen leaching from modern agriculture can contribute to nitrogen enrichment in ground- and surface water, causing negative health effects or environmental issues by eutrophication. One technique to manage and reduce the nitrogen losses from arable land could be to apply biochar, a solid charred material that is produced from pyrolyzed biomass. Biochar has previously been shown by recent studies to retain nutrients, increase soil water-holding capacity, pH and the growth of mycorrhizal fungi.

In this study, a two week long laboratory experiment was performed to investigate if nitrogen leaching from a fertilized soil decreased with biochar amendment. Application of 3 t ha-1 biochar derived from sewage sludge was applied to a soil... (More)
Nitrogen leaching from modern agriculture can contribute to nitrogen enrichment in ground- and surface water, causing negative health effects or environmental issues by eutrophication. One technique to manage and reduce the nitrogen losses from arable land could be to apply biochar, a solid charred material that is produced from pyrolyzed biomass. Biochar has previously been shown by recent studies to retain nutrients, increase soil water-holding capacity, pH and the growth of mycorrhizal fungi.

In this study, a two week long laboratory experiment was performed to investigate if nitrogen leaching from a fertilized soil decreased with biochar amendment. Application of 3 t ha-1 biochar derived from sewage sludge was applied to a soil collected in the southern of Sweden. Both fertilized and non-fertilized soil treatments with and without biochar were performed and leached with water, which was then tested for the concentration of leached NH4-N and NO3-N with a photometer. Additionally, pH of the leachate water and the leached water volume was measured.

The result from this study did not show that addition of biochar derived from sewage sludge decreased leaching of neither NH4-N nor NO3-N from the fertilized soil treatments. The addition of biochar could not be proven to have any effect on the soil water-holding capacity and neither pH of the leachate water. The majority of the treatments had a larger total leakage of NH4-N than that of NO3-N.

Further studies are needed to investigate the potential of biochar amendment to decrease the nitrogen leaching from modern agriculture. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Biokol - vägen till ett mer hållbart jordbruk?

Ett sätt att minska mängden koldioxid i atmosfären är att binda kol till marken. Detta kan man göra genom att tillsätta biokol till åkermark. Biokol är en produkt av organiskt material som förkolnats genom upphettning i syrefria eller syrefattiga förhållanden, en process som kallas pyrolys. Biokol binder inte bara kol utan kan även öka den närings- och vattenhållande förmågan i jorden.

Förutom att biokol potentiellt kan bidra till att minska den globala uppvärmningen så har forskning visat att det dessutom kan öka växtproduktionen genom sin förmåga att hålla kvar näring i jorden samt minska läckaget av näringsämnen såsom kväve från mark. Läckage av kväve leder till övergödning i sjöar... (More)
Biokol - vägen till ett mer hållbart jordbruk?

Ett sätt att minska mängden koldioxid i atmosfären är att binda kol till marken. Detta kan man göra genom att tillsätta biokol till åkermark. Biokol är en produkt av organiskt material som förkolnats genom upphettning i syrefria eller syrefattiga förhållanden, en process som kallas pyrolys. Biokol binder inte bara kol utan kan även öka den närings- och vattenhållande förmågan i jorden.

Förutom att biokol potentiellt kan bidra till att minska den globala uppvärmningen så har forskning visat att det dessutom kan öka växtproduktionen genom sin förmåga att hålla kvar näring i jorden samt minska läckaget av näringsämnen såsom kväve från mark. Läckage av kväve leder till övergödning i sjöar och hav, vilket vi kan se ett resultat av i Östersjön. Uppemot hälften av Sveriges utsläpp av kväve kommer från jordbruket och det är nödvändigt att vi hittar metoder och tekniker för att minska kväveläckaget som både skapar problem för hälsa och miljö. Tillförsel av biokol kan vara en sådan teknik.

Hur väl ett biokol kan öka markens förmåga att hålla kvar kväve beror på flera faktorer och det är inte givet att alla biokol har förmågan att minska läckaget. Till stor del beror biokolets egenskaper på dess ursprung, alltså vad det är för organiskt material som omvandlats till kol. Detta kan vara allt från pappersmassa till avloppsslam. Egenskaperna blir också olika beroende på förhållandena under pyrolysprocessen, som kan ske under olika temperaturer och tid. Effekten av biokolet på kväveläckaget beror dessutom på jordens egenskaper dit den tillsätts.

En organisk restprodukt som innehåller mängder av nödvändiga näringsämnen för odling av mark, men som inte återförs till jordbruket är avloppsslam. Det är inte helt riskfritt att återföra slam till jordbruksmarker eftersom det även innehåller ämnen som är farliga att sprida och odla på, bland annat tungmetaller och läkemedelsrester. Däremot avskiljs under processen för att tillverka biokol drygt 90 % av dessa farliga ämnen från slammet. Därmed kan biokol dessutom vara ett hållbart alternativ för att återföra essentiella näringsämnen till jordbruket.

För att undersöka om biokol tillverkat av slam kan minska kväveläckaget från skånsk åkerjord satte jag upp ett laborativt experiment. Biokolet som undersöktes var tillverkat av slam och framtaget av företaget EkoBalans i Lund. Resultatet från studien visade inte på någon minskande effekt av biokol på läckaget av kväve, men många andra forskningsrapporter tyder på att biokol faktiskt kan minska kväveläckaget. Mer forskning behövs för att utröna vilka egenskaper hos biokolet som påverkar den näringshållande förmågan som i sin tur kan minska läckaget av till exempel kväve.

Biokolets effekt på kväveläckaget från jordbruket och dess potential att minska ett växande miljöproblem bör uppmärksammas och undersökas ytterligare. Biokol tillverkat av slam vore speciellt användbart i detta sammanhang eftersom det skulle återsluta kretsloppen av näringsämnen. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Håkansson, Hanna LU
supervisor
organization
course
MVEK02 20161
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
biochar, nitrogen leaching, sewage sludge
language
Swedish
id
8871846
date added to LUP
2016-05-03 15:53:11
date last changed
2016-05-03 15:53:11
@misc{8871846,
  abstract     = {Nitrogen leaching from modern agriculture can contribute to nitrogen enrichment in ground- and surface water, causing negative health effects or environmental issues by eutrophication. One technique to manage and reduce the nitrogen losses from arable land could be to apply biochar, a solid charred material that is produced from pyrolyzed biomass. Biochar has previously been shown by recent studies to retain nutrients, increase soil water-holding capacity, pH and the growth of mycorrhizal fungi.

In this study, a two week long laboratory experiment was performed to investigate if nitrogen leaching from a fertilized soil decreased with biochar amendment. Application of 3 t ha-1 biochar derived from sewage sludge was applied to a soil collected in the southern of Sweden. Both fertilized and non-fertilized soil treatments with and without biochar were performed and leached with water, which was then tested for the concentration of leached NH4-N and NO3-N with a photometer. Additionally, pH of the leachate water and the leached water volume was measured. 

The result from this study did not show that addition of biochar derived from sewage sludge decreased leaching of neither NH4-N nor NO3-N from the fertilized soil treatments. The addition of biochar could not be proven to have any effect on the soil water-holding capacity and neither pH of the leachate water. The majority of the treatments had a larger total leakage of NH4-N than that of NO3-N. 

Further studies are needed to investigate the potential of biochar amendment to decrease the nitrogen leaching from modern agriculture.},
  author       = {Håkansson, Hanna},
  keyword      = {biochar,nitrogen leaching,sewage sludge},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Kan biokol minska kväveläckaget från skånsk åkerjord?},
  year         = {2016},
}