Work on climate change with UMB Nitrogen group at IPM ( )

Transkript

1 BACHELOR- OG MASTEROPPGAVER INNEN JORD BIOGEOKJEMI PLANTEERNÆRING Langt de fleste oppgavene er i utgangspunktet beskrevet til å passe som en 30 eller 60 studiepoengs masteroppgave. De fleste av disse temaene kan også tilpasses mindre bacheloroppgaver. Oppgavene som er beskrevet som 15 studiepoengs bacheloroppgave er markert. Oppgavene er plassert under studieprogrammene Plantevitenskap og Miljø og naturressurser. Noen oppgaver kan passe under begge studieprogrammene og er derfor tatt med begge steder. Det kan være at du har et tema du vil jobbe med som ikke er foreslått av oss. I så fall, ikke nøl, ta kontakt så kan vi diskutere det. Ta kontakt med faggruppe jord, som holder til i 1. og 2. etasje i Jordfagbygget. Work on climate change with UMB Nitrogen group at IPM ( ) Vi tilbyr fortløpende masteroppgaver (både på 30 og 60 studiepoeng) på spennende temaer innen klimaforandring, nitrogen omsetninger og klimagassutslipp i ulike landøkosystemer. Vi har prosjekter i klimasoner som spenner fra subtropisk (Kina, Indonesia), boreal (både landbruks- og naturlige systemer) til arktiske strøk (Siberia). Various master s thesis positions (both 30 and 60 points) are available during Topics are related to climate change, nitrogen dynamics and greenhouse gas emissions in terrestrial ecosystems ranging from subtropical China and Indonesia, via agricultural and boreal wetland ecosystems to Siberian tundra. For more information contact: Peter Dörsch Lars Bakken peter.doersch@umb.no lars.bakken@umb.no N 2 O utslipp fra kløverrik økologisk eng Nøkkelplanten i økologisk grovfôrdyrking er kløver som i symbiose med Rhizobium bakterier fikserer nitrogen fra lufta. Som nitrogenkilde er kløver avgjørende i økologisk drift, men det er dokumentert at kløver utgjør risiko for tap av nitrogen utenfor vekstsesongen bl.a. i form av lystgass (N 2 O). Vi har målt lystgassutslipp gjennom vinteren men mangler fremdeles svar om vintertapene kompenseres med mindre klimagassutslipp gjennom vekstsesongen i gras-klover eng. Masteroppgaven vil fokusere på hvordan driftsmåte påvirker nitrogen utslipp i form av lystgass gjennom vekstsesongen især fra kløverrik eng. Det ble aktuelt å ta prøver av planter og jord, i tillegg til gassmålinger. Oppgaven vil bestå av feltforsøk, analyser på lab og dataanalyse. Feltforsøk vil foreligge i Nord Norge (Tjøtta, Helgeland). Forsøksarbeid kan kombineres med fine naturopplevelser.

2 Kontaktpersoner: Peter Dörsch, mob Fosfor i jord og vann. Fosfor er et makronæringsstoff som planter ikke klarer seg uten dersom de skal ha en normal livssyklus. Fosfor er også vekstbegrensende for alger i ferskvann og avrenning fra jordbruket er en vesentlig kilde til eutrofiering. Fosfor er en begrenset ressurs på verdensbasis og for å ha muligheter til å produsere mat til en stadig økende befolkning er det derfor viktig å hindre at fosfor kommer på avveie. Fosforfraksjoner i jord. Planter og andre organismer i jord er i stor grad avhengig av at P finnes i lett tilgjengelig form. Fosfor er vekstbegrensende for alger i vann og konsentrasjonen av P i vann er bl.a. styrt av P-nivået og bindingsstyrken til P i jorda som vannet passerer. Vi har imidlertid liten oversikt over likevektskonsentrasjonen av P i jordvæska både i dyrka og naturlig jord under ulike betingelser selv om dette er en viktig parameter både med hensyn til plantevekst og forurensning. Det vil også bli utarbeid relasjoner mellom kjemiske parametre i jorda og biotilgjengelig P for planter og alger. Oppgaven vil omfatte felt og laboratoriearbeid. Ønsket bakgrunn: Gode basiskunnskaper i jordkjemi, jordanalyser og vannforurensning. Sivhøsting som tiltak for å redusere fosforinnholdet i sedimenter I flere innsjøer, f.eks Vansjø, og i dammer er det kraftig sivvegetasjon i litoralsonen og i selve basenget. Målinger viser at sivet kan inneholde betydelige mengder fosfor og dersom det blir høstet kan det bidra til en vesentlig uttapping av fosfor fra sjøen eller dammen. Oppgaven går ut på å ta sivprøver fra ulike lokaliteter i Vansjø eller i dammer og analysere fosforinnholdet i disse og gjøre estimater for hva høstingen kan bety for bedret vannkvalitet på sikt. Det tas også sedimentprøver på stedene

3 hvor sivet høstes og disse analyseres for P-innhold og korreleres mot innholdet i sivet. Positive og negative sider med sivhøsting som tiltak for bedre vannkvalitet vurderes opp mot tradisjonelle tiltak i landbruket på land. Ønsket bakgrunn: Gode basiskunnskaper i planteernæring, jordkjemi/jordanalyser og vannforurensning. Effekten av organisk jord og myr på vannkvaliteten i landbruksområder Tap av fosfor fra myrjord og annen jord med lavt innhold av mineralmaterialet kan i områder med mye nedbør bidra vesentlig til eutrofiering av vann. I tillegg til tap av næringsstoffer vil det tapes løst organisk materiale (DOC). Høy konsentrasjon av fosfor i kombinasjon med DOC kan øke risikoen for eutrofiering. Myrjord kan også ha en indirekte effekt på vannkvalitet ved at de negativt ladede organiske molekylene vil konkurrere med fosfat om å binde seg i jorda, da i hovedsak til jern og aluminiumsforbindelser i sedimentene. Dersom konsentrasjonen av DOC er høy nok kan til og med fosfor frigjøres fra sedimentene. Med et varmere klima vil omsetningen av organisk materiale øke og det vil medføre økt avrenning av DOC som igjen vil påvirke fosfortapet fra jorda. IPM har et prosjekt sammen med Bioforsk med hovedmålsetning å øke kunnskapen om fosfordynamikken i organisk jord og myr og hvordan slike arealer påvirker vannkvaliteten i områder dominert av landbruk. Ved implementeringen av EU s vannrammedirektiv vil denne kunnskapen være til stor nytte. Prosjektet har 3 hovedaktiviteter som hver for seg kan knytte til seg en mastergradsstudent. 1. Ulike tilsetninger til organisk jord som en metode til å øke bindingen av fosfor Hypotesen er at tilsetning av fosforadsorberende materiale vil redusere avrenningen av P og plantetilgjengeligheten av P i jorda. Videre vil jernrike tilsetninger ha minimal effekt under reduserende forhold. Hypotesene vil bli testet i laboratorieforsøk med jordsøyler med innblanding av ulike tilsetningsstoffer i varierende mengder og i kombinasjon med ulike gjødslingsnivåer for P. Avrenning fra søylene etter vanning måles og det registreres både fosfor og DOC samt avrenning av andre næringsstoffer. 2. Effekten av løst organisk karbon (DOC) på P-avrenning fra dyrka mark Hypotesen er at løste organiske anioner vil konkurrere med fosfor om bindingsplassene på jordog sedimentpartiklene og som resultat øke konsentrasjonen av P i vannet. Hypotesen vil bli testet i laboratorieforsøk med jord og sedimenter med ulikt innhold av fosfor og innhold av leire. DOC vil bli samlet fra vann med et naturlig høyt innhold av løst organisk materiale til bruk i testene. Sedimentprøver fra innsjøer vil bli testet i inkuberingsforsøk i kontakt med vann med varierende mengde DOC hvor utlekking av P måles. I tillegg vil det i denne oppgaven inngå adsorbsjonsstudier på jorda som testes for detaljstudier av fosfordynamikken mellom jord vann og organisk materiale.

4 3. Avrenning av P fra jord med høy fosforstatus på grunn av husdyrgjødsel Hypotesene som vil testes er at det ikke er noen sammenheng mellom jordas P status og avrenning av P i jord som er gjødslet med husdyrgjødsel og at tilførsel av husdyrgjødsel ikke har noen effekt på avrenningen av fosfor. Høy tetthet av husdyr har medført høyt innhold av fosfor i dyrka jord mange steder i Norge. Det er mangelfull kunnskap om hvorvidt høy P status i toppjorda vil forårsake høy P konsentrasjon i avrenningen fra disse jordene. Prosjektet har forsøk gående på Jæren og masteroppgaven kan knyttes til dette distriktet hvor bruk av husdyrgjødsel er meget høy. Jordsøyler fra mineraljord og myrjord med ulik P-status vil undersøkes på laboratoriet for utlekking av fosfor før og etter tilførsel av husdyrgjødsel. Ønsket bakgrunn for alle 3 oppgavene: Gode basiskunnskaper i jord- og vannfag og kurs i jord- og/eller vannanalyser. Tilgjengelighet av fosfor i slam Slam fra renseanlegg hvor fosfor er felt med ulike typer fellingskjemikalier er en stor potensiell ressurs som gjødsel. Forsøk har imidlertid vist at fosfor er tungt tilgjengelig for plantene dersom det er felt med jern og aluminium, men at tilgjengeligheten er vesentlig bedre dersom slammet er behandlet med kalk. Jordas surhet vil være viktig for tilgjengeligheten. Vi har nå gående et langvarig prosjekt hvor studiet av tilgjengelighet av fosfor følges både i feltforsøk og veksthusforsøk under mer kontrollerte betingelser. En problemstilling som egner seg godt for en masteroppgave er vekstforsøk for å studere effekten av ph på opptak av fosfor i plantene. Flere slamtyper vil bli testet og ph variert innen et område som man ofte finner i dyrka jord, dvs. for det meste sur jord. Oppgaven vil inneholde både gjennomføring av vekstforsøk, noe arbeid med analyser av jord og planter samt sammenstilling og drøfting av forsøksresultater under veiledning av forskerne i prosjektet. Prosjektet er et samarbeid mellom IPM og Bioforsk Jord og miljø. Ønsket bakgrunn: Gode basiskunnskaper i jord- og planteernæring og ønskelig med noe laboratorieerfaring. Undersøking av akkumulering av tungmetall, særlig kadmium, i jord og planter i økologisk dyrket områder Økologisk dyrking har økt i stor omfang i siste årene over hele landet og mange av disse gårdene finnes også i områder med alunskifer som er kjent å innholde høyere mengder av

5 tungmetaller. Vi vet lite om hvordan økologisk dyrking påvirker tilgjengelighet av tungmetaller i jord og opptak i planter. Innen metallene er det kadmium (Cd) som er mest løselig i jord og er også mest skadelig for mennesker og dyr. Oppgaven vil omfatte undersøkelser om metallinnhold i jord og planter (korn, gras, og poteter)fra økologisk dyrket områder med forskjellige jordtyper og dyrkingsform (med og uten husdyr). Oppgaven vil omfatte felt og laboratoriearbeid Kontaktperson: Bal Ram Singh balram.singh@umb.no Tolerance to high aluminium (Al) and low phosphorus (P) concentration by plant species and varieties grown in tropical soils High Al and low P are one of the biggest constraints for crop growth in highly weathered and low fertility tropical soils. Plant species and varieties vary greatly in their tolerance to high Al concentration and some species and varieties have also shown acquisition of P from low P soils through morphological changes in their root system. The International Institute of Soil Biology and Fertility of Soils (CIAT) in Colombia, with whom we have had very close cooperation for the last 10 years, have initiated a program to assess the potential of various species (grasses, beans etc) and their varieties in acquiring P from low P soils. The proposed study will be connected to this program and will be carried out at this centre. The study will involve both field or greenhouse and laboratory work. In cooperation with International Institute CIAT in Colombia) Kontaktperson: Bal Ram Singh balram.singh@umb.no Bioenergi: Utnyttelse av biprodukter fra biogassprosessen til gjødsel i planteproduksjon. Knyttet til temaet fornybar energi og utnyttelse av biomasse til energiproduksjon, ønsker en her å utnytte biprodukter fra gassprosessen til ny biomasseproduksjon. Biproduktene fra en gassprosess med biomasse som råstoff inneholder bl.a. plantenæringsstoffer som en ønsker å resirkulere i produksjon av planter.

6 Metode: Karforsøk i klimaregulert vekstrom. Jord tilført biprodukt som vekstmedium for planter. Det kan fokuseres på måling av makro- og mikronæringstoffer, event. på skadestoffer. Kontaktpersoner: Trine Sogn Susanne Eich-Greatorex trine.sogn@umb.no susanne.eich@umb.no Bioenergi: Beregne effekter av økt biomasseuttak fra skog (uttak av GROT) på karbonlagring/co 2 -utslipp og skogens langsiktige næringstilgang v.hj.a. mekanistisk, prosessorientert modellering I samarbeidsprosjekt med Institutt for Skog og landskap studeres effekter av økt biomasseuttak (utnyttelse av GRener Og Topper, GROT til bioenergiproduksjon) på skogøkosystemets bærekraft. Nye data sammenstilles med data samlet inn over lengre tid i skogovervåkningsprogram, og ved hjelp av modellering beregnes mulige effekter av høyt biomasseuttak på skogens næringsstatus. Metode: Databehandling, statistisk analyse, samt mekanistisk modellering. Kontaktpersoner: Trine Sogn Susanne Eich Greatorex Silje Skår trine.sogn@umb.no susanne.eich@umb.no silje.skar@umb.no