Testing av plantetilgjengelig fosfor i svartvann fra et Jets vakuumtoalettsystem ved Kaja studentboliger, Campus Ås

Transkript

1 Bioforsk Jord og miljø Ås Frederik A. Dahls vei 20, 1430 Ås Tlf: Notat Sak: Til: Fra: Testing av plantetilgjengelig fosfor i svartvann fra et Jets vakuumtoalettsystem ved Kaja studentboliger, Campus Ås Ecomotive v/jostein Grevsgård Anne Falk Øgaard Dato: Gjennomføring Vekstforsøk med testing av plantetilgjengelig fosfor (P) i svartvann fra Jets vakuumtoalettsystem ble inkludert i et vekstforsøk med avløpsslam. I vekstforsøket ble det dyrket havre i 5 L potter med fosforfattig jord. Svartvannet ble dosert slik at det ga cirka 150 mg P/potte, tilsvarende 6 kg P/daa. Dette ble sammenlignet med kontrollpotter som fikk enten samme mengde fosfor som mineralgjødsel eller ingen fosforgjødsel. Alle pottene fikk tilført øvrige nødvendige næringsstoffer i tilstrekkelige mengder, slik at det bare skulle være fosfor som kunne gi utslag på veksten. Plantene ble høstet etter cirka 6 uker, mens plantene fortsatt var grønne. Tørrstoffavling per potte ble registrert og plantematerialet ble analysert for fosforinnhold. Forsøket ble gjennomført med tre gjentak. Resultater Ut i fra middelverdiene av analysedataene for svartvannet fra Kaja studentboliger ble nitrogen(n)/p forholdet beregnet til 8,75. Dette er en litt høyere verdi enn for mineralgjødsel som brukes til korn ved middels fosforstatus i jorda (NPK ). En stor andel av nitrogenet i svartvannet er i form av NH 4 -N og dermed direkte plantetilgjengelig. N/P forholdet i svartvannet er mye høyere enn det en finner i avløpsslam. I middel for slamprøver fra 12 ulike renseanlegg var N/P forholdet 1,7. Dette forsøket var designet for slam som har en relativ lav fosfortilgjengelighet, og fosfordoseringen var derfor høyere enn det en bruker med mineralgjødsel til korn i jordbruket. Vanlig fosforgjødsling til korn er 1,5 2 kg P/daa. Den relativt høye fosfortilførselen og det høye N/P forholdet i svartvannet førte til at pottene med svartvann fikk mye nitrogen og betydelig mer nitrogen enn de øvrige pottene. Dette førte til mørkere planter og kraftigere vekst i pottene med svartvann sammenlignet med kontrollpottene med mineralgjødsel (Figur 1 og Tabell 1). Forskjellen i tørrstoffavling var imidlertid ikke statistisk signifikant. Sammenlignet med pottene som ikke fikk tilført fosfor, ble avlingen cirka tre ganger så høy ved tilførsel av svartvann. Denne forskjellen var statistisk signifikant. Notat Side 1 av 7

2 Fosforkonsentrasjonen i plantematerialet var i middel lik for pottene med svartvann og kontrollpottene med mineral-p og betydelig høyere enn for kontrollpottene uten fosfortilførsel (Tabell 1). Fosforopptaket ble beregnet som et produkt av tørrstoffavling og fosforkonsentrasjon i avlingen. Middelverdiene viser høyest fosforopptak fra svartvannet, men det var større variasjon i både avling og fosforkonsentrasjon for pottene med svartvann enn for pottene med mineral-p. Dette resulterte i en stor variasjon i fosforopptak for pottene med svartvann, som vist med standardavviket i Tabell 1. Forskjellen mellom potter med svartvann og potter med mineral-p var derfor ikke statistisk signifikant. Figur 1. Plantene ved høsting. Mineral-P til venstre og svartvann til høyre. Tabell 1. Middelverdier og standardavvik (SD) for tørrstoff(ts)avling, fosforkonsentrasjon i avling og fosforopptak ved de ulike forsøksbehandlingene. Forsøksledd TS avling ± SD g/potte P kons. ± SD g/kg TS P opptak ± SD mg P/potte Kontroll, 0 kg P 8,4 ± 0,6 1,0 ± 0,0 8,4 ± 0,6 Mineral-P, 6 kg P/daa 21,0 ± 2,9 3,6 ± 0,5 73,8 ± 1,6 Svartvann, 6 kg P/daa 25,7 ± 4,6 3,6 ± 0,9 96,0 ± 40,9 Magnesium-mangel? Plantene i pottene med svartvann viste symptomer («tigerstriper» på tvers av bladene) som er typisk for de en får ved magnesium-mangel (Figur 2). Magnesiumkonsentrasjonen i plantene tyder imidlertid ikke på mangel. Det ble grunngjødslet med magnesium i tillegg til at det ble Notat Side 2 av 7

3 tilført en betydelig mengde magnesium med svartvannet. Symptomene kan være et utslag av den svært høye nitrogentilførselen disse plantene fikk i dette forsøket, og vil sannsynligvis ikke bli et problem ved lavere (og riktigere) dosering av svartvannet. Figur 2. «Tigerstriper» på bladene i potter som hadde blitt gjødslet med svartvann. Anbefalinger for gjødsling med svartvann Mengden svartvann som trengs for å dekke næringsbehovet til korn vil variere med kornart og forventet avling. Nitrogen er det næringsstoffet som i størst grad styrer plantenes vekst, men overdosering må unngås, fordi det gir negative konsekvenser som økt legde i åkeren og økt nitrogenavrenning. Nitrogeninnholdet i svartvannet er derfor en viktig faktor for hvor mye som skal tilføres. Nitrogeninnholdet må imidlertid korrigeres for virkningsgrad når nødvendig tilførselsmengde av svartvann skal beregnes. Virkningsgraden av nitrogenet avhenger av hvor raskt svartvannet nedmoldes etter spredning. NH 4 -N er utsatt for tap til luft ved spredning og når det blir liggende på jordoverflata. For husdyrgjødsel finnes det tabeller for virkningsgrad av nitrogenet ( For estimering av virkningsgrad for svartvann har jeg brukt faktorer for gylle (vanninnblandet husdyrgjødsel). Ved nedmolding straks etter spredning estimeres det en virkningsgrad av NH 4 -N på 0,95, mens ved nedmolding 3 timer etter spredning regnes en virkningsgrad på 0,85. Virkningsgrad av organisk nitrogen (total N minus NH 4 -N) regnes til 0,1 første vekstsesong etter spredning. Med middel nitrogeninnhold i svartvannet og nedmolding straks etter spredning har svartvannet en nitrogeneffekt på ca 1,1 kg N/tonn svartvann. Notat Side 3 av 7

4 Med utgangspunkt i en forventet kornavling på 500 kg/daa, nedmolding straks etter spredning og middel nitrogeninnhold i svartvannet får en følgende tilførsler av svartvann (med tilhørende fosfor- og kalium(k)tilførsel) for å dekke hele nitrogenbehovet til henholdsvis vårhvete, bygg og havre: Vekst N behov kg/daa Mengde svartvann tonn/daa Fosfor tilført med svartvannet kg/daa Kalium tilført med svartvannet kg/daa Vårhvete 12,1 11,0 1,8 3,2 Bygg 11,1 10,1 1,6 2,9 Havre 10,1 9,2 1,5 2,7 Balansegjødsling med fosfor til 500 kg korn er 1,75 kg P/daa. Mengden svartvann som dekker nitrogenbehovet gir dermed en fosfortilførsel som er passelig eller litt i underkant av fosforbehovet der jorda har en fosforstatus som tilsier balansegjødsling med fosfor (ved høyere fosforstatus i jord gis det anbefaling om underskuddsgjødsling med fosfor). Anbefalt kaliumgjødsling til 500 kg korn ved middels kaliuminnhold i jorda er 6 kg K/daa. Svartvannet gir bare omlag halvparten av denne mengden, og kan gi en begrensning hvis svartvannet er eneste næringskilde over flere år. For enkeltår vil nok jorda klare å supplere med det som mangler i gjødsla, spesielt på leirjord. Der jorda har en høyere kaliumstatus er behovet for kaliumtilførsel lavere. Vanlig mineralgjødsel inneholder i tillegg til hovednæringsstoffene (NPK) kalsium, magnesium, svovel og bor. 10 tonn svartvann gir 3,4 kg magnesium og 1,1 kg kalsium per daa. Dette er mer enn en vanlig korngjødsling med mineralgjødsel gir, men ikke problematisk høyt. Data for svovel (S) i svartvannet er ikke oppgitt. En vanlig korngjødsling med mineralgjødsel gir omtrent 1 kg S/daa. En må regne at svovel i svartvannet har, på samme måte som husdyrgjødsel, en lavere plantetilgjengelighet enn svovel i mineralgjødsel. Notat Side 4 av 7

5 Egnethet for andre vekster enn korn Begrensninger i bruk gitt i Forskrift om gjødselvarer mv. av organisk opphav (FOR nr 951) Jeg vil her trekke frem noen deler av denne forskriften om produktkvalitet og bruk som gjelder for avløpsslam og dermed også svartvann. Hele forskriften finnes på Produktkvalitet 10.Kvalitetskrav Denne paragraf gjelder for produkter basert på råvarer gitt i vedlegg Tungmetaller Følgende maksimumsgrenser for tillatt innhold av tungmetaller angitt i mg/kg tørrstoff (totalinnhold) gjelder: Kvalitetsklasser: 0 I II III mg/kg tørrstoff Kadmium (Cd) 0,4 0,8 2 5 Bly (Pb) Kvikksølv (Hg) 0,2 0,6 3 5 Nikkel (Ni) Sink (Zn) Kobber (Cu) Krom (Cr) Mattilsynet kan sette strengere krav til dyrkingsmedier framstilt av råvarer listet opp i vedlegg Organiske miljøgifter, plantevernmidler o.a. Den som produserer eller omsetter produkter etter denne forskrift skal vise aktsomhet og treffe rimelige tiltak for å begrense og forebygge at produktet inneholder organiske miljøgifter, plantevernmidler, antibiotika/kjemoterapeutika eller andre miljøfremmede organiske stoffer i mengder som kan medføre skade på helse eller miljø ved bruk. 3. Hygienisering Produkter og bruken av dem - inkludert sannsynlig misbruk - skal ikke medføre fare for overføring av sykdomssmitte til mennesker, dyr og planter. Produktene skal ikke inneholde salmonellabakterier eller infektive parasittegg og innholdet av termotolerante koliforme bakterier (TKB) skal være mindre enn 2500 pr. gram tørrstoff (TS). 4. Stabilisering Produkter må være stabilisert slik at de ikke forårsaker luktulemper eller andre miljøproblemer ved lagring og bruk. 5. Spiredyktige frø Produkter skal ikke inneholde spiredyktige frø av floghavre. Tilsynsmyndigheten kan kreve: - dokumentasjon på desimerende behandlingsmetode eller Notat Side 5 av 7

6 - at produktets opphavsmateriale kontrolleres mot floghavreregisteret. 6. Plast, glass o.a. fremmedlegemer Totalinnholdet av plast, glass eller metallbiter med partikkelstørrelse større enn 4 mm skal ikke utgjøre mer enn 0,5 vektprosent av totalt tørrstoff. 27.Kvalitetsklasser og bruksområder Bestemmelsene i denne paragraf gjelder for produkt som kommer inn under forskriftens 10. Der slike produkt inngår som komponent i et annet produkt, gjelder mengdebegrensningene i denne paragrafen for den aktuelle komponent. Kvalitetsklasse 0: Kan nyttes på jordbruksareal, private hager, parker, grøntarealer og lignende. Tilført mengde må ikke overstige plantenes behov for næringsstoffer. Kvalitetsklasse I: Kan nyttes på jordbruksareal, private hager og parker med inntil 4 tonn tørrstoff pr. dekar pr. 10 år. Kan nyttes på grøntarealer og lignende der det ikke skal dyrkes mat eller fôrvekster. Produktet skal legges ut i lag på maksimalt 5 cm tykkelse og blandes inn i jorda på bruksstedet. Kvalitetsklasse II: Kan nyttes på jordbruksareal, private hager og parker med inntil 2 tonn tørrstoff pr. dekar pr. 10 år. Kan nyttes på grøntarealer og lignende der det ikke skal dyrkes mat eller fôrvekster. Produktet skal legges ut i lag på maksimalt 5 cm tykkelse og blandes inn i jorda på bruksstedet. Kvalitetsklasse III: Kan nyttes på grøntarealer og lignende arealer der det ikke skal dyrkes mat- eller fôrvekster. Produktet skal legges ut i lag på maksimalt 5 cm tykkelse hvert 10. år og blandes inn i jorda på bruksstedet. Brukt til toppdekke på avfallsfyllinger skal dekksjiktet være maksimalt 15 cm. Kommentar: Tilførsel av tonn svartvann/daa gir kg tørrstoff per daa basert på svartvannets middel tørrstoffinnhold. Svartvannet vil med dette ikke komme i konflikt med mengderestriksjonene som gjelder for denne type produkter, gitt på basis av konsentrasjonene av tungmetaller, selv ved årlig tilførsel. Hygiensiering og stabilisering av svartvannet må tilfredsstille kravene i gjødselvareforskrift før det kan brukes i jordbruket. Organiske miljøgifter og medisinrester kan muligens være en problematikk, men her gjelder bare aktsomhet. Ingen grenseverdier er gitt. Bruk 25.Spesielle krav til bruk av produkter med avløpsslam Produkter som inneholder slam kan ikke spres på areal der det dyrkes grønnsaker, poteter, bær eller frukt. Der slam er spredt kan det først dyrkes slike vekster minimum tre år etter siste sprededato. Slam må ikke spres i eng eller brukes i gartnerier. I private hager, parker, lekeareal og lignende må slam bare brukes som del av et dyrkingsmiddel. Etter spredning skal slammet nedmoldes straks og senest 18 timer etter spredning. Ved bruk av produkter med slam må foretaket senest to uker før første levering legge fram for kommunen melding med vurdering av alle forhold som kan ha innvirkning på jordbruksfaglige, forurensingsmessige, sikkerhetsmessige, helsemessige og hygieniske forhold ved bruken. Meldingen Notat Side 6 av 7

7 skal også inneholde opplysninger om mengde, sammensetning, størrelse og type areal det skal spres på, eventuelle jordanalyser foruten gårds-/bruksnummer og navn/adresse på mottaker. Kommunen skal forelegge meldingen for medisinskfaglig rådgiver til uttalelse. Avdekker meldingen forhold som gjør at forskriftens krav ikke etterleves, kan kommunen kreve forholdet rettet etter kommunehelsetjenesteloven 4a-8. Enhver som disponerer slam plikter å innføre og utøve internkontroll i overensstemmelse med forskrift av 25. april 2003 nr. 486 om miljørettet helsevern 12. Kommentar: Som det framgår er det en del restriksjoner på hvilke vekster som avløpsslam kan brukes. De samme restriksjonene vil gjelde for svartvannet og fører til at det i praksis kun er arealer hvor det dyrkes korn og/eller oljevekster som er aktuelle for tilførsel av svartvann. Videre undersøkelser: Før svartvannet kan brukes som gjødsel, må metode for hygienisering være på plass. Et hygienisert produkt må så testes i feltforsøk, slik at egnethet som gjødsel kan bli testet under realistiske/naturlige forhold. Konklusjon Fosfor i svartvannet fra Kaja studentboliger har en god plantetilgjengelighet, og er sannsynligvis på nivå med fosfor i mineralgjødsel. Svartvannet har et P/N forhold som passer bra til korn ved middels fosforstatus i jorda. K/N forholdet er litt lavt slik at gjødsling etter kornets nitrogenbehov gir litt lite kalium. Notat Side 7 av 7