Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Jordbruket är en betydande källa till utsläpp av växthusgaserna metan (CH4) och lustgas (N2O), som bland annat bildas i jordbruksmark genom mikrobiologiska processer. Dessa processer påverkas av ett komplext samspel mellan flera miljö- och markrelaterade faktorer. En potentiell risk för höga emissioner av CH4 och N2O är sockerbetsodling, eftersom den ofta leder till markpackning, vilket ökar risken för översvämning. Varken översvämmad jordbruksmark eller sockerbetsfält är särskilt undersökta vad gäller gasemissioner. Inte heller är sambandet mellan dessa gaser och WFPS, ett mått på markens vatteninnehåll, tillräckligt undersökt vid sådana förhållanden.
Syftet med den här studien var därför att kvantifiera CH4- och N2O-flux från ett delvis översvämmat sockerbetsfält i Skåne under tidig vår och att ta reda på sambandet mellan dessa gaser och WFPS. Studien genomfördes som ett fältförsök där CH4- och N2O-flux mättes med statiska kammare från fem olika avstånd från översvämningen samt att information om mark- och väderfaktorer samlades in, totalt gjordes åtta gasmätningar under en 19-dagarsperiod.
Resultaten visade att marken fungerat som en metansänka, eftersom CH4-flux varit negativa för samtliga grupper. Detta innebär att marken varit för aerob för CH4-produktion, trots markens höga vatteninnehåll, vilket kan bero på att grundvattnet syresatts genom nederbörd eller en dräneringspump i anslutningen till översvämningen. Regressionsanalyserna visade inget samband mellan WFPS och CH4- respektive N2O-flux, men resultaten kan ha påverkats av att WFPS-värdena blivit felaktiga till följd av otillräckligt torkade jordprover. Däremot fanns en negativ korrelation mellan volymetrisk vattenhalt (VWC) och N2O, vilket visar på vatteninnehållets betydelse för N2O-emissioner. N2O-emissionerna ökade med ökat avstånd från översvämningen, men den vattennivå där denitrifikationen upphör har sannolikt inte nåtts, vilket innebär att emissionerna kan vara ännu högre vid längre avstånd. Likaså pågick mätperioden under endast ca 1/3 av översvämningsperioden, vilket innebär att emissionerna för hela översvämningsperioden sannolikt är ännu högre. Översvämmad jordbruksmark kan därför utgöra en risksituation för höga emissioner av N2O.

Agriculture is a significant emission source for the greenhouse gases methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) produced in agricultural soils by microbiological processes. These processes are influenced by a complex interaction of several environmental- and soil related factors. Sugar beet production poses a potential risk for high gas emissions due to soil compaction which increases the risk of flooding. Neither flooded agricultural soils or sugar beet fields have been thoroughly studied in terms of gas emissions. Furthermore, the relationship between these gases and WFPS, a measure of soil water content, has not been sufficiently examined under such conditions.
The purpose of this study is to quantify the fluxes of CH4 and N2O from a partially flooded sugar beet field in Skåne during early spring and to examine the relationship between these gases and WFPS. A field study design was performed, measuring CH4 and N2O fluxes using non-steady-state chambers from five distances from the flooded water area and also gathering data of soil- and weather factors. In total, eight gas measurements were performed during a 19-day period.
The results showed that the soil had acted as a methane sink since CH4 flux were negative for all distances. This means that the soil had been too aerobic for CH4-production to take place even though the soil had high water content, which could be explained by the groundwater getting oxygenated by precipitation or by a nearby drainage pump. The regression analysis found no correlation between WFPS or any gas flux but the results could have been affected by a calculation error in WFPS values due to insufficiently dried soil samples. There was however a negative correlation between Volumetric Water Content (VWC) and N2O, which shows an impact of water content on N2O emissions. The emissions of N2O increased with greater distance from the flooded area, but the water level at which denitrification ceases has probably not been reached. This suggests that emissions could be even higher at greater distances. Furthermore, the measurement period only lasted for 19-days which represents about 1/3 of the local flooding period meaning that the total emissions of N2O likely was even higher. Flooded agricultural soils may therefore pose a risk for high emissions of N2O.