Forsøg Overfladekompostering
BiosaHerb™ Miljø øger den biologiske aktivitet i jorden!
I vækstsæsonen 2022 havde Nordquist Ferment et forsøg, hvor vi sammenlignede overfladekompostering med og uden BiosaHerb™ Miljø
Forsøget var delfinansieret af Forregion, og i samarbejde med Norsøk, Vibhoda i Sunn Jord og feltvært og forsker Dag Molteberg.
Nedenstående rapport er udarbejdet af Dag Molteberg, intern rapportering i projektet.
Eksperimentelt design
Der blev udlagt 8 ruter på Trafikskiftet som blev fulgt gennem hele sæsonen, 4 med biomassebehandling (10 l/daa) og 4 uden rensning (0 l/daa).
Hver rute var cirka 8,5 m bred og 25 m lang. Mellemrummene mellem ruterne var ca. 3,5 m (en tærskebredde) i bredden og 25 m i længden.
Figur 1 viser, hvordan ruterne blev anlagt.
Fra Øsaker målestation er der udtrukket en kumulativ sum af dagsgrader og nedbør for vækstsæsonen 2022, se figur 2 og https://lmt.nibio.no/stationinfo/118/.
Heraf kan man se, at den akkumulerede sum for 20/4-22 var 16,5 dagsgrader, hvilket svarer til 1% af den samlede sum for hele sæsonen (1666 dagsgrader). Det var også denne dag, at jordtemperaturen oversteg 5 grader i 1 og 10 cm dybde. 20/4 blev derfor defineret som starttidspunktet for vækstsæsonen.
Alle tilbagetrækningsdatoer er konverteret til vækstdagstal fra startdatoen 20/4-22 i statistisk analyse.
Materiale
Der er taget jordprøver fra alle 8 parceller før overfladekompostering (29/4-22), efter overfladekompostering (5/5-22), efter spiring og før gødskning (1/6-22), efter regn og første gødning (6 / 6-22) og efter tærskning (20/9-22). Jordprøvedybden var 5-10 cm for de første 3 udtagninger og 20 cm for de to sidste. Data er vist i tabel 1 nedenfor.
Metode
Mikrobielt kulstof måles med et mikrobiometer, som er et analysesæt med udstyr og kemikalier (salte), og hvor du laver analysen ved hjælp af fotografering og billedbehandling med din egen mobiltelefon. Metoden rapporterer mængden af kulstof, der er knyttet til mikrobielt levende materiale i en prøve, opdelt i total mængde, andel knyttet til svampe og andel knyttet til bakterier. Samlet mængde er summen af mængden for svampe og bakterier. Måleenheden er µg/g jord eller ppm. Rapporten giver også svampe:bakterier-forholdet. Analysen foregår ved, at en repræsentativ del af jordprøven føres gennem en lille sigte (1-2 mm åbning). Derefter tages 0,5 ml jord ud af den sigtede prøve. I et reagensglas røres en lille pose salt (NaCL + CaCl2) ud i 9,5 ml vand. Den forberedte jordprøve (0,5 ml) tilsættes derefter og omrøres med det medfølgende piskeris i 30 sekunder. Reagensglasset står derefter stille i 5 minutter, banker derefter let mod en hård overflade 3-4 gange og står stille i yderligere 15 minutter. Jordpartikler er så sunket til bunden, og kun levende svampe og bakterier er tilbage i vandfasen. En lille mængde af vandet tages ud med en pipette og tre dråber anbringes på et separat analysekort. Med en separat app tages et billede af kortet mod en medfølgende baggrund, og du får rapporten på din telefon. Metoden er kalibreret og valideret mod mikroskopitests. Se hjemmesiden for mere information https://microbiometer.com/.
Data i forsøget er udstyret med en multipel regressionsmodel med respons Y, hvor denne kan påvirkes af tidspunktet for test og behandling med og uden BiosaHerb™ Miljø, samt interaktionen mellem disse. En interaktion betyder, at effekten af tilsat BiosaHerb™ Miljø ændrer sig over tid. En blokeffekt (nord- og sydfelter) blev også inkluderet for at se, om der er interne forskelle på jorden mellem rute 1-4 og 5-8. Den resterende fejl er afvigelse fra modellen. Ved hjælp af statistisk software (JMP) blev alle effekter i modellen beregnet, og statistiske test for signifikans udført. Respons Y er mikrobielt kulstof i svampe (Svampe), bakterier (Bakt) og total (Total). Den fulde model (1) for Y ser så således ud:
,
Model 1 Y = a0 + a1*Tidsvariabel + a2*Behandling + b1*Tidsvariabel * Behandling + a3*Blok + resterende fejl,
hvor a0, a1, a2 og a3 er parametre, der påvirker skæringspunktet (skæringspunktet med Y-aksen), og b1 er en parameter, der påvirker hældningen af en ret linje a+b*x. Residualfejlen er den individuelle afvigelse for modellen pr. observation.
,
Resultater og diskussion
Figur 1 og 2 viser, hvordan de mikrobielle niveauer har ændret sig med tiden og behandlingen. Trendlines er udstyret med spline-funktioner i JMP-software.
Røde symboler og linjer er firkanter med BiosaHerb™ Miljø (10 l/daa) og blå er uden BiosaHerb™ Miljø (0 l/daa). Optrukne linjer (øverst) er for den samlede mængde af mikrobielt kulstof, grove stiplede linjer er for bakterielt kulstof (midten) og fine stiplede linjer er for kulstof i svampe (nederst). Værdier for mikrobielt kulstof er vist langs Y-aksen.
Figur 1 viser sekvensen af tilbagetrækninger langs x-aksen som en kategorisk variabel (diskrete værdier), mens figur 2 viser datoen for tilbagetrækning langs x-aksen som en kontinuerlig variabel. Der er ingen klare forskelle mellem ruter med BiosaHerb™ Miljø og ruter uden BiosaHerb™ Miljø de første tre tilbagetrækningstider, men det kan se ud som om, der er mere mikrobielt kulstof i jorden efter tærskning. Udløbspunkt 4 viser den initiale forskel med og uden BiosaHerb™ Miljø. Figur 2 med tid som kontinuert variabel (dato) viser også, at de tre første tider ligger ret tæt på hinanden, mens udtagninger efter tærskning er længere væk fra de øvrige.
Figur 1. Mikrobielt kulstof i alt, for bakterier (Bakt) og for svampe (Svampe) for alle forsøgsveje på de forskellige prøveudtagningstider sat op som diskrete værdier.
Figur 2. Mikrobielt kulstof i alt, for bakterier (Bakt) og for svampe (Svampe) for alle forsøgsveje på de forskellige prøveudtagningstider sat op som dato (kontinuerlig værdi).
Statistisk analyse
Den statistiske analyse er baseret på den generelle model 1, for at undersøge, hvordan status for mikrobielt kulstof ændrer sig over tid, og om niveauet er påvirket af behandling med BiosaHerb™ Miljø på nogen af tidspunkterne. Ud fra figur 1 og 2 kan det se ud som om effekten af BiosaHerb™ Miljø bliver større over tid, især figur 2 indikerer dette. Kurverne, der angiver udviklingen med og uden BiosaHerb™ Miljø i alt, for svampe og for bakterier, ser også ud til at være ret lineære og kan således beskrives i form af en ret linje (a+b*x), hvor x er en kontinuert tidsvariabel .
Hvis det lykkes at finde en god nok modelbeskrivelse med så få modelparametre som muligt, kan man nemmere påvise, om påvirkningen fra BiosaHerb™ Miljø er signifikant (sandsynlighed P for fejl ved at hævde en forskel er mindre end 5%). Forskellige modeller blev således bygget op baseret på både en diskret (tidspunkt) og en kontinuert (vækstdag) tidsvariabel og en opsummering af disse er opsummeret i tabel 2. Der blev også lavet simplificerede modeller, hvor kun de signifikante effekter indgår.
Tabel 2. Multiple regressionsmodeller for mikrobielt kulstof Total, Svampe (svampe) og Bakt (bakterier) med udvalgte statistiske værdier.
Modeller med alle tidspunkter
Der blev opstillet to typer modeller, hvor model 2-7 anvender tid som en diskret tidsvariabel, og model 8-13 bruger vækstdage som kontinuert variabel. Der ses også på samspillet mellem tid og BiosaHerb™ Miljø-behandling. Vækstdag tilpasses derefter som en lige linje med mulighed for forskellige stigningstal. For den diskrete tidsvariabel i model 2-4 betyder det, at der i alt kræves 10 parametre for at beskrive både hovedeffekten for tidsvariabel (4 parametre) og interaktionseffekt mod BiosaHerb™ Miljø-behandling (4 parametre), samt BiosaHerb™ Miljø alene. (1 parameter) og Blokeffekt alene (1 parameter). For model 8-10 kunne antallet af parametre i modellen reduceres til 4.
For model 2-4 er alle effekter inkluderet i modellen, selvom de ikke er signifikante. For model 5-7 er ikke-signifikante effekter i model 2-4 fjernet. Tilsvarende viser model 11-13 resultatet, hvor der ikke er fjernet væsentlige effekter fra model 8-10.
Figur 3 viser hvordan den diskrete model ser ud (model 2-4) og figur 4 hvordan den kontinuerlige model ser ud (model 8-10).
Det er meget tydeligt for alle modeller, at mikrobielt kulstof (MBC) stiger i løbet af vækstsæsonen. Niveauet er statistisk det samme de første tre gange 29/4, 5/5 og 1/6, mens det er stigende resten af sæsonen. Det gælder både overordnet, for svampe og for bakterier. Der er også en stærkere stigning for svampe end for bakterier. Typisk starter MBK for svampe ved 100 µg/g jord i april-maj og slutter ved ca. 210 µg/g i september. For bakterier er stigningen mindre, fra ca. 185 til 235 µg/g. Total MBK starter ved 285 µg/g og slutter ved omkring 450 µg/g.
De diskrete modeller 2-7 viser ikke, at der er forskel på mikrobielt kulstof med og uden BiosaHerb™ Miljø. Her er der heller ingen klar blokeffekt, selvom P-niveauet ligger på 7-9%, er det over 5%-grænsen og dermed ikke signifikant.
De kontinuerlige modeller 8-13 viser derimod en klart tydeligere effekt også ved behandling med og uden BiosaHerb™ Miljø sidst på sæsonen. Det kan påvises, at MBK for svampe er væsentligt forbedret i vækstsæsonen (P=3,6%). Niveauet er nøjagtigt det samme i starten af april-maj (ca. 100 µg/g), men i september er BiosaHerb™ Miljø-behandlede ruter på 237 µg/g og ubehandlede på 176 µg/g. Der kunne ikke påvises nogen signifikant effekt for bakteriel MBK og total MBK, men P-værdierne var ret tæt på signifikanskravet (P = 17 % og 7 %). Numerisk kunne der også her ses en øget MBK-værdi for BiosaHerb™ Miljø-behandlede ruter. Figur 4 viser, at BiosaHerb™ Miljø-behandlede ruter (blå, 10 l/daa) stiger hurtigere end referencerne (rød, 0 l/daa). Blokeffekten er også svag her, som for model 2-4.
Af tabel 2 kan det ses, at modellerne 2-7 har en højere grad af forklaring (R2-Adj) og lavere restvariation (RMSE) end modellerne 8-13, men på trods af det, viser modellerne 2-7 ikke, at BiosaHerb™ Miljø-behandling er væsentlig. Det skyldes, at der bruges så mange parametre til at bestemme tidseffekten med interaktion, og at BiosaHerb™ Miljø-effekten først bliver synlig mod slutningen af vækstsæsonen. En lineær model baseret på en kontinuerlig tidsvariabel baseret på vækstdagstal fanger dette bedre.
Modeller med reduceret datavolumen
For at forbedre analysen af BiosaHerb™ Miljø-effekten blev der oprettet et yderligere sæt af modeller 14-19, som er vist i tabel 2. Her blev alle data for 29/4, 5/5 og 1/6 kombineret til en fælles gruppe kaldet "Etablering". Data fra 6/6 blev udeladt. Data for 20/9 blev opbevaret i gruppen "Efter tærskning". Disse to grupper blev sat sammen til en ny tidsvariabel, Tid 2. Analysen blev derefter gentaget. Fordelen ved denne analyse er, at du får langt færre parametre at justere, og du fokuserer mere på udgangspunkt og slutresultat uden at bekymre dig så meget om, hvordan mellemfaserne ser ud.
,
For at vise, at det giver mening at kombinere de første tre prøver, viser figur 5 en envejs variansanalyse for MBK Total, for svampe (svampe) og bakterier (Bakt). Der kan du tydeligt se, at de tre første udbetalinger er helt ens, mens der er et stigende niveau for de sidste to.
Resultatet af model 14-19 i tabel 2 er, at den resterende variation reduceres (RMSE falder), og forklaringsgraden for modellerne stiger, sammenlignet med model 2-7 og 8-13. Det er også klart, at behandling med BiosaHerb™ Miljø har betydning for både MBK i alt og for svampe (Svampe). For bakterier er effekten mindre og med P=9% er den ikke signifikant. Blokeffekterne er heller ikke signifikante. Men med et nyt forsøg, hvor man havde fokuseret mere på effekten over hele sæsonen og med lidt flere datapunkter, kunne man forvente en markant effekt også her. I figur 6 er modellerne illustreret uden blokeffekter.
Modellerne viser, at behandling med BiosaHerb™ Miljø ved 10 l/dag øgede det totale mikrobielle kulstof i jorden fra 286 µg/g jord ved forårsetablering til 487 µg/g jord efter tærskning (september). Det er en stigning på 70 %. Referencen uden behandling steg til 401 µg/g jord, en stigning på 40 %. Stigningen i løbet af sæsonen var markant, ligesom den yderligere stigning med BiosaHerb™ Miljø var.
For mikrobielt kulstof knyttet til svampe var startniveauet 99 µg/g jord, dette steg til 240 µg/g jord, hvor BiosaHerb™ Miljø blev doseret med 10 l/daa, mens det endelige niveau uden BiosaHerb™ Miljø var 174 µg/g jord. Med BiosaHerb™ Miljø var stigningen 142% og uden BiosaHerb™ Miljø 76%. Stigningen i løbet af sæsonen var markant, ligesom den yderligere stigning med BiosaHerb™ Miljø var.
For bakterielt kulstof var det oprindelige niveau 187 µg/g jord, det endelige niveau med BiosaHerb™ Miljø 247 µg/g jord og uden BiosaHerb™ Miljø 227 µg/g jord. Stigningen var herefter 32% med BiosaHerb™ Miljø og 21% uden BiosaHerb™ Miljø. Stigningen i løbet af sæsonen var signifikant, men den yderligere stigning for BiosaHerb™ Miljø var ikke statistisk sikker.
,
At stigningen i mikrobielt kulstof er mere oplagt for svampe sammenlignet med bakterier kan skyldes, at BiosaHerb™ Miljø er med til at lette svampenes omdannelsesprocesser, der foregår i jorden, og at den biomasse, der fermenteres, forbedrer svampenes muligheder for etablering og ophold. forhold.
,
Modelleringen viser, at det er vigtigt at vælge den rigtige type model for at sammenligne denne type forsøg, man bør forsøge at finde en simpel funktion, der beskriver ændringen inden for samme behandling over tid på den bedst mulige måde. Ud fra en sådan model kan effekten af forskellige behandlinger så undersøges. En lige linje kan være en god tilnærmelse, men der kan være andre tilnærmelser, der giver endnu bedre modeller
,
Derudover er det også vigtigt at se ændringerne over et tilstrækkeligt stort tidsrum, i dette forsøg er det tydeligt, at ændringerne i jorden med tilsætning af BiosaHerb™ Miljø har langtidseffekter. Det er der behov for at undersøge bedre, måske også over flere vækstsæsoner.
,
BiosaHerb™ Miljø tilsættes som en del af overfladekomposteringen. Mængden af jordliv målt med et mikrobiometer stiger klart i vækstsæsonen efter overfladekompostering, både for svampe, bakterier og i alt. Men derudover viser analysen, at BiosaHerb™ Miljø forstærker denne effekt. Der er behov for at undersøge denne effekt bredere, for flere jordtyper og også under andre vejrforhold. 2022-sæsonen var tør i starten, det kan have forsinket effekten af BiosaHerb™ Miljø, men ligeså producerede tilføjelsen af BiosaHerb™ Miljø klart mere mikrobielt kulstof.
Jeg er et afsnit. Klik her for at tilføje din egen tekst og redigere mig. Det er nemt.
Konklusion
Gennem forsøget på Ormo har overfladekompostering givet en øget mængde mikrobielt kulstof gennem 2022-sæsonen, både i alt, for svampe og for bakterier.
Tilsætning af BiosaHerb™ Miljø under overfladekomposteringen har klart forstærket effekten for svampe og samlet set gav anvendelse af BiosaHerb™ Miljø på 10 l/dag en øget mængde mikrobielt kulstof ud over, hvad overfladekompostering alene gav. For svampe steg mikrobielt kulstof med 142 % med BiosaHerb™ Miljø og 76 % uden BiosaHerb™ Miljø gennem vækstsæsonen 2022. Samlet mængde steg med 70 % med BiosaHerb™ Miljø og 40 % uden BiosaHerb™ Miljø. For bakterielt kulstof var stigningen mindre og under detektionsgrænsen.
Effekten af BiosaHerb™ Miljø bør undersøges nærmere for flere jordtyper og for flere vækstsæsoner. Det er klart, at de forandringsprocesser, som BiosaHerb™ Miljø er med til at fortsætte i lang tid efter tilsætning, bør fremtidige undersøgelser derfor fortsætte over længere tid og måske over flere sæsoner.
