The effect of nitrification inhibitors on soil N2O emissions
Jämsä, Henry (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202505069407
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202505069407
Tiivistelmä
This thesis examines the impact of nitrification inhibitors on soil samples exposed to different temperatures, measuring the resulting nitrous oxide (N2O) emissions. The study was conducted by a two-person team at Osnabrück University of Applied Sciences as part of the ongoing MILAGON project, which investigates greenhouse gas emissions caused by agriculture.
Nitrogen is a crucial nutrient in farming and is essential for plant growth. However, nitrogen loss is a significant issue in agriculture, leading to inefficient nutrient utilization and potential environmental harm due to its volatility. In particular, nitrous oxide emissions pose a major threat as they contribute to the greenhouse effect and climate change.
Nitrification inhibitors have previously been used successfully to stabilize nitrogen in soil, improving crop yields and enhancing nitrogen retention. However, these studies typically focused on applying inhibitors together with fertilizers during cultivation. In contrast, this study evaluates the effects of nitrification inhibitors on post-harvest soil.
In this experiment, dried cauliflower was added to the soil as plant residue, and different amounts of nitrification inhibitors were incorporated. Two inhibitors, DMPP and Piadin, were tested at three concentration levels: half the recommended amount, and twice the recommended amount. The prepared soil samples were placed in jars and stored in climate chambers at three temperatures: 5 °C, 15 °C, and 25 °C. Gas samples were collected daily over a seven-day period, except on Sundays. The gas was extracted using syringes and stored in vacuum-sealed vials before being analyzed with a gas chromatograph.
The results demonstrated that nitrification inhibitors reduced nitrous oxide emissions by 30-50%, regardless of dosage. However, environmental conditions, particularly temperature, played a more significant role in emission levels. Lower temperatures were associated with greater cumulative emissions over time. Tämä opinnäytetyö käsittelee nitrifikaatioinhibiittoreiden vaikutusta eri lämpötiloille altistettuihin maanäytteisiin sekä näistä näytteistä vapautuvien typpioksiduulipäästöjen (N₂O) mittaamista. Tutkimus toteutettiin kaksihenkisen tutkimusryhmän toimesta Osnabrückin ammattikorkeakoulussa osana käynnissä olevaa MILAGON-projektia, joka keskittyy maatalouden aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen tutkimukseen.
Typpi on keskeinen ravinne maataloudessa ja välttämätön kasvien kasvulle. Typen menetys on kuitenkin merkittävä haaste, joka johtaa ravinteiden tehottomaan hyödyntämiseen ja voi typen haihtuvuuden vuoksi aiheuttaa ympäristölle haitallisia vaikutuksia. Erityisesti typpioksiduulipäästöt ovat merkittävä ongelma, sillä ne edistävät kasvihuoneilmiötä ja siten ilmastonmuutosta.
Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että nitrifikaatioinhibiittorit voivat tehokkaasti stabiloida maaperän typpeä, parantaa satoa sekä lisätä typen pidättymistä maassa. Näissä tutkimuksissa inhibiittorit on kuitenkin tyypillisesti levitetty yhdessä lannoitteiden kanssa viljelyn aikana. Tässä tutkimuksessa sen sijaan tarkastellaan nitrifikaatioinhibiittoreiden vaikutuksia sadonkorjuun jälkeiseen maaperään.
Kokeellisessa osassa kuivattua kukkakaalia lisättiin maaperään kasvitähteeksi, ja näytteisiin sekoitettiin eri määriä nitrifikaatioinhibiittoreita. Tutkimuksessa käytettiin kahta eri inhibiittoria, DMPP:tä ja Piadinia, ja niitä testattiin kolmella eri pitoisuudella: puolet suositellusta määrästä, suositeltu määrä ja kaksinkertainen suositeltu määrä. Valmistetut maanäytteet sijoitettiin purkkeihin, jotka säilytettiin ilmastokammioissa kolmessa eri lämpötilassa: 5 °C, 15 °C ja 25 °C. Kaasunäytteitä kerättiin päivittäin seitsemän päivän ajan, lukuun ottamatta sunnuntaita. Kaasu kerättiin ruiskulla ja säilöttiin tyhjiösuljetuissa pulloissa ennen analysointia kaasukromatografilla.
Tutkimustulokset osoittivat, että nitrifikaatioinhibiittorit vähensivät typpioksiduulipäästöjä 30–50 % annostuksesta riippumatta. Kuitenkin ympäristöolosuhteilla, erityisesti lämpötilalla, havaittiin olevan suurempi vaikutus päästötasoihin. Alemmissa lämpötiloissa kumulatiiviset päästöt olivat korkeampia ajan myötä.
Nitrogen is a crucial nutrient in farming and is essential for plant growth. However, nitrogen loss is a significant issue in agriculture, leading to inefficient nutrient utilization and potential environmental harm due to its volatility. In particular, nitrous oxide emissions pose a major threat as they contribute to the greenhouse effect and climate change.
Nitrification inhibitors have previously been used successfully to stabilize nitrogen in soil, improving crop yields and enhancing nitrogen retention. However, these studies typically focused on applying inhibitors together with fertilizers during cultivation. In contrast, this study evaluates the effects of nitrification inhibitors on post-harvest soil.
In this experiment, dried cauliflower was added to the soil as plant residue, and different amounts of nitrification inhibitors were incorporated. Two inhibitors, DMPP and Piadin, were tested at three concentration levels: half the recommended amount, and twice the recommended amount. The prepared soil samples were placed in jars and stored in climate chambers at three temperatures: 5 °C, 15 °C, and 25 °C. Gas samples were collected daily over a seven-day period, except on Sundays. The gas was extracted using syringes and stored in vacuum-sealed vials before being analyzed with a gas chromatograph.
The results demonstrated that nitrification inhibitors reduced nitrous oxide emissions by 30-50%, regardless of dosage. However, environmental conditions, particularly temperature, played a more significant role in emission levels. Lower temperatures were associated with greater cumulative emissions over time.
Typpi on keskeinen ravinne maataloudessa ja välttämätön kasvien kasvulle. Typen menetys on kuitenkin merkittävä haaste, joka johtaa ravinteiden tehottomaan hyödyntämiseen ja voi typen haihtuvuuden vuoksi aiheuttaa ympäristölle haitallisia vaikutuksia. Erityisesti typpioksiduulipäästöt ovat merkittävä ongelma, sillä ne edistävät kasvihuoneilmiötä ja siten ilmastonmuutosta.
Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että nitrifikaatioinhibiittorit voivat tehokkaasti stabiloida maaperän typpeä, parantaa satoa sekä lisätä typen pidättymistä maassa. Näissä tutkimuksissa inhibiittorit on kuitenkin tyypillisesti levitetty yhdessä lannoitteiden kanssa viljelyn aikana. Tässä tutkimuksessa sen sijaan tarkastellaan nitrifikaatioinhibiittoreiden vaikutuksia sadonkorjuun jälkeiseen maaperään.
Kokeellisessa osassa kuivattua kukkakaalia lisättiin maaperään kasvitähteeksi, ja näytteisiin sekoitettiin eri määriä nitrifikaatioinhibiittoreita. Tutkimuksessa käytettiin kahta eri inhibiittoria, DMPP:tä ja Piadinia, ja niitä testattiin kolmella eri pitoisuudella: puolet suositellusta määrästä, suositeltu määrä ja kaksinkertainen suositeltu määrä. Valmistetut maanäytteet sijoitettiin purkkeihin, jotka säilytettiin ilmastokammioissa kolmessa eri lämpötilassa: 5 °C, 15 °C ja 25 °C. Kaasunäytteitä kerättiin päivittäin seitsemän päivän ajan, lukuun ottamatta sunnuntaita. Kaasu kerättiin ruiskulla ja säilöttiin tyhjiösuljetuissa pulloissa ennen analysointia kaasukromatografilla.
Tutkimustulokset osoittivat, että nitrifikaatioinhibiittorit vähensivät typpioksiduulipäästöjä 30–50 % annostuksesta riippumatta. Kuitenkin ympäristöolosuhteilla, erityisesti lämpötilalla, havaittiin olevan suurempi vaikutus päästötasoihin. Alemmissa lämpötiloissa kumulatiiviset päästöt olivat korkeampia ajan myötä.