Crop And Fertilization Rate Effect On Greenhouse Gas (N2O, CO2, CH4) Emissions
Laen...
Kuupäev
2026
Kättesaadavus
27.11.2026
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Eesti Maaülikool
Abstrakt
The increasing use of mineral nitrogen fertilisers in agriculture is a primary driver of
nitrous oxide (N₂O) emissions, a greenhouse gas with a 100-year global warming potential
273 times that of CO₂. This study investigated the effects of mineral N fertilisation rate,
crop species (C3 vs C4), and the legacy effect of solid farmyard manure on N₂O, CO₂, and
CH₄ fluxes from a Stagnic Luvisol mineral soil during the 2024 growing season at the
IOSDV long-term fertilisation experiment in Õssu village, Kambja parish, Estonia. Three
crop species were studied — spring barley, spring wheat, and sorghum-sudangrass hybrid
(Sorghum bicolor x Sorghum sudanense) — under five mineral N rates (0, 40, 80, 120,
and 160 kg N ha⁻¹). GHG fluxes were measured on eleven sampling dates using the static
chamber method and analysed by gas chromatography. A three-way ANOVA and Tukey
HSD post-hoc test were used for statistical analysis.
Mineral N rate was a highly significant driver of all three GHG fluxes (p < 0.01).
Cumulative N₂O increased from below 25 mg N m⁻² at N0 to approximately 81 mg N m⁻²
at N160. Crop species significantly affected all gases (p < 0.05); sorghum-sudangrass
hybrid exhibited the lowest N₂O and CO₂ emissions across all treatments, with N₂O
approximately fourfold lower than wheat under N80, a pattern consistent with – though
not proof of –biological nitrification inhibition (BNI) by sorgoleone, given that crop-level
comparisons cannot fully separate BNI from differences in plant N uptake capacity. The
manure legacy effect significantly increased CO₂ emissions (p < 0.001), but its main effect
on N₂O was non-significant; however, the N rate × manure interaction was significant for
N₂O (p = 0.043), indicating that the manure legacy effect manifested only at high mineral
N inputs. N₂O correlated positively with soil temperature but not with soil moisture, likely
reflecting measurement spatial resolution limitations. The results support sorghumsudangrass
hybrid as a low-emission crop candidate for boreal mineral soils and suggest
that a mineral N rate of approximately 80 kg N ha⁻¹ represents a favourable balance
between biomass yield and GHG emissions.
Lämmastikväetiste kasutamise kasv põllumajanduses on üks peamisi antropogeensete kasvuhoonegaaside, eriti dilämmastikoksiidi (N₂O) emissioonide põhjustajaid. Käesoleva magistritöö eesmärk oli uurida mineraalse lämmastiku (N) väetisnormi, kultuurliigi (C3 vs C4) ja tahke farmisõnniku järelmõju mõju N₂O, CO₂ ja CH₄ voogudele 2024. aasta vegetatsiooniperioodil. Katse viidi läbi IOSDV pikaajalise katse katsepõllul Õssu külas, Kambja vallas, näivleetunud mullal. Katses kasutati kolme kultuurliiki — suvinisu, suviotra ja sorgosudaanrohu hübriidi (Sorghum bicolor x Sorghum sudanense) — ning viit mineraalse N väetamise taset (0, 40, 80, 120 ja 160 kg N ha⁻¹). Gaasimõõtmised toimusid 11 kordusmõõtmisel (mai–september) staatilise kambri meetodil; proovid analüüsiti gaaskromatograafia meetodil. Statistiliseks analüüsiks kasutati kolmefaktorilist dispersioonanalüüsi ja Tukey HSD järeltesti. Tulemused näitasid, et mineraalse N normi tõus suurendas oluliselt kõigi kolme gaasi emissioone. Kumulatiivne N₂O kasvas N0 taseme alla 25 mg N m⁻²-lt N160 taseme ligi 81 mg N m⁻²-ni. Kultuurliik oli kõigi gaaside statistiliselt oluline mõjutegur, kusjuures hübriidsorgo näitas süstemaatiliselt madalaimaid N₂O ja CO₂ emissioone: sorgo N₂O emissioonid olid N80 tasemel ligikaudu neli korda madalamad kui nisul, mis on kooskõlas, ent mitte otseseks tõestuseks sorgoleooni kaudu toimiva bioloogilise nitrifikatsiooniinhibitsiooni (BNI) mehhanismiga. Kultuuridevaheline võrdlus ei võimalda eristada BNI mõju taimede erinevast N omastamise võimest. Sõnniku järelmõju suurendas oluliselt CO₂ emissioone, kuid N₂O puhul avaldus see efekt ainult kõrge mineraalse N normi koosmõjuna. Mullaniiskus ei korreleerunud N₂O emissioonidega statistiliselt oluliselt, mis on tõenäoliselt tingitud mullaniiskuse mõõtmise ruumilisest eraldusvõime piiratusest. Tulemused toetavad sorgo potentsiaali madala emissioonitasemega kultuurina boreaalse kliimaga mineraalmuldadel ning N väetamise normi ~80 kg N ha⁻¹ sobivust mõistlikuks kompromissiks saagikuse ja emissioonide vahel.
Lämmastikväetiste kasutamise kasv põllumajanduses on üks peamisi antropogeensete kasvuhoonegaaside, eriti dilämmastikoksiidi (N₂O) emissioonide põhjustajaid. Käesoleva magistritöö eesmärk oli uurida mineraalse lämmastiku (N) väetisnormi, kultuurliigi (C3 vs C4) ja tahke farmisõnniku järelmõju mõju N₂O, CO₂ ja CH₄ voogudele 2024. aasta vegetatsiooniperioodil. Katse viidi läbi IOSDV pikaajalise katse katsepõllul Õssu külas, Kambja vallas, näivleetunud mullal. Katses kasutati kolme kultuurliiki — suvinisu, suviotra ja sorgosudaanrohu hübriidi (Sorghum bicolor x Sorghum sudanense) — ning viit mineraalse N väetamise taset (0, 40, 80, 120 ja 160 kg N ha⁻¹). Gaasimõõtmised toimusid 11 kordusmõõtmisel (mai–september) staatilise kambri meetodil; proovid analüüsiti gaaskromatograafia meetodil. Statistiliseks analüüsiks kasutati kolmefaktorilist dispersioonanalüüsi ja Tukey HSD järeltesti. Tulemused näitasid, et mineraalse N normi tõus suurendas oluliselt kõigi kolme gaasi emissioone. Kumulatiivne N₂O kasvas N0 taseme alla 25 mg N m⁻²-lt N160 taseme ligi 81 mg N m⁻²-ni. Kultuurliik oli kõigi gaaside statistiliselt oluline mõjutegur, kusjuures hübriidsorgo näitas süstemaatiliselt madalaimaid N₂O ja CO₂ emissioone: sorgo N₂O emissioonid olid N80 tasemel ligikaudu neli korda madalamad kui nisul, mis on kooskõlas, ent mitte otseseks tõestuseks sorgoleooni kaudu toimiva bioloogilise nitrifikatsiooniinhibitsiooni (BNI) mehhanismiga. Kultuuridevaheline võrdlus ei võimalda eristada BNI mõju taimede erinevast N omastamise võimest. Sõnniku järelmõju suurendas oluliselt CO₂ emissioone, kuid N₂O puhul avaldus see efekt ainult kõrge mineraalse N normi koosmõjuna. Mullaniiskus ei korreleerunud N₂O emissioonidega statistiliselt oluliselt, mis on tõenäoliselt tingitud mullaniiskuse mõõtmise ruumilisest eraldusvõime piiratusest. Tulemused toetavad sorgo potentsiaali madala emissioonitasemega kultuurina boreaalse kliimaga mineraalmuldadel ning N väetamise normi ~80 kg N ha⁻¹ sobivust mõistlikuks kompromissiks saagikuse ja emissioonide vahel.
Kirjeldus
Master’s Thesis
Curriculum of Production and Marketing of Agricultural Products
Märksõnad
magistritööd, nitrous oxide, nitrification, denitrification, sorghum-sudangrass hybrid, manure legacy effect, IOSDV, boreal climate