| dc.description.abstract | Formålet med dette arbeidet var å undersøke innhold av barium (Ba) og strontium (Sr) i naturlig vegetasjon fra tre ulike prøvetakingsområder på Stjernøy, nordvest for Alta i Finnmark. Karbonatitt fra Stjernøy, en av Norges mest apatittrike bergarter med kalkspat som hovedmineral, har vist seg å ha potensial for utvinning av steinmel brukt som gjødsel eller jordforbedringsmiddel. Karbonatitten innholder også mye biotitt, litt nefelin og sulfider. Viktige plantenæringsstoff som frigis fra mineralene ved forvitring er fosfor (P), kalium (K), magnesium (Mg), svovel (S) og kalsium (Ca). Bergarten er også rik på mikronæringsstoffer som sink (Zn), mangan (Mn) og jern (Fe). Et mulig problem er generelt forhøyede nivå av Ba og Sr i bergarten (opp mot 1 %). Barium erstatter kalium i krystallstrukturen i biotitt, mens Sr erstatter Ca i kalkspat. Prøvetakingsområde A hadde mye Ba
(7,9 g/kg) og Sr (4,1 g/kg) i berggrunnen, område B hadde henholdsvis 0,76 g/kg og 0,67 g/kg og område C hadde henholdsvis 2,8 g/kg og 4,2 g/kg. Jord-, vann- og vegetasjonsprøver ble samlet under feltarbeid i august 2009. Vegetasjonsprøvene ble tørket, delt i respektive plantedeler, oppsluttet med salpetersyre (HNO3) i UltraClave (250 °C) og analysert på ICP-MS og ICP-OES. Det ble utført en AL-ekstraksjon for å bestemme mengde lettløselige makronæringsstoffer i jordprøvene. En oppslutning med HNO3 av knust jordprøve i UltraClave (250 °C) ble også utført. AL-ekstrakt og oppsluttede jordprøver ble analysert på ICP-MS og ICP-OES.
Resultatene av jordprøvene viser at trenden fra berggrunnen opprettholdes når det gjelder innhold av Ba og Sr. Resultatene fra AL-ekstraksjonen viste at andelen lettløselig Ca og Mg var stor i alle områdene, mens andelen fosfat-P var liten eller middels. Andelen lettløselig K var liten eller middels i alle områder, men totalinnhold av K fra jordprøvene tyder på at det er store lagre i jorda. Innhold av makronæringsstoffene K, Mg og Ca i planter fra Stjernøy er like stort eller større sammenliknet med bakgrunnsnivå fra litteratur.
Innhold av Ba i plantene viste seg å varierere sterkt, enkelte planter hadde konsentrasjoner opp mot 2000 mg/ kg, mens andre hadde så lite som 20 mg/kg. Sammenliknet med litteraturverdier inneholder plantene fra Stjernøy generelt høyere nivå av Ba enn tilsvarende arter fra andre områder.
Lineær regresjon ble benyttet for å finne en modell som best forklarte planteopptak av henholdsvis Ba og Sr. Resultatene viste at opptaket av Ba i plantene i liten grad følger innhold i jorden. Art ble viktigste forklaringsvariabel sammen med Ca-opptak. Opptak av K- og S og plantedel viste seg også å være signifikante og modellen forklarte 68 % av variasjonen i Ba-innhold i planter. Artsvariasjonen var så stor at det antydes en genetisk komponent som er med å styre opptaket. Fuglevikke (Vicia cracca) var den arten med høyest innhold av Ba, arten ble svært dominerende når den var inkludert i modell sammen med de andre artene derfor ble den behandlet for seg selv i en egen regresjonsmodell. Innholdet av Ba i jord, innhold av Ca i planter og plantedel var de viktigste variablene som forklarte 93 % av Ba-innholdet i fuglevikke.
Majoriteten av planteprøvene fra Stjernøy inneholdt mindre enn 500 mg/kg Sr; arten med lavest innhold hadde 9,4 mg/kg, mens arten med høyest hadde 1700 mg/kg. Opptak av Sr viste seg hovedsakelig å følge opptak av Ca, mens de andre forklaringsvariablene som var inkludert i modellen stod for justeringer. Forklaringsvariabelen Ca-innhold i planten klarte alene å forklare 75 % av variasjonen i Sr-opptak. Andre variable som også ble signifikante var forholdstallet mellom Sr og Ca i jord, K-innhold i plante, art og plantedel og gav R2 lik 84 %.
Berggrunnen på Stjernøy inneholder forhøyede nivå av sjeldne jordartsgrunnstoff (REE). Planteopptak av REE varierte både mellom arter og mellom områder. Område A har høyest innhold av REE i apatitt, deretter følger område C og til sist område B; samme rekkefølge viser konsentrasjonen av REE i jordprøver og flere av planteartene. Selv om det er forskjeller mellom områdene når det gjelder planteopptak, ser ikke opptaket ut til å gjenspeile konsentrasjonsforskjellene i jorda. Forholdstall mellom innhold i planter og jord illustrerer dette godt, da område B som har minst REE i jorda får høyest forholdstall.
Med tanke på fremtidig bruk av steinmel som gjødsel er det et godt tegn at viktige beiteplanter som gress har et lavt opptak av Ba, og at innholdet i plantene er generelt høyere eller like høyt som innholdet av makronæringsstoff rapportert i litteratur. Samtidig er det er et mulig problem at fuglevikke som representant for nitrogenfikserende belgvekster har et svært høyt opptak av Ba.
The aim of this work was to examine contents of barium (Ba) and strontium (Sr) in indigenous plants at three different sampling areas at Stjernøy, northwest of Alta, Finnmark, Norway. Carbonatite from Stjernøy, a rock with high content of apatite, with calcite as the main mineral have shown great potential for exploitation as fertilizer or in soil amendment. The carbonatite is also high in biotite, and contain some nepheline and sulphides. Important plant nutrients that are released from these minerals by weathering are phosphorus (P), potassium (K), magnesium (Mg), sulfur (S), and calcium (Ca) as well as some micronutrients; zinc (Zn), manganese (Mn), and iron (Fe). A potential hazard is the elevated levels of Ba and Sr (up to 1 %). Barium replaces K in the mineral lattice of biotite, while Sr replaces Ca in calcite. Sampling area A contained high levels of Ba (7,9 g/kg) and Sr (4,1 g/kg) in bedrock. Sampling area B showed low contents, 0,76 g/kg and 0,67 g/kg respectively, and area C showed medium content of Ba (2,8 g/kg) and high content of Sr (4,2 g/kg). Soil, water and plant samples were collected during fieldwork in August 2009. Plants were dried, divided into respective plant compartments and digested with nitric acid in UltraClave (250 °C) and analyzed on ICP-MS and ICP-OES. An extraction with ammonia lactate (AL) was performed to evaluate the soil’s content of plantavailable macronutrients. Crushed soil sample was digested with HNO3 in UltraClave (250 °C). Extracts of AL and digested soil samples were analyzed on ICP-MS and ICP-OES.
Regarding contents of Ba and Sr, the trend from bedrock is sustained in soil. The extraction with AL showed that the fraction of plant available Ca and Mg was classified as high to very high in all areas. The fraction of plant available phosphate-P was considered low or average. Plantavailable K was low or average in all areas, however, soil contain a large reservoir for this element. Content of the macro nutrients K, Mg, and Ca in plants from Stjernøy are in general equally high or higher compared to background levels reported in literature.
Barium contents in plants showed large variations, some species contained up to 2000 mg/kg while others contained as little as 20 mg/kg. Compared with Ba- and Sr-values in literature, plants from Stjernøy show high contents of Ba and Sr.
Multiple linear regression was applied to explain plant uptake of Ba and Sr. Results show that uptake of Ba is not affected by variations in soil concentrations. Species and Ca were the two most important regressors. Uptake of K and S in addition to plant compartment was other regressors that turned out to be significant. The model explained 68 % of the variation in Ba-content of plants. The variation between species was large and implies a potential genetic component that might control the uptake of Ba in plants. Vicia cracca was particularly high in Ba. Due to its dominance when included together with the other species, this species was given its own regression model. Barium content of soil, Ca-content in plants and plant compartments were the most important regressors and they explained 93 % of the variation of Ba in V. cracca.
Considering Sr, the majority of plant species contained less than 500 mg/kg, the lowest measured content was 9,4 mg/kg, while the highest was 1700 mg/kg. Uptake of Sr in plants seemed mainly to follow uptake of Ca, while the other regressors included in the model only account for minor adjustments. The regressor Ca-content in plants explained 75 % of the variation in Sr-uptake alone. Other regressors that became significant were Sr:Ca ratio in soil, K-content of plants, species and plant compartment. Model with all five regressors included explained 84 % of the variation of Sr in plants.
Bedrock at Stjernøy is elevated in Rare Earth Elements (REE). Results show that there are inter-species variations as well as inter-area variations in plant content of REE. The REE concentration in soil, estimated by nitric acid digestion, seems to be a bad predictor for plant uptake. Content of REE in apatite may be a better predictor. The area that contains most REE in apatite is also the area with the highest content of REE in soil and plant samples. There seem to be differences between areas when it comes to uptake of REE in plants, but the differences are less pronounced compared with soil content.
Compared with literature, plant species growing in carbonatitous soil show higher or equally high content of macro nutrients. Considering the potential of rock powder as fertilizer, low uptake of Ba in grazing plants, like grass (Poaceae) is a promising result. The present work question if the relatively high uptake of Ba in V. cracca, is an isolated case or a characteristic for nitrogen fixating species. | en_US |
