Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Nitrogen Uptake by Vegetation in the Wakkerstroom Wetland, South Africa
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The lack of proper wastewater treatment inhibits the social and economic development in many communities. The South African town Wakkerstroom is an example where wastewater is first treated before it is released. Due to the lack of technical expertise and funding to manage the sewage disposal system, a large part of the wastewater goes directly, without any treatment, into a stream feeding the Wakkerstroom wetland. The wetland purifies the wastewater and provides clean water downstream, thus is indispensable for its detoxification capacity.

One relatively cheap method to determine the absorption capacity of a wetland with respect to nitrogen loading is to investigate the nitrogen uptake by the wetland vegetation. In this study, the nitrogen uptake of the vegetation in the Wakkerstroom wetland during the growing seasons between the years 2000-2018 was investigated by using harvested biomass and its nitrogen content as a proxy. The interannual variability of Net Primary Production (NPP) was calculated using a Light Use Efficiency (LUE) model for the period 2000-2018. The NPP derived with LUE-modelling was compared to NPP based on an end-of season harvest of biomass in March 2019. The nitrogen content and carbon and nitrogen (C:N) ratio were determined in the harvested biomass by carbon and nitrogen content analysis. The annual nitrogen uptake of the growing seasons between the years 2000-2018 was subsequently determined by multiplying the calculated NPP by the fraction of nitrogen found in the harvested material.

The NPPtot based on harvested biomass (NPPharvest) towards the end of the growing season 2018/2019 was estimated to be 2.01 kg‧m-2‧season-1. The NPPtot calculated from LUE modelling (NPPLUE) varied between 0.49-1.64 kg‧m-2 for the growing seasons between 2000-2018. NPPharvest was between 1.2-4 times higher compared to NPPLUE, probably due to overestimation of NPPharvest because of biomass sampling of more than one-year production, or underestimation of NPPLUE due to a low maximum radiation conversion efficiency factor, εmax. The community mean nitrogen (N) content found in the biomass harvested aboveground was 1.29 % for the Phragmites community and 1.00 % for the Typha community. The nitrogen uptake of the vegetation was estimated to vary between 6.10-20.5 g N∙m-2 per growing season between the years 2000-2018.

Abstract [sv]

Bristen på adekvata reningstekniker för att behandla avloppsvatten hämmar den sociala och ekonomiska utvecklingen i många samhällen. Den sydafrikanska staden Wakkerstroom är ett exempel där avloppsvatten först renas innan det släpps ut. På grund av brisen på teknisk kompetens och finansiering att hantera reningsverket som avlägsnar avloppsvatten så läcker en stor del av det orenade avloppsvattnet ut i en våtmark i Wakkerstroom via en närliggande å. Våtmarken är av regional betydelse för sin reningskapacitet då den renar avloppsvattnet och förser användare nedströms med rent vatten.

En viktig aspekt för att bestämma en våtmarks reningskapacitet med avseende på kväve (N) är att undersöka växternas kväveupptag i våtmarken. Kväveupptaget hos växterna i våtmarken i Wakkerstroom under växtsäsongerna mellan år 2000–2018 undersöktes genom att använda skördad biomassa och dess kväveinnehåll som proxy. Den årliga variabiliteten hos nettoprimärproduktionen (NPP) beräknades genom att använda en LUE (Light Use Efficiency)-modell för perioden 2000-2018. NPP framtaget med LUE-modellering jämfördes med NPP baserat på biomassa skördad i slutet av växtsäsongen i mars 2019. Kväveinnehållet och kol-kväve (C:N) kvoten bestämdes hos den skördade biomassan genom en kol- och kväveanalys. Det årliga kväveupptaget under växtsäsongerna mellan 2000–2018 togs därefter fram genom att multiplicera beräknad NPP med kvävefraktionen erhållen från den skördade biomassan.

NPPtot framtaget med biomassa skördad i slutet av växtsäsongen 2018/2019 (NPPbiomassa) uppskattades vara 2,01 kg‧m-2‧säsong-1. NPPtot beräknat med LUE-modellering (NPPLUE) varierade mellan 0,49–1,64 kg‧m-2 under växtsäsongerna mellan år 2000–2018. NPPbiomassa var 1,2–4 gånger högre i jämförelse med NPPLUE, vilket troligtvis berodde på att NPPbiomassa överskattades på grund av att mer än en årsproduktion av biomassa skördades, eller för att NPPLUE underskattades på grund av ett för lågt värde på den maximala effektivitetsfaktorn εmax valdes. Medelvärdet för kväveinnehållet erhållen i biomassan skördad ovanför vattennivån var 1,29 % för Phragmites-samhället och 1,00 % för Typha-samhället. Kväveupptaget hos växterna varierade mellan 6,10–20,5 g N∙m-2 per växtsäsong mellan år 2000–2018.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 60
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 19036
Keywords [en]
nitrogen uptake, NPP, wetland, Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR), Light Use Efficiency (LUE), remote sensing, Phragmites australis, Typha capensis, South Africa
Keywords [sv]
kväveupptag, NPP, våtmark, Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR), Light Use Efficiency (LUE), fjärranalys, Phragmites australis, Typha capensis, Sydafrika
National Category
Other Earth and Related Environmental Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-389981OAI: oai:DiVA.org:uu-389981DiVA, id: diva2:1340165
External cooperation
Global Change Institute, University of the Witwatersrand
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-08-20 Created: 2019-08-02 Last updated: 2019-08-20Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2951 kB)10 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2951 kBChecksum SHA-512
0862c9102e102088129701ed313cea68ea483c31cdc8c4efcdac90be54e6c8e54f8a91e75c7046942985595589192fbc2572acb0fdb23500c95b6aec6bb6a4b5
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Other Earth and Related Environmental Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 10 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 33 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf