Effekter av redusert jordarbeiding

Transkript

1 Effekter av redusert jordarbeiding Formålet med prosjektet er å få økt kunnskap om sammenhengen mellom jordarbeiding, erosjon og fosfortap. Bakgrunn Tilførsler av fosfor til vassdrag har ført til uønsket algevekst og eutrofiering av innsjøer i landbruksintensive områder i Norge og andre Nordiske land. Det viktigste tiltaket for å redusere jord- og fosfortap i norske kornområder har vært endret eller redusert jordarbeiding. Effekten av disse tiltakene har vært betydelig, særlig der de er gjennomført på arealer med stor erosjonsrisiko. Likevel har det vist seg at det er stor variasjon i effekten av jordarbeidingstiltak og i noen tilfeller kan tiltakene gi motsatt effekt i forhold til det som er ønsket. Formålet med dette prosjektet er å øke kunnskapen om hvilke forhold som er gunstige for den ønskede effekten av jordarbeidingstiltak og dessuten å finne årsaksforklaringer på manglende eller negativ effekt i enkelte tilfeller. I prosjektet inngår fem ulike delprosjekter: 1. Jordfysiske egenskaper 2. Analyse av vannprøver fra norske ruteforsøk 3. Betydning av vær og jordarbeiding 4. Biotilgjengelighet av erosjonsfosfor 5. Bekkeerosjon 1

2 1. Betydning av jordfysiske egenskaper for erosjon og jordarbeiding Ansvarlig: Sigrun Kværnø For å få mer kunnskap om erosjonsprosesser og hvordan disse påvirkes av naturlige og menneskeskapte faktorer, er det gjort detaljerte studier av intern erosjon på leirjord med ulik arealbruk i ravineskråninger på Romerike. I det aktuelle feltets raviner ble det i 1997 gravd jordprofiler og gjort analyser på beite, i skog og på øvre og nedre del av en helling på dyrka mark med bakkeplanering. I Jord og myr-prosjektet har dataene fra dette arbeidet blitt analysert nærmere og en publikasjon om studien er nesten ferdigstilt. Studien viste at ulik arealbruk og effekten av frost hadde stor innvirkning på jordegenskaper som påvirker vannstrømning og partikkeltransport nedigjennom jorda. Det ble funnet både markganger og sprekker (horisontale og vertikale) som til dels var kontinuerlige ned til mer enn en meters dybde, og i disse porene fant man også avsatt materiale som viser at partikkeltransport gjennom jorda har funnet sted. Jordstrukturen var tydelig påvirket av frost, særlig i jorda under skog og beite, og ble observert til større dyp enn maksimal teledybde som har vært målt i feltet (1990-tallet). Det kan bety at frosten har gått dypere i perioder, eller at uttørkingen som frosten skaper går dypere enn selve telefronten. Planterøtter var også observert i de dypeste makroporene. Vannopptak vil også medføre uttørking, som igjen fører til sterkere oppsprekking. På den planerte jorda var det betydelig høyere jordtetthet enn på jorda under skog og beite, pga. jordpakking på den planerte jorda. Den dårlige strukturen gir stor risiko for overflateavrenning. Samtidig var det relativt mye markganger og sprekker som til en viss grad kan motvirke dette. Det ble observert særlig mye makroporer i grøftefyllet på den planerte jorda. Alt i alt viste resultatene at det er stort potensiale for partikkeltransport gjennom leirjorda i ravinene. På dyrka mark som er drenert vil partikler da kunne transporteres ut i bekken gjennom drensrørene. Denne prosessen bekreftes ved en lengre tidsserie med målinger av overflate- og grøfteavrenning og partikkelkonsentrasjoner ved utløpet av det aktuelle feltet, gjennomført som en del av Program for jord- og vannovervåking i landbruket (JOVA). Dataene viser blant annet at i middel over hele måleperioden var jordtap via grøftene omtrent like viktig som jordtap via overflateavrenning. Partikkelkonsentrasjonene var imidlertid endel høyere i overflatevann enn i grøftevann, særlig i år med høstpløying. Figur 1. Mikroskopibildet viser en leirfilm (oransje farge) som vitner om intern transport av partikler i jorda. 2

3 2. Analyse av vannprøver fra norske ruteforsøk Ansvarlige: Trond Børresen, NMBU og Lillian Øygarden, Bioforsk For å få utnytte eksisterende datakilder var det behov for å analysere flere vannprøver som til nå har stått på lager. Tidsserier for norske ruteforsøk er forlenget gjennom prosjektet ved analyse av lagrede vannprøver. Vannprøver fra 3 år fra Bjørnebekk, Askim og Syverud ble analysert for suspendert stoff. Samtidig ble resultater 2 år fra Hellerud ruteforsøk oppsummert. Figur 2. Vannprøver fra norske ruteforsøk har vært lagret, vannprøvene er nå analysert med finansiering fra Fondet for Jord- og myrundersøkelser. Foto: Trond Børresen 3

4 Figur 3. Jordtap fra forsøksruter med jordarbeiding på bjørnebekk forsøksanlegg. 3. Betydningen av klima, vær, geologi og jordarbeiding for erosjon og fosfortap Ansvarlig: Attila Nemes, Bioforsk Erosjon på dyrka mark påvirkes av været, av de naturgitte forholdene og av jordbruksdriften. Det er gjennomført mange avrenningsforsøk for å undersøke hvilke jordarbeidingsmetoder som gir de laveste jord- og fosfortap. Vi har tidligere skrevet en rapport som sammenstiller resultater fra 31 nordiske forsøk med jordarbeiding (Bechmann et al., 2011). Resultatene fra disse forsøkene viser at det er stor variasjon i effekter av jordarbeiding. En stor del av denne effekten skyldes variasjoner nedbør og temperatur for de ulike lokaliteter og ulike år. Derfor er det viktig for vurdering av resultatene at en har tilgang til informasjon om vær for den enkelte lokalitet i det enkelte år. For å kunne gjøre en systematisk gjennomgang av resultatene med henblikk på å skille ut de viktigste faktorer som påvirker erosjonen, er det dessuten nødvendig å bruke statistiske verktøy. Formålet med dette prosjektet har derfor vært å gjennomføre en analyse, en såkalt Metaanalyse, for å identifisere de viktigste faktorer som påvirker erosjon og fosfortap. For dette formål og for andre fremtidige formål har vi bygget opp en database med nordiske ruteforsøk. Vi ønsker å finne ut hvor viktig jordarbeidingen er for jord- og fosfortap under ulike forhold med hensyn til vær og andre naturgitte forhold. Databasen I samarbeid med finske og svenske forskere har vi bygget opp en database over nordiske ruteforsøk med fokus på jordarbeiding. Metaanalysen Databasen danner grunnlag for en metaanalyse som har til formål å identifisere de viktigste forhold som bidrar til økt erosjon og fosfortap. Resultater Den første screening av resultatene fra metaanalysen viste at jordarbeiding og nedbør har stor betydning for erosjon og fosfortap. Det tyder på at analysen gir et realistisk bilde av prosessene. Mer detaljerte analyser vil vise hvilke faktorer som er viktigste under ulike forhold. 4

5 Figur 4. Fordelings-tre for metaanalyse Videre resultater vil bli presentert i løpet av sommeren Biotilgjengelighet av erosjonsfosfor Ansvarlig: Sigrid Haande, NIVA Vurdering av biotilgjengelighet av fosfor er vesentlig for å kunne sammenligne fosfortilførsler fra ulike kilder. Biotilgjengeligheten av fosfor fra avløp er normalt større enn for arealavrenning, men det er også forskjell i biotilgjengelighet for ulike typer arealavrenning. Det skyldes dels forskjeller i jordas fosforinnholdog forskjeller i avrenningsprosessene. Prosjektet vil Gjennomføre algevekstforsøk med utvalgte testalger (for eksempel (Selenastrum capricornutum) Følge metoder beskrevet i Berge og Källqvist (1990) Bruke ulike typer avrenningsvann fra Mørdre- og Skuterudfeltet Involvere student Forsøk gjennomføres på NIVA 5

6 Figur 5. Metodebeskrivelse for forsøk med biotilgjengelighet. Forsøkene er ikke ferdigstilt. Mer info kommer i løpet av Bekkeerosjon Ansvarlig: Marianne Bechmann, Bioforsk Våren 2013 ble det satt opp et overvåkingskamera for en bekkestrekning i Skuterudfeltet. Det er tatt bilder hver time over en periode og ved hjelp av bildenanalyse vil vi beregne endring i bekkeløpet og dermed få et anslag for mengden jord som er forsvunnet på denne strekningen. Bilde serien er satt sammen til en fremvisning som kan ses på.. 6

7 Figur 6. Bekkeerosjon i Skuterdubekken, et overvåkingsbilde tatt 24. april Resultatene fra overvåkingen er ennå ikke ferdig bearbeidet. Referanser Bechmann, M., Kværnø, S., Skøien, S., Øygarden, L., Riley, H., Børresen, T. & Krogstad, T Effekter av jordarbeiding på fosfortap - Sammenstilling av resultater fra nordiske forsøk. Bioforsk RAPPORT 6(61):73s. Publikasjoner i prosjektet Sveistrup, T.E., Haraldsen, T.K., Langohr, R., Marcelino, V., Kværnø, S.H., Kværner, J., in prep. Internal soil erosion in a ravine landscape with pronounced seasonal frost and different land uses in South-east Norway. Nemes, A. Euro-soil presentasjon Samarbeid Prosjektet har vært gjennomført i samarbeid mellom: 7

8 Trond Børresen, Norges Miljø- og Biovitenskapelige Universitet (NMBU) Barbro Ulen, Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) Markku Puustinen, Finnish environment institute (SYKE) Sigrid Haande, (NIVA) Sigrun Kværnø, Bioforsk Attila Nemes, Bioforsk Lillian Øygarden, Bioforsk Marianne Bechmann, Bioforsk 8