Jordvariasjon, avrenningsmønster, plantevernmidler

Transkript

1 165 Jordvariasjon, avrenningsmønster, plantevernmidler Jens Kværner 1), Tore Sveistrup 1), Ole Martin Eklo 3), Marit Almvik 3), Randi Bolli 3), Marianne Stenrød 3), Espen Haugland 2) / jens.kvarner@jordforsk.no 1) Jordforsk 2) Nordnorsk kompetansesenter Holt 3) Planteforsk Plantevernet Sammendrag I det strategiske instituttprogrammet Plantevernmidler i miljøet studeres transportprosesser og betingelser for transport av plantevernmidler i elveavsetninger i Grue i Solør og Målselv i Troms. Resultatene viser at sandig jordsmonn med liten vannlagringsevne vil være særlig utsatt for utlekking av plantevernmidler, og at variasjonen i jordegenskaper er en viktig årsaksfaktor for varierende transportmønster for plantevernmidler på ulike arealer. Både i Målselv og Grue har vann og bromid blitt transportert gjennom øvre del av elveavsetningene under vårsmeltingsperioden. I Målselv har også glyfosat blitt transportert nedover i jordprofilet. Både vinter- og vårsmeltingsperiodene er viktig for utvasking og transport av mobile stoffer i områder med vintre med tele og is. I perioder med tele og is endres jordas hydrauliske egenskaper, og nedbør og smeltevann vil kunne samles i lokale terrengforsenkninger med påfølgende infiltrasjon og rask vannedstrømning gjennom jorda. Slike forsenkninger vil kunne være særlig utsatt for plantevernmiddelutlekking. Arealdifferensierte tiltak for redusert miljørisiko ved bruk av plantevernmidler har til nå fått lite oppmerksomhet i Norge. Ved å ta hensyn til terrengforhold, ulikheter i jordsmonn og klimaet, og i større grad rette oppmerksomheten mot vinteren og avsmeltingsperioden om våren, vil tiltak kunne målrettes mot kritiske arealer, samtidig som unødvendige restriksjoner unngås.

2 166 J. Kværner et al. / Grønn kunnskap 9 (2) Innledning Transportprosessene i jorda påvirker binding og nedbrytning av plantevernmidler i jordsmonnsonen, og bestemmer sammen med plantevernmidlenes egenskaper i stor grad faren for utvasking av disse til grunnvannet. I det strategiske instituttprogrammet Plantevernmidler i miljøet, som ledes av Planteforsk Plantevernet og gjennomføres i samarbeid med Jordforsk, Planteforsk Holt og INRA Centre de Grignon, Frankrike, studeres og modelleres spredning, nedbrytning og transport av plantevernmidler i elveavsetninger under ulike klimaforhold. I transportdelen av programmet har det vært lagt vekt på sammenhenger mellom jordsmonn, transportbetingelser og transportprosesser. I det følgende presenteres utvalgte resultater fra prosjektet så langt. Det legges vekt på å illustrere effekter av lokal- / mikrotopografi og vinterklima for stoffutvasking. Materiale og metoder Studiene har vært gjennomført i Grue i Solør og Målselv i Troms. I tillegg har INRA utført parallelle studier ved Sully i Loiredalen i Frankrike. Alle tre forsøksområdene er lokalisert til elveavsetninger. På feltene i Grue og Målselv har det i tilknytning til splitplot-forsøk (utført av Planteforsk Plantevernet) med sprøyting av plantevernmidler (glyfosat og metribuzin) og bromid (Br) blitt gjennomført detaljerte studier av betingelsene for transport i jordsmonnet. Jordsmonnets lagdeling og de fysiske egenskapene med spesiell vekt på metta og umetta hydrauliske ledningsevne er studert, og søyleforsøk med umetta transport av metribuzin og Br er gjennomført. Kontinuerlig registreringer av jordfuktighet og jordtemperatur i 7 sjikt, grunnvannsnivå, nedbør og lufttemperatur har vært foretatt på feltene siden 2000 og pågår fortsatt. Telemålinger og observasjoner av vinterhydrologi er utført i utvalgte perioder. Tracerforsøk med fargestoffet Brilliant Blue, dels i kombinasjon med Br, og mikromorfologiske studier har blitt gjennomført for belysning av strømningsprosesser i forhold til variasjoner i jordegenskaper og mikrotopografi. Resultater og diskusjon Jordsmonn og vannlagringsegenskaper Vannets transport gjennom jordsmonnet bestemmes av jordas egenskaper og ytre hydrologiske forhold. Jordsmonnet på feltet i Målselv består av 60 cm

3 167 siltig sand over sand, mens jordsmonnet på feltet i Grue består av ca 120 cm sandig silt over finsand. Høyere sandinnhold og lavere siltinnhold medfører en vesentlig lavere fysisk vannlagringsevne i jordprofilet i Grue (Tabell 1). I sonen ned til 120 cm har jorda i Grue nesten dobbelt så stor lagringsevne som Målselvjorda. For rotsonen, som i Grue er 55 cm og Målselv 28 cm, er forskjellen i lagringsevne 100 mm. Jordartsforskjeller og rotsonedybde tilsier større risiko for utlekking av mobile plantevernmidler i Målselvjorda enn i Gruejorda. Tabell 1. Vannlagringsevne i jord fra Grue og Målselv Dybde (cm) Sted/vannlagringsevne (mm) Grue Målselv Rotsone Lokaltopografi og variasjon i infiltrasjons og avrennings mønster Figur 1 viser en dyp nedtransportert av Brilliant Blue mellom potetradene der overflatevannet samles etter nedbør, og en minimal nedvasking under potetradene. Dette illustrerer betydningen av lokale topografiske forskjeller og viser hvordan periodevis stor vanntilførsel påvirker faren for stoffutlekking. Figur 2 viser fordelingen av overflatevann på ei elveslette i Grue i Solør i april Bildet viser hvordan snø som smelter på telen mark vinterstid kan samles i dammer i lokale forsenkninger. Her blir vannet stående så lenge tele og is hindrer infiltrasjon.

4 168 J. Kværner et al. / Grønn kunnskap 9 (2) Figur 1. Fordeling av Brilliant Blue mellom potetrader i Målselv august 2003 Figur 2. Elveslette i Grue 8. april 2002

5 169 Jordfuktighet og transport av vann, bromid og plantevernmidler i jordsmonnet Temporært høyt vanninnhold i jorda avspeiler episoder med vanntilførsel og transport av vann og mobile stoffer nedover i jordprofilet. De mest markerte episoder med høy jordfuktighet, og gjennomfukting av de øvre lag har i Grue vært knyttet til avsmeltingen om våren (Figur 3). Episoder med relativt høy jordfuktighet forekommer tidvis også i andre perioder, etter stor nedbør. I Målselv har det vært markerte oppfuktingsepisoder både høst og vår, samt hele vinteren (Figur 4). Vanninnhold (%) cm 35 cm 85 cm Vanninnhold (%) cm 35 cm 85 cm Figur 3. Jordfuktighet i ulike nivåer i jordsmonnet i Grue-feltet Figur 4. Jordfuktighet i ulike nivåer i jordsmonnet i Målselv-feltet Episodene om våren er knyttet til smelting av akkumulert snø og tining av is og tele. Fargetracer spredd på jordoverflata om høsten i ulike år har gitt ulike nedtrengningsbilder gjennom vinteren. I Målselv trengte fargetraceren helt ned til sonen rett over grunnvannet etter vinteren , som var nærmest telefri, mens nedtrengningen av fargetraceren var svært grunn den påfølgende vinteren, da det var stabil tele. Dette viser at graden av episodisk oppfukting og transport nedover i jordprofilet vinter og vår vil variere, avhengig av vinterforholdene. Kombinerte sprøyteforsøk med spredning av Br og glyfosat på jordoverflata ble gjennomført i Grue og Målselv henholdsvis oktober 2001 og september Både i Grue (Figur 5) og Målselv ble det mobile sporstoffet Br, som følger vanntransporten, gjenfunnet i undergrunnsjorda ved første prøvetaking etter vårsmeltingen.

6 170 J. Kværner et al. / Grønn kunnskap 9 (2) Br (g/m3) / / / /5-02(B+D) 0-20 cm' cm cm cm 15/5-02(A+C) Figur 5. Br konsentrasjoner i jorda på Grue-feltet etter sprøyting (Almvik 2004) Sprøyteforsøket i Grue viste jevnt Br-innhold i de ulike deler av feltet høsten Våren 2002 var mesteparten av bromidet vasket ut fra de øverste 80 cm i en del av forsøksfeltet (A+C, se Figur 5), mens det fortsatt var Br igjen i tilsvarende jordsjikt i resten av feltet. Jordvariasjon kan ikke forklare forskjellen i Br-utvasking. Selv om forsøksfeltet ligger på ei elveslette, er feltet ikke helt horisontalt. Raskere nedvasking av Br i en del av feltet skyldes trolig terrengfokusert infiltrasjon, lokalt forhøyet vannbelastning om våren som følge av vanntilstrømning fra tilstøtende arealer i perioder med tele. I forsøket i Målselv ble det i begynnelsen av juni 2003 funnet glyfosat i cm dybde (Almvik et al. 2005), dvs i et nivå under rotsonen og sonen med kapillært opptrekk. I oktober ble glyfosat ikke lenger påvist i dette nivået. Dette kan tyde på at glyfosat har blitt transportert videre med markvannet ned mot grunnvannsonen. I feltforsøket i Grue var spredningsforløpet for glyfosat annerledes. Glyfosat og nedbrytningsproduktet AMPA ble her ikke påvist under ploglaget. For nærmere beskrivelse av spredningsbildet av glyfosat i forsøkene vises til Almvik et al. (2005). Transportbildene for Br og glyfosat viser at sandig jordsmonn med liten vannlagringsevne vil være særlig utsatt for utlekking av plantevernmidler, og at variasjonen i jordegenskaper er en viktig årsaksfaktor for varierende transportmønster for plantevernmidler på ulike arealer. De foreløpige resultatene fra programmet Plantevernmidler i miljøet tilsier at teleinduserte endringen i jordegenskaper og terrengfokusert vårinfiltrasjon også er viktig for risikoen for utlekking av plantevernmidler til grunnvann.

7 171 Selv om undersøkelsene har foregått på elvesletter, er problemstillingen generell. Lokale vannsamlinger og partier med høyt vannivå om våren kan også i andre områder gi muligheter for strømning i makroporer og sprekker, og dermed rask transport av plantevernmidler ned til soner med liten mikrobiologisk aktivitet og nedbrytning. Konklusjon Sandig jordsmonn med lavt siltinnhold og lav vannlagringsevne vil være særlig risikoutsatt for rask vannedstrømning og utlekking av mobile plantevernmidler. Undersøkelsene viser at både vinter og vårsmeltingsperiodene er viktig for utvasking og transport av mobile stoffer i områder med vintre med tele og is. I perioder med tele og is vil smeltevann og nedbør kunne samles i lokale forsenkninger med påfølgende infiltrasjon av store vannvolum og rask vannedstrømning gjennom jordprofilet, og slike forsenkninger vil være særlig utsatt for plantevernmiddelnedvasking. Betydningen av slike infiltrasjonsmønstre vil variere med vinterforholdene, og være størst i år med stor hydraulisk belastning i avsmeltingsperioden. Arealdifferensierte tiltak for redusert miljørisiko ved bruk av plantevernmidler har til nå fått lite oppmerksomhet i Norge. Ved å ta hensyn til terrengforhold, ulikheter i jordsmonn og klimaet, og i større grad rette oppmerksomheten mot vinteren og avsmeltingsperioden om våren, vil tiltak kunne målrettes mot kritiske arealer, samtidig som unødvendige restriksjoner unngås. Referanser Almvik, M Transport av glyfosat og bromid i felt i Grue og Målselv Internt prosjektnotat.planteforsk Plantevernet. 8 s. Almvik, M., Eklo O. M., Bolli. R., Moni. C., Kværner. J. og Sveistrup. T Hva skjer med glyfosat i norsk jord?. Grønn kunnskap 9 (2).