Klimaendringer - effekter på avrenning og forurensning fra jordbruksarealer. Lillian Øygarden, Johannes Deelstra, Bioforsk

Transkript

1 Klimaendringer - effekter på avrenning og forurensning fra jordbruksarealer Lillian Øygarden, Johannes Deelstra, Bioforsk

2 Vannkvalitetjordbruksområder

3 St.meld. nr. 39 ( ) Klimautfordringene landbruket en del av løsningen LMD Prioritert økt karbonlagring i jord og biomasse. Økt fokus JORD Husdyrgjødsel til biogass Vil St. meld ha effekt på vannkvalitet?

4 Endret klima nytt fokus på landbruket: Hvordan brukes jordbruksarealene - hva dyrkes - og hva skjer i jord og landskap - hvordan påvirker dette klima? Er landbruket en del av løsningen eller? Landbruk: WTO, inntektsutvikling, politiske prioriteringer Landbruket skal produsere mer mat - 20 % økning (I Norge?) -HVA skal vi spise og -HVOR MYE og HVOR skal det produseres?: -rødt kjøtt -Hvitt kjøtt -Vegetarmat -økologisk mat -KLIMAEFFEKTER???? -Miljø og klimamerking Landbruket skal redusere egne utslipp av klimagasser - metan - lystgass - CO2 Landbruket skal utnytte POSITIVE effekter av endret klima: - LENGRE vekstsesong, høyere temp -større avlinger, flere høstinger - nye arter, sorter - Utvidet dyrkingsområde HVA må til? HVOR? Hvem? Landbruket skal binde mer karbon i jord og biomasse for å redusere effektene av CO2 utslipp. Biogass- husdyrgjødsel Jordbruket må tilpasses endret klima: nye utfordringer, - produksjonssystemer -Vekstvalg -Jordarbeiding -Gjødsling -Avrenning -Plantevern -Innhøsting

5 Landbruket i et endret klima- hvilke utfordringer vil vi møte?

6 Er det behovet for klimatiltak som endrer miljøpolitikken 30 % av husdyrgjødsel mengdene utnyttes til biogass er foreslått i St.meld 39. (gir bioenergi og reduserte metanutslipp ) Klimakur 2020 utredet ytterligere økning- opp til 60 % - er mulig? Bioresten- transporteres tilbake til gårdsbrukene eller ut av området? Betydning for spredearealkravet fosforbasert- vil fosforverdiene gå ned i jorda? Vil det påvirke avrenning? Hva skjer i husdyrområdene bl.a Jæren- høye fosforverdier- avrenningeutrofiering. Transport av biorest ut av området- mulig å ta inn flere dyr? Husdyrgjødselforskriften er nå på høring- vil bli endret. Fokus reduksjon av lystgass- ny fokus på total gjødsling i jordbruket- nitrogentap både med avrenning og gasstap. Klimakur Utredet:mindre nitrogentilførsel, bedre utnyttelse av husdyrgjødsel, nedfelling av gjødsel, tilsetting av vann, økt lagring, endret gjødselplanprogrammer, bedre drenering, mindre jordpakking. NITROGEN igjen i fokus!! Ønske om økt karbonbinding- økt fokus på redusert jordarbeiding i kornområdene - nytt fokus jordarbeiding og soppsykdommer (fusarium )- økende ved endret klima? Regionale Miljøprogram- vannforurensning og kulturlandskap. KLIMA vil bli inkludert?

7 Overflatespredning av husdyrgjødsel på eng om høsten Om vannkvaliteten i kommunens vassdrag tillater det?

8 Klimaendringer og landbruk Landbruk- klimagasser- utslipp og tiltak Landbruk- effekter- positive og negative Landbruk- tilpasninger og tiltak Tidsperspektiv? Vente og se eller Beredskap, risikoplanlegging Kortsiktig: ekstremvær, Langsiktige endringer: Endring - produksjonssystemer Endringer kulturlandskapet Økt interesse fra forvaltningen om effekter og praktiske tiltak

9 Endret klima endring for bonden - kan ikke gjøre som mor og bestefar - endring for veiledningstjenesten - råd fra i går er utdatert - endring for forskningen er på etterskudd eller i forkant? STORT behov for NY kunnskap: Endringer i dyrkingsforholdene jord-plante-vann- landskap- jordbrukets grunnkompetanse * forventede endringer av klima regional nedskalering, lokale varsler * effekter på landbruket * tilpasninger * raskere formidling av resultater - varslingsbehov som VIPS? Større behov for lokaltilpasning Behov for : Forskning for endringer i Nord Norge Eksempel : WINSUR- Sårbarhetsprosjektene Sortsutvikling

10 Hvordan vil dette jordbrukslandskapet se ut om et par tiår? Nye muligheter Lengre vekstsesong Større avlinger Nye sorternye kulturer mat, energi, andre formål Økt utbredelsesområde noen vekster Bedre kvalitet Miljø og klimamerking

11 Lengre vekstsesong- kan utnyttes? Håp om større avling Gjødselbehov? Utnytte økt temp, hva med daglengde? Riktige sorter- sortsforedling Kritiske perioder risikoplanlegging: Knoppfrost- Overvintring høstsådde vekster Overlevelse vinterperioden og før det? Snømugg- overvintringsopper Høst: Innhøsting- avlingsikkerhet- avlingskvalitet Jordarbeiding- våte høster- risiko for avrenning( Nitrogen, erosjon, fosfor, plantevernmidler ) - risiko for soppsykdommer- konflikt med redusert jordarbeiding (fusarium ) Mulighet for tilsåing høstkulturer- værforbehold?

12 Nye muligheter??? men var de gode? Sortstilpassing?

13 Noen nye muligheter Og i Nord Norge.? Nytt prosjekt sortsutvikling gras start 2010

14 Planteskadegjørere i et endret klima Generelt: Planteskadegjørere liker varme og fuktighet. Det vil øke omfanget av etablerte skadegjørere (både kvalitetsskadegjørere og karanteneskadegjørere) og gi økt mulighet for etablering av nye skadegjørere, dersom de introduseres Kvalitetsskadegjørere kan introduseres på ulike måter, bl. a. gjennom lovlig import av planter, som følge av økt handel og økt reisevirksomhet Skadegjørere som til nå har vært begrenset til områder lengre sør i Europa vil kunne komme til Norge og etablere seg. De vil kunne forårsake kvalitetsskader, endringer i kulturlandskapet og få følger for biodiversitet

15 Etablering av fremmede arter Klimaet i Norge er i dag mildt nok for mange arter til å etablere seg bare de blir introdusert Et fremtidig varmere klima vil gi gode forhold for nye skadegjørere En økt planteimport vil gi større muligheter for introduksjoner

16 Plantevern- Tørråte på Kjerringøy, Bodø e. Atle Hauge, Bioforsk Behov for økt varsling om plantevern: -Nettbaserte tjenester som VIPS. - Indikatorer - risiko modeller - råd om tiltak -beredskap

17 Økende nedbør- Innhøsting? Potetene regner vekk Foto: Arnulf Gresseth September har vært en eneste lang regnbyge. Vestlandet, Trøndelag, deler av N-Norge. 210 % av normal mengde Jæren: 200 mm, dobbelt så mye om normalt, 2 mnd. Potet og kornavlingene regner bort.

18 Vått og trått for bønder med slått Foto: Bjørn Asle Grimstad Om det ikke blir en bedring kommende uke er det slutt på håpet om å få inn graset. Vi slår nedbørrekordene til enhver tid

19 JOVA- Jord og vannovervåking i landbruket Avrenning (mengder, intensiteter) Tap av næringsstoffer, partikler (erosjon ) og pesticider Jordbruksdriften og tiltaksgjennomføring Formål: Effekt av dyrkingssystemerjordbruksdrift på avrenning og vannmiljø.rammedirektivet for vann Ny fase: Effekt av dyrkingssystemerklima: Dokumentasjon effekter Tiltak klimagasser Tilpasninger til endret klima

20 kg/daa mm Mørdre- avrenning (mm) og jordtap (kg/daa) kg/daa kg/daa Runoff Runoff May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr 0

21 Klima endringer, avrenning, tap av næringsstoffer og erosjon. Et eksempel? Høsten 2000 ble det målt store nedbørmengder i Sør-Norge Førte til ekstremt mye avrenning, næringsstofftap og erosjon i Skuterudfeltet (gjennomsnitt) høst år høst År Nedbør (mm) Avrenning (mm) Nitrogen (kg ha -1 ) Fosfor (kg ha -1 ) Jordtap (kg ha -1 ) I midten av desember kom det et brått omslag til vinter. Den bratte overgangen førte til stor skade på sådd høsthvete, og i mange tilfeller var tilsåing med vårkorn nødvendig Klima endringer fører det til en økning tap av næringsstoffer og erosjon? Tiltak?

22 Hydrological pathways- winter period Consentrated waterways- directly connection to streams-more focused during climate change

23 Spesifikk avrenning avrenning per arealenhet Ofte blir den spesifikke avrenningen (avrenning per arealenhet) beregnet på bakgrunn av gjennomsnittlige døgnverdier for avrenning. Målingen fra JOVA-feltene viser likevel en stor økning i den spesifikke avrenningen når den blir beregnet ut fra avrenning med høyere tidsoppløsning, som vist for Skuterud feltet (4,5 km 2 ) Mindre betydning for store nedbørsfelter (Hobølelva (200 km 2) Klima endringer fører det til en økning i den spesifikke avrenning? Hvilke krav stiller dette til dimensjoneringen?

24 Example extreme event 2 days winter 30 Januar Runoff: 25 mm Soil loss 2 kg ha januar Runoff: 77 mm Soil loss: kg ha -1

25 Erosion down to drainage pipes. No visible erosion in fields with stubble.

26 Ustabile vintre vekslende fryse/tinesykluser glasert overflate stor erosjon ved regnvær på delvis frosset jord Jordtap vinter avhengig av: tele forhold Jordarbeiding, overflateforhold, plantedekke Nedbør- regn eller snø Trenger slike data for modellering av effekter

27 Vinterforhold: Regnvær på delvis frosset jord fører til stor erosjon

28 Antall frostperioder pr.år Depth (cm) Snow Frozen soil Thawed soil Depth (cm) -70,0-60,0-50,0-40,0-30,0-20,0-10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 Frozen soil Thawed soil Snow

29

30 Laboratorieforsøk: jordas stabilitet Aggregatstabilitet: 3 jordtyper: siltig mellomleire, silt, planert siltig mellomleire 1-4 mm aggregater 3 vanninnhold: -0.75, -2 and -10 kpa 0,1,3 og 6 frysetineperioder Frysing: -15ºC 24 h Tining: 9ºC 48 h Regnsimulator Våtsikting (ikke alle prøvene) Skjærfasthet: Feltmålinger: etter snøsmelting om våren. Ulike jordtyper og jordarbeiding: pløyd, høsthvete, stubb Labmålinger: Jordsylindre 0, 1, 3, 6 fryse-tineperioder

31 Før Etter Silt Planert leirjord

32 Aggregatstabilitet Leirjord: 25 % reduksjon etter 6 fryse-tineperioder Siltjord: 50 % reduksjon etter 1 fryse-tineperiode

33 Høstkorn - stor avling, beskyttende plantedekke - erosjon ved ulike jordarbeidingsmetoder?

34 Er det mulig å dyrke høsthvete uten erosjon under nordiske vinterforhold? Ønske om et tett beskyttende plantedekke mot erosjon gjennom vinterperioden

35 Høstkorn- beskytter mot partikkeltransport?

36 Vinterforhold- høstkorn erosjonsbeskyttelse- landskapsskala: dekningsgrad, overlevelse, overflateforhold Vinteren 2000/2001 Total utgang plantemateriale høstkorn. Stor erosjon

37 Øsaker Rute 2: Høstharvet + sådd høstkorn SS-kons: 1110 mg/l Rute 3: Direktesådd høstkorn SS-kons: 5 mg/l Rute 4: Høstpløyd + sådd høstkorn SS-kons: 5820 mg/l (Foto: R. Skjevdal) 105 mm nedbør (16 sept- 5 okt) Sådato : 10 Sept

38 Synlig overflateavrenning om høstenofte på felter med høstkorn. Oktober episoder Kontroll med overflateavrenning -høstkornareal

39 Høstkorn direkte grensende til bekk. Januar 2008

40 Ustabile landskapselementer Behov for vegetasjonssoner (ekstremvær- mer ustabile skråninger?) I tillegg: Sikring av drensutløp i bekkeskråninger Positive tiltak endret jordarbeiding på jordet, men økende punktproblemer bekkeskråninger? Erosjon rundt drensutløp, ras, utsklidninger

41 Høsthvete med buffersoner

42 Risikoarealer Dersom: Mildere høster, økende nedbør, mer ekstremvær Mildere vintre med vekslende fryse og tineepisoder Hvilke arealer anbefales/prioriteres/tillates til høstkorndyrking?? Arealer med ulik erosjonsrisiko arealer direkte grensende til vannforekomster, bekker, vann, restriksjoner på jordarbeiding der høstkorn prioriteres? Eller vil det bli så mye mildere og lengre vekstsesong at høstkorn blir en reell erosjonsbeskytter? Tidshorisont??

43 Flom og ekstremvær Flomsikring- flomsonekart store elver tilpasning aktivitet flomvarsling bruk av vegetasjonssoner for å kontrollere inn og utløpsarealer ved kontrollert neddemming

44 Episoder med ekstremvær kan føre til behov for nye tiltak: Nye prosesser i nedbørfelt kan overskygge effekt av gjennomførte tiltak på jordbruksarealene. Eksempler: Ras og utsklidninger i bekkeløp og jorder Erosjon rundt hydrotekniske anlegg nedløpskummer, dreneringssystemer Økt behov for erosjonssikring i bekkeløp- behov for mer kontakt og samarbeid til NVE?

45 Jordbruk i bratte fjellsider; bekker i fjellsider, vannmettet, ras Jordbruk på elvesletter flomutsatt. Kartlegge ulike typer risikoareal vannets strømningsveier?

46 Avrenning sidebekker vestlandet- høye intensiteter- store skader der det ofte er et tynt matjordlag over grovere masser med kulestein.. EN episode- kan vaske bort hele dyrkingsgrunnlaget! Hydrologisk risikokartlegging- avskjæringsgrøfter, dimensjonering av grøfter, stikkrenner

47 Endret vinter, endret nedbør, temperatur, endret avrenning og miljøeffekter

48 De store bakkeplaneringene: En tikkende bombe?

49 Kontroll med overflatevann. Utprøving nye kum løsninger

50 Ekstremepisoder - ustabilitet, effekter i mange år? ØKT FOKUS PÅ HYDROTEKNIKK.og jordpakking drenering

51 Drenering- de skjulte transportveier i landskapet Kan vi rense grøfteavrenning?? Partikkeltap og fosfortap gjennom grøftesystemer - mangler dokumentasjon. Behov for fornyelse Endret nedbør økt dreneringsbehov.

52 Grøfteavrenning, nitrogen og fosfor avrenning Resultater fra 3 avrenningsfelter (Bioforsk Jova programmet) Vinningland Bye Vandsemb Jæren, Time kommune. kun grøfteavrenning (sjelden/aldri overflateavrenning) Ringsaker kommune i Hedmark, både overfalte og grøfteavrenning Nes kommune, Akershus, både overflate og grøfteavrenning Vinningland, (24 daa) Nitrogen (g(daa) 3491 Fosfor (g/daa) 33 Susp. stoff (g/daa) 5606 Avrenning (mm) 664 Bye, (40 daa) Overfl Grøft Nitrogen (g(daa) Fosfor (g/daa) 25 4 Susp stoff (kg/daa) 22 2 Avrenning (mm) Nitrogen hovedsaklig som grøfteavrenning Fosfor hovedsaklig som overflateavrenning Erosjon hovedsaklig som overflateavrenning Vandsemb, (64 daa) Overfl Grøft Nitrogen (g/daa) Fosfor (g/daa) Susp stoff (kg/daa) 47 9 Avrenning (mm)

53 Det kan være erosjon/partikkel transport gjennom makroporer i jorda (makroporestrømming) Vann infiltrerer i makro porer En slik strømningsprosess kan føre til transport av suspendert stoff/fosfor gjennom grøftesystem ut til bekker/elver/innsjøer Dette er sannsynligvis utbredt i Skuterudfeltet/sørøst Norge og Trøndelag

54 Partikkel transport og grøfter, eksempel fra Skuterud, høsten 2009

55 Strategisk instituttprogram SIP ) CLIMATE: Adapating to extreme Weather in municipalities: what, how and why Anne-Grete B. Blankenberg Bioforsk Jord og Miljø Ilan Kelman og Trude Rauken Cicero

56 Strategisk instituttprogram SIP ) CLIMATE: Adapating to extreme Weather in municipalities Finansiert av Norges forskningsråd (NFR). CICERO - Senter for klimaforskning, har koordineringsansvar for prosjektet som er et samarbeid mellom instituttene i Miljøalliansen; NIBR, NIKU, NILU, NINA, NIVA og Bioforsk Jord og miljø. Formålet med prosjektet er å øke forståelsen av, og å hjelpe kommunene med å håndtere utfordringer de vil stå over for ved ekstremvær. Anvendt forskning fokus på problemstillingen lokale myndigheters håndtering av klimarelaterte ekstremhendelser (katastrofer) Klimarelaterte ekstremhendelse kan eksempelvis være (vær): hete, kulde, vind/stormer, ekstrem nedbør flom, ras, snøskred, skogbrann ødeleggelse av bygninger, veier, jernbane, tap/endret plante og dyreliv, forringelse av drikkevannskilder, sykdom.

57 Støtte for kommunene Basert på kommunenes interesser i en bredere sammenheng Faktaark Case studier Støtte og veiledning Produsere original forskning som publiseres internasjonalt For ytterligere informasjon, ta kontakt med: Ilan Kelman, CICERO, ilan.kelman@cicero.uio.no

58 Videre arbeid; Kartlegge praksiser, barrierer og behov for kunnskap rundt klimarelaterte katastrofer og risikoreduksjon Kartlegge kunnskap om historie, oppfatninger, erfaringer og tiltak gjennom intervjuer Moss, Time, Åmot, Åsnes Økt risiko for eutrofiering og forurensing av drikkevann (rensing) Sør-østlandet, sør-vestlandet, trøndelag Fremtidige forskningsmuligheter Sammenligning av myndighetsnivåer (EU, nasjonalt, fylke, kommune) i deres bidrag til å redusere risiko for flom og hvordan dette kan forbedres Lokal tilnærminger til å redusere sårbarhet for flom spesielt Integrering av tiltak som takler ekstremvær med andre sektorer som drikkevann og forvaltning av kulturarv

59 Utvalgte studieområder I dag er det eutrofiering av drikkevannskilder et problem på Østlandet (eks. Vansjø Morsa). I prosjektet undersøkes det også for Vestlandet og Trøndelag. Manure P Time, Jæren, Hotran Skas Heigre Erosion P Morsa, Skuterud, Halden, Årungen? Sør Østlandet; korndyrking. åpen åker, erosjon og næringstoffavrenning i høst og vinterperioden Partikkelbundet forfor. Sør Vestlandet; høy husdyrtetthet mye nedbør stor avrenning av fosfor fra husdyrgjødsel