KLIMAENDRINGERS EFFEKT PÅ JORDBRUKSAVRENNING. Lillian Øygarden NIBIO

Transkript

1 KLIMAENDRINGERS EFFEKT PÅ JORDBRUKSAVRENNING Lillian Øygarden NIBIO

2 + vedleggsrapport med fagkapitler: effekter på produksjon, behovtilpasning, drenering, karbonbinding i jord Forskningsmiljø i NIBIO, NMBU, Cicero- bidrag til rapporten. 2

3 Aftenposten 25 oktober 2010 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

4 NÅ HØSTER BØNDENE KLIMAGEVINSTEN (OPPSLAG I BERGENS TIDENDE) I Hardanger og Sogn er trærne med aprikos og fersken høstet. I Lærdal står Jens Reidar Ljøsne i åkeren med tre meter høye maisplanter. Foto:Camilla Skjær Brugrand For Ljøsne er det en mulighet til å få mer ut av garden. Han bruker maisavlingen som vinterfôr til kyrne. En innhøsting av mais gir like mye som tre slåtter med gras, og bonden har registrert at kyrne leverer mer melk. Aprikos og fersken vokser i Hardanger Foto Marianne Mørk Olsvik. Bioforsk Bioforsk nettsideoppslag

5 FORVENTEDE ENDRINGER- SLUTTEN AV HUNDREÅRET Årstemperatur- økning ca 4,5 C ( C ) ved RCP8.5 Årsnedbør- økning ca 18 % (7-23 %) Styrtregnepisoder kraftigere og hyppigere Antall dager med kraftig nedbør vil øke og nedbørmengden på dager med kraftig nedbør forventes å øke Regnflommer større og oftere Snøsmelteflommene færre og mindre Økt avrenning om vinteren Lavtliggende områder- snøen borte Vekstsesongens lengde- Østlandet: 1 mnd (RPC45), 1-2 mnd (RPC 8.5) Planlegging for neste år: Bruke oppdaterte data for «dagens klima» i stedet for fremskrivninger. Bruke perioden:

6 TØRKE SLUTTEN AV HUNDREÅRET Deler av landet forventes å få markvannstørke. Gjennomsnittlig markvannstørke 1-2 måneder lenger. Avhengig av fremskrivning; Fra forventet tørke stort sett hele Sør-øst Norge til forventning om tørke områder i Telemark, Buskerud, Oppland, Hordaland og Sogn og Fjordane. Økt markvannsunderskudd- lengre varighet på tørkehendelser vil gi Vanningsbehov Planlegging: De nærmeste tiår bruke perioden : Årsnedbør 4% høyere enn og 7 % høyere enn Østlandet-mer enn 10% høyere årsnedbør enn Tiltak- tilpasning på lang sikt: Sikring av dyrkingsgrunnlaget, grøfting av jorda Tiltak tilpasning kort sikt: Årlige valg av vekster og dyrkingsmetode

7 SIKRING AV JORDBRUKSAREAL- MOT FLOM OG EKSTREMVÆR Sikre produksjonsgrunnlaget Flomsikring- flomsonekart store elver tilpasning aktivitet flomvarsling bruk av vegetasjonssoner for å kontrollere inn og utløpsarealer ved kontrollert neddemming

8 ENKLE SAMMENHENGER? Tilpasning til: Økt nedbør- økt avrenning- økte tap? Tørkeperioder- vanningsbehov- redusert avrenning, men økte tap? Tilpasning bedre kunnskap om jord VANN JORD DYRKINGSSYSTEM - LANDSKAP

9 HVA BESTEMMER EFFEKTEN Nedbør: snø/regn: mengde, intensiteter Sesong Ekstremvær Landskapsfaktoren Arealtilstand: Vekster og dyrkingsteknikk Tilpasningstiltak Klimatiltak- binding av karbon, politiske rammebetingelser Teknologisk utvikling

10 JORD OG VANNOVERVÅKING I LANDBRUKET- JOVA LMT: (LANDBRUKSMETEOROLOGISK TJENESTE) NASJONALT NETTVERK AV VÆRSTASJONER JOVA - programmet

11 Runoff (mm) Soil loss kg /daa Nåværende sesong variasjon i avrenning (mm) og jordtap (kg/daa) JOVA feltet Skuterud i Ås Figur under.; Gjennomsnittlig jordtap fra nedbørfelt i JOVA programmet Skuterud Mørdre Kolstad Hotran Vasshaglona Time Skas-Heigre Volbu Naurstad Cereals cereals, gras, livestock Potatoes, vegetables Total runoff Total soil loss Totalt jordtap, dyrka mark Gras, livestock 0

12 Rel. Endring i (%) i årsnedbør fra til A: , B: og C: (Median framskrivning, RCP8.5 scenario) Landet Østlandet Sørlandet Sørvestl. Sogn og Fj. Trøndel.Helge. Hålogaland A B C A B C A B C A B C A B C A B C A År DJF MAM JJA SON JOVA fremskrivning økt nedbør og antall dager med kraftig regn (RCP4.5 )

13 VEKSTSESONGENS LENGDE Vekstsesongens lengde- Østlandet: 1 mnd (RPC45), 1-2 mnd (RPC 8.5) Vekstsesong Trøndelag, Nord Norge 1-2mnd (RCP4,5) og 2-3 mnd ved (RCP8.5) Endringer i vekstsesongens lengde i JOVA (NIBIO POP Vol2 (2) 2016) Stor variasjon 111 dager Volbu-Valdres (1994)- 269 dager i Time-Jæren i Stor variasjon mellom år, eks Time variasjon med 119 dager mellom år Årlig gj,snittstemp økt mellom 0,5 grader (Aust Agder) og 2,5 grader (Nordland ) for de tre første år sammenlignet med de tre siste år i overvåkingsperioden. Vekstsesongens lengde har økt i 7 av 8 felt, mellom 6-40 dager (gjennom snitt for de 3 første og 3 siste år i overvåkingsperioden). Time størst økning, minst i Volbu. Ingen sammenheng mellom beregnet start tidspunkt for vekstsesong og faktisk såtid vårkorn. ANDRE faktorer viktige; økt nedbør kan forsinke opptørking og såtid. Vekstsesongens lengde i Klimarapporten: Antall dager med middeltemp over 5 grader.

14 2015; KRISE FOR KORNBØNDER I TRØNDELAG INFORMASJON FRA LANDBRUKSKONTORET I LEVANGER Viser til dagens reportasje i lokalavisa Innherred om krisen innen kornproduksjon på grunn av det elendige været denne våren. Vi har fått en del spørsmål bare i løpet av morgenskvisten i dag som går på om det ikke er mulig å få så etter 20.juni og spørsmål rundt såing og gjødsling. For å oppklare spørsmål rundt siste såingsfrist 20.juni: Dette er ikke en endelig frist, ny melding fra Fylkesmannen vil komme hvis det ikke har vært mulig å få gjort noe våronn innen den datoen. Vi sørger for å holde dere løpende oppdatert om dette gjennom epost, kommunens hjemmeside og kommunens facebookside. Østlandets blad 23 mai 2003: Seneste våronn på 30 år (av Bjørn Engdahl ) Hadde vi visst dette, skulle vi sådd i påskehelga. Men hvem kunne vite at det skulle regne i en måned? På grunn av nedbørsmengdene har det skjedd en del utvasking av nitrogen på jordene, og mange må gjødsle på nytt. I Enebakk ligger nesten halvparten av kornarealet urørt

15 HVA HAR VI HATT ( ) HVA PLANLEGGER VI FOR? RMP: Fra høstpløying til endret jordarbeiding. Vegtasjonssoner, fangdammer, grasdekte vannveier. Ekstremepisoder- store avrenningsepisoder Ustabile vintre 16 Januar 2008 Vinter Også: Våte vår/forsommer: Problem å få sådd kornendret til gras /ikke sådd

16 Endret klima erosjon i jordbrukslandskapet ØKT AVRENNING- EROSJONSPROSESSER SOM VIL ØKE? * EROSJON PÅ JORDENE * EROSJON - VANN FRA ANDRE AREALER * EROSJON I BEKKESKRÅNINGER

17 EKSEMPEL AVRENNING HØST 2000 I SKUTERUD FELTET 3 x normal nedbør for oktober- desember. Jordtap 6 ganger høyere enn middel for overvåkingsperioden også erosjon gjennom dreneringssystem, erosjon i bekkekanter Sku teru d - L o sses o f SS an d ru n o ff kg/daa kg/daa Runoff Runoff kg/daa mm 0 May Ju n Ju l Au g Sep O ct Nov Dec Jan F eb Mar Ap r 0

18 Kortere vinterperiode- med snødekke mindre snøsmeltingsflom? Mer regnvær vinter- flere avrenningsepisoder? Nedbør intensiteter og avrenningsintensiteter. Ustabile vintre. Erosjon avhengig av teleforhold og overflatetilstand (vekster og jordarbeiding)

19 STABILE VINTRE USTABILE VINTRE MED VEKSLING SNØ/REGN ANTALL FRYSE TINE SYKLUSER 40 40, , , ,0 Depth (cm) Snow Frozen soil Thawed soil Depth (cm) Frozen soil Thawed soil Snow 0,0-10,0-20,0-30,0-40,0-50,0-60, ,0

20 KARTLEGGING I NEDBØRFELT -EROSJONSSKADER. UTBEDRING AV HYDROTEKNISKE ANLEGG Feltkartlegging viser erosjonsskader som trenger utbedring ved dagens klima. Fra Atle Hauge

21 SNØSMELTING; EFFEKT AV TELE OG REGNVÆR. INTENSITET I AVRENNING - FRA 4-32 L/S/HA

22 JOVA- ERFARINGER FRA ULIKE NEDBØRFELT Ingen signifikante endringer i årsnedbør i perioden fra Østlandet (Skuterud og Mørdrefeltet: Økt sommernedbør ). Økt nedbør økt avrenning- god sammenheng på årsbasis Årlig avrenning- årlig nitrogentap- god sammenheng. Økt avrenning- forventes å gi økt nitrogentap. Referanser; NIBIO POP Vol2 (2) 2016 NIBIO POP Vol2 (4) 2016

23 Nedbør/avrenning jordtap i JOVA felt: Sammenheng avhengig av jordtype (vegetasjonsdekke (vekst og jordarbeiding) Grasområder lave tap - kornområder høyere tap ved stor avrenning. Betydning; tidspunkt for avrenning- vanninnhold i jorda, teleforhold, snødekke, arealtilstand (vekster og jordarbeiding mm). Endret nedbør- endret antall dager som er tilgjengelig for kjøring- såing og innhøsting og for jordarbeiding. Viktige faktorer- for jordarbeiding og for å unngå skadelig jordpakking: * Vanninnhold i jorda Maskinvalg- tyngde, kapasitet Opptørkingsmuligheter: Hvor lenge vente på opptørking? Avlingsreduksjon ved å vente? Redusert jordpakking? Risiko for nytt regnvær Riley (2013 og 2015)

24 EFFEKT PÅ AVRENNING OG TAP AV NÆRINGSSTOFFER Hydrologiske endringer; temperatur, nedbør, sesonger, vinterforhold (snø, regn, tele). Ekstremepisoder Tap av næringstoffer, erosjon, plantevernmidler avhengig av: Avrenning i de ulike sesonger, ekstremepisoder, strømningsveier Sikring av arealer mot flom og ekstremepisoder (inkl hydrotekniske tiltak, drenering) Valg av/endringer i dyrkingssystemer (vekstvalg, dyrkingsmetoder, driftsmetoder ) Tilpasninger (foredling- plantemateriale, driftsmetoder (jordarbeiding, gjødselspredning, plantevern, maskinvalg, roboter, sensorer, mm)) Støtteordninger, regler, restriksjoner, RMP, klimatiltak - klimagasser Klimasmarte landskap, tiltak økt karbonlagring i landskap Støtteordninger tilpasning? Vannets strømningsveier Tilstand på arealer og landskap + Aktivitet på arealer og i landskap

25 REDICTED CLIMATE CHANGE SCENARIOS FOR CATCHMENTS. Deelstra et al Climate change and runoff from agricultural catchments in Norway. 1nt.Journal f Climate change strategies and management V0l 3, no Increase in average temperature ( T, o C) and relative change in precipitation (%) per year/season for and relative to (mean value of change). (Hanssen-Bauer et al., 2009) Temperature Precipitation Catchment year win spr sum aut year win spr sum aut Skuterud Hotran Time/Skas - Heigre Skuterud Hotran Time/Skas - Heigre The projected increase in the annual temperature is approximately the same for the four catchments, with the largest increase occurring during the winter season The increase in yearly precipitation varies from %. o For Hotran increase in precipitation during all seasons o For Skuterud, decrease during summer and increase other seasons. o At Time and Skas-Heigre no appreciable change in precipitation during summer while remaining seasons show considerable increase.

26 VARIATION IN YEARLY RUNOFF/PHOSPHORUS LOSS AND RUNOFF/NITROGEN LOSS The variation in the yearly phosphorus loss corresponds well with the variation in runoff Difference between Hotran/Skuterud and Time/Skas- Heigre due to different sources and processes The yearly nitrogen loss corresponds well with the yearly runoff. No major differences between catchments

27 CHANGES IN SEASONALITY Present seasonality for Skuterud Runoff Nitrogen loss Phosphorus loss sum aut win spr sum aut win spr sum aut win spr Skuterud sum: May August; aut: September November; win: December February; spr: March, April For Skuterud predicted reduction in precipitation during summer, increase during rest of seasons. Based on the similarity between runoff, nutrient and soil loss similar changes can be expected for those elements. Future seasonality Skuterud Time/Skas-Heigre will most likely have similar changes. No major changes are expected for the Hotran catchment as predicted precipitation increase will be almost equal for the different seasons

28 RUNOFF GENERATION Monitoring results showed that on average, 50% of the yearly runoff is discharged in days while 90% is discharged in days. The predicted increase in yearly precipitation will lead to an increase in yearly runoff and hence to an increase in the average yearly runoff intensities (case 1) For Skuterud and Time, the increase in yearly runoff will occur mainly after the growing season and hence fewer days will be available for this increased runoff to occur, which might indicate that the number of days available to discharge 50% and 90% of the yearly runoff will further decrease. This will additionally increase the runoff intensities which again can enhance soil and phosphorus loss processes under otherwise unchanged agricultural practices. (case 2)

29 DIURNAL VARIATION IN SPECIFIC DISCHARGE Compared to large catchments, small agricultural dominated catchments can show large diurnal variations in discharge, exemplified by calculation of specific runoff based on average daily and hourly discharge values for Høgfoss (300 km 2 ) and Skuterud (4.5 km 2 ) Runoff intensities will increase due to predicted increase in precipitation (previous slide) More episodes with high rainfall intensity are predicted to occur while those intensities will increase compared to today s situation (Hansen-Bauer et al., 2009) Uncertainty exists as to what effects of this will be on runoff generation/specific discharge, but will most likely lead to an additional increase in runoff intensity (case 3)

30 INCREASE IN TEMPERATURE AND CHANGE IN WINTER CONDITIONS Especially for Hotran/Skuterud Increased temperature will lead to milder winters, shorter period with snowcover Milder winters can lead to more freeze/thaw cycles Higher precipitation and combinations of rainfall and snowmelt can increase runoff intensities Combined with case 1, 2 and 3 this will additionally lead to increased risk of erosion and nutrient loss In total this will increase the need of measures to reduce erosion and nutrient losses from farmers fields; Choice of crops Soil tillage Retention systems in landscape Control with surface runoff

31 N loss (kg ha-1) Climate change and the potential effects on runoff and nitrogen losses in the Nordic-Baltic region. Øygarden et al.(2014) Agriculture, Ecosystems and Environment 198, pp Kolstad Skuterud C6 M36 Mellupite Savijoki y = x R² = (Kolstad) y = x R² = (Skuterud) 50 Graisupis y = x R² = (M36) y = x R² = (Savijoki) y = x R² = (Horndrup) 10 0 y = x R² = (Mellupite) y = x R² = (Bolbro bæk) Runoff (mm)

32 BEHOV FOR TILPASNING- VI ER I STARTFASEN.. Flomsikring Kontroll med vann, drenering. Hydrologisk risikoplan gårdsnivå Miljøtiltak- jordbrukslandskapet Tilpasning- plantemateriale Tilpasning jordarbeiding, pakking Tilpasning gjødsling (delt gjødsling, presisjonsgjødsling, husdyrgjødsel. Økt fokus; Jordtyper- vanninnhold- laglighet for jordarbeiding Tidspunkter for jordarbeiding, gjødsling, mm i forhold til risiko for avrenningsepisoder Risikonivå- Eks Høstkorn- risiko for avrenning i etableringsfase, risiko for ustabile vintre,

33 TILPASNING TIL VÅTE FORHOLD - PLANTEPRODUKSJON Behov for robust plantemateriale tilpasset våte forhold og mer jordpakking Unstabile vinterforhold kan gi problem: redusert vinteroverlevelse, høsthvete og gras Forsøksfelt NMBU. Tove Sundgren PhDstudie.

34 JORDPAKKING OG DRENERINGSSTATUS Jordpakking-effekt på drenering, avling Hvor tørr må jorda være for jordarbeiding? Hvor mange dager er jorda laglig for jordarbeiding (ved vanninnhold på % av feltkapasitet) Hvor mange dager er tilgjengelig for jordarbeiding? Hvor mye blir avling redusert ved 30 % redusert avling ved såing på våt jord utsatt såtid? 20 % redusert avling når såtiden blir utsatt til optimale fuktighetsforhold (leirjord mer utsatt enn sandjord). (Eksempler fra sørøst Norge. H. Riley 2013 ) Tilpasning: Behov: Lettere maskiner, roboter, sensorer, endret maskinbruk - eks fra tankvogn for husdyrgjødselspredning til slangespreder. Smarte kjøremønster- hensyn til vanninnhold i jorda, Hjelpemiddel eks www. Terranino.dk

35 ØKT BEHOV FOR MILJØTILTAK? Økt nedbør økt avrenning- økt risiko for tap av næringsstoffer og erosjon økt behov for miljøtiltak for å redusere tap ved arealavrenningfortsette dagens ulike miljøtiltak- vurdere risiko områder Økt behov for drenering for rask bortledning fra arealer Økt behov for å sikre arealer for utrasing (våtere skråninger) Økt frekvens av kraftig nedbør- episoder- sikre kritiske punkt i landskapet. Hydroteknikk, vegetasjonssoner, fangdammer. Hydrologisk risikoplanjordbrukslandskapet. Ekstremepisoder- økt risiko for flom, utrasinger, behov for å sikre arealer og dyrkingsgrunnlaget.

36 MILJØTILTAK I LANDSKAPET (DAGENS MILJØTILTAK ) Endret jordarbeiding. Arealer i stubb fangdammer Vegetasjonssoner grasdekte vannveier Delta (d) # Inlet Sedimentation basin (s) Wetland filter (f) Threshold with V-notch # Outlet 1 2 3

37 BEHOV FOR TILTAK I JORDBRUKSLANDSKAPET- RAS, FLOM Foto Eva Skarbøvik p_dim2=97607

38 Hydrologisk risikokartlegging /hydrologisk risikoplan, for sikring av dyrkingsgrunnlaget (ras, flom), kontroll med vann på arealene (drenering, mm) for å sikre forhold for plantevekst, redusere areal avrenning til vassdrag

39 ENDRET KLIMA- EFFEKT PÅ PRODUKSJONSSYSTEMER Nye muligheter: Lenger vekstsesong Større avlinger Nye sorter, andre vekster Vekster til andre formålenergi vekster Økt areal spesielle vekster Bedre kvalitet..og vi har nok vann!

40 TILPASNING TIL ENDRET KLIMA- ALLE VEKSTER. NYE MULIGHETER? FRUKT, BÆR, GRØNNSAKER, POTETER, KRYDDER.. TRENGER OGSÅ AGRONOMISK SPESIALKUNNSKAP - PLANTEKULTURENE; TILPASSET SORTSVALG, DYRKINGSTEKNIKK, KVALITET OG PLANTEVERN.

41 JOVA- PUBLIKASJONER- KLIMA Deelstra et al.: Climate change and runoff from agricultural catchments in Norway NIBIO POP 2 (4) 2016 Nedbørendringer og virkning på jordbruk NIBIO POP 2 (2) 2016 Temperaturendringer, plantevekst og avrenning Bioforsk Rapport 7 (135) 2012 Klimagassregnskap for JOVA-felter.

42