Workshop: Modeller for «Hav møter Land» 16.04.2013 Modeller for landbruk i Norge Håkon Borch - BIOFORSK 1
Jordbruket som forurensingskilde Håkon Borch. (UMB jan 2012) 2 2
Fosfor Vekst Ø Næring for planter og alger Ø Tilføres først og fremst ved at partikler eroderer Ø JOVA-felt Bye ved Mjøsa: P- innholdet adskillig større i overflate-avrenning (320 ug/l) enn i grøftevannet (30 ug/l). P P løst-p Jordlag P Blåleire Vannmiljøe 3 Foto: Skarbøvik 3
Nitrogen: Ø Mindre fokus på N enn P, men svært viktig i havområdene Ø Kan være begrensende for algevekst også i ferskvann -> gir f.eks gode forhold for blågrønnalger som kan fiksere N fra lufta Ø Følger ofte grunnvannet: Mer i f.eks. grøftevann (15 mg/l) enn i overflateavrenning (4 mg/l) (Bye-feltet) Ø I dag er det (for?) lite fokus på tiltak mot nitrogen. Klima. Vekst N N Jordlag Vannmiljøe 4 Foto: Skarbøvik 4
Plantevernmidler Vekst Ø Pesticidinnholdet i vann i JOVA-felt har generelt gått ned. Ø Rester av ulovlige midler fremdeles i jorda -> vannet Ø Flest funn rett etter sprøyting Ø Størst funn der det dyrkes grønnsaker og potet. Ø Til sammen for alle år har 12 % av prøvene vist seg å ha et innhold som regnes som miljøfarlig for vannlevende organismer. Jordlag Vannmiljøe 5 Foto: Skarbøvik 5
Landbruket påvirker også hydromorfologien i vassdragslandskapet Foto: Skarbøvik Dreneringer/hydroteknikk Bekker i rør Flom- og erosjonsforbygging Kanalisering og utrettinger Fangdammer 6 Foto: Bioforsk 6
Punktutslipp Gjødsellagre Fjøs, driftsbygn etc Pelsdyrfarmer Graving Organisk avfall fyllinger Avrenning fra veksthus Foto: Vegard Næss 7 7
Tråkkeskader erosjon og avrenning 8 Foto: Vegard Næss 8
En palett av tiltak i landbruket endret jordarbeiding fangdammer m/u filter vegetasjonssoner grasdekte vannveger hydrotekniske utbedringer kumdammer redusere tråkkskader kantsoneskjøtsel gjødselbruk (P-AL) gjødslingsfrie soner tette gjødsellagre andre punktkilder spredearealkrav spredetidspunkt endret produksjon håndtering av planterester Færre tiltak tilgjengelig i husdyrdistrikt NB!! Ikke alle tiltak kan modelleres 9
10
Hva slags hydromorfologiske endringer utføres totalt av landbruket? Dreneringer/hydroteknikk Bekker i rør Flom- og erosjonsforbygging Kanalisering og utrettinger Fangdammer 11 11
Erosjon i høstkorn 12
13
14
Tråkkeskader erosjon og avrenning Foto: Vegard Næss 15
16
17
18
Ugjødsla randsoner 19
Årsvariasjoner er viktig 8000 Totalt jordtap ved ulik drift 7000 6000 Jordtap i Kg/haa 5000 4000 3000 2000 1000 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Høstpløyd Høstharvet Vårpløyd Eng Normalår høstpløyd Normalår Høstharvet Normalår vårpløyd Normalår eng 20 Kilde: JOVA 20
Endret jordarbeiding reduserer risiko for partikkel- og fosfortap 21
Det meste av avrenningen fra jordbruksarealer skjer om vinteren og spesielt i snøsmeltingen 22
Erosjonsrisikokart fra Skog og Landskap En versjon av Universal Soil Loss Equation (USLE) 140 millioner tiltakskroner fordeles på basis av disse kartene WEBGIS avrenning og Agricat-P tar utgangspunkt i kartene A=RKLSCP R= nedbørens erosivitet K= jordartens erodibilitets L= arealets helningslengde S= arealets bratthet (slope) C & P= effekt av plantedekke i gjennom landbruksdriften 23
Model for soil- and phosphorus loss from agricultural areas - AGRICAT-P 24
AGRICAT-P beregningene Datagrunnlaget for å kjøre AGRICAT-P modellen er; erosjonsrisikokart (USLE beregning fra Skog og landskap) jordsmonnskart (tekstur, helningsklasse, bakkeplanering) klimadata (regionaliserte klimatilpasninger) JOVA overvåkingsfeltresultater P-AL nivå i jord (levert av Åsnes videregående skole og Jorddatabanken) fangdammer legges inn i kart og tilhørende nedbørfelt digitaliseres vegetasjonssoner legges inn i kart og tilhørende nedbørfelt digitaliseres jordbruksdriften slik den var i 2009-2010 ble registrert i felt våren 2010 Normalårsmodeller (som Agricat) beregner middelverdier for klimatiske normalår. I år med stor eller liten nedbør kan det være betydelig avvik. Agricat beregner ikke groperosjon og erosjon i vannveier (forsenkninger). Agricat tar bare i begrenset grad hensyn til at en del av erosjonsmaterialet sedimenterer på veien frem til vassdragene. 25 25
Beregningsflyt for jord- og fosfortap i AGRICAT Overflatetap Dagens drift EHP * Areal * C- faktor * overflateandel Grøftetap Dagens drift EHP * Areal * C- faktor * grøfteandel Overflateta p Simulert drift EHP * Areal * C- faktor * overflateandel Grøftetap Simulert drift EHP * Areal * C- faktor * grøfteandel Vegetasjonssone -retensjon Vegetasjonssoneretensjon Fangdamrete nsjon Fangdamrete nsjon Fangdamrete nsjon Fangdamrete nsjon Overflatetap Jordtap fra simulert drift i overflaten * Anrikningsfaktor * Tot-P i jord Grøftetap Jordtap fra simulert drift i grøft * Anrikningsfaktor * Tot-P i jord Overflatetap Jordtap fra simulert drift i overflaten * Anrikningsfaktor * Tot-P i jord Grøftetap Jordtap fra simulert drift i grøft * Anrikningsfaktor * Tot-P i jord P-tap Dagens drift P-tap Simulert drift 26
27
Fleksible scenarioer 28
Kalibrering på Skuterud JOVA felt «Reasonable fit on an annual basis» AGRICAT underestimerer antakelig i år med høy nedbør Year Deviation 2002-2003 14,7 % 2003-2004 12,4 % 2004-2005 -5,0 % 2005-2006 -7,3 % 2006-2007 -21,9 % 2007-2008 -17,7 % Average -4,1 % 29
Modellering av tiltak med AGRICAT Aktuelle tiltak simulert: Ulike areal i stubb Beskyttelse mot erosjon Fristilling av areal Grasdekning Soner langs vassdraget P-Al reduksjon Scenarier kan være alternative tiltakspakker, konsekvenser av endret klima, etc. 30 30
Momenter ved AGRICAT-modellen Godt egnet hvis en vil sette opp «hva hvis»-scenarioer Alle scenarier kan beregnes med P-AL variasjoner Rutine for å beregne redusert gjennomføringsgrad (tilfeldig fjerning av arealer fra scenariet) Kombinert sammen med NILF rapport kan gi kosteffekt-tall 31
Momenter ved WEBGIS avrenning Gir et kartbasert verktøy for å legge inn søknader om tilskuddsmidler Beregner jordtap (basert på erosjonsrisiko kart) Grov og forenklet fosfortapsberegning ( av jordtap) Forsøksområder for at landbrukskontorene bruker det selv er i gang på; Landbrukskontor i Haldenvassdraget Rygge Moss Råde landbrukskontor Data kan enkelt kjøres videre inn i Agricat for P- tap beregninger og scenarioer 32
33
34
35
36
37
38
39
WebGIS avrenning to anvendelsesområder Nedbørfelt-planlegging RMP-søknader Kan gi grunnlag for kjøring av Agricat-P 40
Fosforindeks 41
P-AL kart Her et eksempel på nedbørfeltnivå. Kan lages helt ned til skiftenivå. Verktøy for forvaltningen i forhold til å optimere informasjon og tiltak 42
NOVA-NEST (P/N) Brukes i TEOTIL RID rapportering Egner seg for kvantiteter av N og P i store regioner 43 43
Modelltest på JOVA feltet Skuterud 44 44
Skuterud landbruksdrift 45 45
Drift 46 46
Nedbørsvariasjon 47 47
Agricat-P Limnosoil Inca-P SWAT 48 48
49 49
Testresultater R 2 spenner fra 0 til 1, der høye verdier indikerer lite feil i variansen NSE (Nash-Sutcliffe) spenner fra - til 1 hvor NSE=1 indikerer en perfekt sammenheng mellom simulerte og observerte data. PBIAS Et PBIAS resultat på 0 indikerer en perfekt sammenheng mellom simulerte og observerte data. 50 50
Modellkostnader 51 51
Takk for oppmerksomheten 52