Jordarbetning og skyddszoner Hur påverkar det fosforförlusterna? Vestre Vansjø - prosjektet, Norge Marianne Bechmann Bioforsk jord og miljø Fosfor i fokus Uppsala 20. november 2012 1
Oversikt over presentasjonen 1. Kilder til fosfor i jordbrukslandskapet 2. Jordarbetning 3. Skyddszoner = vegetasjonssoner 4. Vestre Vansjø-prosjektet Tiltak = Åtgärder 2
Hvorfra kommer fosforet? 3
Spredt avløp Background details, annual total (TP) loads and estimated TP loads from STS in each catchment in 2009/10 and 2010/11. Skuterud Mørdre Time Heia No. of p.e. 1 78 106 18 30 TP load (kg yr -1 ) Catchment 2009/10 392 843 96-2010/11 1060 1807 75 235 Septic tank systems TP load (kg yr -1 ) 7.4 51 5.4 12 TP load (% of catchment) 2009/10 1.9 6.0 5.6-2010/11 0.7 2.8 7.2 5.1 Withers et al., in press 4
Export of P from septic tank systems (STS) expressed as a percentage of the monthly total P export from each catchment in 2009/10 and 2010/11. Withers et al., in press 5
Punktutslipp fra husdyrgjødsel-lager Alle norske lager for husdyrgjødsel ble kontrollert på beg. 1990-tallet 6
Diffuse fosfortap I Norge skjer de største fosfortap der det er mye erosjon Resultater fra Jord- og vannovervåking i landbruket (JOVA) 7
Resultater fra Jord- og vannovervåking i landbruket (JOVA) 8
Ulike erosjonsformer krever ulike tiltak 9
Høstpløying og erosjon 10
Ulemper ved redusert og endret jordarbeiding Redusert avling spesielt på tung jord Økt bruk av plantevernmidler Mykotoksiner (redusert kvalitet) Fordeling av arbeidet Halmhandtering Høstkorn - vårkorn
80 70 mm Catchment 107-1 1440 Kg ha Kg ha -1 800 700 60 50 40 Runoff (mm) Soil loss (Kgha - 1 ) Ploughed 600 500 400 30 300 20 200 10 100 0 6-8/10 8-9/10 9-13/10 13-17/10 17/10-2/11 12-16/11 16-23/11 0 Øygarden, 2003 date
Jordarbeiding og fosfortap fra Askim Stor erosjon 13 % helling Planert jord - utjevning Siltig mellomleire 1.9 % OM Overflateavrenning Lundekvam 13
Miljøvennlig jordarbeiding Mye forskjellig mange redskap, ulike tidspunkt, ulik dybde, ulik plantedekningsgrad etter jordarbeiding Stubbharving: 8-12 cm Lett høstharving: 6-8 cm + 30 % plantedekke Vårpløying Direktesåing Foto: Skøien 14
Effekter av jordarbeiding på tap av fosfor Sammenstilling av nordiske forsøk ca 20 forsøk Representerer ulike redskap, tidspunkter, dybder, hellinger, jordarter, år, overflate-/grøfteavr. og klima Vannføringsmåling og prøvetaking med vippekar (Sverige, Barbro Ulén) Syverudfeltet i Ås Nytt anlegg under bygging i Sverige 2011 15
Gjennomsnittlig effekt over år og felt Jordarbeidingens effekt på fosfortap 7,8 VK =vårkorn HK=høstkorn Høstpl. VK Høstpl. HK Høsthar. VK Høsthar. HK Dir.så HK Vårpl. VK Vårharv. VK Dir.så VK ENG Bechmann et al., 2010 16
Gjennomsnittlig effekt over år og felt Jordarbeidingens effekt på fosfortap 7,8 VK =vårkorn HK=høstkorn Høstpløying Ingen høstpløying Høstpl. VK Høstpl. HK Høsthar. VK Høsthar. HK Dir.så HK Vårpl. VK Vårharv. VK Dir.så VK ENG 17
Mange ulike metoder inngår i datagrunnlaget - vårkorn 18
Forsøk med høstharving Finske forsøk: Økning i fosfortap på 10-40 % ved høstharving sammenlignet med pløying (2 felt med 1-4% helling) Norske forsøk viser redusert fosfortap med 15-50%. Harving omfatter mye forskjellig mange redskap, ulike tidspunkt, ulik dybde, ulik plantedekningsgrad etter jordarbeiding Stubbharving: 8-12 cm Lett høstharving: 6-8 cm + 30 % plantedekke 19
Jordarbeidingsmetoder for høstkorn 20
Effekter på jordtap i ulike erosjonsklasser Modell-beregninger Høstpløying Høstharving høstkorn ER klasse 4 Direktesåing høstkorn Vårpløying vårkorn ER klasse 3 ER klasse 2 Børresen 21
Jordarbeiding og fosfortap fra Syverud Lite erosjon (20 kg jord/daa) 13 % helling 5,5 % OM Overflateavrenning Syverud, Ås (Lundekvam) Lundekvam 22
Jordarbeiding og fosfortap fra Syverud Lite erosjon (20 kg jord/daa) 13 % helling 5,5 % OM Overflateavrenning Syverud, Ås (Lundekvam) Lundekvam Stor erosjon 23
Effekt på erosjon i ulike ER-klasser Overflateerosjon ved overvintring i stubb ERkl 2 24
Effekt av endret jordarbeiding i klasse 1 og 2 Redusert erosjon gjennomsnittlig ved overvintring i stubb Få forsøk i klasse 2 Effekt på fosfor avhenger av erosjon, fosforstatus i jorda, innhold av fosfor i planterester Bra effekt i år med stor avrenning, stor erosjon Skal vi anlegge nytt felt her? 25
Hva betyr jordarbeiding for fosfortap i drensgrøftene? 26
Drensgrøfter og overflateavrenning Kværnø & Bechmann, 2011 27
Fosfortap fra drensavrenning Syverud Syverud, Ås (Lundekvam) 28
Effekt av jordarbeiding på tap gjennom grøftene Partikkeltapet er ikke over 200 kg jord/daa i grøftene Ingen effekt i grøftene på ER klasse 1 i disse forsøkene Forholdsvis god effekt i ER klasse 2 (0,1 0,6) Effekt av stubb på partikkeltap i grøftene ERkl1 ERkl2 ERkl3 29
Biotilgjengelighet av erosjonsfosfor Partikkelbundet fosfor er generelt mindre tilgjengelig for algevekst enn andre kilder Fosfor kan løses ut fra partikler det vil si mer erosjon mer løst fosfor Større andel biotilgj. ved liten erosjon Avhenger av gjødslingsnivå, fosforinnhold i jorda og jordart generelt vil høyere gjødslingsnivå gi høyere algetilgjengelighet 30
Direktesåing økte tap av løst fosfor Økning av fosfor i øverste jordlag ved redusert eller ingen jordarbeiding over flere år Svenske forsøk med lite erosjon Svenske forsøk (Ulen & Kalisky 2005) 31
Høstkorn på Hellerud lite erosjon og fosfortap (løst og part.b.) ved redusert jordarb. og direktesåing 32
Sammendrag av ruteforsøk Stor variasjon i effekt i rom og tid Gjennomsnittlig positiv effekt av redusert og endret jordarbeiding på totalt fosfortap i overflate- og grøftevann Ikke alltid positiv effekt på løst fosfat økt fosfor i øvre jordlag Størst effekt ved størst erosjon Usikkerheter i forsøksmaterialet Ruteforsøkene forandrer seg og det er få år med samme praksis Grøfteavrenning svarer ikke alltid til overflatevannet Dominerende jordarter er ikke representert med forsøk 33
Effekter på større skala Bra effekt på skiftenivå Vandsemb på Romerike 8 år med stubb: 190 kg jord/ha 5 år med høstpløying: 870 kg jord/ha Liten effekt på nedbørfeltnivå i overvåkingsfelt Forklaringer: Kun små endringer jordarbeiding i feltet Snøsmeltingen dominerer årlig erosjon Driftsendringer som f.eks. økt areal med potet gir motsatt effekt Andre prosesser i nedbørfeltet: bekkeerosjon, erosjon i dråg 34
Forventet og målt jordtap i Mørdre Bechmann, 2012 35
Erosjonsformer
Grasdekte vannveier Foto: Bioforsk 37
Vegetasjonssoner Foto: Bioforsk 38
Effekter av vegetasjonssoner - skyddszoner Sedimentasjon Infiltrasjon Opptak i planter Areal tatt ut av drift ugjødsla Redusert P-AL over tid 39
Effekt av vegetasjonssoner Avhenger av Bredde, vekster Tilførsler fra arealet bak Andel overflate- og drensavrenning Andel løst og partikkelbundet fosfor Terrengform Retensjon i overflatevann under ideelle forhold Tot-SS: 80-90 % Tot-P: 60-90 % Tot-N: 35-80 % 40
Vegetasjonssoner Under ideelle forhold Risiko-områder Flateerosjon Høstpløying Jevn helling Kostnadseffektivitet ved vegetasjonssoner (kr/kg P) Vegetasjonssoner Jæren Morsa Vegetasjonssone for åpen åker 40 220 320 Ugjødsla randsone for eng 40 150 Ingen data 41
Vegetasjonssoner - kostnader Kostnadene ved etablering av vegetasjonssoner omfatter Jord tatt ut av drift (årlig kostnad) Anlegging (såing m.m.) Ulempe-kostnad? Fordeler: grasproduksjon Kostnadene avhenger av bredde av vegetasjonssonen 42
Foto: Skarbøvik Terrengformer og effekter Foto: Blankenberg 43
Utfrysing av fosfor fra vegetasjonen Gjødsling med nitrogen for å ta opp mer fosfor Høsting av graset for å unngå utfrysing av fosfor Øgaard, unpubl. 44
Vestre Vansjø prosjektet 2007-2011 Kontrakter med bønder Subsidier for tiltaksgjennomføring Tiltakspakker Ingen høstpløying Redusert gjødsling Vegetasjonssoner Fangdammer Miljørådgiving på hvert enkelt gårdsbruk Overvåking i bekkene 45
Redusert fosforgjødsling Gjødslingsforsøk danner bakgrunn for reduserte fosfornormer 46
Fokus på redusert fosforgjødsling fra 2005 Halvering av fosforgjødsling fra 2004 til 2007 på 75 % av jordbruksarealet ved vestre Vansjø kg P/daa 2004 2007 2008 2009 2010 Middel for arealer med kontrakt 2,2 1,1 0,6 0,4 0,5 47
Overvintring i stubb - tiltak mot fosfortap 48
Redusert jordarbeiding rundt vestre Vansjø 49
Vegetasjonssoner med gras langs bekker, elver og vann 50
Fangdammer Før handlingsplan 2007: 3 fangdammer 2011: 16 fangdammer Renseeffekt 20-40 % for fosfor 51
Har vi målt effekter av tiltakene? Dalen Augerød Sperrebotn Guthusbekken Ørejordet Årvoldbekken Vaskeberget Støabekken 1 Huggenesbekken 52
Hvordan måler vi effekter i bekkene? Vannprøver 14. dag + flom Fosforkonsentrasjonene varierer med nedbør/avrenningen Første år i måleperioden var det lite nedbør/avrenning Korrigerer konsentrasjoner til et standard-år med 470 mm 53
TP ug/l Fosforkonsentrasjoner i bekkene 600 500 400 300 200 100 0 2004/2005 2005/2006 2006/2007 2007/2008 2008/2009 2009/2010 2010/2011 Årvoldbk Ørejordebk Augerødbk Sperrebotn Guthusbkn Støabk Huggenesbk Vaskeberget Dalen 54
tonn/år Oppskalerte fosfortilførsler Vannføringsnormalisert årstilførsler 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 04/05 05/06 06/07 07/08 08/09 09/10 10/11 55
Reduksjon i fosforinnholdet i sediment 56
Reduksjon i fosforinnhold i sedimentet 57
Oppsummering av Vestre Vansjø prosjektet Det er gjennomført mange og omfattende tiltak i jordbruket Redusert gjødsling Redusert jordarbeiding Vegetasjonssoner Fangdammer Fosfortap varierer med nedbør og avrenning Fosforinnholdet i eroderte partikler er redusert 58
Effekter av tiltak i Norge Effekter av jordbrukstiltak viser stor variasjon Tilpasses lokale forhold Påvirkes av vær Effekten blir ofte mindre enn forventet på grunn av mange andre faktorer 59