Grøfting, avling og miljøvirkning Johannes Deelstra, Sigrun H. Kværnø Bioforsk Jord og miljø
Hvorfor grøfting under våre klimatiske forhold Hvorfor trenger vi grøftesystemer? Dårlig naturlig dreneringstilstand Optimale forhold i rotsone for tilvekst Muliggjør jordarbeiding vår/høst Grøftesystemer reduserer overflateavrenning -> erosjon/ptap. Men Samtidig transporterer grøftesystemer næringsstoff Dårlig fungerende grøftesystemer kan føre til dannelse lystgass (N 2 O) drain groundwater level
Grøfting og avling Lite forsøk i Norge på effekter av grøfting på avling Spørreundersøkelsen foretatt av Refsgaard et al (2010); bedre grøfting ga større avling. Avlingen for korn øker med 90 kg/daa når grøftetilstanden forbedres fra «Dårlig» til «Svært god». En forbedring fra «Brukbar» til «Svært god» grøftetilstand førte til en økning på 66 kg/daa Forsøk i Sverige viser at hver dags forsinkelse av såtid i forhold til beste såtid ved vårkorndyrking gir en minsking av avlingen med 50-60 kg/ha (Fergedal, 1971). Hvordan vet man hva beste såtid er? Når alt blir sådd samtidig
Grøfting og avling Forsøk gjennomført av UMB/Hove(1981), så på effekten av grøfteavstander (4, 8, 16 og 32 m, grøftedyp 0,9 m i alle ledd), på siltrik leire, i perioden 1976-1980 på såtidspunkt og avlingsmengde. Midlere såtid ble dermed forsinket med i gjennomsnitt 5-6 dager ved dobling av grøfteavstanden. Målinger på høsten viste at jorda var laglig for jordarbeiding i opptil 30 % lengre tid ved halvering av grøfteavstanden under fuktige forhold, mens det var lite forskjell i tørre år. De samme forsøkene viste at det var en avlingsøkning på 25-30 kg korn ved halvering av grøfteavstanden.
Grøfter og avrenning Når skjer avrenning, og tap av næringsstoffer? Det er store forskjeller mellom sesonger. Sommer sesongen av liten betydning Størst avrenning etter vekstsesong fra høst - vår Avrenning N-tap P-tap Tap av Susp. stoff sum aut win spr sum aut win spr sum aut win spr sum aut win spr Skuterud 0.1 0.3 0.3 0.3 0.2 0.4 0.2 0.2 0.1 0.3 0.3 0.2 0.1 0.3 0.3 0.3 Hotran 0.1 0.2 0.4 0.3 0.2 0.3 0.3 0.2 0.1 0.2 0.4 0.3 0.2 0.2 0.4 0.3 Skas-Heigre 0.2 0.4 0.3 0.1 0.2 0.4 0.3 0.1 0.2 0.4 0.3 0.1 0.1 0.3 0.4 0.1 Time 0.1 0.4 0.3 0.1 0.1 0.4 0.3 0.2 0.1 0.4 0.3 0.2 0.2 0.4 0.3 0.1 win: desember februar; spr: mars og april; sum: mai august; aut: september november
Årlig avrenning og næringsstofftap foregår i et begrenset antall dager hvert år Størrelsen av nedbørsfeltet har betydning avrenning SS TP TN % dager 50 26 12 16 23 90 118 66 80 106 100 365 365 365 365 Et eksempel for Skuterud, Norge (4.5 km 2 ) Lena nedbørsfelt (181 km 2 ) avrenning TN TP % dager 50 38 38 24 90 174 166 132 100 365 365 365
Samtidig er det store variasjoner i avrenning innenfor en dag, særlig i perioder med mye avrenning Maksimum og gjennomsnittlig vannføring, Skuterud nedbørsfelt (l s -1 ha -1 )
Målt spesifikk avrenning (l s -1 ha -1 ); Catchment HQ_day (2) HQ_hr (4) Hotran 7.2 11.8 Mørdre 4.4 7.9 Skuterud 4.5 9.5 Kolstad 2.0 4.6 Nyhaga 1.7 2.5 Vandsemb (gr) 1.8 2.4 Vinningland (gr) 3.1 6.4 I JOVA nedbørsfelt har vi stor døgnvariasjon i vannføring Vannføringsdata med høy tidsoppløsning viktig for dimensjoneringen effekter av klimaendringer Spesifikk avrenning beregnet på døgn- og timer verdier for vannføring for Skuterud(4.5 km^2) and Høgfoss(300 km^2)
Raske endringer i både vannføring og konsentrasjon Variasjon i vannføring og nitrat konsentrasjon
Raske endringer i både vannføring og konsentrasjon Variasjon i vannføring og turbiditet/konsentrasjon
Hva er årsaken til at vannføringen og konsentrasjon varierer så fort. Viktige årsaker er været, klimatiske forhold (nedbør, snø, snøsmelting) Jordtype Topografi Men også grøfteintensiteter spiller en viktig rolle
Hurtighetsindeks (FI), og betydningen av grøftesystemer Areal (ha) Fi hr Fi day Mørdre 680 1.54 0.54 Vandsemb dr 5 1.47 0.64 Kolstad 308 0.94 0.29 Bye 4 0.79 0.37 Mellupite c. 964 0.67 0.37 Mellupite dr. 12 1.10 0.51 Basert på verdiene for FI, kan det tyde på at grøftesystemer har en betydelig effekt på avrenning/avrenningsmønster et Berze c. 368 0.37 Berze dr 76.6 0.31
Resultater ruteforsøk, grøfte/overflate avrening avrenning nitrogen Bye D=1 m A=10 m T=?; Apelsvoll (Ape) D=1 m A=7.5 m T=2 år; Vandsemb (Van) D=0.8 m A=8 m T=ca 40 år; Lodding 106/107 (Lod) D=0.8 m A=4 m T=1 år; Holt (Hol) D=antatt 0.8 m A=antatt 8 m T=10 år; Askim (Ask) D=? A=4 og 8 m T=1 år; Syverud (Syv) og Enerstujordet (Ene) D=? D=? A=? T=ca 30 år; Kvithamar (Kvi) D=1 m A=8 m T=1 år; Skjetlein (Skj) D=0.9 m A=7 m T=1 år. D=grøftedyp, A=grøfteavstand, T=tid mellom grøfting ble utført og avrenningsmålinger startet
Resultater ruteforsøk, grøfte/overflate avrening Suspendert stoff Fosfor I alle disse feltene ble det målt SS i grøftevann, og i noen felter viste det seg at grøfteavrenning var den viktigste transportveien for SS..Det var i stor grad de samme feltene som hadde høye partikkeltap gjennom grøftene, og felter med høyt fosfortall (P-AL) i matjordlaget, som hadde høye tap via grøftene.
Hva er årsaken til at grøftesystemer kan transportere suspendert stoff? Makroporer/preferential flow Som fører til hurtig vanntransport gjennom grøftesystemer Skuterud, 1994-2006 N_loss (kg/ha) 45 P_loss (kg/ha) 2 SS(kg/ha) 1190 Total runoff (mm) 504
discharge (mm) Grøfteavstand og avrenning 20 drainage time 18 16 14 L=4 L=8 L=12 L=16 12 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 time(d) Effekten av grøfteavstand på avrenninghastighet tettere grøfteavstand, raskere tømming av jordprofil
Grøfteavstand, grunnvann og avrenning Hvilke krav stilles til grøftedimensjoneringen for å kunne takle perioder med mye nedbør. Kan vi grøfte oss ut av problemene I år var meget spesielt; mye regn som førte til høye grunnvannsnivåer, avrenning og problemer med korntørking
Grøfteavstand, grunnvann og overflateavrenning Et regneeksempel Har tatt utgangspunkt i september nedbør Prøvd å beregne grunnvannsnivå ved forskjellige grøfteavstander Hva er effekten på gunnvannet -> kjørbarhet I tillegg jordfysiske parametere
Grøfteavstand er 20 m Vi fikk 4 episoder med overflateavrenning med 30 mm avrenning
Grøfteavstand er 10 m Vi fikk 3 perioder med overfalteavrenning I alt 21 mm overfalteavrenning
Grøfteavstand er 5 m Vi fikk 1 perioder med overflateavrenning med 1 mm overfalteavrenning 20 m grøfteavstand
En kort oppsummering Grøftesystemer er viktig for Norsk landbruk,uten dem ikke jordbruk Reduserer erosjon, fører til god avling Er en viktig transportvei for næringsstoffer men også for jordpartikler Grøftedistans har stor effekt på grunnvannsnivå, overflateavrenning Spørsmål Er 10m (8) godt nok å få laglighet for kjøring, jordarbeiding (neste foredrag) Kan vi forvente oss slike hendelser som vi har hatt i år, hva må vi gjøre i så fall Hvilket grøftesystem må vi ha for å oppnå optimal avlingsnivå samt at vi reduserer næringsstofftap og utslipp av lystgass (neste foredrag)
Takk for oppmerksomhet