Avrenningsprosesser i jordbrukslandskapet Sigrun H. Kværnø
Landbruksforurensing Partikler Næringssalter: Fosfor (P) Nitrogen (N) Andre: Pesticider Patogener Legemiddelrester Tungmetaller Turbid vann, eutrofiering Foto: E. Skarbøvik, NIBIO Foto: G. Kleven, fmve 12.12.2016 2
Kilder Jord Spredning av husdyrgjødsel Spredning av mineralgjødsel Gjødsellager, silopressaft, ++ Planter Beitende dyr (Samt atmosfærisk deposisjon, spredt avløp, boligfelt, veier etc.) Foto på denne siden: NIBIO; Fylkesmannen i Hordaland. Foto: NIBIO 12.12.2016 3
Transportveier Alle foto: NIBIO 12.12.2016 4
Form, kilde, transport Substans Transportvei Overflatevann Jordmatriks Makroporer Drensvann Grunnvann Partikler Partikkelbundet P Organisk N Løst P (fosfat) Løst N (nitrat) NB: Løst P er mer biotilgjengelig enn partikkelbundet P. 12.12.2016 5
Nivåer hva måler vi? Nedbørfelt Teiger, småfelt Ruteforsøk Vestlandet/Jæren: 3 Trøndelag: 2 Indre Østlandet: 2 Sør-Østlandet: 14 Foto: Bioforsk Foto: Bioforsk Foto: Bioforsk Foto: S. Skøien 12.12.2016 6
Avrenning småfelt Q (mm/år) 2000 1500 1000 500 0 Avrenning, småfelt Q (mm/år) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Torv Sand (morene, strand) Avrenning, småfelt Q grø Q ofl Lettleire (morene) Leire (marin) Planert leire (marin) Vestlandet Q grø Q ofl Østlandet, Trøndelag 12.12.2016 7
Nitrogentap småfelt Nitrogentap, småfelt 7.00 6.00 TN (kg/daa) 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 Torv Sand (morene, strand) Lettleire (morene) Leire (marin) Planert leire (marin) Vestlandet Østlandet, Trøndelag TN grø TN ofl 12.12.2016 8
Jordtap småfelt 250 Jordtap, småfelt 200 SS (kg/daa/år) 150 100 50 0 Torv Sand (morene, strand) Lettleire (morene) Leire (marin) Planert leire (marin) Vestlandet Østlandet, Trøndelag SS grø SS ofl 12.12.2016 9
Fosfortap småfelt Fosfortap, småfelt 0.30 0.25 TP (kg/daa) 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Torv Sand (morene, strand) Lettleire (morene) Leire (marin) Planert leire (marin) Vestlandet Østlandet, Trøndelag TP grø TP ofl 12.12.2016 10
Fosfor: løst eller partikkelbundet? TP (kg/daa) 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 TP vs. SS R² = 0.4376 R² = 0.9209 0 50 100 150 200 250 300 350 SS (kg/daa) TP grø TP ofl Lineær (TP grø) Lineær (TP ofl) Forsøk Norden: Nær sammenheng TP og SS i overflateavrenning Andel løst P 10-70 % av tot P Årlig DRPkonsentrasjon 0,01-1 mg/l 12.12.2016 11
Variasjoner mellom år Pga. værforhold og drift 8.0 7.0 6.0 Grøft Overflate 40 30 Grøft Overflate P-tap (kg/ha) 5.0 4.0 3.0 N-tap (kg/ha) 20 2.0 10 1.0 0.0 0 84/85 1986 1987 1988 1989 1990 84/85 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1991 1992 1993 1994 1995 Eksempel fra Holt, på Romerike i Akershus (Lundekvam, 1997). 12.12.2016 12
Variasjoner gjennom året Pga. endringer i værforhold og overflatetilstand P-tap (kg/ha) 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Vandsemb 1992-05 Overflate Grøft J F M A M J J A S O N D N-tap (kg/ha) 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 Vandsemb 1992-05 Overflate Grøft J F M A M J J A S O N D Eksempel fra Vandsemb på Romerike, Akershus (Kværnø og Bechmann, 2010). 12.12.2016 13
Variasjoner pga. klima Foto: NIBIO Kart: Meteorologisk institutt Foto: ukjent 12.12.2016 14
Variasjoner pga. terreng 12.12.2016 15
Variasjoner pga. terreng 1200 Effekt av hellingslengde 1000 Avrenning og tap 800 600 400 200 0 24 m 44 m 30 m 70 m Askim Q (mm) SS (kg/daa) P (g/daa) N (g/daa) Hellerud 12.12.2016 16
Variasjoner pga. jordsmonn Leirjord Siltjord Sandjord Organisk jord 12.12.2016 17
Variasjoner pga. jordsmonn Jordtap: stabilitet/kohesjon, partikkelstørrelse Fosfortap: bindingsplasser i jorda Nitrogentap: potensiale for denitrifikasjon Leirjord Siltjord Sandjord Organisk jord Bakkeplanering, jordpakking dårlig struktur økt erosjon og P-tap! 12.12.2016 18
Variasjoner pga. vekst/jordarbeiding Ruhet gir økt vannlagring Plantedeler beskytter og binder jorda Jordarbeiding øker mineralisering Planter tar opp næringsstoffer Planter kan frigi næringsstoffer (f.eks. utfrysing) 12.12.2016 19
Variasjoner pga. jordkjemi Pga. jordas N- og P-innhold, og gjødsling (mengde, tidspunkt, metode) 12.12.2016 20
Variasjoner pga. hydroteknikk Øygarden et al. (1989) Kladivko et al., 2004 Kladivko (www.agry.purdue.edu/drainage/water-quality.html) 5 m 10 m 20 m Foto: Yara.no 12.12.2016 21
Skader på kummer, i grøfteutløp, etc. Erosjon i dråg Foto: L. Nilsen Dårlig drenering og jordpakking Sedimentasjon Foto: Bioforsk Foto: Bioforsk Manglende avskjæring mot utmark Foto: Bioforsk 12.12.2016 22
Nivåer, nedbørfelt 300 250 200 150 100 50 0 Småfelt Torv Morene Morene Leire Planert leire Vestlandet Østlandet, Trøndelag SS tot TP TN*10 SS (kg/daa), P (g/daa), N (10*kg/daa) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Nedbørfelt, JOVA Naurstad Skas-Heigre Time Volbu Kolstad Skuterud Mørdre Hotran Vasshaglona Nord-N. Vestlandet Østl., Tr.lag Sørl. SS P N*10 12.12.2016 23
Landskaps-/nedbørfeltskala Flere kilder og prosesser Flom Buffersoner Kanterosjon Foto: Bioforsk Foto: Bioforsk Foto: Bioforsk Fangdammer, renseparker, fordrøyningsbasseng Innsjøretensjon Foto: Bioforsk Foto: Bioforsk 12.12.2016 24