JORDBRUKSDRIFT OG VANNKVALITET MED VEKT PÅ LEIRPÅVIRKEDE VASSDAG Erfaringsutvekslingsmøte for vannområdearbeid Grønt fagsenter Hvam 28. oktober 215 Marit Hauken og Håkon Borch, Klima- og miljøavdelingen, NIBIO
TEMA Eutrofiering Vannkvalitetsmål i leirjordsområder Resultater fra JOVA-overvåkingen Konferanse «Reint vatn i jordbruksområde» 15.9.215 3
Hva gjør dette?
Eller dette?
Og dette?
Med dette?
EUTROFIERING Algevekst / masseoppblomstringer Oksygensvinn ved bunnen der biomassen brytes ned Frigjøring av fosfor fra sedimentene Endret surhetsgrad (ph) i overflatevannet Utryddelse av naturlige planktonalgesamfunn Fremvekst av andre mindre gunstige samfunn av mikroorganismer Eksempel: Frøylandsvatnet Konferanse «Reint vatn i jordbruksområde» 9
1949/5 1951/52 1953/54 1955/56 1957/58 1959/6 1961/62 1963/64 1965/66 1967/68 1969/7 1971/72 1973/74 1975/76 1977/78 1979/8 1981/82 1983/84 1985/86 1987/88 1989/9 1991/92 1993/94 1995/96 1997/98 1999/ 21/2 23/4 25/6 27/8 29/1 211/12 213/14 Salg av fosfor (tonn/år) BAKTEPPE: OMSETNING AV FOSFORGJØDSEL 35 3 25 Oppvåkning Aksjon 2 15 Overvåkning Mineralgjødsel 1 5 Vannforskriften Kilde: Mattilsynet. Mineralgjødselstatistikk Konferanse «Reint vatn i jordbruksområde» 1
OPPHAVET TIL NÆRINGSSTOFFENE Gjødsling Beiting Jord Veksthus? Siloutslipp N P Deponi Kyllinghus? Konferanse «Reint vatn i jordbruksområde» 11
STYRENDE FAKTORER Nedbør og klima Vekst Pløying Jordart Terreng Drenering
INNHOLD AV FOSFOR I JORD Uorganisk fosfor fra forvitret fjell (apatitt) og mineralgjødsel Organisk fosfor fra planterester og husdyrgjødsel P i lite forvitrede jordarter: som apatitt i silikater (erstatter Si) nydannede forbindelser fra forvitret apatitt og gjødsel Liten partikkelstørrelse på nydannede forbindelser Fosfationer adsorbert til leirpartikler -> høyere P-innhold i leirfraksjonen enn i grovere partikler 13
BAKGRUNNSNIVÅ FOR FOSFORAVRENNING FRA LANDBRUKSAREALER PÅ MARINE AVSETNINGER Uklare miljømål og grove standarder for naturlig bakgrunnsavrenning fra i vannforskriftsarbeidet Bakgrunnsavrenningsnivåene i dagens forvaltning er satt på bakgrunn av svært mangelfulle datasett Marine leirjordsområder dekker store deler av jordbruksjorda på lavereliggende Østlandet og Trøndelag
Avsetninger av marin leire Østlandet 15
Avsetninger av marin leire Trøndelag 16
Avsetninger av marin leire Jæren 17
Marine deposits of clay rich soils - with agriculture 18
19
Reference conditions for P-runoff from agricultural ares with clay rich soils UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP www.umb.no 22
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Reference conditions for P-runoff from agricultural ares with clay rich soils Erosion from clay rich soils Foto: Bioforsk Foto: Bioforsk Håkon Borch. (HiT Nov 211) www.umb.no 23 Foto: Bioforsk
HVORFOR ER BAKGRUNNSVERDIENE SÅ VIKTIGE? - OG HVORDAN BEREGNES TILTAKSNIVÅET I EN TILTAKSPLAN? Målte nivå av valgte parameter f.eks. 5 µg/p/l Naturlig bakgrunnsnivå x 3 (for elver) x 2 (for sjøer) 12 µg/p/l Avlastingsbehov 38 µg/p/ Avlastningsbehovet styrer tiltaksambisjonene og restriksjoner som vil måtte innføres i jordbruksdriften Naturlig bakgrunnsnivå blir en meget styrende nøkkelparameter!
Name of watershed Annual TN transport (kg N/ha) Average (max - min). Annual total P transport (g P/ha) Average (max - min) Annual total SS transport (kg SS/ha) Average (max- min) Annual total N concentration (mg TN/l) Average (max - min) Annual total P concentration (µg TP/l) Average (max - min) Annual total SS concentration (mg SS/l ) Average (max - min) Comment Dal 1.3 (4.5 14.5) 1) 64.5 3) (1993 data) No data 1.2 (.54-2.21) *1) 2 (1-8) ** 4) 9 ( 44) ** 4) samples Flow proportional mix Svartebekk 2.3 1) 3.1 3) (1993 data) No data.28 (.24.32) * 1) 11 2) ** (1992 data) No data Flow proportional mix samples Tuften 3.1 1) No data No data.48 (.28 -.8) * 1) 3 2) ** (1992 data) No data Random sample Skuterud forest 4) No data No data No data 1.2 (.9 1.8) ** 3 (18 48) ** No data Random sample Nyghagabrøtin Flow proportional forest 1993-211 4) 2.1 (.9 6.1) 43 (16 81) 13 (7 33).6 (.3 1.3) * 13.8 (5.9-28.4) * 3.9 (2,5 5.3) * mix samples Bjørnebekk forest ) 4.6 139 22 1.1 33 4.7 Holt forest ) 1.8 71 15.5 2 4.1 Random sample Random sample Hvamseter forest ) 2 4 11.5 1 2.9 Siljan - forest 6).65 9 No data.14 2 No data Random sample, 91 % flows through a lake Random sample Rakkestad forest / lake 6) 1.94 8 No data No data No data No data Random sample Rakkestad forest 6) 2.46 12 No data No data No data No data Random sample Rakkestad forest / lake 7) Vasshaglona forest 8) Skjervenbekken 9) 2.8 (1972 74 data) 1.5 (1975 76 data) 2.3 (1977-79data) 12 (1991 data) 17 (1992 data) 38 (1993 data) 15 (1994 data) No data No data No data 93 (1972 74 data) 75 (1975 76 data) 93 (1977-79 data) No data No data No data No data No data No data No data No data No data No data No data No data No data No data No data.57 (1972 74 data).39 (1975 76 data).44 (1977-79 data) No data No data No data.59 (.33-1.28) 1989.39 (.3.51) 199.44 (.21.96) 1991 19 (1972 74 data) 19 (1975 76 data) 18 (1977-79 data) No data No data No data 5.5 (2-11) 1989 data 6.2 (4-7) 199 data 11.7 (3-29) 1991 data No data No data No data No data No data No data 1.7 (.4-5) 1989 data 3.4(.6-11.8) 199 data 1.8 (1.3-58.4) 1991 Random sample, incl. lake Kløsa ( 14 % of total area) Flow proportional mix samples Clear-cuttings in 1993 Random sample No. samples 12 1 4 11 11 6 Average 7 75 15.6 15.8 5.
NY MODEL SATT OPP I 29 FOR BAKGRUNNSAVRENNING FOR AREALER MED MARIN LEIRJORD Tot-P reference condition = 8,647532 +,66821* % coverage of marine clay rich soils (Clay%) www.umb.no 27
MILJØMÅL FOR VASSDRAG PÅ MARIN LEIRE Miljømålet for TotP i leirvassdrag vil som regel ligge mellom 4 og 6 µg/l. Denne grensen bør evalueres så snart man har fått samlet tilstrekkelig med data fra leirvassdrag. Oppsummert blir da naturtilstand og god/moderat grensen miljømålet) for totalfosfor i leirvassdrag foreslått som angitt i tabellen nedenfor: Eksempel på beregning av leirdekningsgrad og naturlig TotP for hele vassdrag basert på akkumulerte verdier for alle delnedbørfeltene er gitt i eget regneark. Kalkrike vassdrag i lavlandet med leirdekningsgrad <5%, har naturtilstand for TotP på 8 µg/l og en god/moderat grense på 21 µg/l dersom de har lite humus (RN1), og en naturtilstand på 11 µg/l og en god/moderat grense på 29 µg/l dersom de er humøse.
NYE NEDBØRFELT OVERVÅKES Overvåkingsstasjoner er etablert i 2 små nedbørfelt. Isco prøvetaker vannmengde måles kontinuerlig sensorer for turbiditet, temperatur, ph, konduktivitet meteorologisk stasjon (nedbør, jord- og luft temperature) Vannprøver analysert for TP, solved reactive P (DRP), non-apatite inorganic P (NAIP), total reactiv (TRP), SS Si www.umb.no 29
,35 km 2 3
Lund Nord 2,8 km 2 31
LUND SYD OVERVÅKINGSRESULTATER BLANDPRØVER Snittverdier SS veid tid 123,8 mg/l Gløderest 87,3 mg/ l Tot-P 122,7 µg/l Tot-P veid tid 12,8 µg/l St. avvik T-P veid tid 115,4 µg/l Orto-P veid tid 1,2 µg/l Biotilgjeglig P veid tid 14 % Tot-N veid tid 18,1 32
LUND NORD OVERVÅKINGSRESULTATER BLANDPRØVER Snittverdier SS veid tid 75,2 mg/l Gløderest 52,4 mg/ l Tot-P 86,5 µg/l Tot-P veid tid 82,5 µg/l St. avvik T-P veid tid 57,5 µg/l Orto-P veid tid 18,3 µg/l Biotilgjeglig P veid tid 18,7 % Tot-N veid tid 756,3 33
PLOTTED IN THE «CLAY29» - MODEL Lund Nord Lund Sør 34
ØKENDE LEIRDEKN ING NEDOVER BEKKEN NB! Få prøvetakinger (N=6) 35
PLOTTET I «LEIR-29» - MODELLEN NB! FEW SAMPLES (N=6) P1 Lund Sør P2 P5 P6 P8 P7 P1 P9 36
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP HVOR KOMMER FOSFORET FRA? JORDVANNS P - FRAKSJONER OG BIOTILGJENGLIGHET Kartlegge spredt avløp i nedbørfeltene Jordvannsuttak etablert i utstrømningssoner av grunnvann til bekken. Episodestudier Periode 214-216 www.umb.no 37
KONKLUSJON Det er få studier som kvantifiserer jord- og næringsstofftap fra dyrkbar mark som er i tilnærmet naturlig tilstand. Dette studiet gir verdifull kunnskap som kan brukes til å estimere referansetilstanden. Marin leirjord har et høyere apatitt-p innhold som trolig vil influere P tapet. Så langt har dataene indikert veldig høye TP tap fra denne typen jordsmonn. Prosjektet tar mål av seg til å beskrive mer detaljert P-transport i nedbørfeltet for å skille antropogene påvirkninger og topografiske effekter.
JOVA-PROGRAMMET Konferanse «Reint vatn i jordbruksområde» 39
JOVA-FELT: 9 felt (65 68 dekar) med intensiv overvåking 2 felt (2 og 28 km 2 ) uten gårdsdata
OVERVÅKINGSFELT = NEDBØRFELT
DATA PÅ SKIFTENIVÅ Jordarbeiding (type og dato) Såing/setting (art og dato) Gjødsling (type, mengde, dato) Sprøyting (middel, mengde, dato) Beiting Dyrehold (dyreslag og antall)
MÅLESTASJONER Nedbør og temperatur Vannføring Vannprøver Analyse av partikler, nitrogen, fosfor, ledningsevne, ph Ca 1 prøver årlig analyseres for innhold av plantevernmidler
VANNFØRINGSMÅLING Prinsipp: Sammenheng mellom vannføring og vannstand Vannhøyden måles Vannføring beregnes
KONSENTRASJONER Felt Total-P µg P/L Løst fosfat µg P/L Total-N mg N/L Nitrat-N mg N/L Korn/husdyr Trøndelag (Hotran) 347 7 4,6 3,3 Korn/husdyr Hedmark (Kolstad) 16 41 11,1 9,5 Korn Akershus (Skuterud)* 314-5,7 - Korn Akershus (Mørdre) 537 56 4,8 3,5 Gras/husdyr Jæren (Time) 16 66 6 4 Gras/husdyr Jæren (Skas-Heigre) 143 58 4,9 3,9 Gras/husdyr Nordland (Naurstad) 125 64 1,1,4 Gras/husdyr Valdres (Volbu) 75 29 3,6 2,8 Utmark Valdres (Volbu Nyhaga) 13,9 4,1,6,2 Grønnsak/potet Agder (Vasshaglona) 373 59 5,7 4,3
ÅRLIG NITROGENAVRENNING Felt Total-N (kg/daa jordbruksareal) Middel Korn/husdyr Trøndelag (Hotran) 5,3 Korn/husdyr Hedmark (Kolstad) 5,2 Korn Akershus (Skuterud) 4,7 Korn Akershus (Mørdre) 2,4 Gras/husdyr Jæren (Time) 5,4 Gras/husdyr Jæren (Skas-Heigre) 3,8 Gras/husdyr Nordland (Naurstad) 2,8 Gras/husdyr Valdres (Volbu) 2,1 Grønnsak/potet Agder (Vasshaglona) 9,5
ÅRLIGE VARIASJONER NITROGENAVRENNING (I) 47
ÅRLIGE VARIASJONER NITROGENAVRENNING (II) 48
199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 Kg N/daa 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 Kg N/daa 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 kg N/daa 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 kg N/daa N BALANSER N TAP Ulike produksjoner 2 15 1 5-5 Skuterud N balanser Korn 2 15 1 5 N tap Skuterud Gj.sn. =4,7 2 15 1 5 2 15 1 5 Vasshaglona Grønnsaker/potet 2 15 1 5 Vasshaglona Gj.sn. =9,7 2 15 1 5-5 2 15 1 5-5 Time ** (+) Gras - lavland 2 15 1 5 Time Gj.sn. =5,3 2 15 1 5 Avrenning (mm) 2 15 1 5-5 Volbu *** (-) Gras - fjellområde 2 15 1 5 Volbu Gj.sn. =2,1 2 15 1 5 Avrenning (mm)
N BALANSER N TAP 5 1 15 2 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 kg N/daa Skuterud N balanser 5 1 15 2 19 19 19 19 19 2 2 2 2 2 2 2 Kg N/daa Mørdre 5 1 15 2 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 kg N/daa Kolstad 5 1 15 2 5 1 15 2 91/ 93/ 95/ 97/ 99/ 1/ 3/ 5/ 7/ 9/ 11/ Skuterud N tap 5 1 15 2 5 1 15 2 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 Avrenning (mm) Mørdre 5 1 15 2 5 1 15 2 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 Kolstad Korndyrking Ulike områder
mg N/l SESONGVARIASJONER N TAP Korn Eng 2 15 Skuterud 2 15 Time 1 1 5 5 mai jun jul aug sep okt nov des jan feb mar apr mai jun jul aug sep okt nov des jan feb mar apr
ÅRLIG FOSFORAVRENNING Felt Total-P (g/daa tom 21/211) Total-P (g/daa tom 213/214) Korn/husdyr Trøndelag (Hotran) 42 429 Korn/husdyr Hedmark (Kolstad) 51 63 Korn Akershus (Skuterud) 222 241 Korn Akershus (Mørdre) 233 318 Gras/husdyr Jæren (Time) 138 143 Gras/husdyr Jæren (Skas-Heigre) 118 112 Gras/husdyr Nordland (Naurstad) 379 369 Gras/husdyr Valdres (Volbu) 35 42 Grønnsak/potet Agder (Vasshaglona) 745 576
ÅRLIGE STOFFTAP Felt Suspendert stoff (kg/daa) tom 21/211) Suspendert stoff (kg/daa) tom 213/214) Korn/husdyr Trøndelag (Hotran) 282 35 Korn/husdyr Hedmark (Kolstad) 19 22 Korn Akershus (Skuterud) 12 142 Korn Akershus (Mørdre) 215 231 Gras/husdyr Jæren (Time) 11 1 Gras/husdyr Jæren (Skas-Heigre) 1 1 Gras/husdyr Nordland (Naurstad) 84 86 Gras/husdyr Valdres (Volbu) 11 18 Grønnsak/potet Agder (Vasshaglona) 168 121
ÅRLIGE VARIASJONER FOSFORAVRENNING 54
ÅRLIGE VARIASJONER FOSFORAVRENNING (II) 55
199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 Kg P/daa g P/daa 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 Kg P/daa g P/daa 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 kg P/daa g P/daa 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 kg P/daa g P/daa P BALANSER P TAP Ulike produksjoner 6 5 4 3 2-1 1 P balanser Skuterud 3 2 1 Gj.sn. =229 P tap Skuterud 2 15 1 5 6 5 4 3 2 Vasshaglona 3 2 1 Gj.sn. =723 Vasshaglona 2 15 1 5-1 1 6 5 4 3 2 1 Time 3 2 1 Time Gj.sn. =136 2 15 1 5 6 5 4 3 2-1 1 Volbu 3 2 1 Volbu Gj.sn. =36 2 15 1 5
199 1993 1996 1999 22 25 28 211 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 kg P/daa g P/daa 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 Kg P/daa g P/daa 199 1993 1996 1999 22 25 28 211 91/92 93/94 95/96 97/98 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 11/12 kg P/daa g P/daa P balanser P tap P BALANSER P TAP Korndyrking Ulike områder 2 1,5 1,5 -,5 Skuterud 1 8 6 4 2 Gj.sn. =229 Skuterud 2 15 1 5 2 1,5 1,5 Mørdre 1 8 6 4 2 Gj.sn. =288 Mørdre 2 15 1 5 -,5 2 1,5 1,5 -,5 Kolstad 1 8 6 4 2 Kolstad Gj.sn. =54 2 15 1 5
SAMMENHENG MELLOM PARTIKKEL- OG FOSFORTAP
SESONGVARIASJONER PARTIKKEL- OG P TAP 2 4 6 8 mai jun jul aug sep okt nov des jan feb mar apr µg P/l 2 4 6 8 mai jun jul aug sep okt nov des jan feb mar apr 1 2 3 4 mai jun jul aug sep okt nov des jan feb mar apr mg SS/l Skuterud 1 2 3 4 mai jun jul aug sep okt nov des jan feb mar apr Time
P-AL I JORDA
MYE FOSFOR I JORDA GIR MYE FOSFOR SOM FØLGER PARTIKLENE VED AVRENNING µg P/mg SS 5, 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, Vasshaglona Skuterud og Mørdre Grønnsaker Korn
OPPSUMMERING Høye konsentrasjoner av N og P i jordbruksbekker bidrar til eutrofiering Årlig N-tap til vann fra jordbruk ligger på ca 4,5 kg/daa jordbruksareal Årlig P-tap fra,4 til,6 kg/daa jordbruksareal Sesongvariasjonen større til korn enn til gras Mye fosfor i jord gir mye fosfor ved partikkelavrenning Bruken av mineralgjødsel P avtar 62
TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN! Takk til Anne Falk Øgaard og Håkon Borch for lysbilder.