Effekter av jordbrukstiltak på avrenning av næringsstoffer Marianne Bechmann Bioforsk Jord og miljø Ås marianne.bechmann@bioforsk.no Innledning Program for jord- og vannovervåking i landbruket (JOVA) ble satt i gang i 99 for å dokumentere avrenning av næringsstoffer fra jordbruket og effekter av tiltak og driftsendringer på vannkvaliteten i jordbruksbekker. Fra ble også plantevernmidler inkludert i programmet. Nedbørfeltene som inngår i programmet dekker jordbruksarealer fra Nordland til Aust-Agder og feltene er fra 65 til 9 daa. Etter års overvåking er resultatene oppsummert i en engelskspråklig bok om JOVA (Bechmann og Deelstra, ). Her presenteres en kort oppsummering av tiltak som er gjennomført og de viktigste resultater fra JOVA-overvåkingen. Tiltak i jordbruket De siste to tiår har det vært gjennomført omfattende tiltak for å redusere utslipp av næringsstoffer fra jordbruket. Det har vært spesiell vekt på fosforavrenning fordi fosfor anses for å være den viktigste begrensende faktor for algeveksten i innsjøene. Redusert jordarbeiding er et viktig tiltak for å redusere erosjon og fosfortap, og på landsbasis er det nå om lag 5 av kornarealet som ikke blir jordarbeidet på høsten (SSB, ) (figur ). Tiltaksgjennomføringen har vært spesielt stor i pilotområdene for vannforskriften. F.eks. i nedbørfeltet til vestre Vansjø var det omtrent ikke høstpløying på kornarealer i. Dessuten har det totale forbruk av fosfor i mineralgjødsel gått ned de siste årene (figur ). Det skyldes endring av normer for fosforgjødsel, endring av fosforinnholdet i Fullgjødsel og dessuten en prisøkning på gjødsel i 8. Flere tiltak er gjennomført, bl.a. etablering av grasdekte vannveier i kornområder, ugjødsla randsoner langs vassdrag og fangdammer. Dessuten har det i områder med husdyrproduksjon vært fokus på spredning av husdyrgjødsel til rett tid og med rett metode. Informasjon fra overvåkingsprogrammet gir ikke anledning til å evaluere effekten av alle tiltak. Her er det fokusert på effekten av jordarbeiding og gjødsling. 6 5 Areal uten jordarbeiding om høsten tonn / år 5 5 5 Salg av fosfor 5 99 99 5 6 7 8 9 99/5 959/6 969/7 979/8 989/9 / / Figur. Areal med korn- og oljevekster uten jordarbeiding for hele landet (SSB, ). Figur. Salg av fosfor i mineralgjødsel i hele landet. (Kilde: Mattilsynet).
Bechmann, M. / Bioforsk FOKUS 8 () Redusert jordarbeiding i overvåkingsfelt I JOVA-programmet inngår tre nedbørfelt på Østlandet. Alle tre nedbørfeltene har i de fleste årene hatt en vesentlig andel areal som ikke har vært jordarbeidet om høsten (stubbareal). Det er den overflatetilstanden som gir best beskyttelse mot erosjon i kornområder. Andel areal i stubb hvert år har variert betydelig fra til 7 av arealet i feltet som ligger i Akershus sør, fra til 75 inkludert stubbareal med fangvekst for feltet som ligger på Romerike, og fra 5 til 6 for feltet i Hedmark (figur ). Vinteren / ble den høyeste andel areal i stubb registrert i feltet i Akershus sør (7 ). Feltet på Romerike hadde også forholdsvis høy andel stubbareal dette året (6 ) sammenlignet med tidligere i perioden. Stubbarealet var i tilbakegang i feltet i Hedmark (8 ). Figur viser at i feltet i Akershus sør er det fra utført en god del høstharving (lys brun) på bekostning av stubbarealet, mens det i ikke ble høstharvet. Høstharving har vært mindre utbredt i Romerike-feltet, og blir svært lite brukt i feltet i Hedmark. Andel areal med høstpløying er i omtrent likt som de første årene med overvåking, men det siste året var det mer høstpløying i Hedmark-feltet. I Akershus blir en del av arealet sådd om høsten. Dette er mest utbredt i sørlige deler. I feltet i Akershus sør er 6 5 av arealet høstsådd frem til, mens det i ikke var noe areal som ble høstsådd. Høstsåingen foregår stort sett i åker som har vært pløyd eller harvet, kun en liten del av arealet blir sådd direkte i stubb (figur ). Det har vært en generell tilbakegang i andel høstsådd areal i de sørlige delene av Akershus etter 7 (se Evaluering av Regionalt miljøprogram; Øygarden m.fl. ), og i var det også en mindre andel som ble høstsådd i feltet på Romerike enn tidligere i perioden. Værforholdene rundt høsting er styrende for mulighetene for jordarbeiding om høsten, og spesielt avgjørende for mulighetene for høstkorndyrking. Arealandel som overvintrer som pløyd eller stubbareal vil influeres av svingninger i høstkorndyrkingen grunnet sen høsting enkelte år eller lite egnede forhold for jordarbeiding og såing om høsten. Gjødsling i overvåkingsfelt Tallene for tilførsel av gjødsel i overvåkingsfeltene som er gitt i tabell kommer fra opplysninger som er gitt av bøndene i nedbørfeltene for hvert skifte hvert år. Tabell. Tilførsler av fosfor (P) i form av mineral- og husdyrgjødsel i gjennomsnitt for jordbruksareal i overvåkingsfeltene i (kg/daa) Beliggenhet av nedbørfelt Fosfortilførsel (kg/daa) Husdyrgjødsel fra lager Husdyrgjødsel fra beitedyr Akershus-sør,5,, Akershus-Romerike,8,, Hedmark,7,, Rogaland-Jæren,,8,5 Aust-Agder,,, Nordland,7,7, Valdres,,, I varierte den gjennomsnittlige fosfortilførselen mellom, og,7 kg fosfor/dekar for de ulike nedbørfeltene (tabell ). Det ble tilført mest fosfor i feltene i Aust-Agder, Rogaland og Hedmark. Dette var også tilfelle i gjennomsnitt for overvåkingsperioden, men fosfortilførslene i var større i Hedmark-feltet og i Rogaland-feltet. I begge disse feltene har det vært en økning i husdyrtallet som fører til tilførsel av mer fosfor i feltet. I Hedmark-feltet ble det tilført, kg fosfor/dekar og i Rogaland-feltet,7 kg fosfor/ dekar med en husdyrgjødselandel på henholdsvis 77 og 9 (tabell ). I feltet i Aust-Agder ble det tilført,7 kg fosfor/dekar, hvorav 8 var fra husdyrgjødsel. I feltene i Nordland og Valdres ble det tilført henholdsvis,5 og, kg fosfor/dekar, og over halvparten var fra husdyr gjødsel i begge disse feltene (tabell ). I de korndominerte feltene i Akershus ble det i tilført,5 og,9 kg fosfor/dekar, hovedsakelig i form av mineralgjødsel. Fosfor i husdyrgjødsel har samme plantetilgjengelighet som fosfor i mineralgjødsel. Ved beregning av gjødslingsbehov brukes det derfor ingen korreksjonsfaktor for fosfor fra husdyrgjødsel. I forhold til tidligere år er nivået på fosforgjødsling redusert i de to nedbørfeltene i Akershus, og i feltene i Valdres og Nordland. Fosforgjødslingen har derimot økt i to felt med økt husdyrtetthet (Rogaland og Hedmark) (figur ). Nedgangen i fosforgjødsling har vært særlig tydelig de siste to-tre årene og da særlig tilførsel av fosfor i mineralgjødsel. Utviklingen i fosfortilførsel er vist i figur for av feltene. I Hedmark-feltet har det vært en sterk økning av fosfortilførslene i løpet av overvåkingen. I var nivået mer enn dobbelt så høyt som i 99. Dette skyldes økt bruk av husdyrgjødsel, særlig i årene etter. Etter 7 har det også her vært en tilbakegang i tilførslene av fosfor med mineralgjødsel i feltet i Hedmark.
A) 9 8 Akershus sør eng 7 6 5 stubb direkte høstsådd harvet, høstsådd pløyd, høstsådd høstharvet 5 6 7 8 9 høstpløyd B) 9 8 7 6 Akershus Romerike eng stubb direkte høstsådd 5 harvet, høstsådd 99 5 6 7 8 9 pløyd, høstsådd høstet rotvekster høstharvet høstpløyd C) 9 8 7 6 Hedmark eng stubb direkte høstsådd 5 pløyd, høstsådd høstet rotvekster høstharvet 99 99 5 6 7 8 9 høstpløyd Figur. Jordarbeiding i tre overvåkingsfelt på Østlandet. A: Akershus sør; B: Akershus Romerike; C: Hedmark.
Bechmann, M. / Bioforsk FOKUS 8 () Fosforgjødsling (kg/dekar) 7 6 5 Husdyrgjødsel fra beitedyr Husdyrgjødsel fra lager Rogaland 7 6 Husdyrgjødsel fra lager Akershus sør Fosforgjødsling (kg/dekar) 5 Fosforgjødsling (kg/dekar) 7 6 5 Husdyrgjødsel fra beitedyr Husdyrgjødsel fra lager Nordland Figur. Gjødsling med fosfor (kg/ daa) i tre overvåkingsfelt i Rogaland, Akershus og Nordland.
5 I feltet i Nordland har fosfortilførslene blitt gradvis redusert i løpet av overvåkingen og fram til 8, men i 9- var tilførslene høyere på grunn av økt mengde husdyrgjødsel. I Valdres-feltet har tilførslene hatt et stabilt nivå på om lag kg P/daa fram til, og har deretter blitt redusert. I feltet i Rogaland har fosfortilførslene vært på -5 kg fosfor/dekar over det meste av perioden. Det tilføres lite fosfor i form av mineralgjødsel i feltet, og mineralgjødselandelen har gått tilbake i løpet av de tre siste årene. For nedbørfeltene sett under ett har det vært en sterk reduksjon i tilførsler av fosfor med mineralgjødsel de siste - årene. Det er delvis en effekt av prisøkningen på gjødsel i 8 i tillegg til nye gjødselslag med redusert fosforinnhold som følge av reduserte fosfornormer til korn, oljevekster og gras. Detaljer om gjødsling i de enkelte feltene finnes i Hauken et al. (). Avrenning av næringsstoffer fra overvåkingsfelt Fosfortilførslene i feltet i Aust-Agder har variert relativt mye i løpet av overvåkingsperioden. I årene 99 til varierte tilførslene fra - 6 kg fosfor/ dekar, og i perioden til fra 5 9 kg fosfor/ dekar. Det siste året har gjødslingsnivået blitt redusert til kg fosfor/dekar i gjennomsnitt for feltet. Samtidig har det vært en nedgang i tilførselen fra mineralgjødsel. Mye av produksjonen som foregår i feltet består av fosforkrevende vekster (grønnsaker og poteter), og dette er noe av forklaringen på det høye fosfornivået. Formålet med tiltakene som er gjennomført i jordbruket er å redusere erosjon og avrenning av næringsstoffer fra jordbruksarealer. Fosforavrenningen har vært viktigst fordi den har stor betydning for eutrofiering og algevekst i de påvirkede innsjøene. I JOVA-programmet overvåkes både konsentrasjonen av fosfor og nitrogen, men her har vi kun vist tall for fosforkonsentrasjoner (figur 5). 7 Fosforkonsentrasjon 99-6 5 ug TP/l Gras, Jæren Gras, Valdres Gras, Nordland Korn, Akershus sør Korn, Hedmark Korn, Trøndelag Figur 5. Avrenning og fosforkonsentrasjoner i seks bekker i Rogaland, Valdres, Nordland, Akershus sør, Hedmark og Trøndelag.
6 Bechmann, M. / Bioforsk FOKUS 8 () Det er stor variasjon i årlig gjennomsnittskonsentrasjon av fosfor i bekkene (figur 5). Fosfor bindes sterkt til jordpartikler og avrenningen av fosfor henger derfor tydelig sammen med avrenning av jordpartikler fra feltene. Avrenning av jordpartikler er igjen sterkt avhengig av vannføringen. Under store avrenningsepisoder er der mye partikler i jordbruksbekkene og det er da de største mengder av fosfor vaskes ut. Enkelte år har det vært mye nedbør på høsten, som f.eks. høsten, og da kan det bli høye konsentrasjoner av både partikler og fosfor i bekkene. Andre år, f.eks. på Romerike våren 6 (figur 5), er det uheldige forhold under snøsmeltingen med regn på delvis tint jord, som bidrar til stor erosjon og avrenning av fosfor. I slike situasjoner har det stor betydning at jorda ligger upløyd. Det er nemlig vist at effekten av redusert jordarbeiding er størst de årene der er størst erosjon. Siden erosjon og avrenning av jordpartikler har stor betydning for fosforavrenningen er det størst fosforavrenning fra de feltene som har størst erosjon. Feltene med korn på erosjonsutsatt jord i Akershus og I Trøndelag har størst erosjon og derfor også de største fosforkonsentrasjoner (figur 5). Felt med gras på Jæren har lite erosjon og på tross av at jorda ofte har stort innhold av fosfor etter mange års gjødsling med mye husdyrgjødsel, er fosforkonsentrasjonen i avrenningen normalt betydelig lavere sammenlignet med feltene på Østlandet og i Trøndelag (figur 5). Sammenligning av grasfelt viser at det er lavere fosforkonsentrasjon i bekker fra mindre intensive grasfelter. Jordas fosforinnhold har stor betydning for konsentrasjonen av fosfor i bekken og spesielt i områder med intensiv husdyrproduksjon er der mye fosfor i jorda. Figur 6 viser fosforkonsentrasjonen ved ulike erosjonsnivåer i to bekker med forskjellig innhold av fosfor i jorda. I tillegg til områder med mye husdyrgjødsel vil dyrking av potet og grønnsaker også normalt gi et stort fosforinnhold i jorda, fordi disse vekster betaler godt for ekstra fosforgjødsel. Effekter av tiltak Effekten av de enkelte tiltak som gjennomføres er godt dokumentert i forsøk på liten skala. Redusert jordarbeiding gir i gjennomsnitt av alle forsøk og i alle erosjonsklasser en reduksjon i erosjon og fosfor-,5 Fosfor konsentrasjon (mg/l),5,5 Fosforstatus: 5 mg P-AL/g Fosforstatus: 8 mg P-AL/g,5 5 5 5 Partikkel konsentrasjon (mg/l) Figur 6. Konsentrasjon av fosfor i forhold til partikler i to jordbruksbekker der den gjennomsnittlige fosforstatus i jorda i nedbørfeltet er forskjellig.
7 tap sammenlignet med høstpløying. De fleste forsøkene med jordarbeiding i Norge er gjort på arealer med forholdsvis stor erosjon og der er effekten generelt større enn om forsøkene hadde blitt utført på arealer med liten erosjonsrisiko. Det er dessuten størst effekt av jordarbeiding på fosfortap i overflateavrenning. Effekten av jordarbeiding på fosforavrenning i drensgrøftene er betydelig mindre, men i gjennomsnitt også positiv. Det er viktig å tilpasse valg av tiltak lokalt i forhold til de dominerende utfordringer. Grasdekte vannveier kan være et viktig tiltak der erosjon i forsenkinger er et problem. For arealer med høyt fosforinnhold i jorda, kan fosforgjødsling som tar hensyn til jordas fosforverdier (P- AL) være med på å redusere innhold av fosfor i jorda. Redusert fosforinnhold i jorda bidrar til å redusere avrenningen av fosfor. Imidlertid vil det totale innholdet av fosfor i jord med høye fosforverdier (høye P-AL-tall) være stort og fosforinnholdet vil kunne fungere som en buffer som frigir fosfor til planter og jordvæske over lang tid. Derfor vil tydelige effekter av redusert fosforgjødsling antagelig først kunne registreres mange år etter at gjødslingen er redusert. Overvåkingsdata fra små, jordbruksdominerte nedbørfelter kan gi verdifull informasjon om avrenning av næringsstoffer og erosjon under ulike betingelser (produksjonssystemer, topografi, jordsmonn og klima). Det kan likevel være vanskelig å påvise tydelige effekter på vannkvalitet av tiltaksgjennomføring. Dels er tiltaksgjennomføringen i nedbørfeltene i JOVA ikke total og tidsperioden for overvåking er ikke tilpasset tiltaksgjennomføringen. Dessuten skjer det en utvikling i landbruket som kan påvirke avrenningen både i positiv og negativ retning. Bl.a. har en økning i husdyrtettheten i to felt er årsaken til økt gjødslingsnivå. Andre endringer som f.eks. jordpakking og dreneringstilstand blir ikke registrert i programmet, men kan likevel være med på å påvirke avrenningen. Sist men ikke minst er værets betydning for avrenningen det enkelte år. Summen av alle endringer er det som måles i utløpet av et nedbørfelt og tiltakseffekter i landbruket er derfor betydelig vanskeligere å identifisere enn tilsvarende effekter av tiltak i andre sektorer, f.eks. renovering av kloakk. Fosforindeks for ditt skifte For å kunne identifisere arealer med stor risiko for fosforavrenning er det utviklet en fosforindeks, som gir mulighet for den enkelte driftsansvarlige å få frem hvilke skifter som har den største risiko for fosforavrenning. Her kan man legge inn egenskapene til de enkelte skifter og få frem hvilken effekt på fosforavrenning en oppnår ved f.eks. redusert fosforgjødsling sammenlignet med redusert jordarbeiding. Fosforindeksen er utviklet av Bioforsk og er tilgjengelig på www.webgis.no/pindeks. Referanser Bechmann, M.. Fosforindeks vurdering av risiko for fosfortap. Bioforsk Temaark. Bechmann, M. og Deelstra, J. (Red.). Agriculture and Environment Long term monitoring in Norway. Akademika Publishing, Trondheim. ISBN: 978-8---9. pp.(in press). Hauken, M., Bechmann, M., Stenrød, M., Eggestad, H.O., Deelstra, J.. Erosjon og tap av næringsstoffer og plantevernmidler fra jordbruksdominerte nedbørfelt. Sammendragsrapport for overvåkingsperioden 99- fra Program for jord- og vannovervåking i landbruket (JOVA). Bioforsk rapport 7(78). 8 s. Øgaard, A.F., Kristoffersen, A.Ø. & Pedersen, R.. Fosforgjødsling betydning for fosforkonsentrasjon i jord og tap til vann. Bioforsk rapport 7(7). 6 s.