Pilotprojektet Greppa Fosforn Årsredovisning för det agrohydrologiska året 2011/2012

Transkript

1 Pilotprojektet Greppa Fosforn Årsredovisning för det agrohydrologiska året 211/212 Lovisa Stjernman Forsberg Teknisk rapport 154 Institutionen för mark och miljö Sveriges lantbruksuniversitet

2

3 Innehåll Förord 5 Inledning 7 Sammanfattning av året 211/212 i de tre pilotområdena 7 Pilotområde N33 9 Pilotområde E23 13 Pilotområde U8 17 Referenser 21 Bilaga 1: Beskrivning av flödesproportionell provtagning Bilaga 2: Resultat från synoptiska undersökningar 211/

4

5 Förord Denna årsrapport är genomförd av Institutionen för mark och miljö vid Sveriges lantbruksuniversitet på uppdrag av Jordbruksverket och redovisar resultaten från de mätundersökningar och odlingsinventeringar som genomförs inom projektet Greppa Fosforn. Projektet startades 26 som ett pilotprojekt inom Greppa Näringen för att testa åtgärder mot fosforförluster från jordbruksmark i tre avrinningsområden belägna i Västmanland, Östergötland och Halland. I projektet identifieras risker för fosforförluster och tillsammans med berörda lantbrukare tas det fram förslag på åtgärder som kan sättas in för att minska förlusterna. Effekterna av insatta åtgärder följs upp genom mätningar av vattenkvaliteten i det avrinnande vattnet. Mätningarna sker löpande genom både flödesproportionell och tidsstyrd vattenprovtagning (var 14:e dag) vid mätstationerna i områdenas utlopp. Ett stort tack riktas till de provtagare och odlingsinventerare i de olika pilotområdena som har samlat in de data som redovisas i rapporten: Anna Aurell Svensson, Anuschka Heeb, Christel Karlsson, Hans Larsson, Hans Schibli och Jonas Gustavsson. Mer information om projektet, rapporter m.m. finns på Greppa Näringens webbplats Kemdata från undersökningarna kan hämtas via Uppsala, november 212 Lovisa Stjernman Forsberg 5

6

7 Inledning I pilotprojektet Greppa Fosforn samarbetar lantbrukare, rådgivare, länsstyrelser, Jordbruksverket och SLU för att inom tre jordbruksdominerade avrinningsområden (så kallade pilotområden) testa metoder som kan reducera transporten av fosfor från jordbruksmark. Pilotområde N33 ligger i Hallands län, pilotområde E23 ligger i Östergötlands län och pilotområde U8 i Västmanlands län (Figur 1). I projektet ingår att lantbrukare lämnar uppgifter om odlingsåtgärder och att effekterna av insatta åtgärder följs upp genom mätningar i avrinnande vatten. Mätningarna sker löpande genom både flödesproportionell och tidsstyrd vattenprovtagning (var 14:e dag) vid mätstationerna i områdenas utlopp. Det genomförs även synoptiska provtagningar i områdena, då prov tas samtidigt på flera ställen i avrinningsområdet vid vissa tillfällen, t.ex. vid flödestoppar. Länsstyrelserna i Hallands län och i Västmanlands län ansvarar för vattenföringsmätningar, provtagningar och analyser av vattenprover från pilotområde N33 respektive pilotområde U8. I denna årsredovisning sammanställs lantbrukarnas odlingsuppgifter för år 211, samt data från mätningarna utförda i områdenas vattendrag under det agrohydrologiska året 211/212, d.v.s. perioden mellan 1 juli 211 och 3 juni 212. Nedan följer en kort gemensam sammanfattning av året 211/212 och därefter redovisas varje pilotområde i var sin delrapport. Resultaten från de synoptiska undersökningarna i områdena redovisas i bilaga. Sammanfattning av året 211/212 i de tre pilotområdena Tidsserier av årsvärden från undersökningarna i de tre pilotområdena illustreras i olika diagram i Figur 2. Året 211/212 var ett år med en mild vinter i samtliga tre pilotområden. Sensommaren 211 blev ovanligt nederbördsrik i pilotområdena, men trots det blev den totala årsavrinningen mindre än normalt i alla tre områden. Den måttliga årsavrinningen gjorde att transporterna av både kväve och fosfor hamnade under långtidsmedel för respektive område. Ett undantag var dock årstransporten av fosfor i pilotområde E23 beräknad på de manuellt tagna proverna, som blev större än långtidsmedel för området. I pilotområde U8 strukturkalkades 9 % av åkermarken under år 21 och effekterna av detta tycks hålla i sig då fosforhalterna är fortsatt låga, i synnerhet i de manuellt tagna vattenproverna. I pilotområde E23 strukturkalkades ca 2 % av åkermarken under år 211, vilket dock inte verkar ha haft någon direkt påverkan på fosforhalten i vattendraget vid områdets utloppspunkt. U8 N33 E23 Produktionsområden Götalands mellanbygder Götalands norra slättbygder Götalands skogsbygder Götalands södra slättbygder Svealands skogsbygder Svealands slättbygder 5 1 Kilometer Figur 1. Pilotområden och produktionsområden (enligt SCBs indelning). Pilotområdenas exakta Läge anges inte, istället anges inom vilket kartblad enligt Rikets Nät (5x5 km) de är lokaliserade. 7

8 N33 E23 U8 14 (mm) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 14 (mm) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 14 (mm) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 2 N (mg/l) 2 N (mg/l) 2 N (mg/l) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 89/9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 89/9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 4 N (kg/ha) 4 N (kg/ha) 4 N (kg/ha) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 89/9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 89/9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1.6 P (mg/l) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1.6 P (mg/l) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1.6 P (mg/l) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 1.2 P (kg/ha) 1.2 P (kg/ha) 1.2 P (kg/ha) /9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1. 89/9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1. 89/9 99/ 1/2 3/4 5/6 7/8 9/1 Figur 2. Nederbörd (hel stapel), avrinning (streckad stapel), halt av totalkväve ( ) och nitratkväve ( ), transport av totalkväve (hel stapel) och nitratkväve (streckad stapel), halt av totalfosfor ( ) och fosfatfosfor ( ), transport av totalfosfor (hel stapel) och fosfatfosfor (streckad stapel) i pilotområdena N33 (Halland), E23 (Östergötland) samt U8 (Västmanland). I områdena tillämpas manuell vattenprovtagning (grå färg) och flödesproportionell provtagning (svart färg). När det gäller transporter av kväve och fosfor redovisas endast de som är beräknade på manuell provtagning, och den streckade linjen visar långtidsmedelvärdet för dessa.

9 Pilotområde N33 SAMMANFATTNING 211/212 Pilotområde N33 ligger i Halland. Jordarterna i området varierar från grovt åsmaterial till mellanlera. Vattendraget är till största delen kulverterat. Kvävehalterna i vattendraget har på senare år visat en minskande trend sedan undersökningarnas start år 1991 (Figur 2). År 211/212 blev ett medeltorrt år med en mild vinter. Jämfört med långtidsmedel låg både årsmedelhalten och årstransporten av kväve på relativt låga nivåer. Den flödesvägda årsmedelhalten av totalfosfor blev något högre än långtidsmedel när den beräknades utifrån den manuella provtagningen, medan den blev lägre än medel när den beräknades på flödesproportionellt tagna prover. Den totala årstransporten av fosfor hamnade dock under medel oavsett om den beräknades på manuell provtagning eller flödesproportionell provtagning. Transporten av totalkväve var störst i december och januari, medan transporten av totalfosfor och suspenderat material var störst i samband med plusgrader och nederbörd i slutet av februari. Vid denna tid transporterades det mesta av fosforn i form av partikulär fosfor. Mängden fosfor som tillfördes i form av stallgödsel var större än förra året och stallgödsel hade i större utsträckning tillsats under hösten jämfört med i fjol. Även andelen höstplöjd åkermark hade ökat. Fakta om området Lokalisering: Total areal: Jordbruksareal: Skogsareal: Jordart: Normalnederbörd: Djurtäthet: METODER Hallands slättlandskap i Laholmsbuktens tillrinningsområde. 662 ha 576 ha (87 % av totala arealen) 13 ha (2 % av totala arealen) Mellanlera 773 mm (Genevad).4 DE/ha Mätstation för vattenföring är anlagd vid avrinningsområdets utloppspunkt. Stationen anlades år 1991 av länsstyrelsen, som också sköter drift och underhåll. Mätsektionen utgörs av ett triangulärt överfall vid utloppet från en damm. Vattennivån registreras kontinuerligt med flottör och mekanisk pegelskrivare b 1a.5 1 Kilometer 7 6 Typ av vattendrag Huvudfåra, öppen Huvudfåra, kulvert Biflöde, kulvert Synoptiska punkter Delavrinningsområde Figur 3. Pilotområde N33 med provpunkt vid mätstation (punkt 1b) samt synoptiska provpunkter och delavrinningsområden. 9

10 Vid pilotprojektets start installerades dessutom utrustning för flödesproportionell vattenprovtagning och flödesmätning sker sedan dess även med datalogger och deplacementkropp (Bilaga 1). Vattenföringen (l/s som medelvärde per dygn) har beräknats av SMHI utifrån timvärden av vattennivå och med matematiska formler för det triangulära överfallet. Under året 211/212 har det varit problem med vattenföringsmätningen i N33 p.g.a. läckage vid mätöverfallet. För perioden maj juni har därför flödesdata justerats efter flödesmönstret i typområde N34. Manuella vattenprover, s.k. diskreta prov, tas varannan vecka ca 18 m uppströms mätöverfallet där vattennivån registreras. Under det agrohydrologiska året 211/212 togs 25 st manuella prover. Varannan vecka tas det också ut ett samlingsprov från den flödesproportionella provtagningen (Bilaga 1). Antalet samlingsprov från den flödesproportionella provtagningen var 23 st under året 211/212. Läckaget vid mätöverfallet gjorde att flödesproportionell provtagning uteblev under maj och juni 212. Ingen synoptisk provtagning ägde rum i området under året 211/212. Figur 4. Pilotområde N33, foto: Katarina Kyllmar De manuellt tagna vattenproverna analyseras vid ALcontrol och samlingsproverna från den flödesproportionella provtagningen analyseras vid laboratoriet vid institutionen för mark och miljö, SLU. Analysmetoder och analyserade variabler (ph, konduktivitet, totalkväve, nitrat+nitritkväve, ammoniumkväve, totalfosfor, fosfatfosfor, partikulärt bunden fosfor, suspenderat material och totalt organiskt kol) analyseras enligt Handboken för miljöövervakning (Naturvårdsverket, 21). Ämnestransporter har beräknats utifrån dygnsmedelvärden av vattenföring och analyserade ämneskoncentrationer. Dygnskoncentrationer för manuella prover har tagits fram genom linjär interpolering mellan analyserade värden. Från analysvärden för flödesproportionellt tagna prover beräknades dygnskoncentrationerna genom att analyserade värden extrapolerades bakåt till timmen efter föregående uttag av vattenprov. Ett analysvärde gäller då för hela perioden mellan två provtagningstillfällen. Odlingen på fälten inventerades genom intervjuer med lantbrukarna. RESULTAT Odling Odlingen i området redovisas i Figur 5. De senaste två åren har andelen inventerad åkermark varit betydligt större än tidigare. Andelen inventerad åkermark år 211 var 94 %. Andel (%) Tillfört N (kg/ha) Tillfört P (kg/ha) Andel (%) ej inv. åker vårspannmål höstspannmål höstoljeväxter sockerbetor potatis ärter träda Figur 5. Andel åkermark av områdets totala areal, samt fördelning av grödor på åkermarken i pilotområde N33. Ej inv. åker = åkermark som inte har inventerats. vall Stallgödsel Handelsgödsel Stallgödsel Handelsgödsel Stallgödslad, höst Stallgödslad, vår Handelsgödslad Figur 6. Gödsling av tot-n och tot-p i pilotområde N33 (tillförd mängd i kg/ha gödslad åkermark) samt andel av gödslad åkermark som gödslats med handelsgödsel respektive stallgödsel. Endast de år då andelen inventerad åkermark överstigit 7 % redovisas. Gödsling Det tillfördes i genomsnitt 155 kg N och 16 kg P per hektar gödslad åkermark i pilotområde N33 under odlingsåret 211 (Figur 6). Mängden fosfor som tillfördes via stallgödsel var större än föregående år. Cirka 45 % av den gödslade åkermarken stallgödslades år 211, varav drygt hälften gödslades på hösten. vilket var betydligt mer än föregående år. 1

11 Andel (%) Höstplöjning Vårplöjning Fånggröda Skyddszoner Strukturkalkning Ekologisk odling Figur 7. Odlingsåtgärder som andel av inventerad åkermark (%) i pilotområde N33. Endast de år då andelen inventerad åkermark överstigit 7 % redovisas. Övriga odlingsåtgärder Övriga odlingsåtgärder redovisas i Figur 7. Andelen höstplöjd åkermark ökade år 211 jämfört med år 21, medan andelen åkermark med fånggröda minskade. I pilotområde N33 är andelen skyddszoner i stort sett försumbar, och ingen strukturkalkning förekommer. Nederbörd och temperatur Temperatur och nederbördsdata visas i tabell 1. Året 211/212 var varmare men något torrare än normalt. Sensommaren var ovanligt nederbördsrik, men den följdes av en torr period under oktober och november. Tabell 1. Temperatur- och nederbördsnormaler, samt månadsvärden för år 211/212. Normalvärden avser perioden (SMHI, 21) för stationerna Genevad (nederbörd) och Halmstad (temperatur). Värden från 211/212 är från SMHI:s klimatstationer Laholm (nederbörd) och Halmstad (temperatur). Medel för områdets avrinning avser perioden 9/91-1/11. Månad Temperatur, C Normal Nederbörd, mm Normal Avrinning, mm Medel Juli Aug Sep Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Medel Summa Avrinning Årsavrinningen var mindre än långtidsmedel (Tabell 1). Det var framförallt under juli 211, november 211 samt under vårmånaderna 212 som ovanligt lite vatten rann av från området. Halter av kväve, fosfor och suspenderat material Figur 8 visar uppmätta halter av totalkväve, totalfosfor och suspenderat material i vattendraget under perioden 1 juli juni 212, samt dygnsmedelflöde i liter per sekund. Tot N (mg/l) Tot P (mg/l) Susp (mg/l) Tot N (Q prop) Tot N (manuell) Flöde Tot P (Q prop) Tot P (manuell) Flöde Tot Susp (Q prop) Tot Susp (manuell) Flöde 1 I Tabell 2 redovisas flödesvägda årsmedelhalter av totalkväve, nitratkväve, totalfosfor, fosfatfosfor, partikulär fosfor samt suspenderat material. I de manuellt tagna proverna var årsmedel 211/212 för både totalkväve och nitratkväve under långtidsmedel för området, medan årsmedel för totalfosfor, partikulär fosfor samt suspenderat material var högre än långtidsmedel. Årsmedelkoncentrationen av total jul 12 jul Figur 8. Dygnsmedelflöde (l/s) och koncentrationer av N, P och suspenderat material (mg/l) under perioden 1 juli juni 212 i pilotområde N33. Fyllda symboler visar halter i manuellt tagna prover (manuell). Ofyllda symboler visar halter i flödesproportionella prover (Q-prop). jul Flöde (l/s) Flöde (l/s) Flöde (l/s) 11

12 fosfor beräknad på den flödesproportionella provtagningen blev endast.15 mg/l, jämfört med.21 mg/l för den manuella provtagningen (Figur 2, Tabell 2). Den stora skillnaden mellan provtagningsmetoder berodde till stor del på en ovanligt hög halt av partikulär fosfor i ett manuellt prov taget i januari (Figur 8), som gav stort utslag på den totala årsmedelkoncentrationen. Skillnaden i suspenderat material mellan manuellt tagna prover och flödesproportionellt tagna prover (Figur 8) berodde troligen främst på att olika laboratorier används och att laboratorierna inte använder samma typ av filter. Tabell 2. Årsvärden och långtidsmedel av flödesvägda årsmedelhalter av totalkväve (Tot-N), nitratkväve (NO3-N), totalfosfor (Tot-P), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (part-p) samt suspenderat material (Susp mtrl) i pilotområde N33. Kursiva värden inom parentes är värden beräknade på flödesproportionella prover. Årsmedelhalt 211/212 2-årsmedel, manuell provt. (3-årsmedel, flödespr. provt) Tot-N (mg/l) 7. (6.4) 8.6 (5.6) Susp (kg/ha) P (kg/ha) N (kg/ha) Övr N NO3 N Avrinning Övr P Part P PO4 P Avrinning Susp Avrinning Avrinning (mm) Avrinning (mm) Avrinning (mm) NO3-N (mg/l) 5.8 (5.9) 7.3 (5.) apr 12 Tot-P (mg/l).21 (.15).19 (.17) PO4-P (mg/l).6 (.6).7 (.6) Part-P (mg/l).14 (.8).9 (.9) Figur 9. Avrinning (mm) och transporter av N, P och suspenderat material (mg/l) under perioden 1 juli juni 212 i pilotområde N33 baserade på flödesproportionell provtagning. Susp mtrl (mg/l) 33 (49) 17 (62) Transporter av kväve, fosfor och suspenderat material Figur 9 visar månadstransporter av kväve, fosfor och suspenderat material baserade på flödesproportionell provtagning. Transporten av kväve var störst i december och januari, då även avrinningen var störst. Transporterna av fosfor och suspenderat material var dock störst i samband med nederbörd och plusgrader i slutet av februari. Det mesta transporterades i form av partikulär fosfor (Figur 9, Tabell 3). I tabell 3 redovisas årstransporter i förhållande till långtidsmedel för området. Den totala årstransporten av både totalkväve och totalfosfor var mindre än långtidsmedel, både för manuellt tagna prover och för flödesproportionellt tagna prover. Tabell 3. Transporter av totalkväve (Tot-N), nitratkväve (NO3- N), totalfosfor (Tot-P), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (part-p) samt suspenderat material (Susp mtrl) i pilotområde N33. Kursiva värden inom parentes är värden beräknade på flödesproportionella prover. Årstransport 211/212 2-årsmedel, manuell provt. (3-årsmedel, flödespr. provt) Tot-N (kg/ha) 16 (15) 23 (16) NO 3 -N (kg/ha) 13 (13) 19 (14) Tot-P (kg/ha).49 (.34).55 (.46) PO 4 -P (kg/ha).15 (.13).21 (.16) Part-P (kg/ha).31 (.17).29 (.25) Susp mtrl (kg/ha) 75 (111) 52 (168) 12

13 Pilotområde E23 SAMMANFATTNING 211/212 Pilotområde E23 i Östergötland karaktäriseras av ett småbrutet och måttligt böljande jordbrukslandskap. Mellan moränkullarna utgörs jordarterna på åkermarken mestadels av mellanlera. Undersökningarna i området startade år 1988, men upphörde år 1995, för att sedan återupptas igen år 22. Sedan år 22 har årsmedelhalten av kväve följt en nedåtgående trend (Figur 2). Den flödesvägda årsmedelhalten av fosfor baserade på manuellt tagna prover har däremot successivt stigit sedan 28/29 (Figur 2). De två agrohydrologiska åren 29/21 och 21/211 var blöta och stor avrinning under två år i rad kan ha bidragit till ökad utlakning av fosfor från åkermarken. Även under året 211/212 blev den flödesvägda årsmedelhalten av totalfosfor högre än långtidsmedel för området. I området har nästan 2 % åkermark strukturkalkats under år 211, vilket alltså inte tycks ha haft någon större påverkan på fosforhalten vid områdets utlopp. Den totala årstransporten av fosfatfosfor beräknad på manuellt tagna vattenprover hamnade också något över långtidsmedel, trots att årsnederbörden var normal och årsavrinningen något mindre än det normala. Fosfortransporten var störst under den stora avrinningen i december och januari, då även transporten av suspenderat material var störst. Fakta om området Figur 1. Pilotområde E23, foto: Katarina Kyllmar Den flödesvägda årsmedelhalten av totalkväve, och även den totala årstransporten av kväve, hamnade däremot långt under långtidsmedel för området Lokalisering: Söderköpingsåns avrinningsområde i Östergötland Total areal: 739 ha 3 22 Jordbruksareal: 392 ha (53 %) Skogsareal: Betesmark: 273 ha (37 %) 59 ha (8 %) Jordart: Mellanlera Typ av vattendrag 1 14 Huvudfåra, öppen Huvudfåra, kulvert Normalnederbörd: 594 mm (Söderköping) Biflöde, öppen Biflöde, kulvert Synoptiska provpunkter Delavrinningsområde.5 1 Kilometer Djurtäthet:.4 DE/ha Figur 11. Pilotområde E23 med provpunkt vid mätstation (punkt 69) samt synoptiska provpunkter och delavrinningsområden. 13

14 METODER Mätstation för vattenföring är anlagd vid avrinningsområdets utloppspunkt. Stationen anlades för att ingå i SMHIs stationsnät för vattenföringsmätningar och drivs därmed av SMHI. Mätsektionen utgörs av ett triangulärt överfall i anslutning till en gjuten bassäng. Vattennivån registreras kontinuerligt med flottör och datalogger. Vid pilotprojektets start installerades dessutom utrustning för flödesproportionell vattenprovtagning (Bilaga 1). Vattenföringen (l/s som medelvärde per dygn) har beräknats av SMHI utifrån timvärden av vattennivå och med matematiska formler för det triangulära överfallet. Manuella vattenprover, s.k. diskreta prov, tas varannan vecka vid mätstationen, samt vid utloppet från en kulvert uppe i området. Under det agrohydrologiska året 211/212 togs 26 st manuella prover. Varannan vecka tas det också ut ett samlingsprov från den flödesproportionella provtagningen (Bilaga 1). Antalet samlingsprov från den flödesproportionella provtagningen var 26 st under året 211/212. I pilotområdet har även synoptisk provtagning genomförts. Då tas prover även uppströms ordinarie provpunkt, i både huvudflöde och biflöden, samt i diken och dräneringssystem. Under år 211/212 har 23 provpunkter tagits vid fem tillfällen. Resultaten redovisas i Bilaga 2. De manuellt tagna vattenproverna analyserades vid ALcontrol och samlingsproverna från den flödesproportionella provtagningen analyserades vid laboratoriet vid institutionen för mark och miljö, SLU. Analysmetoder och analyserade variabler (ph, konduktivitet, totalkväve, nitrat+nitritkväve, ammoniumkväve, totalfosfor, fosfatfosfor, partikulärt bunden fosfor, suspenderat material och totalt organiskt kol) analyseras enligt Handboken för miljöövervakning (Naturvårdsverket, 21). Transportberäkningarna genomfördes på samma sätt som för område N33. Odlingen på fälten inventerades genom intervjuer med lantbrukarna. RESULTAT Odling År 211 odlades det framförallt spannmål (främst höstvete) i pilotområde E23 (Figur 12). Andelen höstspannmål var större och andelen baljväxter (bönor) och våroljeväxter var mindre än året innan adlskgjdgaklöj..alökjdölakjglökadjglöka..... Andel (%) Tillfört N (kg/ha) Tillfört P (kg/ha) Andel (%) ej inv. åker betesmark vårspannmål höstspannmål våroljeväxter höstoljeväxter baljväxter träda daölkjgladköjgöladkgjöadlkjgödlkjölkgajöldkgajöadlkgj Figur 12. Andel åkermark av områdets totala areal, samt fördelning av grödor på åkermarken i pilotområde E23. Ej inv. döalkgjöladkgjöldkgajaöldgsjkasdögljkadölsgjköladkgj åker = åkermark som inte har inventerats. dölagkjöladgkjdkögljdaklgjäladkgjäaldkgjäadkgljägdlak vall Stallgödsel Handelsgödsel Stallgödsel Handelsgödsel Stallgödsl. höst Stallgödsl. vår Handelsgödsl. Figur 13. Gödsling av tot-n och tot-p i pilotområde E23 (tillförd mängd i kg/ha gödslad åkermark) samt andel av gödslad åkermark jäadkgljäadglkjäadkgljäadglkjäjäöasdjgladjögläöasdjgl som gödslats med handelsgödsel respektive stallgödsel äöasdgljjäasdjölgasdöljgäajöglasdögljäadjögläajöglägl Gödsling Det tillfördes i genomsnitt 145 kg N och 11 kg P per hektar gödslad åkermark i pilotområde E23 under odlingsåret 211 (Figur 13). Mängden fosfor som tillfördes via stallgödsel var betydligt mindre jämfört med odlingsåret 21. Cirka 21 % av den gödslade åkermarken stallgödslades, varav mindre än hälften gödslades på hösten. Övriga odlingsåtgärder Övriga odlingsåtgärder redovisas i Figur 14. Andelen höstplöjd åkermark i området har varit mindre under de senaste två åren jämfört med tidigare. Strukturkalkning började införas i området år 21 och andelen strukturkalkad åkermark ökade under år

15 Andel (%) Höstplöjning Vårplöjning Fånggröda Skyddszoner Strukturkalkning Ekologisk odling Figur 14. Odlingsåtgärder som andel av inventerad åkermark (%) i pilotområde E23. Nederbörd och temperatur Temperatur och nederbördsdata visas i tabell 4. Året 211/212 varmare än normalt. Samtliga månader hade högre medeltemperaturer jämfört med normalvärdena. Årsnederbörden låg dock nära normalnederbörden. Juli 211 och juni 212 var ovanligt nederbördsrika, medan mars 212 blev en nederbördsfattig månad. Tabell 4. Temperatur- och nederbördsnormaler ( ), samt månadsvärden för år 211/212. Värdena är hämtade från SMHIs klimatstationer Söderköping (nederbörd) och Norrköping (temperatur). Medel för områdets avrinning avser perioden 88/89 1/11 förutom åren med uppehåll i mätningarna ( 1/2). Månad Temperatur, C Normal Nederbörd, mm Normal Avrinning, mm Medel Juli Aug Sep Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Medel Summa Avrinning Avrinningen visas i Tabell 4. Årsavrinningen var något mindre än normalt. Framförallt var avrinningen ovanligt liten under november 211 och mars 212. Koncentrationer av kväve, fosfor och suspenderat material Koncentrationer av kväve, fosfor och suspenderat material i pilotområdets vattendrag redovisas i Figur 15. Totalkvävehalten låg för det mesta runt 2 mg/l, men ökade i samband med vårflödet i april, samt i samband med kraftig nederbörd i juni. Bortsett från några tillfällen under vinterhalvåret så var kvävehalten för det mesta högre i flödesproportionella prover än i manuella prover. Skillnaden mellan provtagningsmetoder var dock ännu högre för totalfosfor och för suspenderat material. Vid samtliga tillfällen utom två var totalfosforhalterna och halterna av suspenderat material högre i flödesproportionellt tagna prover. Skillnaden mellan metoder var för suspenderat material högst under vinterhalvåret. Tot N (mg/l) Tot P (mg/l) Tot Susp (mg/l) Tot N (Q prop) Tot N (manuell) Flöde Tot P (Q prop) Tot P (manuell) Flöde Tot Susp (Q prop) Tot Susp (manuell) Flöde jul 12 jul 12 jul Flöde (l/s) Flöde (l/s) Flöde (l/s) Figur 15. Dygnsmedelflöde (l/s) och koncentrationer av N, P och suspenderat material (mg/l) under perioden 1 juli juni 212 i pilotområde E23. 15

16 Den flödesvägda årsmedelhalten (3.7 mg/l) av totalkväve låg under medelvärdet för området, både när den beräknades på manuella prover och på flödesproportionella prover (Tabell 5). Motsvarande värde för totalfosfor hamnade dock över långtidsmedel (16 årsmedel) när det beräknades på manuellt tagna prover och i nivå med medelvärdet (3 årsmedel) när det beräknas på flödesproportionella prover. N (kg/ha) Övr N NO3 N Avrinning Avrinning (mm) Tabell 5. Årsvärden och långtidsmedel av flödesvägda årsmedelhalter av totalkväve (Tot-N), nitratkväve (NO3-N), totalfosfor (Tot-P), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (part-p) samt suspenderat material (Susp mtrl) i pilotområde E23. Kursiva värden inom parentes är värden beräknade på flödesproportionella prover. Årsmedelhalt 211/ årsmedel, manuell provt. (3-årsmedel, flödespr. provt) Tot-N (mg/l) 3.7 (3.) 5.4 (4.) NO3-N (mg/l) 2.5 (2.5) 4.2 (3.4) Tot-P (mg/l).32 (.3).22 (.29) PO4-P (mg/l).16 (.14).1 (.12) Part-P (mg/l).12 (.14).1 (.14) Susp mtrl (mg/l) 65 (11) 88 (139) Transporter av kväve, fosfor och suspenderat material Månadsavrinning och månadstransporter av kväve, fosfor och suspenderat material redovisas i Figur 16 och årstransporter redovisas i Tabell 6. Det transporterades mest kväve i april, då även månadsavrinningen var som störst (Figur 16). Fosfortransporten var däremot störst under den stora avrinningen i december och januari. Detsamma gällde transporten av suspenderat material. Årstransporten av totalkväve var betydligt mindre än medelvärdet för området, både när den beräknades på manuella prover och på flödesproportionella prover. Årstransporten av totalfosfor beräknad på manuella prover var däremot större än 16 årsmedel för området. Fosfortransporter beräknade på flödesproportionella prover var dock något mindre än motsvarande 3 årsmedel för området. P (kg/ha) Susp (kg/ha) Övr P Part P PO4 P Avrinning apr 12 Susp Avrinning Figur 16. Avrinning (mm) och transporter av N, P och suspenderat material (kg/ha) under perioden 1 juli juni 212 i pilotområde E23. Tabell 6. Transporter av totalkväve (Tot-N), nitratkväve (NO3- N), totalfosfor (Tot-P), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (part-p) samt suspenderat material (Susp mtrl) i pilotområde E23. Kursiva värden inom parentes är värden beräknade på flödesproportionella prover. Årstransport 211/ årsmedel, manuell provt. (3-årsmedel, flödespr. provt) Tot-N (kg/ha) 5.6 (4.6) 9.3 (8.1) NO 3 -N (kg/ha) 3.8 (3.8) 7.2 (7.) Tot-P (kg/ha).48 (.46).41 (.59) PO 4 -P (kg/ha).25 (.21).18 (.25) Part-P (kg/ha).18 (.21).2 (.27) Susp mtrl (kg/ha) 99 (155) 165 (267) Avrinning (mm) Avrinning (mm)

17 Pilotområde U8 SAMMANFATTNING 211/212 Pilotområde U8 är ett flackt avrinningsområde som ligger nära Mälaren i Västmanland. Den dominerande jordarten i området är styv lera. Vattendraget utgörs av ett grävt, öppet dike längs hela huvudfåran. Undersökningarna i området startade år 1993 och sedan området kom med i Greppa Fosforn projektet görs även regelbundna synoptiska provtagningar i området. År 21 strukturkalkades 9 % av åkermarken, och under det efterföljande agrohydrologiska året (21/211) sjönk den flödesvägda årsmedelhalten av fosfor från ca.3 mg/l till ca.1 mg/l (Figur 2). Det agrohydrologiska året 211/212 blev ett mildare och blötare år än normalt. Både den flödesvägda årsmedelhalten och årstransporten av fosfor beräknade på manuellt tagna prover låg fortfarande långt under långtidsmedel för området, men hade gått upp något jämfört med 21/211 (Figur 2). Fosforn transporteras för det mesta främst som partikulär fosfor i pilotområde U8 och fosfortransporten följer därför till stor del samma mönster som transporten av suspenderat material. Transporten av både totalfosfor och suspenderat material var störst under december och februari. Figur 17. Pilotområde U8, foto: Katarina Kyllmar. Andelen höstspannmål och andelen höstplöjd åkermark var större än året innan och jämfört med tidigare år gödslades även åkermarken med större mängder kväve och fosfor Fakta om området Lokalisering: Norrströms avrinningsområde i Västmanland. 4 3 Total areal: 574 ha 2 Jordbruksareal: Skogsareal: 321 ha (56 %) 23 ha (4 %) 1 Typ av vattendrag Huvudfåra, öppen Biflöde, öppen Biflöde, kulvert Jordart: Styv lera Synoptiska punkter Delavrinningsområde Normalnederbörd: 539 mm (Västerås).5 1 Kilometer Djurtäthet:.1 DE/ha Figur 18. Pilotområde U8 med provpunkt vid mätstation (punkt ) samt synoptiska provpunkter och delavrinningsområden. 17

18 METODER Mätstation för vattenföring är anlagd vid avrinningsområdets utloppspunkt. Stationen anlades år 1993 av SMHI på uppdrag av länsstyrelsen. Mätsektionen utgörs av ett triangulärt överfall. Vattennivån registreras kontinuerligt med flottör och mekanisk pegelskrivare. Vid pilotprojektets start installerades dessutom utrustning för flödesproportionell vattenprovtagning och flödesmätning sker sedan dess även med datalogger och deplacementkropp (Bilaga 1). Vattenföringen (l/s som medelvärde per dygn) har beräknats av SMHI utifrån timvärden av vattennivå och med matematiska formler för det triangulära överfallet. Manuella vattenprover, s.k. diskreta prov, tas varannan vecka vid mätstationen, där vattennivån registreras. Under det agrohydrologiska året 211/212 togs 26 st manuella prover. Varannan vecka tas det också ut ett samlingsprov från den flödesproportionella provtagningen (Bilaga 1). Antalet samlingsprov från den flödesproportionella provtagningen var 25 st under året 211/212. I pilotområdet har även synoptisk provtagning genomförts. Då tas prover även uppströms ordinarie provpunkt, i både huvudflöde och biflöden, samt i diken och dräneringssystem. Under året 211/212.I U8 har nio provpunkter provtagits vid fem tillfällen. Resultaten redovisas i Bilaga 2. Samtliga vattenprover analyseras vid ackrediterat laboratorium vid institutionen för mark och miljö, SLU. Analysmetoder och analyserade variabler (ph, konduktivitet, totalkväve, nitrat+nitritkväve, ammoniumkväve, totalfosfor, fosfatfosfor, partikulärt bunden fosfor, suspenderat material och totalt organiskt kol) analyseras enligt Handboken för miljöövervakning (Naturvårdsverket, 21). Transportberäkningarna genomfördes på samma sätt som för område N33. Odlingen på fälten inventerades genom intervjuer med lantbrukarna. Andelen inventerad åkermark var 98 % i område U8 för år 211. RESULTAT Odling Odlingen i området redovisas i Figur 19. Spannmålsodlingar dominerade på fälten i pilotområde U8 under år 211. Andelen höstvete var större och andelen våroljeväxter mindre än året innan (Figur 19). bönor (kategori övrigt ) betydligt mindre än föregående år (Figur 4). Andel (%) Tillfört N (kg/ha) Tillfört P (kg/ha) Andel (%) ej inv. åker vårspannmål höstspannmål våroljeväxter övrigt träda Stallgödsel Handelsgödsel Stallgödsel Handelsgödsel Stallgödslad Handelsgödslad Figur 2. Gödsling av tot-n och tot-p i pilotområde U8 (tillförd mängd i kg/ha gödslad åkermark) samt andel av gödslad åkermark som gödslats med stallgödsel respektive handelsgödsel. Gödsling Det tillfördes i genomsnitt 127 kg N och 14 kg P per hektar gödslad åkermark i pilotområde U8 under odlingsåret 211 (Figur 2). Både mängden tillfört kväve och mängden tillfört fosfor var större än föregående år. Cirka 25 % av den gödslade åkermarken stallgödslades år 211. Ingen stallgödsling har förekommit på hösten. Övriga odlingsåtgärder Övriga odlingsåtgärder redovisas i Figur 21. Andelen höstplöjd åkermark var större år 211 än tidigare och till skillnad från år 21 tillfördes ingen kalk till åkermarken år vall Figur 19. Andel åkermark av områdets totala areal, samt fördelning av grödor på åkermarken i pilotområde U8. Ej inv. åker = åkermark som inte har inventerats. 18

19 Andel (%) Höstplöjning Vårplöjning Fånggröda Skyddszoner Strukturkalkning Ekologisk odling Figur 21. Odlingsåtgärder som andel av inventerad åkermark (%) i pilotområde U Nederbörd och temperatur Temperatur och nederbördsdata visas i tabell 7. Året 211/212 var varmare och blötare än normalt. Endast februari och juni hade lägre medeltemperaturer jämfört med normalvärdena. Augusti 211 och juni 212 var särskilt nederbördsrika, medan november 211 och mars 212 var ovanligt torra månader. Tabell 7. Temperatur- och nederbördsnormaler, samt månadsvärden för år 211/212. Normalvärden avser perioden (SMHI, 21). Både normalvärden och värden från 211/212 är hämtade från SMHI:s klimatstation i Västerås. Medel för områdets avrinning avser perioden - 1/11. Månad Temperatur, C Normal Nederbörd, mm Normal Avrinning, mm Medel Juli Aug Sep Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Medel Summa Avrinning Trots den ovanligt rikliga årsnederbörden hamnade årsavrinningen strax under medelvärdet för området. Det beror på att det främst var sommarmånader som var nederbördsrika. Då är både avdunstningen och evaporationen höga, vilket gör att bara en liten del av nederbörden hamnar i bäcken. Koncentrationer av kväve, fosfor och suspenderat material Figur 22 visar uppmätta halter av totalkväve, totalfosfor och suspenderat material i vattendraget under perioden 1 juli juni 212, samt dygnsmedelflöde i liter per sekund. Kvävehalterna i bäcken var lägst under växtsäsongen, då växande gröda tar upp en hel del av det mineraliserade kvävet (Figur 22). Två undantag var dock kvävehalterna i två flödesproportionella prover, insamlade i maj respektive juni 212. Troligen har det vid dessa tillfällen regnat kraftigt i samband med vårgödsling. Fosforhalterna i de manuellt tagna proverna låg på en relativt jämn nivå under året, medan halterna i de flödesproportionellt tagna proverna varierade mer med flödet i bäcken. Skillnaden mellan flödesproportionella och manuella prover var störst under vinterhalvåret. Tot N (mg/l) Tot P (mg/l) Susp (mg/l) Tot N (Q prop) Tot N (manuell) Flöde Tot P (Q prop) Tot P (manuell) Flöde Tot Susp (Q prop) Tot Susp (manuell) Flöde jul 12 jul Figur 22. Dygnsmedelflöde (l/s) och koncentrationer av N, P och suspenderat material (mg/l) under perioden 1 juli juni 212 i pilotområde U8. Fyllda symboler visar halter i manuellt tagna prover (manuell). Ofyllda symboler visar halter i flödesproportionella prover (Q-prop). jul Flöde (l/s) Flöde (l/s) Flöde (l/s) 19

20 I manuellt tagna prover låg de flödesvägda årsmedelhalterna år 211/212 under långtidsmedel för både kväve och fosfor i pilotområde U8 (Tabell 8). Årsmedelhalten av fosfor i de flödesproportionella proverna var dock högre än i de manuella och hamnade ungefär på samma nivå som treårsmedel för området (Tabell 8). N (kg/ha) Övr N NO3 N Avrinning apr Avrinning (mm) Tabell 8. Årsvärden och långtidsmedel av flödesvägda årsmedelhalter av totalkväve (Tot-N), nitratkväve (NO3-N), totalfosfor (Tot-P), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (part-p) samt suspenderat material (Susp mtrl) i pilotområde U8. Kursiva värden inom parentes är värden beräknade på flödesproportionella prover. P (kg/ha) Övr P Part P PO4 P Avrinning Avrinning (mm) Årsmedelhalt 211/ årsmedel, manuell provt. (3-årsmedel, flödespr. provt) Tot-N (mg/l) 2.8 (3.1) 3.8 (2.5) NO3-N (mg/l) 2.2 (2.6) 2.3 (1.9) Tot-P (mg/l).12 (.25).29 (.24) Susp (kg/ha) Susp Av rinning Avrinning (mm) PO4-P (mg/l).3 (.7).14 (.6) apr 12 Part-P (mg/l).8 (.16).2 (.16) Susp mtrl (mg/l) 59 (134) 55 (187) Transporter av kväve, fosfor och suspenderat material Månadstransporter för flödesproportionellt tagna prover redovisas i Figur 23. Transporten av kväve var störst i maj, troligen i samband med stor nederbörd och avrinning i kombination med nygödslade åkrar. Transporten av fosfor, och då främst som partikulär fosfor, var dock störst i december och januari, i samband med stor avrinning. Detsamma gällde transporten av suspenderat material. Årstransporter redovisas i Tabell 9. Årstransporten av totalkväve var mindre än långtidsmedel i de manuellt tagna proverna, men låg något över treårsmedel i de flödesproportionella proverna. Årstransporten av totalfosfor var mindre än hälften av långtidsmedel i de manuellt tagna proverna, och låg även under 3 årsmedel i de flödesproportionellt tagna proverna. Figur 23. Avrinning (mm) och transporter av N, P och suspenderat material (kg/ha) under perioden 1 juli juni 212 i pilotområde U8 baserade på flödesproportionell provtagning. Tabell 9. Transporter av totalkväve (Tot-N), nitratkväve (NO3- N), totalfosfor (Tot-P), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (part-p) samt suspenderat material (Susp mtrl) i pilotområde U8. Kursiva värden inom parentes är årstransporten beräknad på flödesproportionellt tagna prover. Årstransport 211/ årsmedel, manuell provt. (3-årsmedel, flödespr. provt) Tot-N (kg/ha) 6.8 (7.6) 8.8 (6.8) NO 3 -N (kg/ha) 5.4 (6.4) 5.1 (5.2) Tot-P (kg/ha).3 (.6).73 (.7) PO 4 -P (kg/ha).7 (.16).35 (.15) Part-P (kg/ha).19 (.39).49 (.48) Susp mtrl (kg/ha) 143 (325) 158 (556) 2

21 Referenser Naturvårdsverket 21. Handbok för miljöövervakning. Programområde Jordbruksmark. Undersökningstyper för Typområden. SMHI. 21. Temperaturen och nederbörden i Sverige Referensnormaler utgåva 2. Meterologi Nr

22

23 Bilaga 1: Beskrivning av flödesproportionell provtagning Flödesmätning för styrning av vattenprovtagningen sker med lastcell och deplacementskropp i pegelbrunn samt Campbell datalogger. I pegelbrunn för vattennivåmätning hänger en deplacementkropp i en lastcell via en vajer. Deplacementskroppen (en plaststav som är ca 9 cm i diameter) är något längre än avståndet mellan vattennivåns max och minnivå och ändrar vikt vid förändring i vattennivå vilket registreras av lastcellen. I dataloggern beräknas flödet kontinuerligt från lastcellssignal. När en viss vattenvolym har passerat i bäcken ges signal till start av en vattenprovtagning. Från provtagningshuset går en sugslang ned till bäckens mitt, där den mynnar ca 2 cm under bäckens nollflödesnivå och strax uppströms mätsektionen (Figur 24). I provtagningshuset går slangen ned i en 1 liters glasflaska som står i ett kylskåp (Figur 24). Provtagningen sker med en slangpump som först pumpar ut vatten som kan vara stående i slangen och därefter utförs provtagningen. Efter provtagningen töms slangen genom backpumpning. För att säkerställa vattenprovtagning vintertid är sugslangen försedd med värmekabel. Provvolymen vid varje s.k. delprov är ca 2 ml och volymen ställs in genom att slangpumpens gångtid justeras. Vid högflöde sker den automatiska provtagningen med tätare tidsintervall än vid lågflöde. Därmed blir det mer vatten i glasflaskan när det rinner mycket vatten i bäcken. Utrustningen är programmerad så att volymen vatten i bäcken som skall passera mätstationen innan ett delprov tas är större under vinterhalvåret än sommartid. Glasflaskan för samlingsprovet skall inte bli helt fylld vid höga flöden men vid mycket höga flöden kan tätare tömning vara aktuellt. Detsamma gäller sommartid, flaskan skall rymma tillräckligt många delprov för att klara höga flöden vid åskregn. Normalt tas ett vattenprov från glasflaskan varannan vecka och skickas för analys. Därefter töms glasflaskan helt. Dataloggrarna är kopplade till GSM modem och datahämtning utförs från kontor via dator som också är kopplad till GSM modem. Datahämtning och kontroll via GSM görs ca en gång per månad. Utrustningens funktion på plats kontrolleras av provtagningspersonal vid varje provtagningstillfälle. Utöver dessa löpande kontroller görs regelbundna åtgärder som rensning i damm från vattenväxter, byte av slangar etc. Figur 24. Provtagningshus med Campbell datalogger, slangpump samt kylskåp med glasflaska för samlingsprov (överst). Fixering av sugslang i bäck (nederst). 23

24

25 Bilaga 2: Resultat från synoptiska undersökningar 211/212 Pilotområde E23 N tot (mg/l) P tot (mg/l) a 1b 11a 11b a 14b 14c P PO 4 (mg/l) a 1b 11a 11b a 14b 14c Part P (mg/l) a 1b 11a 11b a 14b 14c a 1b 11a 11b a 14b 14c Susp (mg/l) Figur 25. Halter av totalkväve (N-tot), totalfosfor (P-tot), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (Part-P) och suspenderat material (Susp) i synoptiska prover i pilotområde E23. Se karta, Figur

26 Pilotområde U8 N tot (mg/l) Fi6 Fi5 Fi4 Fi2 Fi Fi Fi7 Fi3 Fi P tot (mg/l) Fi6 Fi5 Fi4 Fi2 Fi Fi Fi7 Fi3 Fi P PO4 (mg/l) Fi6 Fi5 Fi4 Fi2 Fi Fi Fi7 Fi3 Fi P part (mg/l) Fi6 Fi5 Fi4 Fi2 Fi Fi Fi7 Fi3 Fi Susp (mg/l) Fi6 Fi5 Fi4 Fi2 Fi Fi Fi7 Fi3 Fi Figur 26. Halter av totalkväve (N-tot), totalfosfor (P-tot), fosfatfosfor (PO4-P), partikulär fosfor (Part-P) och suspenderat material (Susp) i synoptiska prover i pilotområde U8. Se karta, Figur

27