Kväve-fosfortrender från observationsfälten 1988-2009 Fält 1D Barbro Ulén, Claudia von Brömssen, Göran Johansson, Gunnar Torstensson och Lovisa Stjerman Forsberg
Observationsfälten är dränerade Dräneringsvattnet kan innehålla både ytvatten och grundvatten Dräneringsvattnet från observationsfälten innehåller inget avloppsvatten Ytvattnet i dräneringssystemet har bara sitt ursprung från nederbörd som faller inom fältets gränser
Observationsfältens läge
Disposition 1) Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet 2) Gödsling av samtliga fält 3) Signifikanta trender (Mann-Kendall bi-weekly) och deras relation till alla åtgärder på fältet 4) Trendanalys vid flödesproportionell provtagning och som uppföljning av åtgärdsprogram
On-line mätning nitratkväve och tubiditet (grumlighet) i dräneringsvattnet från ett fält som ej ingår i miljöövervakningen Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet
Nitratkväve - halten efter ett vallbrott NO 3 -N (mg L -1 ) Ox 8 7 6 5 4 Vallbrott, jordbearbetning, sådd av höstvete 3 2 1 0 01-sep 01-okt 01-nov 01-dec 01-jan Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet 2010
600 500 400 300 200 100 Grumlighet under samma period Turb (FTU units) Ox 0 01-sep 01-okt 01-nov 01-dec 01-jan Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet 2010
Nitratkväve - halten i relation till flödet dräneringsvatten NO 3 -N (mg L -1 ) Ox 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Avrinning (mm tim - 1 ) Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet
Turbiditet i relation till flöde - dräneringsvatten Turb (FTU units) Ox 600 500 400 300 200 100 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet Avrinning (mm tim -1 )
Grumligheten ger lokalt en bra indikation på sedimentburna ämnen fosfor och bekämpningsmedel PP (mg L -1 ) Field Ox 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 PP = 0.001 + 0.00155 Turb (R 2 = 93 %) 0,0 0 100 200 300 400 500 600 Turb (FTU units) Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet
Grumligheten ger lokalt en bra indikation på sedimentburna ämnen fosfor och bekämpningsmedel Part Glyphosate (µg L -1 ) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 50 100 150 200 Turbidity (FTU units) Part Gly = 0,004994 Turb + 0,000102Turb 2 (R 2 = 68%) Bakgrund - exempel på koncentrationernas dynamik och relation till flödet
Fält 2M Observationsfälten 1988-2009
Varför perioden 1988-2009 för trendanalysen? Alla nuvarande fält hade startat Studier av flera små avrinningsområden startade då Ingen signifikant trend i själva vattenföringen Stabila hydrologiska förhållanden (inklusive i början och i slutet av perioden) en förutsättning för statistiskt säkra resultat För gödsling årsmedelvärden för två perioder (schablonsiffror för innehållet i stallgödseln) 1988-1993 2003-2008
Vad har hänt allmänt under perioden? Få ändringar i driftsinriktningen Några generationsbyten Intensifiering i vissa fall
Antal djurenheter till fälten (motsvarande stallgödslingen) Djurenheter (ha -1 år -1 ) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Ekologisk sedan 1989 Gården har intensifierad svinproduktion 6E och 5O spridning av stallgödsel från annan gård i perioder däremellan 1988-1993 2003-2008 0,0 14AC 16Z 1D 7E 20E 21E 6E 4O 5O 12N 11M 2M Gödsling av samtliga fält
Kvävegödsling (inklusive fixering i ekologiska vallar) Kvävegödsling (kg N ha -1 år -1 ) 200 150 Klövervall Ekologiska vallar Frekvent höstvete Frekvent höstvete Gödsling av vall 1988-1993 2003-2008 100 50 0 14AC 16Z 1D 7E 20E 21E 6E 4O 5O 12N 11M 2M Gödsling av samtliga fält
Gödsling av mineralkväve och stallgödselkväve Tendens till ökning av mineralkväve till tre av fälten och en mindre minskning på tre andra Medianvärdet för mineralkväve och stallgödselkväve tillsammans ligger på 102 kg/ha
Total fosforgödsling 30 25 20 15 10 5 0 Fosforgödsling (kg P ha -1 år- 1 ) Mera stallgödsel 14 AC 16Z 1D 7E 20E 21E 6E 4O 5O 12N 11M 2M 1988-1993 2003-2008 Gödsling av samtliga fält
Fosforgödsling Stallgödslingen och fosforgödslingen med denna är i genomsnitt ganska typisk (7 kg P/ha) Gödslingen med mineralgödsel och stallgödsel har varit 16 kg/ha i snitt varav huvuddelen som mineralgödsel 9 kg/ha
Statistikmetoder halter i dräneringsvattnet från observationsfälten Det icke-parametriska testet Mann-Kendall men baserat på 14-dagar i stället för månad. Mann-Kendall bi-weekly. Inga korrigeringar behövde göras för påverkan av enstaka kovariat. Storleken på eventuella trender Sen slope beräknades enligt Helsel & Hirsch, (1992)
Få signifikanta förändringar och bara för de lösta fraktioner (p<0,005) Erosionen minskar inte MK stat nitratkväve reaktiv fosfor 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0-1,0-2,0-3,0-4,0 (Nära sig signifikansgränsen) 14AC 16Z 1D 7E 20E 21E 6E 4O 5O 12N 11M 2M Signifikant minskning N Signifikant minskning N o P Signifikant minskning P Trendanalys Mann-Kendall bi-weekly
Nitratkvävet har minskat från fält 21E Lätt jord NO 3 -N (mg L -1 ) 50 40 30 Tidigt vallbrott + stallgödsel Ingen plöjning efter höstvete Sent brott av träda Sent brott av träda ingen plöjning 20 10 0 Slutar med kor 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009
Nitratkvävet har minskat från fält 4O NO 3 -N (mg L -1 ) Träda i svacka vid utloppet Fånggröda + vårplöjning 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009
Löst reaktiv fosfor har minskat från fält 4O DRP (mg L -1 ) 0,10 0,08 Inre buffertzon (träda I svackan vid utloppet) 1999-2010 0,06 0,04 0,02 0,00 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009
Löst reaktiv fosfor har minskat från fält 11M DRP (mg L -1 ) 0,10 0,08 0,06 Inre buffertzon (träda) i ett stort område med svacka sedan 2002 0,04 0,02 0,00 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009
Årlig medeltrend (μg L -1 år -1 ) Nitratkväve och löst reaktiv fosfor Fält NO 3 -N DRP 21E - 490 ( -3%) - 4O -380 ( -3%) -1,0 ( -2%) 11M - -1,8 ( -3%)
Fält 11M och 4O med inre buffertzon med träda Sedan 2002 1999-2010
Fält 11M
Trädan fält 11M
Trädan fält 4O
FÖRSÖK - SKYDDSZONER MED YTAVRINNING årlig transport av fosfor Skötsel Totalfosfor Löst reaktiv fosfor - (buskar o gräs) -41% +71% Gräset skördades och fördes bort -41% 0% Effekter på koncentrationen fosfor - totalfosfor (TP) och löst reaktiv fosfor (DRP) - med ytavrinning 10 m kantzoner (15% sluttning )på styv lerjord) under 10 år från Finland (Uusi-Kämppä, 2005)
Nytt försök med både dränering och ytavrinning är på gång utanför SLU (Krusenberg)
Fält 12N tidigare period Nitratkväve (mg/l) 40 35 dräneringsvatten grundvatten 30 25 20 15 10 5 0 1973 1979 1984 1990 1995 Ursprunglig växtföljd Fånggröda 0% Vårsäd 10% Modifierad växtföljd Fånggröda 41% Vårsäd 30% Potatis/sockerbetor 34%
Ingen korrelation medelflöden och samlingsprov taget flödesproportionell. Däremot med det flöde som motsvarar mediantransport Fält (period) TotN TotP Koefficient p-värde Koefficient p-värde 1D (2001-2010) 0,21 0,01 0,19 <0,02 Ox (1992-2010) 0,65 <0,0001 0,78 <0,0001 Koncentrationerna är relaterade till medianflöde och mediantransporten - Preliminärt inga signifikanta trender
Hur ska man utvärdera åtgärdsprogram? Kvalitetets-granskade vattenkemiska data som man tror på Ett extremvärde från sambandet flöde/koncentration behålls bara om man kan förklara det Flödesdata helst med timupplösning Mätningar med 15-20 år bakåt och framåt i tiden Flödesproportionell samlingsprovtagning innebär att man startar en ny tidsserie
Tack till Naturvårdsverket som finansierar miljöövervakningen