fosforförluster från mark till vatten

Fosforförluster från mark till vatten Odlingsåtgärder Markmekanismer

Fosforbalans Gödslingsåtgärder Djurhållning Jordbearbetning Växtodling

Fosforstatus Markkemi Markbiologi Markfysik Erosion

.

Potentiell transporterbar fosfor

Former

Analytiska definitioner

oorganisk/organisk

partikulär/löst

kolloidal

Fosforformerna definieras opera tivt

1. Filtrering → bestämning av partikulär/löst formtyp av filter och porernas storlek bör anges (tre vanliga i Sverige)

2. Uppslutning/oxidering för upplösning → totalbestämning (två vanliga ung likvärdiga metoder)

3. Färgreaktion med molybdat → reaktiv (RP) eller molybdatreaktiv (MRP) (mest fosfater)

32 = 9 olika former

TotalP (TP) Total reaktiv P Total icke-reaktiv P (TRP) TUP Löst reaktiv P Partikulär reaktiv P Partikulär icke-reaktiv P Löst icke-reaktiv P ( DRP) (PRP) (PUP) (DUP) Total partikulär P (TPP) Total löst P (TDP)

Tre av formerna är mera väldefinierade

TotalP (TP) Total reaktiv P Total icke-reaktiv P (TRP) TUP Löst reaktiv P Partikulär reaktiv P Partikulär icke-reaktiv P Löst icke-reaktiv P (DRP) (PRP) (PUP) (DUP) Total partikulär P (TPP) Total löst P (TDP)

Man bör lära sig skillnaden på dessa tre former

1.TotalP (TP, TOTP) vattnet är ofiltrerat, uppslutet o molybdatfärgat

2. (Total) partikulär fosfor (PP, PartP) – totalbestämning före och efterfiltrering

3. Löst reaktivt P (DRP) – det filtrerade vattnet har molybdatfärgats Oftast synonymt med RP, MRP och PO4P. Denna fosfor är helt algtillgänglig

Vid bestämning av dessa tre får man automatiskt en fjärde form - Löst ickereaktiv P (DUP). Denna kan vara lösta organisk föreningar eller kolloider som passerar filtret

Typiska fosforkoncentrationer (mg P/l) i olika typer av vatten obs stor variation)

- ofta stor andel fosfater

Basflöde

Medelflöde Högflöde

PP PO4P PP PO4P PP PO4P Dräneringsvatten a <0,01 <0,01 0,07 0,07 0,3 0,1 Ytvatten ovan mark - - 0,30 0,14 1,0 0,4 Jordbruksbäckar b <0,01 0,5 0,07 0,08 0,1 0,06 Nederbörd c - 0,1 - 0,04 - -

Dräneringsvatten: förhållandet PP/PO4P kan variera mycket

Jordbruksbäckar: påverkan av avlopp vid lågflöden

Nederbörd: påverkan av passagen genom vegetationen

Fosforformer i ytvatten ovan mark

0%

25%

50%

75%

100%H

öst

b le

ra N

Vå

rb le

ra N

Hö

stb

mjä

la W

Vå

rb

mjä

la W

Dir

ekt

s m

jäla

W

Hö

stb

lera

D

Vå

rb le

ra D

Hö

stb

lera

U

Hö

stb

lera

AC

Övr P

PO4P

PartP

Algtillgänglighet

• Löst reaktiv fosfor är algtillgänglig till nästan 100%

• Även den partikelbundna fosforn är till stor del algtillgänglig men inte nödvändigt i alla miljöer

Episodiska läckage när som helst under året

Exempel från ett dräneringssystem

Mjälajordar Struktursvaga, dålig bördighetlågt pH, lite organisk substans

Tre jordprofiler med hög risk för stora fosforförluster

Dränerade lerjordar

Illite-mineral som gör att leran slammar

Höga P-AL tal förstärker problemen

Uppgödslade sura sand/mo - jordar

Dåligt med järn och aluminium i matjord och alv

Mjälajord med låg motståndskraft mot ytavrinning

Låg motståndskraft p g a kohesion Låg motståndskraft p g a friktion

Mjälajordar är typiska för norra Sverige

Principförsök – upprepad behandling

No Bearbetning Förlust med vatten

SS PP DRP

(kg ha-1 år-1)

1 Konventionell höstplöjning 644 0.32 0.04

2 Ingen bearbetning förutom höstkultivering 365 0.28 0.02

3 Djup bearbetning 3 ggr varje höst 398 0.24 0.04

4 Extra organiskt material, ingen plöjning 293 0.22 0.05

5 Vall/höstvete 358 0.19 0.06

6 Konventionell vårplöjning 223 0.15 0.05

7 Vårplöjning och fånggröda 273 0.15 0.04

8 Direktsådd 108 0.14 0.16

Lerjordar – ofta dränerade

Dränerade lerjordar - makroporflöde

Kännetecken på en god markstruktur

1. Marken är lättbearbetad

2. Regnvattnet sugs snabbt upp3. Ingen skorpbildning och jorden är inte torkkänslig

4. Marken tål de nödvändiga körslorna

Ju mer fuktförhållandena avviker från de optimala, desto mer påverkar markstrukturen fosforförlusterna

Packad jord

Dålig dränering

Kalkfilterdike förbättrar infiltrationen

Mindre transport i matjordskiktet mera vatten till dräneringenMindre partikeltransport, fosfat binds till kalken

Vägsalt förstör strukturen

Aggregatstabiliteten blir sämre

Fosforhalten i det dränerade vattnet ökar

Fördelar med reducerad jordbearbetning

1. Matjordens humushalt ökar och aggregatstrukturen blir bättre

2. Packningsskadorna i alven minskar och plogsulan blir porösare

3. Nyttan av daggmaskar ökar 4. På sluttningar minskar yterosionen5. Bearbetningskostnaderna sjunker

GödslingGödseln ska ha en god kontakt med jordens mineraldel

Gödseln ska blandas in med jorden

Undvika blöta/vattenmättade förhållanden i jorden

Radmyllning av gödsel

Fosfatfosfor i dräneringsvatten efter förrådsgödsling och dålig inblandning

Fosfatfosfor i dräneringsvatten efter flytgödsling på vattenmättad mark

Fosfatfosfor i dräneringsvatten utan fosforgödsling

Åtgärder på dränerade lerjordarPartikelfosfor Löst fosfor

Undvika applicering på våt jord

Gödsla P enligt rekommendationer

Ökad jordkontakt vid applicering

Vegetationstät mark under vintern Plöja tidig höst + torra förhållanden

Minska packning av jorden

Förbättra jordstruktur o infiltration

Bortleda ytvatten+kalkszon (gräs/kalk)Kalkåterfylla dränering

Allmänt underhåll, backdiken etc.

Växtföljder på lerjord

• Mjölkprod Gräsvall 0,10 Flytgödsling på blöt jord• Lusernvall 0,19 Brytning av lusernvallen

• Omställning Ogödslad 0,07

• Monokultur Intensiv 1.2 N 0,15 Förrådsgöds. dålig jordkontakt Avsalugröda Intensiv 1.25N 0,23 Förrådsgöds. dålig jordkontakt Extensiv 0.62N 0,19 Förrådsgöds. dålig jordkontakt Konventionell 1N 0,05

• Intensiv 1.25-1.5N 0,08• Konventionell 1N 0,04

• Ekologisk Med djur 0,24 Flytgödsling• 0,13

» 0,09

• Utan djur 0,24 Inkorporering av gröngödsel » 0,30 Inkorporering av gröngödsel

Fosforhalter (mg l -1) Kritiska moment

Fosforförlust per N/P-kvot producerad enhet i

vattnet • Mjölkprod Gräsvall 1,6 34• Lusernvall 3,4 14

• Omställning Ogödslad - 11

• Monokultur Intensiv 1.2 N 5,8 17• Avsalugröda Intensiv 1.25N 4,4 13• Extensiv 0.62N 5,7 10 • Konventionell 1N 0,9 44• Intensiv 1.25-1.5N 0,9 86• Konventionell 1N 1,2 48

• Ekologisk Med djur 7,5 14 Utan djur 11,1 21

Inget samband fosforbalans/fosforläckage

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

-10 -5 0 5 10Balans P (kg ha-1)

Läckage P (kg ha-1)

Inget samband kvävebalans/kväveläckage

0

5

10

15

20

0 10 20 30 40 50

Balans N (kg ha-1)

Läckage N (kg ha-1)

Bilder från mjälaområde olika åtgärder

Eliminera punktkällor

Vegetationstät mark

Vegetation under vinter: permanent gräs, vall eller fånggröda

Åtgärder vid plöjning

Plöjning på våren

Plöjning tidig höst + torra förhållanden

(inte förstöra jordaggregaten)

Minskad packning, ökad mullhalt

(

plöja under torra förhållanden

mindre kanaliserade flöden, förbättra infiltrationen av vattnet

Åtgärder i avrinningsområdet

Skyddszoner

Biologiskt aktiva våtmarker

Sedimentationsdammar

Viktiga faktorer för fosforreducerande effekt med anlagda våtmarker

1. Lång uppehållstid

2. Höga koncentrationer i inkommande vatten

3. Jämnt flöde genom hela kanalen och inga genvägar för vattnet

4. Zoner som tillåter översvämningar för att jämna ut vattnet

5. Förbiflödeskanaler vid extrema högflöden

6. Minimerings av utgrävningsarbetet

7. Helst inte våtmarker på gamla jordsbruksmarker

8. En varierad design där delar av våtmarken har öppet vatten och andra delar är grunda

9. Branta övergångar mellan grunda och djupa partier

10. Skötsel – gräva ut sedimenten ofta. Sedimentationsdammarna kan annars snabbt förvandlas till en fosforkälla

Åtgärder i vattendraget dikning etc

Åtgärder i sjöarUtfiskning av skräpfisk Inplantering av rovfisk

Positiv förändring när submers vegetation ersätter blågrönalgerna

Resultat av studiecirklar och gruppdiskussioner i ett avrinningsområde

(Brunnsjön vid Hedemora)

Resultat från ”stakeholder” möteåtgärder för att minska övergödningen i sjön

Förbättrad bördighet 40%VårplöjningVintertäkt markHögre organisk haltLokal köttproduktion

Åtgärder i vattendraget 29%DikningSedimentationsdammarBiologiska dammarSkyddszoner

Åtgärder i sjön 23%CyprinidreduktionVegetationsslåtter mm

Enskilda avlopp 5%

Lantbrukarnas attityd

Attityd och antal lantbrukare och jordbruksarealen de representerar i avrinningsområdet (Mässingsboån) Antal Areal (%) (%)

Vill eller behöver mer information 32 40 Deltar i dikningsföretag 41 46 Har eller har för avsikt att etablera kantzoner* 77 68 Praktiserar eller har försökt med konturplöjning 21 9 Intresserad att starta köttproduktion/vallproduktion** 22 26 *lantbrukare med ägor längs diken och vattendrag ** lantbrukare som inte hade djur

I ett avrinningsområde (M36) har skett en minskning av fosforkoncentrationen 1992-2002

till skillnad från område M39

Skillnader?

Område Gårdar Odling Djurtäthet

M36 medel Potatis 0,6 M39 stora Sockerbetor 0,5

Mera Skillnader

OmrådeFält med hög Prisk

Stall-gödsel P

Höstspridd stallgödsel

M36 5% -20% → 0

M39 0% ±0 → 0

Förutsättning för fosforförluster Förändring i stallgödselhantering

Effekten av extrema kimatsituationer, episodiska

händelser upprepade tining-frysning?

Trender tre mellansvenska jordbruksåar

Suspenderat material (mg L-1)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Jan-71 Jan-76 Jan-81 Jan-86 Jan-91 Jan-96

S S (mg L -1 )

Signifikanta klimatförändringar

Förändrade halter

Dalarna kortare period

• Ingen trend episodiska väderförhållanden

• Minskad halt partikulär fosfor i vattendraget

Långtidstrender

Mälarregionen

• Fler snösmältningar• Häftigare nederbörd

under vintern

• Ökad koncentration suspenderat material

• Ökad koncentrations löst reaktiv fosfor (obs filtrerar ej sina vattenprov)