Diskussion av hypoteser

Genom sänkningen av vattennivån kommer grundvattennivån att befinna sig i jordlager med högre koncentrationer av baskatjoner som leder till att vattnet blir mindre surt efter dikesrensningen.

Vattnet var mindre surt efter dikesrensningen, men den syreneutraliserande förmågan (ANC) var inte signifikant förändrat, vilket motsäger att pH-ökningen beror på bättre buffring av baskatjoner och kolsyra. Halterna organiska ämnen minskade, åtminstone under en period och åtminstone i Unnaryd. Minskande halter organiskt material höjer pH.

pH-höjningen kan ha berott på en kombination av svagt höjda halter baskatjoner (som alltså inte har påvisats i det här försöket) och sänkta halter organiska ämnen (som inte heller har påvisats överallt och hela tiden som pH ökade). De sänkta halterna av organiska ämnen kan i sin tur också bero på att vattnet rinner genom djupare marklager som är

fattigare på organiska ämnen och/eller på att marken syresätts bättre och de organiska ämnena bryts ner bättre. Tidigare studier visar en pH-höjning även efter dikning

(Naturvårdsverket, 1987; Lundin, 1984; Manninen, 1998; Joensuu m.fl., 2002; Åström m.fl., 2001a; b).

En sänkning av vattennivån i marken gynnar mineraliseringen och nedbrytningen av det organiska materialet och näringsläckaget ökar

Läckaget av både oorganiskt kväve och kalium ökade, både i området där en avvattning (d.v.s. en sänkt grundvattenyta) kan beläggas (F_nor), men även i de områden där det inte alls enligt mätningarna verkar ha skett någon avvattning. Kaliumutlakningen ökade allra mest i det hänsynsfullt rensade diket i Fagerheden. I Unnaryd läckte det också mest kalium från det hänsynsfullt dikade området, där någon avrinningsökning inte kunde beläggas.

Nitrat och ammonium däremot läckte mest eller enbart i de normalt dikesrensade områdena. Kalium är väldigt lättlösligt, även från organismer. Kväve är ofta hårdare bundet, även om nitrat i mark är lätt utlakat. I de hänsynsfullt dikade områdena skapades slamfickor, proppar och översilningsmarker, där växter och humus dränktes. Det skulle kunna vara så att dessa då läckte kalium, samtidigt som de blev föda för mikroorganismer som behövde kväve och som tog upp en del av det extra kväve som läckte ut på grund av störningen av marken. Det finns inte mycket tidigare studier av miljöeffekter av

dikesrensning, men Manninen (1998) studerade effekterna av dikesrensning på

vattenkvaliten och fann att det läckte kväve efter dikesrensning i Finland. Bergquist m.fl.

(1984), Lundin (1984), Manninen (1998), Joensuu m.fl. (2002) och Åström m.fl. (2004) rapporterar förhöjd nitrat- och ammoniumutlakning efter dikning. I det av våra områden som läckte mest kväve är en ytterligare anledning till kväveläckage de kalhyggen som fanns i området, men även här ökade nitratutlakningen efter dikesrensningen, vilket inte bör ha berott på hyggena, som då var flera år gamla. Kanske kan utlakningen av nitrat i områden som både dikesrensas och har hyggen bli ytterligare förstärkt av kombinationen av åtgärder som orsaker förhöjd nitratutlakning. Förekomst av hyggen kan vara en faktor att undersöka vid val av objekt inför dikesrensning.

I Unnaryd är halterna av organiska ämnen mycket variabla, utan tydlig årstidsvariation.

Kort efter dikesrensningen och ett par månader framåt beter sig DOC och alla ämnen som är knutna till den på ett ovanligt sätt, genom att vara genomgående låga i flera månader.

Även Åström m.fl. (2001a; 2001b) och Joensuu m.fl. (2002) observerade att DOC minskade efter dikning i skogliga avrinningsområden i Finland. Tidigare har Manninen (1998) kommit fram till att effekterna av dikesrensning på vattenkvaliten inte omedelbart skiljer sig från effekterna som uppstår efter ny markavvattning. De låga DOC värden sågs i alla tre avrinningsområdena (F_ref, F_nor och F_hän), men effekten var signifikant större i det normalt dikesrensade. Det kan vara en slump att en sådan förändring av den vanliga tidsvariationen sker kort efter dikesrensningen, eller så har även referensen påverkats av dikesrensningen genom att en del vatten från referensområdet har avlänkats till det då mer väldränerade rensade F_nor, då F_ref och F_nor ligger kant i kant, med en våtmark som gräns mellan avrinningsområdena. Det finns inga flödesmätningar från F_ref, så det går inte att veta om flödet där förändrades vid dikesrensningen. Det är ingen orimlig

förändring: om grundvattennivån sänks kommer avrinningen filtreras genom mer mark och djupare, relativt sett kolfattigare mark, innan den kommer ut i dikena och att en del

organiskt material filtreras bort på vägen låter rimligt. Dock är låga halter av organiska ämnen vintertid vanligt och det kan vara en slump att de uppträdde i Unnaryd efter just dikesrensningen fast de inte uppträdde andra undersökta vintrar. I Fagerheden har halterna av organiska ämnen en regelbunden årsrytm, med ihållande låga halter varje vinter. Andelen våtmark är också mycket lägre i områdena i Fagerheden än i områdena i Unnaryd.

Dikesrensningen är en störning av marken som förorsakar en tillfällig ökning av kvicksilverhalten, framförallt metylkvicksilver, genom att vatten dräneras från ytliga marklager rika på organiskt material Kvicksilver är toxiskt och har neurologisk påverkan på levande organismer och måste bedömas både utifrån direkt toxiska halter, men också den totala transporten nedströms som kan ackumuleras i biomassa. Kvicksilverhalterna var extremt höga i Unnaryd under själva dikesrensningen, men sjönk sedan till normal nivå. I Fagerheden påverkades inte kvicksilverhalterna av dikesrensningen. Nu dränerades inte heller särskilt mycket vatten efter åtgärden, eftersom den i båda områdena utfördes vid lågt flöde, just som det tillråds i Sveaskogs rekommendationer för dikesrensning (Sveaskog, 2008) för att minska risken för hög slamtransport. Om den hade utförts under en våtare period hade det kanske sett annorlunda ut. De extrema halterna under dikesrensningen – som kan ha betydelse i sig som kvicksilverkälla till omgivningen, om diken börjar rensas i en större omfattning än idag – berodde sannolikt inte på att vatten dräneras från ytliga marklager, utan på störningen av marken i själva diket. Kvicksilver, främst total-, men även metyl-, är kopplat till halterna av DOC. I detta försök ökade inte halterna av DOC, trots de stora mängderna åtminstone delvis organiskt slam som sattes i rörelse. Om DOC hade ökat hade kvicksilverhalterna troligen gjort det också, men dessutom har slammet rimligen transporterat ut mycket kvicksilver som har funnits bundet i slammet. Detta har inte undersökts i det här projektet, tvärtom har man vid provtagningen varit noga med att inte röra upp slam från bottnen och själva slammet har inte provtagits och analyserats.

Halterna av total- och metylkvicksilver är i alla områdena i nivå med halter i små ostörda diken och vattendrag som sammanställts i CLEO-projektets (Climate change and

Environmental Objectives, www.cleoresearch.se) kvicksilverdatabas. I Unnaryd är de höga värden som förekommer utanför dikesrensningen något förhöjda, men inte onormala.

Halten av totalkvicksilver under dikesrensningens första dag i F_nor är däremot drygt fyra gånger högre än det näst högsta värdet i databasen och halten av metylkvicksilver är också högst i databasen, trots att databasen innehåller många mycket störda områden. Halterna var de så pass höga under rensningen att de bidrog med 15 % av årsutlakningen (av både total- och metylkvicksilver) bara på ett par dagar.

Att kvicksilverhalterna ökar vid körskador är väl känt (Munthe och Hultberg, 2004; Bishop m.fl., 2009). Dikesrensning innebär att man kör med stora maskiner i fuktiga marker, vilket gör att det finns risk för körskador. Körskador kan orsaka förhöjt kvicksilverläckage under en lång tid efter att skadan inträffade (Munthe och Hultberg, 2004). I försöket verkar man dock ha klarat själva dikesrensningen utan att åstadkomma körskador som ledde till kvicksilverutlakning, och halterna var bara kortvarigt förhöjda.

Dikesrensningen leder till ökad vattenföring i dikena

Dikesrensningen gjordes i båda försöksområdena under torra perioder, enligt Sveaskogs (2008) rekommendationer, vilket orsakade att flödet inte påverkades särskilt mycket om ens något. I det normaldikesrensade området i Unnaryd ökade avrinningen med 10 mm

månaden efter dikesrensningen, vilket motsvarar en extra uttransport av 4000 m³ vatten på en månad. Efter det är det ingen skillnad i avrinning jämfört med F_dam. I de övriga dikena ledde åtgärden inte till extra avrinning. Jämförelsevis kommer Lundin (1994) fram till att en rad studier ger en årlig ökad avrinning på mellan 12 och 43 % efter

markavvattning i skogen. Dock finns det även försök med dikning som har observerat en minskad avrinning efter dikning (Lundin, 1994).

Att skatta vattenföringen i de rensade dikena utifrån en referensmätdamm (F_dam resp BD_dam) innebär en osäkerhet i beräkningen. Förhållandet mellan vattennivån i dikena och flödet i mätdammen (Figur 29) är långt ifrån idealiskt – särskilt för Fagerheden där kalibreringen var svag - och täcker inte hela mätområdet. Dessutom är det inte lätt tekniskt att mäta vattennivån under eller direkt efter åtgärden p.g.a. transport av suspenderat material som har en tendens att sätta igen både diken nedströms och därmed ändra förhållanden mellan vattennivå och vattenföring. Designen av övervakningen var en avvägning mellan att antingen ha en osäkerhet i flödesberäkningarna eller att bygga en mätdamm i de rensade dikena, som skulle utgöra ett hinder för återkolonisering av bottenfaunan nedströms från rensningen.

Det är därför viktigt att betona att de påvisade effekterna på vattenföringen inte behöver gälla i fall dikesrensningen genomförs under våta förhållandena när grundvattennivån är nära markens yta och de rensade diken har högre flöden under tiden åtgärden genomförs.

Antalet taxa och individer påverkas av dikesrensningen eftersom åtgärden innebär en ökad partikeltransport och grumlighet nedströms

Antalet taxa och individer var naturligt störst i Unnaryd där dikena är mer näringsrika och mindre sura. Grumligheten (upp till 400 FNU) och sedimentationen av slam var som störst i Unnaryd. Här dikades med Varanen som gjorde ett typiskt U-format dike med skarpa lodrätta dikeskanter, som det lättare kan erodera nytt material från och där det även är svårare för vegetationen att få nytt fäste. I Fagerheden använde man i stället grävskopor som grävde V-formade diken där kanterna inte lika lätt rasar ner och där vegetationen lättare får fäste och växer. Lutningen på dikeskanterna vid rensning har stor betydelse för framtida erosion, eftersom en flackare strandkant ger mindre erosion och strandkanten läker fortare med gräs och växtlighet som binder den fria jorden. De olika dikeskanterna kan ha orsakat en del av skillnaderna i grumlighet och partikeltransport mellan de två försöksområdena eftersom grumlighet och partikeltransport är hög i både det

normaldikade och det hänsynsfullt dikade område i Unnaryd.

En ytterligare orsak till de höga partikeltransporterna kan vara att dikena rensades nerifrån och upp vilket ger fri passage för material genom hela diket. Högbom m.fl. (2008) jämförde dock två metoder för dikesrensning: i) att börja dikesrensningen längst ner i diket och rensa uppströms eller ii) att börja rensningen högst upp och rensa nedströms och fann att det

inte var någon skillnad på koncentrationen av suspenderat material efter rensning med de två metoderna.

Under dikesrensningen var halterna av suspenderat material långt över gränsen för mycket hög slamhalt. Tidigare studier dokumenterar att dikning samt dikesrensning ökar det suspenderade materialet i vattendrag på kort sikt (Åström m.fl., 2001; Manninen, 1998;

Ahtiainen och Huttunen, 1999; Joensuu m.fl., 2002). Mätningar av suspenderat material gjordes i alla dikena. Tidigare studier visar att suspenderat material är kopplat starkt till vattenflödet (Hopmans och Bren, 2007) men ett liknande samband kunde vi inte påvisa i DiVas data. Eftersom vi inte mätte suspenderat material på daglig basis finns det en risk att vi har missat höga halter under perioder med kraftiga vattenflöden, vilket i och för sig inte förklarar frånvaron av ett samband för de mätningar som trots allt fanns. Halterna av suspenderat material var högre i Unnaryd än i Fagerheden, förmodligen dels för att

dikesrensningen utfördes med två väldigt olika maskintyper som orsakade olika omfång av erosion men även för att vattenhastigheten i Fagerheden var högre än i Unnaryd.

I detta projekt har mängden suspenderat material visat sig svår att mäta enligt svensk standardmetod. Skälet till det är flera: i) det finns en risk att man underskattar mängden suspenderat material genom användandet av en alltför grov filterstorlek, ii) det finns en risk för att proverna inte hinner ankomma till laboratoriet inom föreskriven tid (1 dygn), iii) om grumlingen är för stor täpps filtret snabbt igen vilket gör det omöjligt att filtrera ytterligare vatten eller filtrera inom angiven tid (1h), iv) tidpunkten för provtagning är kritisk, om väderförhållandena är sådana att vattnet rinner på kraftigt är den fria vattenmassan oftast klar (och vice versa) vilket innebär att man kan underskatta dikesrensningens påverkan.

Sammantaget bedöms mängden suspenderat material som en olämplig indikator för påverkan av dikesrensning, med undantag av mätningar som utförs i samband med själva rensningen under det att maskinerna är igång. I stället bör man ta större hänsyn till det visuella intrycket.

I ett varierat bottensubstrat fungerar mellanrum och skrymslen som skyddsplatser vid kritiska flöden, medan enformiga bottenstrukturer utan sten och död ved erbjuder föga tillfälliga skydd. Stenar är därför viktiga för bottenfauna i vattendrag och bör därför läggas tillbaka vid rensning. Genom att lägga tillbaka stenar i bäcken vid dikesrensning skapar man mer turbulent, syresatt vatten med lokalt ökad vattenhastighet, samt att andelen

mikrohabitat ökar som ger god miljö för många akvatiska evertebrater. Detta påverkar i hög grad bottenfaunasamhällets struktur och sammansättning (Borchardt, 1993). Man finner högst tätheter av bottenlevande organismer där man har en blandning av olika substrattyper som sand, grus och sten. Där botten utgörs av antingen slam eller finsand eller enbart stenar är tätheten oftast lägre. De fria mellanrummen mellan stenar och grus i olika fraktioner är en viktig komponent för bottenfaunans överlevnad framför allt för de som inte kan gräva ner sig. Finsediment täpper effektivt igen dessa mellanrum, med lägre diversitet som följd (Brusven, 1974).

I samband med kraftiga regn kan grumligheten öka med upp till 10 gånger på kort tid, vilket kan ses vid några tillfällen i Unnaryd. Sedimentation minskar porositeten och genomträngligheten av vatten, vilket leder till mindre volym vatten som i sin tur påverkar syresättningen i bottensubstratet genom lägre genomströmning (Österling, 2011).

Bottenfaunan påverkades starkt av partikeltransport och sedimentation av slam orsakad av dikesrensning, bottenstrukturen förändrades betydligt och mikrohabitat försvann.

Sedimentation påverkar bottenlevande organismer på fyra sätt: (1) genom förändrat bottensubstrat, (2) genom ökad drift orsakad av sedimentation och substratets instabilitet, (3) genom att respirationen påverkas av deposition på gälar och respirationsstrukturer och (4) genom att födointaget hindras genom för höga koncentrationer av suspenderat material (Wood & Armitage, 1997).

Permanenta eller längre tids habitatförändringar är oftast mer skadliga än tillfälliga förändringar (Rivinoja & Larsson, 2001). Hamilton (1961) visar i en undersökning att om ett tjockt lager av material täcker stenar och grus så att botten jämnas ut, återfinns inte en normal bottenfauna. Chutter (1969) beskriver att de negativa effekterna på bottenfauna sker när biotoper täcks av slam och sand. I extrema fall när sedimentation täpper till alla mellanrum och slätar ut botten, ökar driften av bottenfauna och reducerar tillgängliga habitat för de bottenlevande organismerna. I det normalt dikesrensade området i Unnaryd försvann samtlig bottenfauna direkt efter dikesrensningen. Två månader senare fanns endast 4 % av bottenfaunan innan åtgärden, men dessa djur bedöms ha driftat nedströms från orensade partier. När nästa generation djur provtogs visade registreringarna i båda försöksområden på ett mycket lägre antal både individer och taxa. Även öringrom som placerades ut i romboxar dagen innan dikesrensningen dog på grund av grumlingen och slamlagret på botten i de dikesrensade områdena (Bilaga 6).

Hos filtrerande knottlarven Simuliidae, som är beroende av fasta material som stenar eller vegetation att fästa sin bakkropp på, försvann förutsättningarna när slam överlagrade stenar och grus. Bäcksländan Nemurella pictetii fann dock punkter med utströmning av grundvatten och ökade i antal. Djur som gynnas av slamlager är småharkrankar (Limoniidae och

Pediciidae), vilket också syntes i ökat antal individer samt att det tillkom nya arter efter rensning. Nätbyggande nattsländelarver återhämtade sig däremot inte. Det finns två tänkbara orsaker till minskningen, dels att det inte fanns fast substrat att fästa näten i och dels att larverna helt enkelt stressas och svälter ihjäl då deras nät ideligen täpps igen av organiskt material och slam och för mycket energi går åt att rensa näten.

Förhöjd hänsyn under dikesrensningen leder till minskad påverkan och lämnar möjligheter för bottenfaunan att återhämta sig snabbare

I de hänsynsfullt dikesrensade områdena drabbades inte bottenfaunan lika hårt (inte lika stor nedgång i antal individer och taxa) eftersom slammängderna blev mindre.

Sedimentationen uteblev till stor del i F_hän och bottenstrukturen ändrades inte i samma utsträckning som i F_nor. Eventuellt har hänsynsåtgärderna haft inverkan men det kom mycket material i efterhand, möjligen vid högflöden och det verkade som om slamfällorna släppte sitt material då och under lång tid. Det är dock möjligt att F_häns lutning gjorde att vattnet strömmade mer och att det därför inte sedimenterade lika mycket. Vid återbesöket hösten 2012 syntes dock mycket överlagrat oorganiskt material som ej tidigare observerats, både på de rensade partierna och i provtagningssträckan. Detta liknade mycket den

sedimentation som begravde all bottenfauna i F_nor vid rensningen.

Som en följd verkade bottenfaunan betydligt mindre störd i de hänsynsfullt dikesrensade områdena. Passivt filtrerande Simuliidae tycktes inte påverkats nämnvärt av slamlagret och ärtmusslor (Pisidium sp.) ökade markant. Bedömningen är att de gynnas av det ökade finmaterialet som transporteras i vattnet. Trots slammet erbjöd bottensubstratet platser för att fästa nät för nätbyggande nattsländelarver (Plectrocnemia sp.). Översilningsmarker har i tidigare försök visats sig kunna begränsa slamtransporten samt utlakningen av

näringsämnen (Kubin m.fl., 2000). Även i DiVa var sedimenttransporten och grumligheten nedanför de anlagda översilningsmarkerna mindre än i provpunkterna.

En återhämtning av biologiska och kemiska effekter efter dikesrensning sker efter 1-2 år, med undantag för en ökad kvicksilvertransport där effekterna förväntas bestå under flera år

I det här försöket blev det ingen långvarig effekt på kvicksilver. Effekter på övrig

vattenkemi är till största delen över vid försökets slut, medan bottenfaunan inte har hunnit återhämta sig till tillståndet före dikesrensningarna. Förutsättningarna för återkolonisation är essentiella för att de ekologiska funktionerna ska bevaras i vattendragen. Vid rensning av diken hamnar de akvatiska organismerna på land och ingår inte längre i

bottenfaunasamhället. För att de ekologiska funktionerna ska fortgå i vattensystemen är det viktigt att lämna orensade partier uppströms så att djur kan drifta nedströms i systemet.

Det är också betydelsefullt att lämna några orensade armar och skydda angränsande naturliga vattendrag genom att låta bli rensa ända fram så att livskraftiga

bottenfaunasamhällen kan sprida sig och nya generationer kan kolonisera de rensade områdena.