Observationsfält på åkermark

(1)

Göran Johansson och Arne Gustafson

Observationsfält på åkermark

Avrinning och växtnäringsförluster för det agrohydrologiska året 2007/08

samt en långtidsöversikt

Teknisk rapport 129 Uppsala 2009

Sveriges Lantbruksuniversitet Institutionen för Mark och miljö

Enheten för Biogeofysik och vattenvård

(2)

Innehållsförteckning

Bakgrund ...………..…….. 4

Rapporteringsperiod ....……….………... 4

Material och metoder ……….……….. 4

Observationsfält med mätstationer ………..……… 4

Dräneringsvatten ………..………... 4

Grundvatten ………..…... 4

Analyser ……….……….. 5

Beräkningar ………...….. 5

Resultat och diskussion ……….….. 5

Grödor, stallgödsling ………...………...…..5

Nederbörd och avrinning ………....… 6

Dräneringsvatten, halter och transporter ……….………...……6

pH, konduktivitet och TOC ………..……… 6

Karbonat, sulfat och klorid ………...……….. 8

Natrium, kalium, kalcium och magnesium ……….………. 8

Ammonium-, nitrat- och totalkväve ……….……… 9

Fosfor ………...……….…..…..11

Grundvatten ………..……….... 13

Långtidsutveckling ………..………...…… 15

Referenser ………...…………...……16

Bilaga 1 ………...…………...……..… 17

Bilaga 2 ………..……...…………...…… 19

Appendix ………...………...…...…… 21

Långtidsutveckling ………..……… 21

Dräneringsvatten ……….………..22

Grundvatten ………..………….36

(3)

Observationsfält på åkermark

Avrinning och växtnäringsförluster för det agrohydrologiska året 2007/08 samt en långtidsöversikt

Observation fields on arable land

Discharge and nutrient losses for the agro-hydrological year 2007/08 and a long-term review

Göran Johansson och Arne Gustafson, Institutionen för Mark och miljö, SLU, Uppsala

Abstract. The objective of the programme "Observation fields on arable land" is to monitor the influence of agricultural cultivation on the quality of surface water and groundwater within selected fields. At present it consists of thirteen fields. These have measuring devices for registration of discharge and are parts of the farmer’s regular operations. The fields (4-34 ha) cover various soil types, and cropping and fertiliser regimes.

In the agro-hydrological year 2007/08 eight fields had higher and five fields had lower precipitation compared to normal. Three fields had much higher discharge (157-163 %) compared to the long-term value. The concentrations of the major ions in the drainage and groundwater were in general representative in relation to the long-term values for all fields.

The leaching of nitrogen and phosphorus were in general with some exceptions also representative in relation to actual cropping sequence and hydrological conditions. However at one field the leaching of nitrogen was much higher than the long-term value. The main reasons seem to be high mineral nitrogen level in the soil profile after ploughing of ley (March-07) followed by substantial summer discharge (June-July).

Nitrate nitrogen in groundwater was at all sites lower than the limit value for the nitrate directive.

Lerinnehåll* och driftsinriktning Clay content* and line of production Station

No

Lera (%) Clay percentage (%) Djup (cm) Depth (cm)

Driftsinriktning Line of production 0-20 cm 20-60 cm 60-90 cm

14 AC 10 11 17 #

16 Z 9 15 23 Mjölk dairy

1 D 29 50 64 Mjölk, ekologiskt 1988 dairy, organic farming since 1988

7 E 36 50 58 Nöt cattle

6 E 6 21 31 Växtodling crop production

20 E 50 69 69 Nöt, svin cattle, pigs

21 E 14 15 16 Växtodling crop production

5 O 6 22 42 Växtodling crop production

4 O 16 34 44 Köttdjur beef cattle

12 N 5 2 2 Mjölk dairy

11 M 36 32 36 Mjölk dairy

3 M 5 4 4 Nöt cattle

2 M 14 16 13 Växtodling crop production

* preliminära analysresultat från provtagning 2005 preliminary results after sampling in 2005

# fält 14 AC har ett antal försöksrutor med olika odling och gödsling

field 14 AC contains a number of experimental plots with different crops and fertilisation

(4)

Bakgrund

Samhället har såväl på ett nationellt plan som genom internationella överenskommelser, såsom nitratdirektivet (Jordbruksverket, 2006) och Baltic Sea Action Plan (HELCOM, 2007), uppställt klara miljömål för acceptabel inverkan på vattensystemen orsakade av bl. a. växt- och animalieproduktionen. Sektorsmål och åtgärdsprogram för reduktion av växtnärings- förluster från jordbruksmark till vattensystemen har upprättats (Jordbruksverket, 2000).

Genom miljöövervakning kontrolleras graden av måluppfyllelse, samtidigt som övervak- ningen interagerar med forskningen. Observationsfält på åkermark är en metod för att följa jordbrukets förändrade odlingsåtgärder och hur detta inverkar på kvalitén på det avrinnande vattnet från jordbruksmarken. Projektet finansieras av Naturvårdverket.

Rapporteringsperiod

I denna rapport redovisas i första hand resultaten från observationsfälten för det agrohydrologiska året (juli-juni) 2007/08 men även långtidsmedelvärden och långtidsutvecklingen för dränerings- och grundvatten visas i tabeller och figurer.

Material och metoder

Observationsfält med mätstationer

Observationsfälten (13 st) ingår i lantbrukens normala drift och årligen rapporterar lant- brukarna in alla företagna odlingsåtgärder. Fälten, som varierar i storlek från 4 till 34 ha, är utvalda så att allt vatten i dräneringssystemet, förutom eventuellt tillkommande grundvatten, härstammar från det regn- eller bevattningsvatten som fallit på fältet. Via dränerings- ledningarna förs det sedan till en mätstation där prov tas och flödet mäts med ett triangulärt överfall och en kontinuerligt skrivande pegel. Flertalet av mätstationerna är även utrustade med OTT Thalimedes-datalogger för automatisk registrering av vattenståndshöjden i Thomson-överfallet. För närvarande pågår installation av utrustning för automatisk flödes- proportionell vattenprovtagning. Det är bara en station (nr 14 AC) som har separat mätning av yt- och dräneringsvatten. Om ytavrinnande vatten uppträder på övriga fält leds ytvattnet till särskilda samlingsbrunnar och förs sedan genom täckdikessystemet ut från fältet. Nederbörds- mängderna för de olika fälten hämtas från SMHI:s närbelägna stationer.

Vid större koncentrerade nederbördsmängder samt vid hastig snösmältning kan dämning nedströms eller översvämning i vissa fälts mätstationer förekomma, varvid flödesmätningen ofta störs mer eller mindre allvarligt under något eller några dygn. Detta inträffade i nämnvärd grad vid fält 2 M i juli och aug. 2007, vid fält 4 O ett flertal gånger under perioden juli till sep.

2007 samt i feb. 2008, vid fält 7 E i dec. 2007, vid fälten 11 M och 21 E i juli 2007 samt även vid fält 14 AC i aug. 2007. Skattning av avrinningen vid dessa högflödestillfällen blir naturligtvis behäftad med viss osäkerhet.

Dräneringsvatten

Dräneringsvattnet provtas manuellt, som regel varannan vecka då flöde finns. Under högflöden förekommer i vissa fall en förtätad provtagningsfrekvens. Alla analyser utförs vid institutionen för Mark och miljö vid SLU, dit proven når inom ett dygn.

Grundvatten

Nio av fälten är sedan gammalt försedda med grundvattenrör. Antalet rör på varje fält varierar mellan 1 och 5 och de undersökta djupen varierar mellan 1,7 och 5,8 m. Prov på grundvattnet tas varannan månad och trycket mäts genom lodning en gång per månad.

(5)

Analyser

Tillämpade analysmetoder finns beskrivna i laboratoriets kvalitetsmanual (Anonym, 2008).

Som förbehandling vid fosfatanalys har vattenproverna t o m 30/6 2000 centrifugerats vid 3000 rpm under 20 min. Efter detta datum har proverna istället filtrerats genom Satorius cellulosaacetatfilter med porstorleken 0,2 µm före fosfatanalysen. En jämförelse hur de två förbehandlingarna påverkar fosfatanalysen redovisas i bilaga 1. Under våren-08 var det vissa problem med ammoniumanalysen vilket kan ha lett till för låga värden.

Beräkningar

För dräneringsvatten gäller att dygnskoncentrationer har interpolerats fram för tiden mellan provtagningarna. Dygnskoncentrationerna har sedan multiplicerats med dygnsavrinningarna för att beräkna dygnstransporter som därefter summerats till årstransporter. Medelårs- transporterna har beräknats som medelvärdet av årstransporterna. Årsmedelkoncentrationerna har räknats fram genom att dividera årstransporten med årsavrinningen. Långtids- koncentrationerna slutligen har beräknats genom att medelvärdet av årstransporterna dividerats med medelvärdet av årsavrinningarna för hela perioden. Beräkningsperiodernas längd för olika analyserade parametrar vid respektive station finns beskrivna i bilaga 2.

För grundvattnen gäller att årsmedelkoncentrationerna är raka medelvärdet av koncentrationerna vid de enskilda provtagningarna. Långtidskoncentrationerna är ett medelvärde av årsmedelkoncentrationerna.

Resultat och diskussion

Grödor, stallgödsling

Stråsäd var den dominerande grödformen på observationsfälten (tabell 1). Majs odlades delvis på ett av fälten i Skåne. Vall odlades helt på två fält. Vid ett av fälten (1 D) skedde dock ett vallbrott i aug.-07. Vid fält 11 M fanns ett skifte med vall och ett skifte med vårkorn med vallinsådd. Potatis förekom på ett fält i Halland. Sockerbetor odlades delvis på ett av fälten i Skåne. Odling av lin förekom på ett av fälten i Östergötland. Oljeväxter förekom under 2007 endast på ett fält. Flerårig bevuxen träda förekom på två av fälten.

Under vintern 07/08 förekom konventionellt plöjd mark eller stubbkultivering/harvning (helt eller delvis) på tre av fälten. Delar av ett fält i Skåne lämnades obearbetat efter socker- betsupptagning. Vintergrön mark i form av höstvete, höstraps, fånggröda, vall eller träda förekom helt eller delvis på elva av fälten. Normalt läcker plöjd mark mer kväve än oplöjd eller mark som är bevuxen med en gröda. Flerårig odling av gräsvall dämpar normalt kväveläckaget effektivt. Höstsäd räknas som vintergrön mark enligt jordbruksverkets författning (SJVFS 2003:66). I vissa lägen inverkar dock höstsäden bara försumbart på kväveläckaget och kan rentav ge högre läckage än vårsädesodling om höstbearbetningen sker sent (Torstensson & Håkansson, 2001). Sett över alla fält så är det därför bara de som har haft vall eller fånggröda över vintern där man med större sannolikhet kan förvänta sig ha en mer tydlig reducerande inverkan på kväveläckaget.

Fosforläckaget dämpas inte i samma grad av en vall eller fånggröda som kväveläckaget. Den lösta fosfatfosforn kan läcka lika mycket från en gödslad gräsvall som från stråsäd, medan förlusterna av den partikelbundna fosforn vanligen är något mindre från vall (Ulén, 2005).

På sex av fälten spreds flytgödsel helt eller delvis under året 07/08. Flytgödseln tillfördes i växande gröda (fem fall), före vårsådd (ett fall) och före höstsådd (ett fall). På två fält spreds djupströgödsel före höstvetesådd.

(6)

Tabell 1. Grödor under odlingssäsongen 2007 och förhållanden under vintern 2007/08 på observationsfälten

Crops during the growing season 2007 and winter conditions 2007/08 in the observation fields

Lokal 07/08

Nr Län Gröda 2007 Vinter 07/08

14 AC Vårkorn* Plöjd

16 Z Vall Vall

1 D Vall (vallbrott i aug-07) Höstvete

7 E Vårraps/Höstvete** Höstvete/Höstvete**

6 E Vårkorn Höstvete

20 E Lin Höstvete

21 E Höstvete Höstvete

5 O Höstvete Höstvete

4 O Rågvete (med fånggröda)/Höstvete/Träda** Fånggröda (plöjd jan.-mars-08)/Plöjd/Träda**

12 N Potatis (efter vallbrott i mars-07) Höstvete

11 M Vårkorn/Vårkorn m. vallins./Vall/Höstvete/Träda** Höstvete/Vallinsådd/Vall/Höstvete/Träda**

3 M Majs/Sockerbetor** Harvning/obearbetat efter betskörd**

2 M Vårkorn Höstraps

* fält 14 AC har även mindre arealer med annan gröda

** närmast mätstationen

Nederbörd och avrinning

Nederbörden var över normal på åtta av observationsfälten och lägre än normalt på fem av fälten, med en högsta avvikelse på +33 % resp. -14 % (tabell 2). Särskilt hög avrinning förekom på fälten 2 M, 12 N och 14 AC medan fält 1 D uppvisade en låg avrinning till följd av en torr höst. Nederbördens och den efterföljande avrinningens storlek har betydelse för masstransportens storlek på så sätt att jorden tvättas ur mer effektivt på utlakningstillgängliga näringsämnen när stora vattenmängder perkolerar genom markprofilen (Gustafson, 1988).

Dräneringsvatten, halter och transporter pH, konduktivitet och TOC

Åkerjordens surhetsgrad beror förutom av jordarten på en rad biologiska och kemiska processer. Svavelnedfall med nederbörden komplicerar bilden ytterligare. Gödsling med kalksalpeter, totaloxidation av mull, ammonifiering och denitrifikation verkar höjande, medan gödsling med ammoniumgödselmedel, nitrifikation och svavelnedfall verkar sänkande på pH.

Svängningar kan följaktligen förväntas i markvattnet beroende på vilka processer som överväger för stunden, men framförallt blir jordens egen buffringsförmåga avgörande. För lågt pH åtgärdas normalt med kalkning av åkermarken varvid pH-värdet stiger. I dräneringsvattnet kan pH och buffertförmågan (alkaliniteten) tillfälligt sjunka i samband med mycket inslag av nederbörd, speciellt smältvatten, och öka under perioder med mycket inslag av grundvatten i dräneringssystemet. Merparten av stationerna hade ett årsvärde för pH i intervallet 6,5-7,8 och med små avvikelser från långtidsmedelvärdet (tabell 3). En station (14 AC) hade särskilt lågt värde (4,6) i dräneringsvattnet vilket är under långtidsmedelvärdet.

Orsaken till det låga värdet kan sökas i en pågående sulfidoxidation med svavelsyrabildning som följd vilket leder till lågt pH, men det är en helt normal situation för den jordtyp som stationen representerar.

(7)

Tabell 2. Årsnederbörd¹ och årsavrinning från observationsfälten, långtidsmedelvärden för perioden 77/07* (nederbörd 61/90) och medelvärden för 13 fält

Annual precipitation and discharge from the observation fields, long-term averages for 77/07 and averages for13 fields

Lokal Nederbörd¹ (mm) Avrinning (mm)

Nr Län 07/08 61/90 07/08 77/07*

14dr AC 776 582 125 109

14yt AC 776 582 351 186

16 Z 534 484 305 278

1 D 543 567 128 230

7 E 516 524 211 297

6 E 430 493 99 95

20 E 510 591 94 121

21 E 553 477 120 122

5 O 596 558 289 250

4 O 638 558 269 192

12 N 749 773 673 414

11 M 785 741 225 239

3 M 676 647 348 309

2 M 821 662 382 244

Medel 625 589 278 237

1 nederbörd från näraliggande SMHI stationer. Då antalet nederbördsstationer minskar kan en ny station behöva väljas för ett visst fält. Det kan påverka långtidsmedelvärdet (61/90), men någon justering av detta har ej gjorts för värdena i tabellen

* för fält 14 AC 88/07, för fälten 20 E och 21 E 89/07 samt för fält 5 O 98/07 – se även bilaga 2

Tabell 3. Årsmedelvärden för pH och konduktivitet samt årsmedelkoncentrationer av totalt organiskt kol (TOC) i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 77/07* och medelvärden för 13 fält Annual average of pH and conductivity and annual average concentrations of TOC in drainage water, long-term averages 77/07 and averages for 13 fields

Lokal pH Konduktivitet (mS/m) TOC (mg/l)

Nr Län 07/08 77/07* 07/08 77/07* 07/08 94/07**

14dr AC 4,6 5,1 59 53 5 5

14yt AC 6,0 6,3 27 19 9 10

16 Z 7,5 7,4 64 66 3 5

1 D 6,8 6,7 22 13 15 15

7 E 7,5 7,5 56 52 4 6

6 E 7,8 7,7 85 70 3 6

20 E 7,7 7,6 100 97 9 10

21 E 7,5 7,5 75 71 3 5

5 O 7,0 7,1 37 37 6 7

4 O 7,0 7,1 24 26 12 11

12 N 6,5 6,6 35 29 10 11

11 M 7,3 7,4 41 45 19 18

3 M 7,3 7,3 70 74 14 15

2 M 7,6 7,6 71 70 10 11

Medel*** 7,2 7,2 55 52 9 10

* för fält 14 AC 88/07 och för fälten 20 E och 21 E 89/07 – se även bilaga 2

** analys av TOC startade 1994

*** för fält 14 AC viktad summa av yt- och dräneringsvatten

(8)

Konduktiviteten är ett mått på den totala jonmängden i vattnet. Den speglar utlaknings- processen av jorden och förhållanden och skeenden lokalt. Bland de i denna undersökning ingående jonerna är det knappast någon som ensam kan slå igenom i värdena. En tydlig skillnad i konduktivitet fanns mellan yt- och dräneringsvatten vid station 14 AC (tabell 3).

Ytvattnet hade klart lägre konduktivitet än dräneringsvattnet till följd av att detta mera liknar nederbördsvatten.

TOC anger den totala halten organiskt kol. Försöksfälten har alla minerogena jordar och halterna av TOC var i allmänhet låga och i de flesta fall under långtidsmedelvärdena.

Karbonat, sulfat och klorid

Buffringsförmågan hos dräneringsvattnen beror främst på koncentrationen av vätekarbonat.

Många gånger uppvisar denna ett samband med kalcium och pH. Tydliga exempel för detta var fälten 16 Z, 6 E, 21 E, 3 M och 2 M med höga koncentrationer av HCO₃ i dränerings- vattnet samtidigt som pH och kalciumhalterna var höga. Vid fält 14 AC, med låga pH-värden och måttliga kalciumvärden, var HCO₃-värdena å andra sidan låga och lägre än långtids- medelvärdena. Högst sulfathalt förelåg hos dräneringsvattnet från fält 14 AC. Orsaken till detta är som tidigare nämnts pågående sulfidoxidation. Kloridjonen är känd att lämna marken i samma kvantitet som den deponeras (Ulén & Snäll, 1999). I huvudsak var även koncentrationerna av klorid representativa i förhållande till sina långtidsmedelvärden (tabell 4).

Natrium, kalium, kalcium och magnesium

Förutom från fält 20 E var natriumhalterna låga (tabell 5). Kaliumhalterna var också vanligtvis låga, men från fält 3 M som under lång tid fått mycket kalium via gödsel var halterna högre. Både kalcium och magnesium är vittringskomponenter. Halterna avvek måttligt från långtidsmedelvärdet.

Tabell 4. Årsmedelkoncentrationer av karbonat, sulfat och klorid (anjoner) i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 82/07* och medelvärden för 13 fält

Annual average concentrations of carbonate, sulphate and chloride (anions) in drainage water, long-term averages 82/07 and averages for 13 fields

Lokal HCO₃ (mg/l) SO₄-S (mg/l) Cl (mg/l)

Nr Län 07/08 82/07* 07/08 82/07* 07/08 82/07*

14dr AC <1 5 87 78 33 30

14yt AC 13 23 12 7 10 8

16 Z 291 319 11 15 7 10

1 D 28 35 2 3 18 7

7 E 287 235 11 13 15 15

6 E 344 233 41 27 35 43

20 E 436 351 20 21 53 61

21 E 470 318 12 14 10 29

5 O 178 130 6 8 8 12

4 O 104 76 3 5 4 6

12 N 49 46 14 10 17 17

11 M 172 175 4 9 7 15

3 M 233 223 16 23 31 31

2 M 391 292 9 15 21 25

Medel** 230 188 14 15 19 22

** för fält 14 AC viktad summa av yt- och dräneringsvatten

(9)

Tabell 5. Årsmedelkoncentrationer av natrium, kalium, kalcium och magnesium (katjoner) i dräne- ringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 82/07* (kalium 77/07*) och medelvärden för 13 fält Annual average concentrations of sodium, potassium, calcium and magnesium (cations) in drainage water, long-term averages 82/07 (potassium 77/07) and averages for 13 fields

Lokal Na (mg/l) K (mg/l) Ca (mg/l) Mg (mg/l)

Nr Län 07/08 82/07* 07/08 77/07* 07/08 82/07* 07/08 82/07*

14dr AC 29 29 14 12 59 55 18 17

14yt AC 7 4 7 7 14 12 3 2

16 Z 5 7 5 5 111 111 8 8

1 D 7 5 3 4 28 13 9 5

7 E 9 8 2 2 76 65 26 21

6 E 20 16 1 2 162 115 21 13

20 E 133 122 3 3 47 43 25 24

21 E 5 5 1 1 176 138 5 3

5 O 20 22 2 2 27 25 23 20

4 O 7 8 1 2 31 30 6 6

12 N 15 10 4 5 46 35 6 3

11 M 9 12 3 5 49 58 8 10

3 M 14 20 17 26 121 115 8 7

2 M 11 12 1 1 149 128 6 5

Medel** 21 20 4 5 81 70 12 10

Ammonium-, nitrat- och totalkväve

Nitrat är den dominerande kvävefraktionen i totalkvävet i avrinnande dräneringsvatten och ammoniumhalterna är normalt låga (tabell 6). Vid fält 14yt AC är ammoniumhalterna dock normalt förhöjda vilket framgår av långtidsmedelvärdet. Utfrysning av ammonium i ytligt organiskt material som följer med ytavrinningen kan här vara en orsak till förhöjningen.

Generellt var årets värden lägre än långtidsmedelvärdena och lägre än förväntat. Orsaken kan i någon mån sökas i de analytiska problemen under våren-08.

Nitrathalterna i ytavrinnande vatten brukar vara låga vilket var tydligt från fält 14yt AC.

Andelen nitratkväve i medeltal för de övriga vattnen var hög (79-92 %) eftersom det mesta av kvävet som lakas ur jorden kommer i form av nitrat. Ett undantag var fält 11 M där motsvarande tal var 40 % på grund av mycket låg nitrathalt. Medelhalten var den lägsta som uppmätts under den 32-åriga observationsperioden. Orsaken till den låga halten kan sökas i den vintergröna marken bestående av bevuxen träda (ca 30 %), vall (ca 25 %) och höstvete (ca 45 %), vilket inverkat på det relativa förhållandet mellan kvävefraktionerna.

Även vid två andra fält, 2 M och 4 O, blev medelhalterna av nitratkväve de lägsta som observerats under hela mätserien. Vid fält 2 M såddes höstraps vilken sett över hela vinterperioden lyckades hålla nitratmängden på en låg nivå i markprofilen och därmed minimera nitrathalterna. Föregående vinter 06/07 var nitrathalterna också låga till följd av betodlingen under 2006. Sannolikt var därför nitratmängderna i markprofilen låga redan vid ingången av odlingssäsongen 2007. Vid fält 4 O låg större delen av marken plöjd under vintern 07/08 medan en mindre del hade fånggröda och flerårig bevuxen träda. Under 2007 var höstvete huvudgrödan och denna synes effektivt ha tagit upp kvävet i markprofilen vilket medfört att den efterföljande höstplöjningen ej bidragit med några större mängder minera- liserat kväve till markvätskan utan halten av nitratkväve förblev låg i avrinnande vatten över vinterhalvåret.

(10)

Vid fält 21 E var nitrathalten den näst lägsta under den 19-åriga mätserien. Orsaken synes vara en lyckad höstveteodling med delade gödselgivor och en hög skörd vilket bidragit till låga restkvävemängder i profilen. Av samma orsak blev nitrathalten vid fält 5 O den lägsta under de senaste 17 åren.

Vid fält 1 D var nitrathalten den näst högsta under hela mätserien. Ett vallbrott med kultivator skedde den 20:e aug. vilket följdes av ytterligare fyra jordbearbetningar varefter höstvete såddes den 15:e sep. Höstvetet förmådde uppenbarligen endast att ta upp en del av det efter vallbrottet frigjorda kvävet varför nitrathalterna ökade kraftigt i det avrinnande vattnet.

Den vid fält 12 N under föregående år kraftigt förhöjda nitrathalten var fortsatt hög innevarande år. Odlingssekvensen med vallbrott i mars-07 följt av potatis och höstvete kan vara en delförklaring liksom den betydande avrinningen under juni och juli. Vallbrottet frigjorde sannolikt stora kvävemängder samtidigt som potatisen fullgödslades med 134 + 25 kg N/ha. Potatisskörden blev bra (50 ton/ha) men trots detta tycks det ha blivit restkväve kvar i profilen med största orsak i frigörelse av vallbrottskväve. Ej heller den efterföljande höstvetegrödan förmådde ta upp så mycket kväve att halterna minskade nämnvärt.

De transporterade kvävemängderna (tabell 7) beror både på mängden tillgängligt utlakningsbart kväve i profilen och på mängden perkolerande vatten. Vid tillgång på en viss mängd utlakningsbart kväve leder en ökad vattentillgång till förhöjd utlakning. Vid stora vatten- mängder blir profilen till sist ”tömd” på utlakningsbart kväve om ej mineraliseringen kan hinna med att leverera ytterligare kväve varför transporten då avtar kraftigt.

Tabell 6. Årsmedelkoncentrationer av ammonium-, nitrat- och totalkväve i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 77/07* (ammoniumkväve 86/07*) och medelvärden för 13 fält Annual average concentrations of ammonium-, nitrate- and total nitrogen in drainage water, long-term averages for 77/07 (ammonium nitrogen 86/07) and averages for 13 fields

Lokal NH4-N (mg/l) NO3-N (mg/l) Tot-N (mg/l)

Nr Län 07/08 86/07* 07/08 77/07* 07/08 77/07*

14dr AC 0,02 0,07 4,6 3,6 5,1 4,4

14yt AC 0,06 0,34 0,6 0,5 1,3 2,0

16 Z <0,01 0,01 5,5 5,4 6,0 6,0

1 D 0,01 0,06 15,6 3,7 18,6 5,1

7 E <0,01 0,01 2,7 3,3 3,0 3,9

6 E <0,01 0,03 9,0 11,2 10,2 12,5

20 E <0,01 0,02 4,3 5,3 5,2 6,4

21 E <0,01 0,03 5,2 12,4 5,8 13,5

5 O <0,01 0,02 4,5 9,7 5,1 10,8

4 O <0,01 0,02 2,3 8,4 2,9 9,8

12 N <0,01 0,02 15,5 9,5 17,9 10,5

11 M 0,03 0,08 1,6 5,7 4,0 7,4

3 M <0,01 0,02 18,6 22,4 21,4 24,4

2 M <0,01 0,03 3,8 11,5 4,5 13,0

Medel** 0,01 0,05 6,9 8,5 8,2 9,7

(11)

Tabell 7. Årstransporter av ammonium-, nitrat- och totalkväve med dräneringsvattnet,

långtidsmedelvärden för perioden 77/07* (ammoniumkväve 86/07*) och medelvärden för 13 fält Annual transports of ammonium-, nitrate- and total nitrogen with drainage water, long-term averages for 77/07 (ammonium nitrogen 86/07) and averages for 13 fields

Lokal NH₄-N (kg/ha) NO₃-N (kg/ha) Tot-N (kg/ha)

Nr Län 07/08 86/07* 07/08 77/07* 07/08 77/07*

14dr AC 0,02 0,08 5,8 4,0 6,4 4,8

14yt AC 0,22 0,64 2,1 1,0 4,7 3,7

16 Z <0,01 0,04 16,9 15,0 18,4 16,7

1 D 0,01 0,13 20,0 8,5 23,8 11,8

7 E <0,01 0,03 5,7 9,7 6,3 11,6

6 E <0,01 0,03 8,8 10,7 10,1 11,9

20 E <0,01 0,03 4,0 6,3 4,9 7,7

21 E <0,01 0,04 6,3 15,1 6,9 16,5

5 O <0,01 0,05 13,2 35,1 14,6 38,8

4 O <0,01 0,04 6,2 16,2 7,9 18,7

12 N 0,01 0,08 104,4 39,2 120,2 43,6

11 M 0,08 0,18 3,6 13,6 9,0 17,8

3 M 0,01 0,07 64,8 69,2 74,5 75,2

2 M 0,02 0,07 14,5 28,1 17,2 31,7

Medel** 0,03 0,12 21,3 20,9 25,0 23,9

* för fält 14 AC 88/07, för fälten 20 E och 21 E 89/07 samt för fält 5 O 98/07 – se även bilaga 2

** för fält 14 AC summan av yt- och dräneringsvatten

Aktuellt år var vattenmängden, som tidigare nämnts, större än normalt vid åtta av fälten och lägre vid fem av fälten. Bland de fält som hade högre avrinning än normalt var det dock endast fälten 14 AC, 16 Z och 12 N som hade större kvävetransport än långtidsmedelvärdet medan fälten 6 E, 5 O, 4 O, 3 M och 2 M hade lägre transport till följd av låga kvävehalter.

Bland fälten med lägre avrinning hade fyra fält (7 E, 20 E, 21 E och 11 M) klart lägre kvävetransport medan fält 1 D hade kraftigt förhöjd kvävetransport på grund av höga kvävehalter.

Fosfor

I två fall (fälten 21 E och 3 M) var fosfathalterna högre än långtidsmedelvärdet (tabell 8), i övrigt var halterna lägre eller oförändrade. Den högsta medelfosfathalten noterades vid fält 3 M. Orsaken kan sökas i lågt fosforsorptionsindex för denna jord och hög fosformättnads- grad (Orsmark, 2003).

Vid fyra av fälten var totalfosforkoncentrationerna något högre än långtidsmedelvärdena medan övriga fält hade lägre eller oförändrade koncentrationer. Vid fält 3 M var den dominerande fosforfraktionen fosfat till skillnad från fälten 1 D, 7 E, 20 E och 11 M där övrig fosfor dominerade och det gällde här fosfor knuten till suspenderade partiklar.

Under det föregående året 06/07 var totalfosfortransporten uttryckt som medeltal för alla fält 0,65 kg Tot-P/ha. En tydligt bidragande orsak till det förhöjda årsmedelvärdet var den då förhöjda årsmedelavrinningen (150 % av normal). Under innevarande år blev årsmedel- avrinningen väsentligt lägre (117 % av normal) vilket medförde att årets totalfosfortransport (0,36 kg Tot-P/ha) låg nära långtidsmedelvärdet (tabell 9).

(12)

Tabell 8. Årsmedelkoncentrationer av fosfat- och totalfosfor i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden 77/00 (PO₄-P) resp. 77/07 (Tot-P) och medelvärden för 13 fält Annual average concentrations of phosphate- and total phosphorus in drainage water, long-term averages 77/00 (PO4-P) and 77/07 (Tot-P) and averages for 13 fields

Lokal PO4-P (mg/l) filtrerat Tot-P (mg/l)

Nr Län 07/08 77/00*# 07/08 77/07**

14dr AC 0,01 0,01¤ 0,03 0,03

14yt AC 0,02 0,08 0,07 0,18

16 Z 0,01 0,02 0,02 0,04

1 D 0,05 0,14 0,36 0,44

7 E 0,03 0,05 0,12 0,11

6 E 0,01 0,06 0,02 0,08

20 E 0,04 0,16¤ 0,13 0,23

21 E 0,02 0,01 0,03 0,03

5 O 0,02 0,05 0,06 0,07

4 O 0,03 0,05 0,10 0,12

12 N 0,01 0,01 0,03 0,02

11 M 0,03 0,06 0,36 0,29

3 M 0,46 0,42 0,51 0,48

2 M 0,03 0,03 0,06 0,06

Medel*** 0,06 0,09 0,14 0,16

** för fält 14 AC 88/07 och för fälten 20 E och 21 E 89/07 – se även bilaga 2

*** för fält 14 AC viktad summa av yt- och dräneringsvatten

# omräknat till förbehandling genom filtrering enligt bilaga 1

¤ värdet avser förbehandling genom centrifugering

Tabell 9. Årstransporter av fosfat- och totalfosfor med dräneringsvattnet,

långtidsmedelvärden 77/00 (PO4-P) resp. 77/07 (Tot-P)och medelvärden för 13 fält Annual transports of phosphate- and total phosphorus with drainage water, long-term averages 77/00 (PO4-P) and 77/07 (Tot-P) and averages for 13 fields

Lokal PO₄-P (kg/ha) filtrerat Tot-P (kg/ha)

Nr Län 07/08 77/00*# 07/08 77/07**

14dr AC 0,02 0,01¤ 0,04 0,03

14yt AC 0,08 0,16 0,25 0,33

16 Z 0,03 0,05 0,05 0,10

1 D 0,06 0,32 0,45 1,00

7 E 0,06 0,12 0,25 0,34

6 E 0,01 0,05 0,02 0,08

20 E 0,04 0,16¤ 0,13 0,27

21 E 0,02 0,01 0,03 0,03

5 O 0,05 **** 0,16 0,23

4 O 0,07 0,08 0,27 0,23

12 N 0,09 0,02 0,19 0,09

11 M 0,07 0,15 0,82 0,68

3 M 1,60 1,11 1,78 1,49

2 M 0,11 0,07 0,24 0,16

Medel*** 0,18 0,19 0,36 0,39

** för fält 14 AC 88/07, för fälten 20 E och 21 E 89/07 samt för fält 5 O 98/07 – se även bilaga 2

*** för fält 14 AC summan av yt- och dräneringsvatten

**** rättvisande långtidsmedelvärde för fält 5 O kan inte redovisas

# omräknat till förbehandling genom filtrering enligt bilaga 1

¤ värdet avser förbehandling genom centrifugering

(13)

Grundvatten

Grundvattentrycket varierade mycket mellan fälten. För samtliga fält var trycksituationen (upptryck eller nedtryck) helt eller nära oförändrad. I förhållande till föregående år var grundvattentrycket svagt stigande på fyra fält medan det sjönk något på fem fält.

Mellanårsvariationerna i tryck behöver inte vara dramatiska då ett nederbördsunderskott/- överskott under ett enskilt år inte nödvändigtvis slår igenom utan här behövs ett ackumulerat underskott/överskott över flera år för att få en tydlig effekt (Gustafson 1983).

Förändringar i grundvattenkvaliteten måste likaledes ses med flerårsperspektiv. Sålunda uppvisar fält som helt eller delvis representerar utströmningssituationer (7 E, 16 Z) att jordbruksdriften har ringa inverkan på grundvattenkvaliteten (nitrathalten) medan övriga fält i inströmningsområden eller intermediära områden uppvisar en med tiden variabel inverkansgrad av jordbruksdriften.

Tabell 10. Årsmedelvärden för pH och konduktivitet samt årsmedelkoncentrationer av nitratkväve i grundvattnet. Långtidsmedelvärden för perioden 81/07

Annual average of pH and conductivity and annual average concentrations of nitrate nitrogen in groundwater. Long-term averages for 81/07

Lokal pH Konduktivitet (mS/m) NO3-N (mg/l)

Nr : djup (m) Län 07/08 81/07 07/08 81/07 07/08 81/07

16 1 : 1,8 Z 7,6 7,4 83 95 0,3 0,1

1 1 : 2,0 * D 6,5 6,5 15 20 0,2 <0,1

2 : 2,2 7,6 7,5 46 42 <0,1 0,3

2 : 3,5 7,8 7,7 45 44 <0,1 <0,1

2 : 4,1 7,5 7,7 40 39 0,5 1,6

3 : 3,6 7,4 7,5 51 49 0,8 1,7

7 2 : 2,5 E 8,1 7,8 65 62 <0,1 <0,1

2 : 4,0 8,0 7,8 65 63 <0,1 <0,1

6 1 : 2,2 E 7,6 7,6 53 51 2,3 4,3

1 : 4,0 7,6 7,6 72 71 0,1 0,4

2 : 2,0 7,2 7,5 31 42 1,4 5,9

2 : 4,0 7,8 7,7 55 56 0,1 0,4

5 1 : 2,0 O 7,1 7,1 27 39 3,8 1,8

1 : 4,0 7,2 7,2 60 59 0,1 <0,1

4 1 : 2,0 O 6,9 6,9 30 32 1,6 3,8

1 : 4,0 6,9 6,9 31 34 3,5 4,4

2 : 2,0 6,9 6,9 44 44 7,9 9,7

2 : 3,6 7,1 7,0 44 44 6,7 8,8

12 2 : 1,7 N 6,9 6,5 36 33 4,9 5,5

2 : 2,2 7,5 7,4 67 56 8,1 0,8

2 : 5,5 7,7 7,8 228 144 0,3 0,4

11 1 : 3,6 M 8,0 7,7 87 78 0,2 0,2

1 : 5,8 7,8 7,8 78 78 0,1 0,1

2 3 : 2,9 M 7,3 7,4 105 93 0,2 1,0

3 : 5,6 7,4 7,4 91 89 0,1 0,4

* lokalen belägen i skogen vid fältets norra kant

(14)

Tabell 11. Årsmedelkoncentrationer av karbonat, sulfat och klorid (anjoner) i grundvattnet.

Långtidsmedelvärden för perioden 81/07

Annual average concentrations of carbonate, sulphate and chloride (anions) in groundwater.

Long-term averages for 81/07

Lokal HCO₃ (mg/l) SO₄-S (mg/l) Cl (mg/l)

Nr : djup (m) Län 07/08 81/07 07/08 81/07 07/08 81/07

16 1 : 1,8 Z 398 417 50 80 3 4

1 1 : 2,0 * D 47 85 6 8 12 6

2 : 2,2 289 246 7 10 3 4

2 : 3,5 265 253 10 10 4 5

2 : 4,1 216 201 10 11 7 7

3 : 3,6 294 265 10 11 11 9

7 2 : 2,5 E 395 382 16 14 11 8

2 : 4,0 395 380 17 15 12 8

6 1 : 2,2 E 287 258 14 13 11 14

1 : 4,0 410 401 21 23 13 14

2 : 2,0 111 122 14 20 14 27

2 : 4,0 340 338 7 7 16 16

5 1 : 2,0 O 127 194 4 7 9 14

1 : 4,0 396 383 1 2 19 21

4 1 : 2,0 O 136 105 12 16 4 7

1 : 4,0 116 133 12 14 7 8

2 : 2,0 187 187 8 9 14 17

2 : 3,6 197 186 8 8 15 16

12 2 : 1,7 N 74 47 18 21 28 23

2 : 2,2 245 209 24 23 43 39

2 : 5,5 718 487 32 24 340 219

11 1 : 3,6 M 575 504 7 6 16 16

1 : 5,8 505 509 9 6 15 17

2 3 : 2,9 M 592 448 12 15 69 83

3 : 5,6 548 424 7 16 46 78

pH låg mellan 6,5 och 8,1 och inga större avvikelser förelåg hos de enskilda rören i förhållande till deras långtidsmedelvärden (tabell 10). Inga anmärkningsvärda avvikelser förelåg heller för konduktivitet eller anjoner och katjoner, förutom med ett undantag. I det djupa röret på fält 12 N har halterna av vätekarbonat, klorid och natrium varit tilltagande och klart högre än långtidsmedelvärdena under en längre tid och har här de högsta värdena av samtliga rör (tabell 11 och 12). Den höga natrium- och kloridhalten härstammar sannolikt från natriumklorid av marint ursprung som inneslutits i leran vid dess sedimentation i det salta västerhavet (Wiklander, 1959). Under innevarande år var den stigande tendensen densamma.

Flera fält har under lång tid haft mycket låga nitrathalter i det ytligare grundvattnet (16 Z, 1 D, 7 E, 11 M och 2 M). Övriga fält har ibland haft en långsamt minskande nitrathalt i grundvattnet med återkommande mestadels kortvariga uppgångar varefter det att halterna åter avtagit (12 N, 6 E, 4 O och 5 O). Ingenstans överskred årsmedelhalterna gränsvärdet för nitratdirektivet, men på lokalen 2 vid fältet 4 O ligger långtidsmedelvärdena nära gränsvärdet.

Dock var årets medelhalter tydligt under långtidsmedelvärdena (tabell 10).

(15)

Tabell 12. Årsmedelkoncentrationer av natrium, kalium, kalcium och magnesium (katjoner) i grundvattnet. Långtidsmedelvärden för perioden 81/07

Annual average concentrations of sodium, potassium, calcium and magnesium (cations) in ground- water. Long-term average for 81/07

Lokal Na (mg/l) K (mg/l) Ca (mg/l) Mg (mg/l)

Nr : djup (m) Län 07/08 81/07 07/08 81/07 07/08 81/07 07/08 81/07

16 1 : 1,8 Z 9 10 3 2 171 199 18 17

1 1 : 2,0 * D 11 14 1 1 11 14 7 10

2 : 2,2 30 27 2 2 40 34 27 24

2 : 3,5 29 30 4 4 40 36 25 22

2 : 4,1 16 16 8 8 46 41 19 18

3 : 3,6 19 19 11 10 59 52 25 22

7 2 : 2,5 E 13 11 6 5 101 88 30 28

2 : 4,0 12 11 7 6 95 86 30 29

6 1 : 2,2 E 15 22 2 1 91 75 14 12

1 : 4,0 40 42 3 2 106 93 23 23

2 : 2,0 9 27 5 2 50 53 6 6

2 : 4,0 25 26 3 2 90 81 16 15

5 1 : 2,0 O 23 40 3 4 15 18 14 20

1 : 4,0 59 61 11 10 32 29 32 32

4 1 : 2,0 O 37 39 1 1 17 12 13 12

1 : 4,0 34 42 2 2 16 15 13 13

2 : 2,0 43 46 1 1 23 22 21 21

2 : 3,6 42 42 2 2 26 25 20 20

12 2 : 1,7 N 29 22 4 5 32 33 7 5

2 : 2,2 62 56 9 5 67 55 12 9

2 : 5,5 462 286 18 12 28 33 24 16

11 1 : 3,6 M 125 102 15 11 43 45 31 29

1 : 5,8 80 101 11 11 60 46 31 29

2 3 : 2,9 M 46 40 2 2 202 156 16 11

3 : 5,6 39 44 2 1 181 150 11 7

Röret på djupet 2,2 m vid fält 12 N hade kraftigt förhöjd årsmedelhalt av nitratkväve beroende på ett mycket högt koncentrationsvärde (27,4 mg NO₃-N/l) vid provtagningen den 30:e juli 2007. Vid de efterföljande provtagningarna har halterna successivt avtagit och var vid provtagningen den 6:e juni 2008 nere i 0,9 mg NO₃-N/l. Orsaken till det kraftigt förhöjda värdet kan sannolikt sökas i en mycket markerad men begränsad perkolationsfront med nitratrikt vatten som tydligast registrerades på detta djup.

Långtidsutveckling

För att illustrera långtidsutvecklingen av vissa parametrar har ett appendix framställts. Här kan utvecklingen av nederbörd, avrinning, halter och transporter av kväve och fosfor i dräneringsvatten följas.

För grundvatten redovisas nitratkvävehalter och tryckvariationer för ett urval av rören.

Någon särskild diskussion kring de redovisade resultaten görs inte i detta sammanhang

(16)

Referenser

Anonym, 2008. Kvalitetsmanual för vattenanalyser. Institutionen för Mark och miljö, SLU, Uppsala.

Gustafson, A. 1983. Leaching of nitrate from arable land into groundwater in Sweden.

Environmental Geology, Vol. 5, No. 2, 65-71.

Gustafson, A. 1988. Simulation of Nitrate Leaching from arable Land in Southern Sweden.

Acta Agric. Scand. 38, 13-23.

HELCOM, 2007. Baltic Sea Action Plan (antagen den 15:e november 2007 i Krakow, Polen) Jordbruksverket, 2000. Sektorsmål och åtgärdsprogram för reduktion av växtnäringsförluster från jordbruket. Rapport 2000:1, 162 pp.

Jordbruksverket, 2003. Statens jordbruksverks föreskrifter om miljöhänsyn i jordbruket.

SJVFS 2003:66, 22 pp.

Jordbruksverket, 2006. Översyn av känsliga områden enligt nitratdirektivet. Rapport 2006:5, 79 pp.

Orsmark, E. 2003. Phosphorus sorption Capacity, degree of phosphorus saturation and losses of dissolved phosphorus from mineral soils. Examensarbete. Seminarier och examensarbeten nr 45. Avdelningen för vattenvårdslära, SLU, Box 7014, 750 07 Uppsala.

Torstensson, G. & Håkansson, M. 2001. Kväveutlakning på sandjord – motåtgärder med ny odlingsteknik. Miljöanpassad stallgödselanvändning och odling i realistiska odlingssystem.

Ekohydrologi nr 57, 43 pp. Avdelningen för vattenvårdslära, SLU, Box 7014, 750 07 Uppsala.

Ulén, B. & Snäll, S. 1999. Biogeochemistry and weathering in a forest catchment and an arable field in central Sweden. Acta Agric. Scand. B: Soil and Plant 48: 201-211.

Ulén, B. 2005. Fosforförluster från mark till vatten, Identifikation av kritiska källor och möjliga motåtgärder. Naturvårdsverket Rapport 5507, ISBN 91-620-5507-0, ISSN 0282-7298, 61 sidor.

Wiklander, L. 1959. Dräneringsvattnets innehåll av näringsämnen. Grundförbättring, 12, 193- 210.