Observationsfält på åkermark: Avrinning och växtnäringsförluster för det agrohydrologiska året 2004/05 samt en långtidsöversikt

(1)

Göran Johansson och Arne Gustafson

Observationsfält på åkermark

Avrinning och växtnäringsförluster för det agrohydrologiska året 2004/05

samt en långtidsöversikt

Teknisk rapport 107 Uppsala 2006

Avdelningen för vattenvårdslära

Swedish University of Agricultural Sciences Division of Water Quality Management

(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 2004/05 samt en långtidsöversikt

Observation fields on arable land

Discharge and nutrient losses for the agro-hydrological year 2004/05 and a long-term review

Göran Johansson och Arne Gustafson, avd. för vattenvårdslära, 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 2004/05 eleven of the fields had higher precipitation compared to their long-term value and the other had slightly lower precipitation. The discharge was higher at five fields and lower than the long term value at five fields and close to the long term value at three fields. The concentrations of the major ions in the drainage and groundwater were 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 mainly due to the higher mean discharge during actual year (106 % of the long-term mean value) the actual mean losses of total nitrogen and total phosphorus amounted to 114 and 110 % respectively of the long-term mean value.

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

# 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 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.

Rapporteringsperiod

I denna rapport redovisas i första hand resultaten från observationsfälten för det agrohydrologiska året (juli-juni) 2004/05 men även långtidsmedelvärden och långtidsutvecklingen för dränerings- och grundvatten visas i tabeller och figurer.

Material och metoder

Observationsfält med mätstationer

Observationsfälten ingår i lantbrukens normala drift och årligen rapporterar lantbrukarna 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 dräneringsledningarna 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. Det är bara en station (nr 14 AC) som har separat mätning av yt- och dräneringsvatten. Om ytvatten 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 framförallt på senhösten/vintern samt vid hastig snösmältning kan dämning nedströms eller översvämning i vissa fälts mätstationer före- komma, varvid flödesmätningen ofta störs mer eller mindre allvarligt under något eller några dygn. Detta inträffade i nämnvärd grad vid fält 2 M i mars-05, vid fält 4 O i juli och dec.-04, vid fält 7 E i dec.-04 och mars-05, vid fält 11 M i juli-04 samt vid fält 21 E i mars-05.

Skattning av avrinningen vid dessa högflödestillfällen blir naturligtvis behäftad med ganska stor osäkerhet. Vid de två nordliga fälten (14dr AC och 16 Z) har problem med flödes- registreringsutrustningen medfört att avrinningen under vissa längre perioder skattats med ledning av veckovisa manuella mätningar samt med hänsyn till nederbörd/snösmältning.

Dräneringsvatten

Dräneringsvattnet provtas manuellt, som regel varannan vecka då flöde finns. Under högflö- den förekommer i vissa fall en förtätad provtagningsfrekvens. Alla analyser utförs av avd. för vattenvårdslära vid SLU, dit proven når inom ett dygn.

Grundvatten

Nio av fälten är sedan gammalt försedda med grundvattenrör. Antalet 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, 2005).

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.

Beräkningar

Beräkningarna för dräneringsvattnen har gått till på följande sätt. Dygnskoncentrationer av de analyserade ämnena har interpolerats fram för tiden mellan provtagningarna. Dygnskoncen- trationerna har sedan multiplicerats med dygnsavrinningarna för att beräkna dygnstransporter som därefter summerats till årstransporter. Medelårstransporterna har beräknats som medel- värdet av årstransporterna. Årsmedelkoncentrationerna har räknats fram genom att dividera årstransporten med årsavrinningen. Långtidskoncentrationerna 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 koncentra- tionerna 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. Majs är näringskrävande vilket fordrar relativt intensiv gödsling. Vall förekom helt på ett av fälten och delvis på två av fälten samt som vallinsådd i två fall.

Konservärter förekom helt på två fält och delvis på ett fält. Potatis förekom delvis på ett fält i Skåne. Under vintern 04/05 förekom konventionellt plöjd mark (helt eller delvis) på tre av fälten. Vintergrön mark i form av höstvete, fånggröda, vall och insådd vall eller träda förekom helt eller delvis på tio 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 mer säkert kan förvänta sig ha en mer tydlig reducerande inverkan på kväveläckaget. Även obearbetad stubb verkar dämpande på kväveläckaget.

Fosforläckaget dämpas inte i samma utsträckning av en vall eller fånggröda som kväve- läckaget. 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.

Fyra fält flytgödslades på hösten 2004. På två av fälten skedde spridningen på vall eller vallinsådd. I ett fall skedde spridningen på stubben efter höstvete varefter gödseln plöjdes ned och höstvete såddes igen. På fältet 14 AC spreds flytgödsel innan vallbrottet på en fjärdedel av fältet varefter vallen och gödseln plöjdes ner.

(6)

Tabell 1. Grödor under odlingssäsongen 2004 och förhållanden under vintern 2004/05 på observationsfälten

Crops during the growing season 2004 and winter conditions 2004/05 in the observation fields

Lokal 04/05

Nr Län Gröda 2004 Vinter 04/05

14 AC Vårkorn/Vall/Hampa* Plöjd

16 Z Vall Vall

1 D Höstvete (med vallinsådd i april-04) Insådd vall

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

6 E Höstvete Höstvete

20 E Höstvete Plöjd

21 E Fodervete Träda

5 O Konservärter Höstvete

4 O Havre/Höstvete (ins. fånggröda i maj-04)/Träda** Höstvete/Fånggröda/Träda**

12 N Vårkorn (med vallinsådd i april-04) Insådd vall

11 M Höstvete/Vall/Konservärter/Träda** Höstvete/Vall/Träda**

3 M Potatis/Majs** Delvis kultiverat

2 M Konservärter Höstvete

* fält 14 AC har även mindre arealer med annan gröda

** närmast mätstationen

Nederbörd och avrinning

Nederbörden var något högre än normal på elva platser och i de fall den var under normal var den måttligt under normal (tabell 2). Avrinningen blev lägre än långtidsmedelvärdet på fem stationer och högre än normalt på fem samt nära normal på tre stationer. 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 vatten- mängder 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 kalk- salpeter, 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 över- väger 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 i intervallet 6,5-7,7 och med inte särskilt stora avvikelser från långtidsmedelvärdet (tabell 3). En station (14 AC) hade lågt pH (4,7) i dräneringsvattnet vilket är något 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 77/04* (nederbörd 61/90) och medelvärden för 13 fält

Annual precipitation and discharge from the observation fields, long-term averages for 77/04 and averages for13 fields

Lokal Nederbörd¹ (mm) Avrinning (mm)

Nr Län 04/05 61/90 04/05 77/04*

14dr AC 615 582 99 113

14yt AC 615 582 169 187

16 Z 466 484 233 273

1 D 623 567 179 234

7 E 539 524 258 294

6 E 648 493 73 91

20 E 539 591 119 116

21 E 495 477 187 116

5 O 631 558 243 248

4 O 718 558 250 187

12 N 844 773 501 406

11 M 797 741 310 237

3 M 735 647 314 306

2 M 738 662 297 240

Medel 645 589 249 234

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 88/04, för fälten 20 E och 21 E 89/04 samt för fält 5 O 98/04 – se även bilaga 2

Tabell 3. Årsmedelvärden för pH och konduktivitet samt årsmedelkoncentrationer av totalt organiskt kol (TOC) i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 77/04* och medelvärden för 13 fält Annual average of pH and conductivity and annual average concentrations of TOC in drainage water, long-term averages 77/04 and averages for 13 fields

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

Nr Län 04/05 77/04* 04/05 77/04* 04/05 94/04**

14dr AC 4,7 5,1 51 53 6 4

14yt AC 6,5 6,2 16 19 9 10

16 Z 7,4 7,4 64 67 5 5

1 D 6,6 6,7 11 13 18 13

7 E 7,5 7,5 53 52 9 6

6 E 7,7 7,7 77 70 7 6

20 E 7,7 7,6 103 96 8 11

21 E 7,5 7,5 72 71 7 5

5 O 7,0 7,1 40 36 7 6

4 O 7,0 7,1 25 26 13 10

12 N 6,5 6,6 24 29 13 10

11 M 7,3 7,4 40 46 23 16

3 M 7,3 7,2 86 73 18 14

2 M 7,6 7,6 73 69 13 11

Medel*** 7,1 7,2 54 52 11 9

* för fält 14 AC 88/04 och för fälten 20 E och 21 E 89/04 – 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 urlakningen 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.

Karbonat, sulfat och klorid

Buffringsförmågan hos dräneringsvattnen beror främst på koncentrationen av vätekarbonat.

Generellt uppvisade denna ett samband med kalcium och pH. Detta var tydligt för fälten 16 Z, 6 E, 21 E, 3 M och 2 M med höga koncentrationer av HCO₃ i dräneringsvattnet samtidigt som pH och kalciumhalterna var höga. Höga sulfidhalter i dräneringsvattnet var däremot som tidigare nämnts kopplat till låga pH (fält 14 AC). Kloridjonen är känd att lämna marken i samma kvantitet som den deponeras (Ulén & Snäll, 1999). Bortsett från fält 20 E med relativt mycket salt i dräneringsvattnet var kloridkoncentrationerna låga (tabell 4).

Natrium, kalium, kalcium och magnesium

Förutom från fält 20 E var natriumhalterna låga och oftast nära långtidsmedelvärdet (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 82/04* och medelvärden för 13 fält

Annual average concentrations of carbonate, sulphate and chloride (anions) in drainage water, long-term averages 82/04 and averages for 13 fields

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

Nr Län 04/05 82/04* 04/05 82/04* 04/05 82/04*

14dr AC 1 5 97 77 31 30

14yt AC 23 24 4 7 6 8

16 Z 325 322 16 16 6 11

1 D 36 36 2 3 2 8

7 E 253 239 10 14 15 15

6 E 210 233 26 27 27 46

20 E 454 338 20 22 65 64

21 E 355 310 18 13 18 32

5 O 144 129 6 9 9 13

4 O 94 74 4 5 5 7

12 N 74 43 7 11 16 16

11 M 150 179 4 10 10 16

3 M 214 223 21 23 32 31

2 M 261 291 11 16 25 24

Medel** 199 187 14 16 19 23

** 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 82/04* (kalium 77/04*) och medelvärden för 13 fält Annual average concentrations of sodium, potassium, calcium and magnesium (cations) in drainage water, long-term averages 82/04 (potassium 77/04) and averages for 13 fields

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

Nr Län 04/05 82/04* 04/05 77/04* 04/05 82/04* 04/05 82/04*

14dr AC 36 28 10 12 57 54 20 16

14yt AC 3 4 6 7 7 12 1 2

16 Z 6 8 5 5 111 110 8 7

1 D 4 5 3 4 9 14 3 5

7 E 8 8 2 2 67 66 22 21

6 E 11 16 2 2 100 114 11 13

20 E 135 123 3 3 50 43 29 23

21 E 4 6 1 1 150 138 3 3

5 O 22 23 2 2 30 24 23 19

4 O 8 8 1 2 33 30 6 6

12 N 9 10 3 5 32 35 3 3

11 M 9 12 2 5 45 59 8 11

3 M 13 21 21 27 148 112 10 7

2 M 9 13 <1 1 132 126 5 5

Medel** 19 20 4 5 72 69 11 10

Ammonium-, nitrat- och totalkväve

Nitrat är den dominerande kvävefraktionen i totalkvävet i avrinnande dräneringsvatten och ammoniumhalterna är normalt låga (tabell 6). Särskilt vid fält 14yt AC var ammoniumhalterna förhöjda vilket även är i överensstämmelse med långtidsmedelvärdet. Utfrysning av ammonium i ytligt organiskt material kan här vara en orsak till förhöjningen.

Nitrathalterna i rena ytvatten brukar vara låga vilket var tydligt från fält 14 AC. Andelen nitratkväve för de övriga vattnen var hög eftersom det mesta av kvävet som lakas ur jorden kommer i form av nitrat. Vanligtvis härstammar merparten från det kväve som mineraliserats i jorden. I fyra fall var nitrathalterna högre än långtidsmedelvärdet varav i två fall betydligt högre. I två av fallen, 5 O och 2 M, kan detta sättas i samband med nedplöjning av ärthalm.

Ärthalm är relativt kväverik och har relativt låg C/N-kvot varför en nettomineralisering bör bli tydlig ganska snart efter nedplöjningen med stigande nitrathalter som följd. Vid fält 3 M är orsaken kombinationen lätt jord och odling av majs och potatis.

I flera fall var nitrathalterna lägre än långtidsmedelvärdet. Vid exempelvis fälten 1 D och 12 N kunde de låga halterna förklaras av lyckade vallinsådder. Även bevuxen träda i kombination med vallodling vid 11 M gav låga halter liksom väletablerat höstvete vid 6 E.

Sammantaget visar detta på betydelsen av vintergrön mark för att hålla nere nitrathalterna.

Totalkvävebestämningarna visade att som medeltal utgjordes 90 % av kvävet i det avrinnande vattnet av nitrat.

De transporterade kvävemängderna var i nio fall lägre än långtidsmedelvärdet (tabell 7). I två fall ungefär lika med långtidsmedelvärdet medan de resterande två fälten uppvisade betydligt större transporter än långtidsmedelvärdet. Det senare förklarades av de högre koncentra- tionerna i första hand även om avrinningarna var något förhöjda.

(10)

Tabell 6. Årsmedelkoncentrationer av ammonium-, nitrat- och totalkväve i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 77/04* (ammoniumkväve 86/04*) och medelvärden för 13 fält Annual average concentrations of ammonium-, nitrate- and total nitrogen in drainage water, long-term averages for 77/04 (ammonium nitrogen 86/04) and averages for 13 fields

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

Nr Län 04/05 86/04* 04/05 77/04* 04/05 77/04*

14dr AC 0,08 0,08 4,3 3,5 4,8 4,2

14yt AC 0,53 0,33 0,4 0,5 1,7 2,0

16 Z 0,01 0,02 4,5 5,1 4,9 5,7

1 D 0,05 0,06 1,9 3,9 3,1 5,3

7 E <0,01 0,01 2,5 3,1 2,9 3,7

6 E 0,07 0,02 6,3 11,5 7,3 12,9

20 E <0,01 0,03 5,0 5,2 5,5 6,4

21 E 0,01 0,01 7,8 13,5 8,8 14,7

5 O <0,01 0,03 16,0 9,3 18,1 10,4

4 O <0,01 0,02 6,1 8,9 7,0 10,2

12 N 0,01 0,02 2,9 9,6 3,2 10,6

11 M 0,07 0,08 3,8 5,9 5,4 7,7

3 M <0,01 0,03 41,3 21,7 44,2 23,6

2 M 0,08 0,03 16,9 11,6 19,7 13,0

Medel** 0,05 0,05 9,0 8,5 10,2 9,8

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

långtidsmedelvärden för perioden 77/04* (ammoniumkväve 86/04*) och medelvärden för 13 fält

Annual transports of ammonium-, nitrate- and total nitrogen with drainage water, long-term averages for 77/04 (ammonium nitrogen 86/04) and averages for 13 fields

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

Nr Län 04/05 86/04* 04/05 77/04* 04/05 77/04*

14dr AC 0,08 0,09 4,2 3,9 4,8 4,7

14yt AC 0,90 0,62 0,7 0,9 2,9 3,8

16 Z 0,03 0,04 10,5 13,8 11,3 15,4

1 D 0,10 0,13 3,4 9,2 5,6 12,5

7 E 0,01 0,03 6,5 9,1 7,4 11,0

6 E 0,05 0,02 4,6 10,5 5,3 11,7

20 E <0,01 0,03 6,0 6,0 6,5 7,4

21 E 0,02 0,01 14,5 15,7 16,4 17,0

5 O 0,01 0,06 38,9 38,1 43,9 41,8

4 O 0,01 0,04 15,3 16,6 17,5 19,2

12 N 0,03 0,09 14,4 38,9 16,2 43,1

11 M 0,21 0,19 11,8 14,0 16,6 18,1

3 M <0,01 0,07 129,8 66,5 138,8 72,3

2 M 0,23 0,06 50,2 27,9 58,5 31,3

Medel** 0,13 0,11 23,9 20,9 27,1 23,8

* för fält 14 AC 88/04, för fälten 20 E och 21 E 89/04 samt för fält 5 O 98/04 – se även bilaga 2

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

(11)

Fosfor

Endast i ett fall (fält 7 E) var fosfathalterna väsentligt högre än långtidsmedelvärdet (tabell 8), i övrigt var halterna lägre i 7 fall och resten oförändrade. Förklaringen till det högre värdet vid fält 7 E kan sannolikt sökas i tillförseln av djupströbäddgödsel under september 2004.

Den högsta medelfosfathalten noterades vid fält 3 M. Orsaken kan sökas i lågt fosfor- sorptionsindex för denna jord och hög fosformättnad genom långvarig tillförsel av stallgödsel (Orsmark, 2003).

Vid två av fälten var totalfosforkoncentrationerna högre än långtidsmedelvärdena. I övrigt var de lägre eller endast med marginell avvikelse. Vid fältet 11 M var transporten av suspenderat material betydande vilket kan förklara det högre värdet. Betydande toppar i transporten av suspenderat material förekom under juli och januari och dessa sammanföll i tiden med de högsta totalfosforvärdena för året.

Även fältet 7 E hade förhöjt totalfosforvärde och sannolikt kan förklaringen liksom när det gällde fosfatfosforn sökas i den tillförda djupströgödseln.

Ungefär hälften av fälten hade en genomsnittlig totalfosforhalt på 0,1 mg/l eller mer i dräneringsvattnet (tabell 8). Tre fält hade en genomsnittlig totalfosforhalt på mer än 0,4 mg/l.

Vid 3 M var den dominerande fosforfraktionen fosfat till skillnad från fälten 1 D och 11 M där övrig fosfor dominerade och det gällde här fosfor knuten till suspenderade partiklar.

Tabell 8. Årsmedelkoncentrationer av fosfat- och totalfosfor i dräne- ringsvattnet, långtidsmedelvärden 77/00 (PO4-P) resp. 77/04 (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 77/04 (Tot-P) and averages for 13 fields

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

Nr Län 04/05 77/00*# 04/05 77/04**

14dr AC 0,01 0,01¤ 0,03 0,03

14yt AC 0,01 0,08 0,21 0,19

16 Z 0,03 0,02 0,04 0,04

1 D 0,10 0,14 0,43 0,44

7 E 0,13 0,05 0,22 0,10

6 E 0,01 0,06 0,07 0,08

20 E 0,05 0,16¤ 0,12 0,23

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

5 O 0,01 0,05 0,03 0,08

4 O 0,02 0,05 0,10 0,12

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

11 M 0,04 0,06 0,41 0,28

3 M 0,47 0,42 0,51 0,48

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

Medel*** 0,07 0,09 0,17 0,16

** för fält 14 AC 88/04 och för fälten 20 E och 21 E 89/04 – 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

(12)

Tabell 9. Årstransporter av fosfat- och totalfosfor med dränerings- vattnet, långtidsmedelvärden 77/00 (PO4-P) resp. 77/04 (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 77/04 (Tot-P)

and averages for 13 fields

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

Nr Län 04/05 77/00*# 04/05 77/04**

14dr AC 0,01 0,01¤ 0,03 0,03

14yt AC 0,02 0,16 0,35 0,35

16 Z 0,07 0,05 0,10 0,10

1 D 0,18 0,32 0,77 1,02

7 E 0,34 0,12 0,56 0,29

6 E 0,01 0,05 0,05 0,07

20 E 0,06 0,16¤ 0,14 0,27

21 E 0,03 0,01 0,06 0,02

5 O 0,03 **** 0,08 0,29

4 O 0,06 0,08 0,26 0,23

12 N 0,04 0,02 0,09 0,09

11 M 0,12 0,15 1,27 0,65

3 M 1,47 1,11 1,61 1,47

2 M 0,08 0,07 0,17 0,15

Medel*** 0,19 0,19 0,43 0,39

** för fält 14 AC 88/04, för fälten 20 E och 21 E 89/04 samt för fält 5 O 98/04 – 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

Genomsnittligt för alla fält var transporterna av totalfosfor under året 0,43 kg Tot-P/ha (tabell 9) vilket är över långtidsmedelvärdet (0,39 kg Tot-P/ha). Ett rakt medelvärde kan synas missvisande då fördelningen är skev. Sålunda var medianvärdet endast 0,17 kg Tot-P/ha. I långtidsmedelvärdena är det främst fälten 1 D, 11 M och 3 M som normalt har höga total- fosforförluster. Som tidigare antytts är det främst den partikulära fosforn som förhöjer värdena för 1 D och 11 M och vid 3 M är fosfatfraktionen orsaken. Avrinningsbilden (häftiga avrinningstoppar) har stor betydelse för förlusten av partikulär fosfor. Sådana toppar förekom frekvent vid fält 11 M under året varvid förlusten blev högre än långtidsmedelvärdet. Vid fält 1 D å andra sidan var susptransporten mindre än normalt varvid den partikulära fosforn blev lägre än normalt. Vid fält 3 M är det fråga om ett matrixflöde av fosfatfosfor genom marken till följd av hög fosformättnadsgrad vilket gör att utlakningen blir mer okänslig för tillfälliga toppar som också normalt är kraftigt utdämpade på denna jord varvid värdena blir mer lika mellan åren.

(13)

Grundvatten

Grundvattentrycket varierade mycket mellan fälten. För samtliga fält var trycksituationen (upptryck eller nedtryck) oförändrad. Den i de flesta fall något högre nederbörden jämfört med långtidsmedelvärdet slog igenom på så sätt att grundvattentrycket blev något högre jämfört med föregående år. 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 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 inströmnings- områden 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 81/04

Annual average of pH and conductivity and annual average concentrations of nitrate nitrogen in groundwater. Long-term averages for 81/04

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

Nr : djup (m) Län 04/05 81/04 04/05 81/04 04/05 81/04

16 1 : 1,8 Z 7,7 7,4 86 97 <0,1 0,1

1 1 : 2,0 * D 6,5 6,5 16 21 <0,1 <0,1

2 : 2,2 7,6 7,5 43 42 <0,1 0,4

2 : 3,5 7,8 7,7 43 44 <0,1 <0,1

2 : 4,1 7,7 7,7 41 39 1,0 1,8

3 : 3,6 7,6 7,5 49 48 0,8 1,8

7 2 : 2,5 E 8,0 7,8 63 61 <0,1 <0,1

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

6 1 : 2,2 E 7,7 7,6 40 52 0,6 4,8

1 : 4,0 7,7 7,6 70 71 0,1 0,4

2 : 2,0 7,0 7,6 18 45 0,5 6,6

2 : 4,0 7,8 7,7 50 57 0,2 0,5

5 1 : 2,0 O 7,2 7,1 31 40 6,3 1,3

1 : 4,0 7,4 7,2 58 59 0,1 <0,1

4 1 : 2,0 O 7,1 6,9 27 32 1,6 4,0

1 : 4,0 7,0 6,9 30 35 3,8 4,5

2 : 2,0 6,9 6,8 42 45 8,7 9,9

2 : 3,6 7,1 7,0 42 44 7,7 9,1

12 2 : 1,7 N 6,8 6,5 31 33 1,6 6,1

2 : 2,2 7,4 7,4 54 56 2,1 0,7

2 : 5,5 7,8 7,8 196 136 0,3 0,4

11 1 : 3,6 M 7,9 7,7 85 77 0,4 0,1

1 : 5,8 7,8 7,8 76 78 0,1 0,1

2 3 : 2,9 M 7,4 7,4 94 93 0,2 1,1

3 : 5,6 7,6 7,4 83 89 0,3 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 81/04

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

Long-term averages for 81/04

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

Nr : djup (m) Län 04/05 81/04 04/05 81/04 04/05 81/04

16 1 : 1,8 Z 418 419 63 83 4 4

1 1 : 2,0 * D 57 88 7 8 7 6

2 : 2,2 276 242 8 10 3 4

2 : 3,5 264 252 10 10 4 6

2 : 4,1 223 199 10 11 6 7

3 : 3,6 278 263 11 11 10 9

7 2 : 2,5 E 391 381 16 14 9 7

2 : 4,0 393 379 17 15 10 8

6 1 : 2,2 E 243 261 8 13 6 15

1 : 4,0 412 401 22 23 13 14

2 : 2,0 58 129 10 22 7 30

2 : 4,0 302 341 7 7 13 16

5 1 : 2,0 O 132 203 5 8 11 15

1 : 4,0 386 384 1 2 19 21

4 1 : 2,0 O 128 103 10 17 6 7

1 : 4,0 118 135 13 14 7 8

2 : 2,0 174 188 9 9 13 17

2 : 3,6 187 186 8 8 14 16

12 2 : 1,7 N 66 44 19 21 23 23

2 : 2,2 205 207 17 23 36 39

2 : 5,5 644 464 30 24 344 203

11 1 : 3,6 M 569 497 9 6 15 17

1 : 5,8 526 510 7 6 14 17

2 3 : 2,9 M 505 444 18 15 76 84

3 : 5,6 412 424 15 16 66 79

pH låg mellan 6,5 och 8,0 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. Ett par undantag föreligger dock. I det djupa röret på fält 12 N har halterna av karbonat, klorid och natrium varit tilltagande under senare år och har här de högsta värdena av samtliga rör (tabell 11 och 12). Vid rör 6 E 2:2,0 minskade både anjoner och katjoner under året. Orsaken är oklar och ytterligare observationer behövs för att klargöra om det är en bestående trend.

Flera fält har konstant 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 minskad nitrathalt i grundvattnet med återkommande mestadels kortvariga smärre uppgångar varefter det att halterna åter avtagit (12 N, 6 E, 4 O och 5 O). Ingenstans överskred medelhalterna gränsvärdet för nitratdirektivet, men på lokalen 2 vid fältet 4 O ligger långtidsmedelvärdena nära gränsvärdet men årets medelhalter var under både gränsvärdet och långtidsmedelvärdena (tabell 10).

(15)

Tabell 12. Årsmedelkoncentrationer av natrium, kalium, kalcium och magnesium (katjoner) i grundvattnet. Långtidsmedelvärden för perioden 81/04

Annual average concentrations of sodium, potassium, calcium and magnesium (cations) in ground- water. Long-term average for 81/04

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

Nr : djup (m) Län 04/05 81/04 04/05 81/04 04/05 81/04 04/05 81/04

16 1 : 1,8 Z 12 11 2 2 178 202 19 16

1 1 : 2,0 * D 10 14 1 1 12 14 7 10

2 : 2,2 28 27 2 2 35 34 25 23

2 : 3,5 28 30 4 4 37 36 23 22

2 : 4,1 16 16 7 8 43 41 18 17

3 : 3,6 19 19 10 10 55 51 23 22

7 2 : 2,5 E 12 11 6 5 95 87 28 28

2 : 4,0 12 11 6 6 92 85 29 29

6 1 : 2,2 E 11 23 1 1 67 76 10 12

1 : 4,0 39 42 2 2 91 93 25 23

2 : 2,0 8 30 3 1 26 56 3 6

2 : 4,0 21 26 2 2 76 81 12 15

5 1 : 2,0 O 27 42 3 4 15 18 16 20

1 : 4,0 57 62 9 10 28 30 30 32

4 1 : 2,0 O 33 39 1 1 18 12 12 12

1 : 4,0 34 42 2 2 14 16 12 13

2 : 2,0 42 47 1 1 20 22 19 21

2 : 3,6 40 42 2 2 23 25 19 20

12 2 : 1,7 N 26 21 5 5 28 34 6 5

2 : 2,2 46 56 7 5 46 55 8 9

2 : 5,5 429 268 15 12 24 34 19 16

11 1 : 3,6 M 129 99 14 11 35 46 30 29

1 : 5,8 86 103 10 11 55 45 31 29

2 3 : 2,9 M 44 39 2 2 144 155 12 10

3 : 5,6 42 45 1 1 155 150 8 7

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, 2005. Kvalitetsmanual för vattenanalyser. Avdelningen för vattenvårdslära, 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.

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.

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.