Observationsfält på åkermark: Avrinning och växtnäringsförluster för det agrohydrologiska året 2005/06 samt en långtidsöversikt

(1)

Göran Johansson och Arne Gustafson

Observationsfält på åkermark

Avrinning och växtnäringsförluster för det agrohydrologiska året 2005/06

samt en långtidsöversikt

Teknisk rapport 115 Uppsala 2007

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 2005/06 samt en långtidsöversikt

Observation fields on arable land

Discharge and nutrient losses for the agro-hydrological year 2005/06 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 2005/06 ten of the fields had lower precipitation compared to their long-term value and the other had slightly higher precipitation. The discharge was lower at eight fields and higher than the long term value at one field and close to the long term value at four 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 lower mean discharge during actual year (77 % of the long-term mean value) the actual mean losses of total nitrogen and total phosphorus amounted to 62 and 74 % 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

* 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), uppställt klara miljömål för acceptabel inverkan på vattensystemen orsakade av bl. a. växt- och animalieproduktionen. Sektorsmål och åtgärdsprogram för reduktion av växtnäringsförluster från jordbruksmark till vattensystemen har upprättats (Jordbruksverket, 2000). Genom miljöövervakning kontrolleras graden av måluppfyllelse, samtidigt som övervakningen 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) 2005/06 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 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 mars-06, vid fält 4 O i okt. och dec.-05 samt även i mars-06, vid fält 7 E i månadsskiftet mars/april-06 samt vid fält 21 E i mars-06. Sträng kyla orsakade vid fält 6 E problem med registreringsutrustningen en längre period i mars/april-06, men täta manuella mätningar av provtagaren var värdefulla vid rekonstruktion av flödesförloppet. Skattning av avrinningen vid dessa högflödestillfällen blir naturligtvis behäftad med viss osäkerhet.

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, 2006).

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 tre av fälten och delvis på ett fält. Potatis förekom delvis på ett fält i Skåne.

Under vintern 05/06 förekom konventionellt plöjd mark (helt eller delvis) på sex av fälten.

Vintergrön mark i form av höstvete, fånggröda, vall eller träda förekom helt eller delvis på sju 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. Även obearbetad stubb kan verka 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 (Ulén, 2005).

Tre fält flytgödslades på hösten 2005. På fält 12 N skedde spridningen på en förstaårsvall. På fält 11 M spreds flytgödsel på två skiften (ca 50 %) med höstvetestubb varefter skiftena plöjdes. På ett av skiftena såddes sedan höstvete medan det andra skiftet fick vårsäd 2006. På fältet 14 AC (ca 60 %) spreds flytgödsel på plöjd mark varefter gödseln nedbrukades. I övrigt tillfördes flytgödsel i växande gröda (fem fall) eller före vårsådd (två fall).

(6)

Tabell 1. Grödor under odlingssäsongen 2005 och förhållanden under vintern 2005/06 på observationsfälten

Crops during the growing season 2005 and winter conditions 2005/06 in the observation fields

Lokal 05/06

Nr Län Gröda 2005 Vinter 05/06

14 AC Vårkorn* Plöjd

16 Z Vall Plöjd

1 D Vall Vall

7 E Höstvete/Vårkorn** Höstvete/Kultiverad**

6 E Höstvete Plöjd

20 E Vårkorn Höstvete

21 E Träda Höstraps

5 O Höstvete (ins. fånggröda i mars-05) Plöjd

4 O Vårkorn/Höstvete (ins. fånggr. i maj-05)/Träda** Höstvete/Fånggröda/Träda**

12 N Vall Vall

11 M Höstvete/Vall/Träda** Höstvete/Plöjd/Höstraps/Träda**

3 M Majs/Vårkorn/Potatis** Delvis kultiverat

2 M Höstvete (ins. fånggröda i april-05) Plöjd

* fält 14 AC har även mindre arealer med annan gröda

** närmast mätstationen

Nederbörd och avrinning

Nederbörden var lägre än normal på tio platser och i de fall den var över normal var den måttligt över normal (tabell 2). Avrinningen blev lägre än långtidsmedelvärdet på åtta stationer och högre än normalt på en samt nära normal på fyra stationer. På station 2 M var avrinningen väsentligt lägre än normalt. Den torra hösten kan här vara en delförklaring.

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 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 (4,9) 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.

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.

(7)

Tabell 2. Årsnederbörd¹ och årsavrinning från observationsfälten, långtidsmedelvärden för perioden 77/05* (nederbörd 61/90) och medelvärden för 13 fält

Annual precipitation and discharge from the observation fields, long-term averages for 77/05 and averages for13 fields

Lokal Nederbörd¹ (mm) Avrinning (mm)

Nr Län 05/06 61/90 05/06 77/05*

14dr AC 522 582 69 112

14yt AC 522 582 110 186

16 Z 461 484 278 271

1 D 558 567 173 232

7 E 491 524 181 293

6 E 511 493 83 91

20 E 491 591 142 117

21 E 486 477 107 120

5 O 504 558 190 247

4 O 523 558 187 189

12 N 807 773 323 410

11 M 622 741 143 239

3 M 610 647 250 306

2 M 615 662 129 242

Medel 554 589 182 235

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 88/05, för fälten 20 E och 21 E 89/05 samt för fält 5 O 98/05 – se även bilaga 2

Tabell 3. Årsmedelvärden för pH och konduktivitet samt årsmedelkoncentrationer av totalt organiskt kol (TOC) i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 77/05* och medelvärden för 13 fält Annual average of pH and conductivity and annual average concentrations of TOC in drainage water, long-term averages 77/05 and averages for 13 fields

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

Nr Län 05/06 77/05* 05/06 77/05* 05/06 94/05**

14dr AC 4,9 5,1 61 53 7 4

14yt AC 6,3 6,2 23 18 5 10

16 Z 7,5 7,4 62 67 6 5

1 D 6,9 6,7 9 13 23 14

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

6 E 7,6 7,7 58 70 7 6

20 E 7,7 7,6 101 96 6 11

21 E 7,5 7,5 66 71 9 5

5 O 7,3 7,1 38 37 8 6

4 O 7,1 7,1 24 26 11 10

12 N 6,7 6,6 22 29 13 10

11 M 7,4 7,4 42 45 16 17

3 M 7,5 7,2 71 74 15 14

2 M 7,6 7,6 72 70 14 11

Medel*** 7,2 7,2 50 52 11 9

* för fält 14 AC 88/05 och för fälten 20 E och 21 E 89/05 – se även bilaga 2

** analys av TOC startade 1994

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

(8)

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. Det högsta värdet noterades vid station 1 D och hade ett samband med förhöjda suspvärden i flödestoppar.

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, 3 M och 2 M med höga koncentrationer av HCO₃ i dräneringsvattnet samtidigt som pH och kalciumhalterna var höga. Vid två av fälten, 6 E och 7 E, var halterna väsentligt lägre än långtidsvärdet. En förklaring till detta är att årets avrinning dominerades av vårflödesbidraget med stort inslag av smältvatten som normalt har låga karbonathalter. 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. Vid fält 6 E var dock kalcium- och magnesiumhalterna mycket lägre än långtidsmedelvärdena. Orsaken låg i den tidigare kommenterade avrinningsbilden med stort smältvatteninslag.

Tabell 4. Årsmedelkoncentrationer av karbonat, sulfat och klorid (anjoner) i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 82/05* och medelvärden för 13 fält

Annual average concentrations of carbonate, sulphate and chloride (anions) in drainage water, long-term averages 82/05 and averages for 13 fields

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

Nr Län 05/06 82/05* 05/06 82/05* 05/06 82/05*

14dr AC 2 5 81 78 30 30

14yt AC 8 24 4 7 5 8

16 Z 290 322 15 16 6 11

1 D 32 36 2 3 3 8

7 E 160 239 8 14 11 15

6 E 124 233 16 27 20 46

20 E 376 345 15 22 42 64

21 E 307 314 8 14 8 30

5 O 104 130 5 9 8 13

4 O 58 76 5 5 6 7

12 N 67 45 6 11 14 16

11 M 168 177 6 9 9 16

3 M 220 222 22 23 30 31

2 M 247 290 16 16 17 25

Medel** 166 188 12 16 15 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 82/05* (kalium 77/05*) och medelvärden för 13 fält Annual average concentrations of sodium, potassium, calcium and magnesium (cations) in drainage water, long-term averages 82/05 (potassium 77/05) and averages for 13 fields

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

Nr Län 05/06 82/05* 05/06 77/05* 05/06 82/05* 05/06 82/05*

14dr AC 31 28 12 12 52 54 17 17

14yt AC 3 4 4 7 5 12 1 2

16 Z 6 8 4 5 114 110 10 7

1 D 3 5 2 4 8 13 3 5

7 E 6 8 2 2 45 66 15 21

6 E 5 16 2 2 46 113 5 13

20 E 108 124 3 3 39 43 24 24

21 E 4 5 6 1 94 139 3 3

5 O 15 23 2 2 21 25 16 20

4 O 6 8 1 2 27 31 5 6

12 N 11 10 4 5 29 35 3 3

11 M 10 12 3 5 52 58 10 11

3 M 13 21 19 27 119 114 8 7

2 M 9 12 <1 1 118 127 4 5

Medel** 16 20 4 5 57 69 9 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.

Samma orsak kan förklara de förhöjda halterna vid fälten 6 E och 21 E under 05/06 då inslaget av ytavrinning var stort under snösmältningen.

Nitrathalterna i rena ytvatten brukar vara låga vilket var tydligt från fält 14 AC. Andelen nitratkväve för de övriga vattnen var hög (71-90 %) eftersom det mesta av kvävet som lakas ur jorden kommer i form av nitrat. Ett undantag var fält 1 D där motsvarande tal var 31 %.

Här var dock nitrathalterna mycket låga till följd av vallodlingen, vilket inverkat på det relativa förhållandet mellan kvävefraktionerna. Mycket låg nitrathalt till följd av vallodling förelåg också på fält 12 N. Vid fält 6 E synes den goda höstveteskörden bidragit till låg nitrathalt och vid fält 21 E kan den låga halten förklaras av upptag i höstrapsen. Som medeltal för alla fält utgjordes 84 % av kvävet i det avrinnande vattnet av nitrat.

De transporterade kvävemängderna var i tolv fall lägre än långtidsmedelvärdet (tabell 7). Sju av dessa var mycket lägre. Förklaringen kan sökas antingen i lägre halter eller i lägre avrinning än normalt. Endast i ett fall var transporten något förhöjd (fält 16 Z). Orsaken till detta kan sökas i vallbrottet därstädes.

(10)

Tabell 6. Årsmedelkoncentrationer av ammonium-, nitrat- och totalkväve i dräneringsvattnet, långtidsmedelvärden för perioden 77/05* (ammoniumkväve 86/05*) och medelvärden för 13 fält Annual average concentrations of ammonium-, nitrate- and total nitrogen in drainage water, long-term averages for 77/05 (ammonium nitrogen 86/05) and averages for 13 fields

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

Nr Län 05/06 86/05* 05/06 77/05* 05/06 77/05*

14dr AC 0,06 0,08 3,6 3,5 4,2 4,2

14yt AC 0,29 0,34 0,6 0,5 1,0 2,0

16 Z 0,01 0,02 5,9 5,0 6,7 5,6

1 D 0,08 0,06 0,9 3,9 2,9 5,3

7 E 0,01 0,01 4,1 3,1 4,9 3,7

6 E 0,20 0,02 5,9 11,4 7,1 12,7

20 E 0,01 0,03 4,2 5,2 5,0 6,3

21 E 0,51 0,01 4,0 13,0 5,6 14,1

5 O 0,03 0,02 9,6 9,7 11,2 10,8

4 O 0,04 0,02 7,7 8,7 9,3 10,1

12 N <0,01 0,02 2,8 9,3 3,5 10,3

11 M 0,05 0,08 5,3 5,8 7,1 7,6

3 M <0,01 0,02 20,8 22,4 23,1 24,4

2 M <0,01 0,03 13,5 11,8 15,3 13,3

Medel** 0,09 0,04 6,7 8,5 8,0 9,8

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

långtidsmedelvärden för perioden 77/05* (ammoniumkväve 86/05*) och medelvärden för 13 fält

Annual transports of ammonium-, nitrate- and total nitrogen with drainage water, long-term averages for 77/05 (ammonium nitrogen 86/05) and averages for 13 fields

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

Nr Län 05/06 86/05* 05/06 77/05* 05/06 77/05*

14dr AC 0,04 0,09 2,5 3,9 2,9 4,8

14yt AC 0,32 0,63 0,6 0,9 1,1 3,7

16 Z 0,02 0,04 16,4 13,7 18,6 15,3

1 D 0,14 0,13 1,6 9,0 5,1 12,2

7 E 0,01 0,03 7,5 9,0 8,9 10,8

6 E 0,16 0,02 4,9 10,3 5,9 11,5

20 E 0,01 0,03 6,0 6,0 7,2 7,4

21 E 0,54 0,01 4,2 15,6 5,9 16,9

5 O 0,06 0,05 18,2 38,2 21,3 42,1

4 O 0,08 0,04 14,4 16,6 17,4 19,1

12 N 0,01 0,08 9,0 38,0 11,5 42,1

11 M 0,08 0,19 7,6 13,9 10,2 18,1

3 M <0,01 0,07 52,1 68,7 57,9 74,7

2 M <0,01 0,07 17,5 28,7 19,9 32,3

Medel** 0,11 0,11 12,5 21,0 14,9 23,9

* för fält 14 AC 88/05, för fälten 20 E och 21 E 89/05 samt för fält 5 O 98/05 – se även bilaga 2

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

(11)

Fosfor

Endast i tre fall (fälten 7 E, 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 fosfor- sorptionsindex för denna jord och hög fosformättnadsgrad (Orsmark, 2003).

Vid sex av fälten var totalfosforkoncentrationerna högre än långtidsmedelvärdena och vid fält 21 E väsentligt högre. Ett högt värde i samband med vårflodstoppen vid det senare fältet kan förklara detta. Vid fälten 14yt AC och 20 E var halterna väsentligt lägre. Att provtagningen skedde efter den mest intensiva vårflödestoppen kan vara en delförklaring till det lägre värdet vid det förra fältet. Vid det senare fältet kan en väletablerad höstvetegröda ha medverkat till att susptransporten på detta förhållandevis plana fält blev låg vilket därmed bidragit till den låga koncentrationen.

Ungefär hälften av fälten hade en genomsnittlig totalfosforhalt på 0,10 mg/l eller högre i dräneringsvattnet (tabell 8). Tre fält hade en genomsnittlig totalfosforhalt på 0,25 mg/l eller högre. Vid fält 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. 77/05 (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 77/05 (Tot-P) and averages for 13 fields

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

Nr Län 05/06 77/00*# 05/06 77/05**

14dr AC 0,01 0,01¤ 0,03 0,03

14yt AC 0,02 0,08 0,06 0,19

16 Z 0,01 0,02 0,03 0,04

1 D 0,12 0,14 0,50 0,44

7 E 0,08 0,05 0,12 0,10

6 E 0,07 0,06 0,14 0,08

20 E 0,05 0,16¤ 0,07 0,23

21 E 0,04 0,01 0,13 0,02

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

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

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

11 M 0,03 0,06 0,25 0,28

3 M 0,47 0,42 0,53 0,48

2 M 0,03 0,03 0,08 0,06

Medel*** 0,08 0,09 0,16 0,16

** för fält 14 AC 88/05 och för fälten 20 E och 21 E 89/05 – 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. 77/05 (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 77/05 (Tot-P)

and averages for 13 fields

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

Nr Län 05/06 77/00*# 05/06 77/05**

14dr AC 0,01 0,01¤ 0,02 0,03

14yt AC 0,02 0,16 0,07 0,35

16 Z 0,03 0,05 0,08 0,10

1 D 0,20 0,32 0,86 1,01

7 E 0,14 0,12 0,21 0,30

6 E 0,06 0,05 0,11 0,07

20 E 0,07 0,16¤ 0,10 0,26

21 E 0,04 0,01 0,14 0,02

5 O 0,04 **** 0,10 0,26

4 O 0,06 0,08 0,19 0,23

12 N 0,03 0,02 0,08 0,09

11 M 0,05 0,15 0,36 0,67

3 M 1,18 1,11 1,34 1,48

2 M 0,04 0,07 0,10 0,15

Medel*** 0,15 0,19 0,29 0,39

** för fält 14 AC 88/05, för fälten 20 E och 21 E 89/05 samt för fält 5 O 98/05 – 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 transporten av totalfosfor under året 0,29 kg Tot-P/ha (tabell 9), vilket är under långtidsmedelvärdet (0,39 kg Tot-P/ha). Ett rakt medelvärde kan synas missvisande då fördelningen är skev. Sålunda var medianvärdet endast 0,11 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.

(13)

Grundvatten

Grundvattentrycket varierade mycket mellan fälten. För samtliga fält var trycksituationen (upptryck eller nedtryck) oförändrad. Den i de flesta fall något lägre nederbörden jämfört med långtidsmedelvärdet slog igenom på så sätt att grundvattentrycket blev något lägre på flertalet platser 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 81/05

Annual average of pH and conductivity and annual average concentrations of nitrate nitrogen in groundwater. Long-term averages for 81/05

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

Nr : djup (m) Län 05/06 81/05 05/06 81/05 05/06 81/05

16 1 : 1,8 Z 7,7 7,4 85 96 0,2 0,1

1 1 : 2,0 * D 6,6 6,5 17 20 <0,1 <0,1

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

2 : 3,5 7,9 7,7 43 44 <0,1 <0,1

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

3 : 3,6 7,5 7,5 50 48 1,2 1,7

7 2 : 2,5 E 8,0 7,8 63 62 <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 34 52 0,5 4,6

1 : 4,0 7,8 7,6 71 71 0,1 0,4

2 : 2,0 7,3 7,5 22 44 1,8 6,3

2 : 4,0 7,9 7,7 54 56 0,1 0,5

5 1 : 2,0 O 7,2 7,1 29 39 3,2 1,5

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

4 1 : 2,0 O 7,0 6,9 28 32 1,7 3,9

1 : 4,0 7,0 6,9 30 34 3,6 4,5

2 : 2,0 7,0 6,9 43 44 8,4 9,8

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

12 2 : 1,7 N 6,8 6,5 30 33 1,3 5,9

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

2 : 5,5 7,8 7,8 206 139 0,2 0,4

11 1 : 3,6 M 8,0 7,7 86 78 0,3 0,1

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

2 3 : 2,9 M 7,5 7,4 90 93 0,5 1,1

3 : 5,6 7,6 7,4 80 89 0,5 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 81/05

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

Long-term averages for 81/05

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

Nr : djup (m) Län 05/06 81/05 05/06 81/05 05/06 81/05

16 1 : 1,8 Z 423 419 59 82 3 4

1 1 : 2,0 * D 65 87 6 8 10 6

2 : 2,2 278 244 8 10 4 4

2 : 3,5 265 253 10 10 5 5

2 : 4,1 223 200 10 11 7 7

3 : 3,6 285 264 10 11 12 9

7 2 : 2,5 E 402 382 15 14 9 7

2 : 4,0 388 380 17 15 12 8

6 1 : 2,2 E 206 260 6 13 6 14

1 : 4,0 410 401 21 23 13 14

2 : 2,0 82 126 8 21 10 29

2 : 4,0 339 340 7 7 15 16

5 1 : 2,0 O 146 200 4 8 11 15

1 : 4,0 382 384 1 2 18 21

4 1 : 2,0 O 122 104 12 17 4 7

1 : 4,0 116 135 12 14 7 8

2 : 2,0 199 187 8 9 14 17

2 : 3,6 188 186 8 8 14 16

12 2 : 1,7 N 72 45 17 21 25 23

2 : 2,2 228 207 20 23 40 39

2 : 5,5 687 471 30 24 337 209

11 1 : 3,6 M 561 500 9 6 15 17

1 : 5,8 500 511 9 6 15 17

2 3 : 2,9 M 427 446 18 15 76 83

3 : 5,6 374 424 16 16 71 79

pH låg mellan 6,6 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 en längre tid och har här de högsta värdena av samtliga rör (tabell 11 och 12). De grunda rören på fält 6 E visade fortsatt klart lägre värden för merparten av anjoner och katjoner jämfört med långtidsmedelvärdena.

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 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 81/05

Annual average concentrations of sodium, potassium, calcium and magnesium (cations) in ground- water. Long-term average for 81/05

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

Nr : djup (m) Län 05/06 81/05 05/06 81/05 05/06 81/05 05/06 81/05

16 1 : 1,8 Z 8 11 2 2 183 201 23 16

1 1 : 2,0 * D 12 14 1 1 12 14 9 10

2 : 2,2 29 27 2 2 36 34 25 24

2 : 3,5 28 30 4 4 38 36 24 22

2 : 4,1 16 16 8 7 44 41 18 17

3 : 3,6 20 19 11 10 56 52 25 22

7 2 : 2,5 E 13 11 6 5 97 87 29 28

2 : 4,0 12 11 6 6 96 86 30 29

6 1 : 2,2 E 9 22 1 1 57 75 7 12

1 : 4,0 41 42 3 2 100 93 23 23

2 : 2,0 9 29 3 1 34 54 4 6

2 : 4,0 25 26 3 2 84 81 18 15

5 1 : 2,0 O 30 41 4 4 15 18 16 20

1 : 4,0 61 62 10 10 29 29 31 32

4 1 : 2,0 O 35 39 1 1 12 12 12 12

1 : 4,0 35 42 2 2 14 16 12 13

2 : 2,0 44 47 2 1 23 22 21 21

2 : 3,6 42 42 2 2 24 25 20 20

12 2 : 1,7 N 28 21 4 5 29 33 7 5

2 : 2,2 56 56 6 5 56 55 10 9

2 : 5,5 406 275 17 12 23 33 20 16

11 1 : 3,6 M 128 100 15 11 36 45 30 29

1 : 5,8 84 102 11 11 60 45 31 29

2 3 : 2,9 M 40 40 2 2 162 155 14 10

3 : 5,6 37 45 1 1 141 150 9 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, 2006. 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.

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.