B6: Arealændringer i risikoområder Foto: Carl Chr. Hoffmann

Transkript

1 Kortlægning af risikoarealer for fosfortab i Danmark B6: Arealændringer i risikoområder Foto: Carl Chr. Hoffmann Foto: Carl Chr. Hoffmann Vådområder er unikke økosystemer, der huser et varieret dyre- og planteliv. Vådområdernes placering i landskabet som stødpudezone mellem andre økosystemer har givet dem helt specielle biologiske, fysiske og kemiske egenskaber, der med fordel kan udnyttes til at forbedre de miljømæssige forhold i mange recipienter og samtidig give større naturindhold. Vådområder Fosfor og Virkemidler Carl Christian Hoffmann & Annette Baatrup-Pedersen Afdeling for Ferskvandsøkologi, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Charlotte Kjærgaard Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet Berit Hasler Afdeling for Systemanalyse, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Definition Vådområder defineres som arealer hvor vandspejlet er i jordoverfladen, tæt ved jordoverfladen, over jordoverfladen eller hvor jorden er mættet med vand tilstrækkelig længe til at fremme de processer og levevilkår, der giver et biologisk indhold, som tilhører vådområder eller det akvatiske miljø. Formål Vådområder kan anvendes eller genetableres med det delformål at reducere udvaskningen af næringsstoffer fra et tilgrænsende landbrugsopland til en nedstrømsliggende recipient. Ved genopretning af et vådområde genskabes de naturligt forekommende processer i videst mulig omfang. Det primære og helt fundamentale element i genskabelsen af vådområdet er genopretning af de naturlige hydrologiske processer (også kaldet naturlig hydrologi), hvilket i langt de fleste tilfælde betyder at dræn og grøfter sløjfes og vandet herefter løber eller siver diffust (dvs. naturligt) gennem området som overfladevand eller grundvand eller en kombination Beskyt af begge. Der kan også være tale om arealer, der er pumpede og inddigede, og hvor den efterfølgende retablering består i at pumpen slukkes og digerne fjernes. I mange tilfælde vil disse arealer blive til lavvandede søer pga. sætninger af jorden i perioden hvor den har været afvandet (se særskilt faktablad). Bemærk, at højmosearealer ikke må anvendes, da der er meget følsomme overfor tilførsel af næringsstoffer. ferskvand mod P-tab Foto: Carl Chr. Hoffmann Redaktion: Brian Kronvang Carl Christian Hoffmann Hans E. Andersen Annette Baatrup-Pedersen Berit Hasler Gitte H. Rubæk Goswin Heckrath Charlotte Kjærgaard Uffe Jørgensen Christen Børgesen Preben Olsen Foto: Carl Chr. Hoffmann

2 Virkemåde Tilbageholdelse af fosfor i vådområder kan foregå ved forskellige mekanismer, der dels afhænger af abiotiske faktorer som vandets strømning i vådområdet og jordbundens egenskaber, og dels af biotiske faktorer knyttet til planternes optagelse af fosfor og efterfølgende ophobning i form af tørvedannelse. Tørvedannelsen foregår såfremt nedbrydningen af planterne sker meget langsomt, dvs. som oftest ved en kombination af høj vandstand og iltfrie forhold. Bemærk venligst at tilbageholdelse af partikulært bundet fosfor ved oversvømmelse af vandløbsnære arealer og efterfølgende sedimentation behandles i et særskilt faktablad B5. Tabel 1. Hydraulisk ledningsevne målt i forskellige jordtyper. Materiale Mættet hydraulisk lednings evne (m s -1 ) Svagt humifi ceret tørv Moderat humifi ceret tørv Stærkt humifi ceret tørv Kompakt tørv Grovkornet sand ( µm) Mellem kornet sand ( µm) Finkornet sand ( µm) Gytjeholdigt sand Silt: fra til Ler: fra til Kalkgytje Vandets strømning i vådområder Vandets strømning gennem vådområdet er afgørende for vådområdets funktion. Det skyldes at strømningsmønsteret alene er bestemmende for, hvilke områder der kommer i kontakt med det fosfor som er i vandet (figur 1). Det vil være disse områders evne til at tilbageholde fosfor, der er afgørende for vådområdets funktionsduelighed mht. fosfor (se også nedenfor). Strømmer vandet gennem jorden i vådområdet vil jordprofilets udseende være medbestemmende for strømningsmønsteret, fordi de forskellige minerogene og organogene jordlag har forskellige hydrauliske egenskaber. Vandet vil strømme i de jordlag som leder vandet bedst, hvilket vil sige det jordlag som yder mindst modstand (fuldkomment analogt til modstanden i et elektrisk kredsløb). Når et jordlag er god til at lede vandet har det en høj hydraulisk ledningsevne. Den hydrauliske ledningsevne er for mineraljorde knyttet til jordens tekstur, hvilket lidt forsimplet kan oversættes med den pågældende jordtypes tekstur (størrelse af jordpartikler) (se tabel 1). Også organogene jorde har store forskelle i hydraulisk ledningsevne, men her er den knyttet til tørvens omsætningsgrad (humificering), dvs. hvor nedbrudt tørven er. En tørv der er meget lidt omsat vil have et stort indhold af døde, synlige plantere- Figur 1. Tværsnit af ådal visende vandets mulige strømningsveje fra oplandet til vandløb. Vandet kan løbe diffust gennem ådalsmagasinet, Q1, hvis jordbundsforholdene og trykforholdene tillader det. Vandet kan også springe frem i skrænten eller ved skræntfoden og løbe som overfl adevand, Q2, ud mod vandløbet eller alternativt sive gennem den allerøverste del af ådalsmagasinet. Vandet fra oplandet kan også blive trykket op direkte i vandløbsbunden, Q3. Hvis ådalen er drænet føres vandet direkte til vandløber via dræn eller grøft, Q4. Moræneler Smeltevandssand Ådalsmagasin Q2 Kilde Q2 Q1 Q1 Q4 Vandløb Strømningsveje Q1 Diffus Q2 Overfladisk Q3 Direkte Q4 Dræn og grøfter Q3

3 ster, den er let og er god til at lede vandet (stor hydraulisk ledningsevne) (se også figur 2). I en meget velomsat tørv kan plantefibrene ikke længere ses, tørven er faldet sammen, den er blevet mere kompakt, og den hydrauliske ledningsevne er blevet betydelig mindre (se tabel 1). Som det fremgår af tabel 1 kan forskellen i hydraulisk ledningsevne mellem forskellige jordtyper måles i dekader. Det betyder f.eks., at vand kan strømme 100 gange hurtigere gennem et grovkornet sandlag end gennem et finkornet sandlag. Nogle jordlag med lille ledningsevne vil være vandstandsende (figur 2). A) Ingen lavpermeable lag i ådalsmagsinet B) Gennemgående lavpermeabelt lag i ådalsmagsinet Udstrømningszone C) Gennembrudt lavpermeabelt lag i ådalsmagsinet Udstrømningszone k 2 Kilde k 1 k 1 k 2 Figur 2. Tværsnit gennem fire forskellige ådalstyper. Ved A strømmer vandet diffust gennem hele ådalsmagasinet ud mod vandløbet, der ingen vandstandsende jordlag der hindrer vandets strømning. Ved B findes der et vandstandsende lag et stykke nede i ådalsmagasinet og vandet kan kun strømme kun til vandløbet ovenover dette lag. Det underliggende vandet må strømme under det vandstandsende lag indtil der forekommer brud i det vandstandsende lag ved situation C, hvor vandet eventuelt kan trykkes op og ud i vandløbet. I visse situationer forefindes det vandstandsende lag omkring vandløbsbunden og vandløbet kan kun tilføres vand via brinkerne som illustreret i D. 3 Præferentielle strømningsveje D) Lavpermeabelt lag direkte under vandløbsbunden Udstrømningszone

4 4 Strømmer vandet på overfladen af vådområdet ændrer strømningsmønsteret sig fra at foregå i et tredimensionelt rum til nu i et todimensionalt rum (figur 1, Q2), og vandets passage af en kvadratmeter vådområde i forhold til en kubikmeter vådområde ændrer sig både mht. tid og den jordoverflade eller jordmatrix der skal passeres. Den samme mængde vand vil være meget længere tid om at passere en kubikmeter jord end en kvadratmeter jordoverflade. Den samme mængde fosfor vil have mange gange større mulighed for at blive bundet (tilbageholdt) i en kubikmeter jord fordi antallet af fosforbindingspladser alt andet lige vil være betydelig større i en kubikmeter jord end på en kvadratmeter jordoverflade. Man kan derfor forvente at fosfortilbageholdelsen vil være større, hvis vandet strømmer gennem jorden, men det vil ikke altid være tilfældet. Når vandet strømmer på jordoverfladen, vil arealet, der gennemstrømmes, være større end selve arealet af jordoverfladen, dels fordi de enkelte jordpartikler ikke ligger pænt ordnet i en plan flade, og dels fordi vegetationen giver en ekstra flade hvorpå der kan sætte sig partikler og stoffer. Når vandet strømmer overfladisk vil det i de fleste tilfælde indeholde ilt, og det kan have stor betydning for tilbageholdelsen af fosfor, idet fosfor under iltrige forhold her kan bindes til jern-oxider/hydroxider. Modsat er der ofte iltfattigt nede i jordmatrix, hvilket kan være en ugunstig situation for binding af fosfat, idet fosfat bindes dårligere til reducerede forbindelser end til oxiderede forbindelser. Et skifte fra iltrige forhold til iltfattige forhold vil endvidere kunne medføre en frigivelse af noget af det fosfor, der allerede findes bundet i jorden, afhængigt af indhold og type af fosforbindende mineraler. Boks 1 Vurdering af jordens fosforbindingsegenskaber Indhold og type af Fe- og Al-oxider er afgørende for lavbundsjordes fosforbindingskapacitet og fosformætningsgrad. Fosforbindingskapaciteten er traditionelt blevet estimeret ved indholdet af amorfe og dårligt krystallinske Fe- og Al-oxider (oxider der kan ekstraheres med oxalat, Feox, Alox). Nyere resultater har imidlertid vist at Fe- og Al-oxider i organogene lavbundsjorde er ganske velkrystallinske og oxalatmetoden kan derfor ikke anvendes til at bestemme fosforbindingskapacitet og fosformætningsgrad i organogene lavbundsjorde. I stedet kan jordens fosforbindingskapacitet og fosformætningsgrad bestemmes ved ekstraktion af oxider med citrat-bicarbonat-dithionit (CBD) og bicarbonat-dithionit (BD). hydroxider), der giver jordene forskellige fosforbindingsegenskaber (Kjærgaard, 2006; Kjærgaard et al. In prep.). Binding af fosfor i jorden er bestemt af mængden af bindingspladser (jordens bindingskapacitet), samt hvor mange af disse bindingspladser der allerede er besat (jordens fosformætningsgrad). Mængden af bindingspladser er primært relateret til indholdet af jern- (Fe) og aluminium- (Al) oxider/hydroxider. Calcium er generelt en ringe adsorbent, men kan danne tungtopløselige forbindelser med fosfor ved ph > 7. Ikke kun indholdet, men også typen af Fe- og Al-oxider har betydning for jordens evne til at binde fosfor (Boks 1). Når jorden bliver våd i forbindelse med etablering af vådområder vil iltfrie (anaerobe) forhold medvirke til en mikrobiel reduktion af oxiderede ferri-jernforbindelser Fe(III) til reducerede ferro-jernforbindelser Fe(II). Det betyder Binding af fosfor i jorden Jordbundens egenskaber er meget afgørende for hvilke mekanismer der kvantitativt kontrollerer tilbageholdelse af fosfor i vådområder. En jordprofil der udelukkende består af tørv, er som udgangspunkt ikke i stand til at tilbageholde fosfor, fordi tørv som udgangspunkt ikke indeholder partikler der kan binde fosfor. De fleste lavbundstyper har dog et vist indslag af minerogene lag eller indhold af mineralske partikler (sand-, silt-, lerpartikler herunder også oxider/ Boks 2 Fældning af fosformineraler i anaerobe lavbundsjorde Flere undersøgelser har påvist at udfældning af fosfatmineraler, specielt vivianit (Fe 3 (PO 4 ) 2 ) og calciumfosfater som hydroxyapatit (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)) og tricalciumfosfat (βca 3 (PO 4 ) 2 ), kan regulere porevandskoncentrationen af fosfor i jorde, sediment og vandfaser. Yderligere kan fældning af jernsulfi der (FeS, FeS 2 ) eller siderit (FeCO 3 ) infl uere på porevandskoncentrationen af fosfor ved at Fe-bindingskapaciteten reduceres.

5 at den del af jordens fosforbindingskapacitet, der er relateret til jern Fe(III), vil blive reduceret. I sulfat-påvirkede anaerobe jorde vil mikrobielt produceret svovlbrinte reagere med ferro-jern og danne svovlkis eller pyrit, hvilket kan reducere jordens fosforbindingskapacitet yderligere. Andre bindingskomponenter som fx aluminium, lersilikater og visse typer af jernforbindelser påvirkes ikke af de ændrede ilt (redox)-forhold ved vandmætning. I anaerobe jorde vil fosfortilbageholdelsen derfor afhænge af indholdet af sådanne redox- stabile bindingskomponenter. Endelig er der under visse geokemiske forhold mulighed for at opløst fosfor udfældes som fosformineraler (Boks 2). Nye undersøgelser har vist at fosfor-frigivelseshastigheden ved vandmætning af organogene lavbundsjorde kan estimeres på bais af jordens Fe BD : P BD -molforhold. Planteoptagelse og tørveopbygning Primærproduktionen i vådområder kan være ganske høj, og høslæt eller afgræsning kan medvirke til at fjerne næringsstoffer (tabel 2). Også ved rørskær kan der fjernes næringsstoffer, men formentlig ikke så store mængder, da høstningen først foregår efter vækstsæsonens afslutning, hvorfor en del næringsstoffer kan være forsvundet eller transporteret ned i rodsystemet eller til overvintringsorganer. Tilbageholdelse af fosfor i plantebiomassen er uden afhøstning kun midlertidig da fosfor frigives igen ved plantens henfald (se tabel 3). I vådområder med ringe fosforbindingskapacitet er planternes optagelse af fosfor i biomassen et vigtig element i tilbageholdelsen, og Tabel 3. Første års maksimal retention af fosfor i et vådområde, samt hvor meget fosfor der nedbrydes igen og frigives til vandet som opløseligt fosfat. Efter Ri chards on & Marshall, Pulje kg P pr. ha pr. år % Retur Planter Mikroorganismer Alger Sorption Total en del fosfor kan lagres/tilbageholdes i lang tid ved tørvedannelse eller som vedmasse i skovklædte vådområder. Tørvedannelse i vådområder er ikke kun afhængig af primærproduktionen, men også af hvor hurtigt nedbrydningen foregår. Svært nedbrydeligt plantemateriale kan således være årsag til høj tørveproduktion. Tilførsel af store mængder fosfor og kvælstof fra landbrugsarealer kan også i visse tilfælde medføre forøget tørvedannelse fordi primærproduktionen vokser. Mængden af fosfor der kan fastlægges angives i litteraturen til at ligge i intervallet 0,05-2,4 kg P pr. ha pr. år for moderate til kolde klimaer, mens mængden af fastlagt kvælstof ligger i intervallet 1-47 kg N pr. ha pr. år. Det er vanskeligt at give et præcist skøn, da en høj primærproduktion ikke nødvendigvis giver høj tørveproduktion, da tørvedannelse i høj grad er knyttet til planternes nedbrydningshastighed. 5 Tabel 2. Oversigt over tørstofproduktion, kvælstof- og fosforindhold i overjordisk biomasse. Tørstof (kg ha -1 ) Kvælstof (kg ha -1 ) Fosfor (kg ha -1 ) Landsforsøgene, slæt på våd humusjord, 3 år Stevns å, eng Syv Bæk, eng Gjern Å: A, eng B, mose C, eng D, eng Glumsø, rørskov

6 6 Hvordan kan de anvendes Vådområder betragtes af nogle som naturens nyre, altså en form for naturens eget rensningsanlæg, der kan hjælpe os af med overskydende næringsstoffer, miljøfremmede stoffer m.m. Man bør dog være varsom med en så forenklet anskuelse da vådområder er unikke økosystemer med stor biodiversitet, som kan være sårbare overfor ændringer i de hydrologiske forhold eller for store næringsstofbelastninger. Vådområder tjener ofte som stødpudezone mellem forskellige økosystemer eller habitater fordi de kan håndtere store ændringer uden selv at gå til grunde. Disse ændringer foregår enten i bittesmå trin eller i bestemte veldefinerede zoner, der afløser hinanden og som tilsammen danner en gradient. Følger man et vådområde fra dets grænse ved et tilstødende økosystem på tværs til grænsen for det næste tilstødende økosystem vil man opdage at vådområdet indeholder en række gradienter. Det kan være en fugtighedsgradient, der betinger tilstedeværelsen af en række forskellige vegetationssamfund. Det kan være en iltgradient til dels betinget af fugtighedsgradienten der betinger tilstedeværelse af forskellige biogeokemiske processer, f.eks. denitrikation. Effekter for fosfor Faktorer, der påvirker fosfortilbageholdelsen i vådområder Hydrologi: Vandets strømningsmønster kan være afgørende for tilbageholdelsen af fosfor. Strømmer vandet gennem sandede lag uden indhold af fosfatadsorbenter vil muligheden for tilbageholdelse af fosfor være tilsvarende ringe. Strømmer vandet gennem iltrige jordlag kan tilbageholdelsen være stor og modsat gennem iltfattige jordlag kan tilbageholdelsen være ringe afhængigt af indhold og type (redox-stabilitet) af adsorbentfaser. Jordens indhold af fosfatadsorbenter: Lavbundsjorde er i forhold til deres fosforbindingsegenskaber ekstremt heterogene og oplysninger om indhold af fosfatadsorbenter, fosforbindingskapacitet og fosformætningsgrad kræver konkrete målinger fra den pågældende lokalitet. Redoxforhold: Under anaerobe forhold kan bindingskapaciteten for fosfor være lavere end under iltrige forhold. Bindingskapaciteten er under anaerobe forhold relateret til indholdet af redox-stabile bindingskomponenter. Pleje- og arealanvendelse: Afgræsning, høslæt og rørskær vil fjerne fosfor fra vådområdet og dermed medvirke til at holde jordens fosforindhold nede. Det har den fordel at evnen til at tilbageholde fosfor bevares subsidiært at overskydende fosfor bortfjernes og udvaskningen nedsættes. Fosforbelastningens størrelse: En stor fosforbelastning fører ofte kortvarig til stor tilbageholdelse af fosfor for derefter at resultere i stor udvaskning fra det givne område fordi fosfortilbageholdelseskapaciteten er opbrugt. Samtidig ændres områdets biologiske karakteristika i negativ retning, da kun kraftigt voksende næringssalttålende planter overlever. Belastning med andre næringsstoffer især kvælstof: Belastning af vådområdet med andre næringsstoffer kan influere på fosfortilbageholdelsen. Hvis vådområdet har eller formodes at ville få en meget høj kvælstoffjernelse (i.e. skønsmæssigt højere end 500 kg N pr. ha pr. år) kan det medføre at fosfor udvaskes fra området, idet denitrifikationsprocessen, der omdanner nitrat til frit atmosfærisk kvælstof, forbruger energi, der fås ved nedbrydning af organisk materiale. Nedbrydningen fører blandt andet til frigivelse af fosfat, der kan udvaskes. Dette vil især være et problem hvis denitrifikationen er meget høj hvilket implicit betyder at også belastningen er høj. Områdets historie: Ved genskabelse eller restaurering af vådområder er det vigtigt at kende områdets forhistorie med henblik på at kunne vurdere områdets evne til at tilbageholde fosfor. Der bør foretages jordbundsundersøgelser af jordtype og fosfor- og jernindhold. Danske erfaringer Danske undersøgelser af fosfortilbageholdelse i vådområder I Danmark viser resultater fra forskellige typer vådområder, at der er stor forskel på områdernes evne til at tilbageholde fosfor. I tabellerne 4 og 5 ses resultater fra undersøgelser foretaget

7 Tabel 4. Fosfortilbageholdelse eller frigivelse i danske vådområder der gennemstrømmes af grundvand. Naturlige systemer, Ådale Tilført (kg P pr. ha pr. år) Tilbageholdt (kg P pr. ha pr. år) Stevns å, eng 2,92 2,80 96 Rabis Bæk, eng 0,36 0, Gjern å, mose 4,00-16, Voldby bæk 1992*, eng 1,70-0,88-52 Voldby bæk 1993* 1,57-0,36-23 Voldby bæk 1994* 1,20 0,47 39 Gudenå, Tinnet (før restaurering) 2,89 1,53 53 Gudenå, Tinnet (efter restaurering) 0,21-0, *Atmosfærisk deposition inkluderet % i forskellige typer vådområder og tabel 6 viser resultater fra overvågningen af VMPII-vådområder (i.e. genetablerede vådområder under Vandmiljøplan II ordningen). Resultaterne afspejler i høj grad den indflydelse ovennævnte faktorer kan have på tilbageholdelsen af fosfor. I tabel 4 ses, at engen ved Stevns å tilbageholder 2,8 kg P pr. ha pr. år (96 %) af den tilførte fosfor, men da der borttages mellem 8 og 13 kg P pr. ha pr. år ved høslæt, bliver engjordens fosforpulje mindre. Når det kan lade sig gøre at fjerne 8 13 kg P pr. ha pr. år ved høslæt hænger det yderligere sammen med, at Stevns Å blev udrettet i 1941, hvilket forårsagede en generel vandstandssænkning i ådalen, og engene blev mere tørre. Når den tørveholdige engjord afvandes, øges mineraliseringen (koldforbrændingen) og der frigives bl. a. fosfat til porevandet, og det er årsagen til den relative store mængde fosfor der fjernes ved høslæt. I engen ved Rabis Bæk (tabel 4) tilbageholdes hele den tilførte mængde fosfor. Her er forklaringen, at der strømmer jernholdigt grundvand til engen ved skræntfoden, og jernet medvirker til effektivt at tilbageholde fosfor i form af fosfat. Mosen ved Gjern å (tabel 4) blev tilført 4 kg P pr. ha pr. år med grundvandet, mens udvaskningen til åen var fire gange højere, 16 kg P pr. ha pr. år. Forklaringen på denne markante udvaskning viste sig at være en meget høj kvælstoffjernelse (denitrifikation) på kg N pr. ha pr. år. De bakterier der omdanner nitrat til atmosfærisk kvælstof bruger energi, som de får ved nedbrydning af organisk stof (tørv) eller eventuelt pyrit. En høj denitrifikationsrate betyder også høj nedbrydningsrate, der her resulterede i frigivelse af forskellige stoffer, bl. a. fosfat. 7 Tabel 5. Fosfortilbageholdelse i forskellige vådområder der overrisles med dræn- eller åvand. Overrislingssystemer Belastning Retention % (kg P pr. ha pr. år) Glumsø, rørskov (1 års målinger) (3 års målinger) (3 års målinger) Glumsø, fuldskala 7,5-29,2-389 Stevns Å, eng* (overrisling 1 mdm) 15,2 14,1 93 Stevns Å, eng (drænvand) konc. (460) konc. (26) 96 Syv bæk, eng 6,29 0,07 1 Stor Å, genskabt eng 4,8 2,0 42 Gjern Å, eng* (1 uge) 3,04 2,19 72 Gjern Å, eng* (1 uge) 5,28 4,80 91 *Korttidsforsøg Koncentration af fosfat målt i µg PO 4 -P pr. l.

8 8 Eksemplet med rørskoven ved Glumsø sø i tabel 5 viser hvor vigtigt det er at kende et områdes forhistorie når det gælder fosfor. Rørskoven modtog sammen med søen spildevand i en lang årrække hvorved der ophobede sig store mængder fosfor i sedimentet. Da rørskoven så blev overrislet med vand resulterede det i en markant udvaskning af fosfat der for en stor dels vedkommende lå meget løst bundet og blot behøvede en vandstrøm for at blive frigivet. Fosfor kan være så løst bundet til jordmatrix eller sediment at blot en vandstrøm eller en koncentrationsændring i vandet kan føre til udvaskning af fosfat De vådområder der er genetableret under Vandmiljøplan II-ordningen (tabel 6) viser, at der på disse lokaliteter generelt tilbageholdes fosfor. To af de ni undersøgte arealer taber dog fosfor, men disse forventes at tilbageholde fosfor efter at puljen af gammelt landbrugsfosfor er udtømt fra det nye vådområde. Det skal pointeres, at resultaterne også inkluderer sedimentation af partikulært fosfor i det omfang der har været oversvømmelse på arealerne (se nærmere herom i faktablad B5). Tidshorisont for effekt Hvis der er tale om genetablering af et vådområde kan de ændrede fugtighedsforhold bevirke at der temporært kan ske udvaskning af fosfor og andre næringssalte også selvom området opfylder alle betingelser for at kunne tilbageholde fosfor og andre næringsstoffer. Grunden er, at vegetationen vil ændres i sammensætning hen mod plantesamfund der foretrækker et vådere miljø, og nogle planter vil således rådne bort. I den øverste del af jordprofilet skal der etableres nye dynamiske biogeokemiske ligevægte, der er tilpasset de mere iltfattige forhold, og også dette kan midlertidigt forårsage udvaskning af næringsstoffer. Usikkerheder Hvis et vådområde, der genetableres, har været anvendt til landbrugsareal, er der en betydelig risiko for at jorden i en periode (tidshorisont vil være stedspecifik og afhængig af P-indhold) kan fungere som fosforkilde i stedet for fosforfilter. Fosfor bundet til jernfraktionen vil desuden være følsomt overfor ændringer i jordens iltforhold. Hvis forholdene bliver anaerobe vil en del af jernet gå i opløsning med risiko for betydelig fosforfrigivelse til vandmiljøet. Dele af det fosfor der frigives ved opløsning af Fe kan dog re-adsorberes til redox-stabile bindingskomponenter (fx Al eller ikke-opløste Fe-forbindelser). Før genetablering af vådområder på arealer der har været anvendt som landbrugsjord, bør der foretages jordanalyser med henblik på at bestemme fosforfrigivelsespotentialet. Tabel 6. Målt fosfortilbageholdelse eller frigivelse i overvågede VMP2-vådområder (Hoffmann et al., 2006). Lokalitet P-tilbageholdelse (kg P pr. ha pr. år) Ulleruplund, eng -0,4-88 Gammelby Bæk, eng og mose (tre forskellige beregninger) Egebjerg Enge, eng og mose 0,1 6 Karlsmosen, eng og mose 8,1-9, Snaremose, eng og mose 2,6 18 Lindkær, mose* -0,5-11 Geddebækken, mose* 0,5 21 Nagbøl Å, eng og mose 0,9 11 Hjarup Bæk, eng og mose 12,0 42 *antages at udvikle sig til moselignende vådområde. -0,4 0,4 20,0 %

9 Effekter for kvælstof Vådområder er i stand til af fjerne store mængder kvælstof i form af nitrat via denitrifikation. Under iltfattige forhold er visse bakterier i stand til at ånde ved hjælp af nitrat, som de derved samtidig omdanner til atmosfærisk kvælstof, N2. Mængden af kvælstof der kan fjernes via denitrifikation afhænger i høj grad af nitrattilførslen, idet den procentuelle fjernelse stort set altid ligger i intervallet %. Man bør være yderst varsom med at tillede for store mængder kvælstof (> 500 kg N pr. ha pr. år) til et vådområde da det som nævnt ovenfor kan føre til udvaskning af fosfor. Undersøgelser i VMP II vådområder viser at der gennemsnitligt fjernes ca. 200 kg N pr. ha retableret vådområde. Natureffekter De vigtigste bestemmende faktorer for, hvilke arter der etablerer sig på et etableret vådområde er de økologiske kår, graden af hydrologisk dynamik samt udvalget af arter fra de omkringliggende arealer, der er i stand til at sprede sig til arealet. De vigtigste kårfaktorer for planter på lysåbne, udyrkede arealer i Danmark omfatter generelt hydrologien (vandstand, vandmætning, vandstandsvariationer, oversvømmelser) og jordens indhold af kalk og næringssalte. Hydrologien er bestemmende for, hvilke planter der kan vokse på arealet, og næringsstoftilgængelig heden er bestemmende for, hvor mange arter der kan sameksistere i vegetationen den biologiske mangfoldighed. Ved høje næringsstofniveauer er hurtigt voksende, store arter i stand til at udkonkurrere små arter og diversiteten falder. På kort sigt vil nyetablerede vådområder der er tidligere omdriftsarealer udvikle sig til artsfattige samfund af almindelige arter, som klarer sig godt på de typisk næringsrige jorder. Følgelig vil disse områder ikke i første omgang bidrage til værdifuld natur. På længere sigt vil arealerne udvikle sig i en mere naturlig retning under forudsætning af, at næringsstofferne udvaskes eller udpines ved fjernelse af biomasse, og at der er mulighed for en effektiv spredning af naturlige arter. Tilføres der fortsat næringssalte vil plantesamfundene forblive artsfattige og med meget almindeligt forekommende arter. Etablering af lysåben natur (eng, mose) på udtagne lavbundsjorde forudsætter, at der er græsning eller høslæt på arealerne. Hvis arealerne omvendt overlades til fri succession vil der med tiden kunne etableres en bevoksning af vedplanter, f.eks. med arter af pil. Sådanne pilekrat kan fungere som levested for eksempelvis arter af småfugle samt en række svampearter. Etablering af sumpskov med el og ask vil også være en mulighed nogle steder. Der mangler viden om det biologiske indhold i sådanne tilgroningsstadier på våd bund, og det er således vanskeligt at afgøre om disse på sigt vil kunne fungere som et aktiv i forvaltningen af den biologiske mangfoldighed. Andre sideeffekter I det omfang de naturlige hydrologiske processer genskabes i de afstrømningsområder der huser vådområder, vil man samtidig genskabe nicher og habitater og i sidste ende økosystemer der på den ene eller anden måde er afhængige af, at vandet strømmer naturligt gennem områderne. Vådområder der gennemstrømmes af grundvand stammende fra landbrugsoplande vil fjerne lattergas (drivhusgas) opløst i vandet. Ved tørveopbygning vil der blive tilbageholdt CO 2, og det vil medvirke til at reducere drivhuseffekten om end i begrænset målestok. Begrænsninger For stor fosforbelastning kan sammen med andre næringsstoffer forårsage uoprettelig skade på vegetationssammensætningen typisk ved at kun planter der tåler meget store næringsstofmængder overlever (store kraftigt voksende urter og græsser). Fosforbelastningens størrelse må ikke overstige områdets kapacitet for at tilbageholde fosfor. Det betyder, at områdets evne til at tilbageholde fosfor: I) temporært i plantebiomassen, II) ved tørveopbygning, III) og ved adsorption til jordmatrix, under ingen omstændigheder må overskrides. Fosforbelastningens størrelse skal vurderes i forhold til ovennævnte forhold sammen med en vurdering af, hvad der fraføres arealet via udvaskning, høslæt, græsning, og skovhugst. Højmoser må ikke anvendes i forbindelse med tilbageholdelse af næringsstoffer, da denne næringsfattige naturtype får sit input af næringsstoffer dækket via nedbøren, og alene et forhøjet næringsstofindhold i nedbøren vil true denne naturtype. 9

10 10 Pleje og vedligeholdelse Høslæt og afgræsning vil kunne medvirke til at øge biodiversiteten, og samtidig til at holde landskabet åbent som det er et ønske mange steder. Når området ikke længere tilføres gødning vil jordens næringsstofpuljer langsomt mindskes herunder også P-puljen. Andre virkemidler som kan interagere med dette virkemiddel Sedimentation på vandløbsnære arealer (faktablad B5). Omkostninger Omkostningerne ved tiltag kan opgøres som dels budgetomkostninger, dels velfærdsøkonomiske omkostninger. Budgetomkostningerne er konsekvenser for landmandens private forbrugsmuligheder, mens velfærdsøkonomiske omkostninger er konsekvenser for det danske samfunds samlede forbrugsmuligheder. Der er beregnet omkostninger både for ler- og sandjord, og forskellene for ler- og sandjord skyldes både udbytteforskelle og at der dyrkes forskellige afgrøder på de to jordtyper. Omkostningerne er beregnet med udgangspunkt i de kornpriser der gjorde sig gældende i 2007/2008, som var relativt høje. Hvis disse priser stagnerer eller reduceres vil det påvirke det beregnede omkostningsniveau. Omkostningerne ved at omlægge landbrugsjord til vådområder består ligesom for andre udtagnings- og ekstensiveringstiltag af de direkte omkostninger ved at gennemføre projektet (anlægsomkostninger mv.) samt af den ændrede indtjening fra arealerne efter omlægningen. Den ændrede indtjening beregnes inklusive tilskud før og efter omlægningen. Der er beregnet omkostninger både for lerog sandjord, og de forskellige omkostninger for ler- og sandjord skyldes både forskellige udbytter på ler- og sandjord, men også at der dyrkes forskellige afgrøder på de to jordtyper. Anlægsomkostningerne per ha omlagt vådområde varierer meget fra sted til sted, og de reelle budget- og velfærdsøkonomiske omkostninger kan derfor afvige meget fra gennemsnittet. Den gennemsnitlige budgetøkonomiske omkostning ved vådområder er beregnet til hhv og kr. pr. år for hhv. ler- og sandjord, mens den velfærdøkonomiske omkostning er beregnet til og kr. pr. år for ler og sandjord, inklusive anlægsomkostninger der er beregnet til årlige priser over en periode på 20 år. Vådområdeprojekter kan gennemføres både frivilligt med tilskud og tvungent ved ekspropriation og kompensation. Hvis der modtages tilskud til omlægning kan der modtages enkeltbetaling til arealerne, men der kan ikke samtidigt modtages plejetilskud til arealerne. Referencer Good, R.E., Whigham, D.F. & Simpson, R.L. (Eds.): Freshwater Wetlands, Ecological Processes and Management Potential, Academic Press, Inc. Gore, A.J.P. (Edt.): Ecosystems of the World 4A, Mires: Swamp, Bog, Fen and Moor. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam. Hasler, B. & Schou, J.S. 2004: Samfundsøkonomisk analyse af sikringen af naturvenlig drift på 3-arealer og naturskovarealer. Danmarks Miljøundersøgelser. 88 s. Arbejdsrapport fra DMU nr Hoffmann, C.C. 1998: Nutrient retention in wet meadows and fens. PhD thesis, Københavns Universitet, Ferskvands-Biologisk Laboratorium og Danmarks Miljøundersøgelser, Afdeling for Vandløbsøkologi, 134 pp. Hoffmann, C.C., Dahl, M., Kamp-Nielsen, L. & Stryhn, H. 1993: Vand- og stofbalance i en natureng. Miljøprojekt nr Miljøstyrelsen. Hoffmann, C.C., Baatrup-Pedersen, A., Amsinck, S.L. & Clausen, P. 2006: Overvågning af Vandmiljøplan II vådområder Danmarks Miljøundersøgelser. Faglig rapport fra DMU s. Hoffmann, C.C., Nygaard, B., Jensen, J.P., Kronvang, B., Madsen, J., Madsen, A.B., Larsen, S.E., Pedersen, M.L., Jels, T., Baatrup-Pedersen, A., Riis, T., Blicher-Mathiesen, G., Iversen, T.M., Svendsen, L.M., Skriver, J. & Laubel, A.R. 2003: Overvågning af effekten af retablerede vådområder. Danmarks Miljøundersøgelser.

11 Teknisk anvisning fra DMU nr udgave. 112 s. Rapporten er kun tilgængelig i elektronisk format på addressen: Jensen, P.N., Hasler, B., Waagepetersen, J., Rubæk, G.H. & Jacobsen, B.H. 2009: Notat vedr. virkemidler og omkostninger til implementering af Vandrammedirektivet. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet. Schou, J.S. 2006: Omkostninger ved pleje af NATURA 2000 arealer. Notat til Skov- og Naturstyrelsen. Danmarks Miljøundersøgelser. Skov- og Naturstyrelsen. Med bidrag af Hoffmann, C.C., Baattrup-Pedersen, A., Kronvang, B. & Jensen, J.P. 2006: Genopretning af vådområder. Skov- og Naturstyrelsen. Kjærgaard, C. 2006: Fosfor: Fosfors bindingsforhold. Fosformobiliseringspotentiale ved genopretning af vådområder. Risikovurdering ved genopretning af vådområder. Vejledning på Skov & Naturstyrelsens hjemmeside: Mitsch, W.J. & Gosselink, J.G. 1986: Wetlands. Van Nostrand Reinhold Company Inc. Møller, F., Andersen, S.P., Grau, P., Husoom, H., Madsen T., Nielsen, J. & Strandmark, L. 2000: Samfundsøkonomisk vurdering af miljøprojekter. Danmarks Miljøundersøgelser, Miljøstyrelsen og Skov og Naturstyrelsen. 464 s. 11 Nichols, D.S. 1983: Capacity of natural wetlands to remove nutrients from wastewater. Water Pollution Control Federation Journal, Vol. 55, No. 5. Otnes, J. & Ræstad, E. 1978: Hydrologi i praksis. Ingeniørforlaget, Oslo. Paludan, C. 1995: Phosphorus dynamics in wetland sediments. Ph.D thesis, Aarhus Universitet, Biologisk Institut og Danmarks Miljøundersøgelser, Afdeling for Vandløbsøkologi. Rebsdorf, Aa., Friberg, N., Hoffmann, C.C. & Kronvang, B. 1994: Ånære arealers samspil med vandløb en sammenstilling af eksisterende viden. Miljøprojekt nr. 275, 140 pp. Miljøstyrelsen.