Bestemmelse af N og P tab fra landbruget, samt fastlæggelse af reduktionsbehov (Task 1.2)

Transkript

1 AGWAPLAN Bestemmelse af N og P tab fra landbruget, samt fastlæggelse af reduktionsbehov (Task 1.2) Christen D. Børgesen 1, Søren K. Hvid 2, Uffe Jørgensen 1, Inge T. Kristensen 1, Karin H. Nilsson 3, Christian Thirup 4, Mette Thorsen 3, Lisbeth Wiggers 3, Hans S. Østergaard 2 og Finn P. Vinther 1 1 Danmarks JordbrugsForskning, Jordbrugsproduktion og Miljø 2 Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret 3 Århus Amt, Natur og Miljø 4 Watertech, Århus Oktober 2006 LIFE05 ENV/DK/000155: Integrated Protection of Surface and Groundwater in Agricultural Regions (AGWAPLAN)

2 2 Indhold Sammendrag...5 English summary Indledning Oplandsbeskrivelser og projektbedrifter indenfor de tre oplande Norsminde Fjord Ravn Sø Hinnerup Vandværk N og P tilførsel fra landbruget til vandområderne Hinnerup Vandværk Norsminde Fjord og Ravn Sø Metodebeskrivelse Modeller til beregning af N-udvaskning/-overskud Grønne Regnskaber CTtools Daisy Norsminde Fjord Ravn sø Hinnerup SKEP/Daisy NLES Jordbundsbeskrivelse Data fra DJF Data fra Århus Amt CTtools rodzonedatabase Diskussion sammenligning af DJF jord og CTtools rodzonedatabase Resultater Grønne Regnskaber CTtools N-balancer for projektbedrifter N-balancer for oplande Daisy SKEP/Daisy og N-LES 3 beregnet udvaskning...51

3 N balancer for projektbedrifter N balancer for de tre oplande N balancer for Århus amt Sammenligninger og diskussion af resultater vedr. N-udvaskning fra rodzone Registerdata CTtools datakontrol for Balancer på bedriftsniveau Grønne regnskaber og Daisy CTtools og SKEP/Daisy Balancer på oplandsniveau Sammenfattende diskussion af N-balancer Status på oplandsberegninger...72 Husdyrgødning...73 Handelsgødning...73 N-fiksering...73 Deposition...73 Ammoniakfordampning...74 N-høst...74 Denitrifikation...75 Udvikling i organisk pulje...75 Konklusion vedr. oplandsberegningerne Status på bedrifts- og markniveau Kvælstoreduktion mellem rodzone og vandløb Rodzonekoncentrationen Vandløbskoncentration Gennemsnitlig reduktion for oplandet Forsinkelse mellem rodzone og vandløb Reduktionen i oplandene til Rævs Å og til Knud Å Geografisk differentieret beskrivelse af reduktionen inden for oplande Fosforbalancer og tilførsel til vandmiljøet Metoder til beregning af fosforoverskud Grønne Regnskaber CTtools SKEP/Daisy...84

4 4 9.2 Resultater vedr. P-overskud Grønne Regnskaber CTtools SKEP/Daisy Sammenligning og diskussion af resultater vedr. fosfor Sammenligning af balancer på bedriftsniveau SKEP/Daisy og CTtools Tab af N og P fra landbruget i relation til miljømål Litteratur Appendiks Udbyttekalibrering og N-respons i SKEP/Daisy Udbyttekalibrering N-respons Sammenhæng mellem harmoniareal og hektarstøtteareal i CTtools i Valg af nedbørsdata og periode betydning for vand- og kvælstofbalance...102

5 5 SAMMENDRAG Bestemmelse af N og P tab fra landbruget, samt fastlæggelse af reduktionsbehov (Afrapportering af Task 1.2). Det overordnede formål med denne rapport er at fastsætte kvælstof (N) og fosfor (P) tab og overskud fra landbruget, samt fastsættelse af reduktionsmål. Fastsættelse af miljømålene vil imidlertid være foreløbige, idet de endelige mål afventer EU's interkalibrering i Vandrammedirektivet. Dermed vil reduktionsmålene ikke kunne fastsættes endeligt, og der opstilles derfor foreløbige reduktionsmål for de tre oplande, som omfatter et grundvandsfølsomt område ved Hinnerup, et område der afvander til den kvælstofbelastede Norsminde fjord og et område der afvander til den fosforbelastede Ravn Sø. Beregninger af N- og P-overskud og N-udvaskning fra rodzonen er foretaget med vha. Grønne regnskaber, CT-tool, Daisy og SKEP/Daisy for årene 2003 og 2005 med det formål dels at sammenligne modellerne og dels at beregne et udgangspunkt (baseline) for de tre projektområder. En sammenligning af balanceposterne beregnet med Grønne regnskaber og med Daisy viser overordnet set, at der som gennemsnit er rimelig god overensstemmelse i kvælstoftilførsel og areal ved de to metoder. På bedriftsniveau er der en variation mellem de to metoder som kan skyldes at den ene metode omfatter et væsentligt større areal end den anden, hvilket gør det vanskeligt at foretage en reel sammenligning. Dette kan sammen med forskellig arealanvendelse i de to beregninger, være medvirkende til en dårlig overensstemmelse mht. høstudbytter. Hovedårsagen hertil vurderes dog, at være overestimering af udbyttet i vinterhvede i Daisy beregningerne, som korrigeres i senere beregninger. Endvidere baserer udbyttet i Grønne Regnskaber sig på ét år (2005), hvorimod det i Daisy beregningerne baseres på et gennemsnit over en 10-årig klimaperiode. Sammenligning mellem CTtools og SKEP/Daisy er gennemført for i alt 204 bedrifter, heraf de 20 projektbedrifter og yderligere 184 bedrifter med adresse inden for et af de tre områder. Sammenlagt indgår 10543ha. Således er der udvalgt et betydeligt datasæt, hvor forskelle imellem de to metoder til både beregning af de enkelte bidrag til N og P tilførsel, samt til beregning af N- og P-udbytter, N-tab og P-overskud kommer til udtryk. Reduktionsprocesser i forbindelse med transport af N fra rodzonen til vandløb eller grundvand er beskrevet og vurderet for de tre projektområder. Modellerne for miljøkvalitet i Norsminde Fjord og Ravn Sø viser, at opfyldelse af de foreløbige miljømål for Norsminde Fjord primært vil kræve, at tilførslen af kvælstof reduceres med ca. 50 %. For Ravn Sø vil det primært være tilførslen af fosfor, der skal reduceres. For drikkevandsindsatsområdet ved Hinnerup er det koncentrationen i rodzoneudvaskningen, der skal kunne opfylde drikkevandskvalitetskriteriet. ENGLISH SUMMARY Determination of N and P baseline loss from agriculture and definition of reduction targets (Deliverable 1.2) The overall purpose of this report is to determine the nitrogen (N) and phosphorus (P) losses and surpluses from agriculture, and setting reduction targets. Setting of environmental targets will be provisional, since the final target is awaiting EU intercalibration of the Water Framework Directive. That means that the reduction targets could not be established definitively, and therefore set interim reduction targets for the three pilot areas, which includes a sensitive groundwater area at Hinnerup,

6 6 an area that drains to the nitrogen-loaded Norsminde fjord and an area that drains to the phosphorus-loaded Ravn Sø. Calculations of the N-and P-surplus and N leaching from the root zone were performed by using Green Accounting, CT-tool, Daisy and SKEP/Daisy for years 2003 and 2005 with the purpose of comparing the models and to calculate a starting point (baseline) for the three project areas. A comparison of the nutrient balances calculated with Green Accounting and with Daisy shows overall that the average is fairly good agreement between the two models regarding nitrogen inputs and land use. However, at farm level, there is a variation between the two models which may be due to one method of covering a significantly larger area than the other, making it difficult to make a real comparison. This compares with different land uses in the two calculations, contribute to poor compliance in terms of crop yields. The main reason for this assessment, however, could probably be over estimation of the yield of winter wheat in Daisy calculations, as corrected in later calculations. Furthermore, the yields in Green Accounting are for only one year (2005), whereas the Daisy calculations are based on average values over a 10-year climate period. Comparison between CTtools and SKEP/Daisy were made for a total of 204 farms, of which the 20 were project farms and a further 184 farms located in one of the three areas. Overall included ha were included. Thus, selecting this large dataset, where differences between the two methods for both the calculation of the individual contributions to the N and P supply, and to calculate N and P yields, N-loss and P-surplus are expressed. Reduction processes during the transport of N from the root zone to water courses or groundwater is described and evaluated for the three project areas. The models for estimating environmental quality in Norsminde Fjord and Lake Ravn indicates that to attain the interim environmental targets for Norsminde Fjord, primary will require the input of nitrogen is reduced by approx. 50%. For Lake Ravn, primarily the input of phosphorus has to be reduced. For the drinking water reservoirs at Hinnerup the nitrate concentration under the root zone has to be reduced by app. 40% to be able to meet drinking water quality criterion.

7 7 1. INDLEDNING Det overordnede formål med denne task er at fastsætte N og P tab fra landbruget samt fastlægge reduktionsmål i de tre oplande. Der er imidlertid her tale om en statusrapport, idet den endelige fastsættelse af miljømålene i task 1.1. afventer EU's interkalibrering af miljømålene i Vandrammedirektivet. Dermed vil reduktionsmålene ikke kunne fastsættes endeligt. Det foreløbige reduktionsmål fastlægges på oplandsniveau i de tre oplande. Det fastlægges som den mængde N og/eller P, som tilførsel fra landbrug og naturområder skal reduceres med, for at nå miljømålet. Beregning af N og P overskud og tab sker både på oplandsniveau og på bedrifts/markniveau. N og P tabene på bedrifterne og for oplandene bestemmes således forud for den ændrede dyrkningspraksis, som den integrerede rådgivning og GAP giver anledning til (task 2.1.). Tabene beregnes ved forskellige metoder, og metodernes egnethed på forskellig skala diskuteres i rapporten. Det er væsentligt at kunne håndtere næringsstoftab både på oplands- og bedriftsniveau. Det er fordi miljø- og reduktionsmål fastsættes på oplandsniveau, hvorimod ændret dyrkningspraksis besluttes og gennemføres på den enkelte bedrift. Derved fastlægges effekten af den også på den enkelte bedrift. Dette betyder, at det datagrundlag der bruges ved beregninger på bedriftsniveau, skal være helt identisk med den virkelige landbrugspraksis for at kunne danne grundlag for rådgivningen. Men effekterne af driftsændringer skal samtidig kunne opskaleres til oplandsniveau for at vurdere om reduktionsmålet for området er nået. På oplandsniveau beregnes N og P overskud samt N udvaskning med metoderne CTtools, Skep- Daisy og Nles3. Datagrundlaget er her landbrugsregistre og eksisterende jordbundskortlægning. På de medvirkende 20 bedrifter beregnes N og P overskud samt N udvaskning på bedriftsniveau med udvaskningsmodellen Daisy og med Grønne Regnskaber. Datagrundlaget er her indsamlede oplysninger om dyrkning om geoelektrisk kortlægning af jordbunden.

8 8 2. OPLANDSBESKRIVELSER OG PROJEKTBEDRIFTER INDENFOR DE TRE OPLANDE Bestemmelserne af N og P tab fra landbruget er foretaget inden for 3 projektområder: Norsminde Fjord, Ravn Sø og Hinnerup Vandværk.

9 9 2.1 Norsminde Fjord Norsminde Fjord ligger ca. 20 km syd for Århus. Den er ca. 3 km lang og ½ km bred. Fjorden er meget lavvandet med en gennemsnitsdybde på kun 60 cm. Den største dybde på 2 m findes kun i et lille område ved slusen og i den korte rende, som løber fra slusen og ind i fjorden. Umiddelbart omkring fjorden findes smalle bræmmer af strandeng og rørsump, der danner grænse til det omgivende intensivt dyrkede agerland. I den vestligste del af fjorden udmunder Rævså, som afvander et område med agerland og by med Odder som den største. I den østligste del af fjorden reguleres vandtilførslen fra Århus Bugt af en højvandssluse. I takt med forbedret spildevandsrensning fra Malling og Odder i begyndelsen af 80'erne er fosfortilførslerne fra spildevand reduceret med 90 %. Kvælstof tilførslen er uændret og stammer primært fra landbrugsarealer. Reduktionerne i tilførslerne af fosfor har haft en tydelig effekt på miljøtilstanden i fjorden, idet tidligere tiders lugtgener i forbindelse med massive forekomster af rådden søsalat i fjorden er reduceret væsentligt. Fjorden er dog stadig forurenet af næringsstoffer. I de senere år er der set tegn på, at miljøtilstanden i fjorden er i bedring. Som et naturområde tæt ved Århus by og nærliggende sommerhusområder bruges Norsminde Fjord som rekreativt område. Der foregår lidt fiskeri i fjorden, og området besøges af mange fugleinteresserede. Siden 1942 har Norsminde Fjord været udlagt som vildtreservat, som bl.a. forbyder jagt på Norsminde Fjord og de umatrikulerede tilstødende arealer og sejlads med motorbåde. Dele af de tilstødende landarealer sydøst for den nordlige del af fjorden og Norsminde Kro er fredet for at sikre den smukke udsigt over fjorden fra landevejen mod Norsminde fra syd. Hele fjorden og store dele af de tilstødende landarealer er udlagt som EF-fuglebeskyttelsesområde (nr. 30), idet området er et vigtigt overvintrings- og rasteområde for andefugle og blishøns. Norsminde Fjord indgår i det regionale overvågningsprogram for fjorde. Vegetationen er blevet undersøgt næsten hvert år siden Tilførslen af kvælstof og fosfor fra Rævs Å er målt hvert år siden I 1992 blev der foretaget en større undersøgelse af fjorden, som er fulgt op med et omfattende måleprogram i Norsminde Fjord har i Århus Amts Vandkvalitetsplan 2005 en skærpet målsætning (A). Havnebassinerne og vandområdet i umiddelbar nærhed af ydermolerne ved Norsminde Havn har en lempet målsætning (C). Målsætningen er ikke opfyldt på grund af for stor tilførsel af både fosfor og kvælstof. For at målsætningen kan opfyldes, skal tilførslen af næringsstoffer fra landbrugsarealer i fjordens afstrømningsområde nedbringes. Etablering af våde enge i oplandet til fjorden kan være en mulighed for at reducere tilførslerne af kvælstof fra landbrugsarealerne. Desuden mangler der stadig en indsats i forhold til spildevand.der er i vandkvalitesplan 2005 stillet krav om maksimal fjernelse (mindst 90%) af fosfortilførslen fra spredt bebyggelse uden for kloakeret område, og kvoten for spildevandsanlæg på 550 kg fosfor pr. år skal overholdes. 9 landmænd inden for Norsminde Fjord projektområdet deltager i projektet. Placering af deres arealer fremgår af nedenstående figur 2.2.

10 10

11 Ravn Sø Ravn Sø ligger i Ry kommune ca. 5 km øst for Ry. Søen ligger i en øst/vest vendt tunneldal dannet under sidste istid. Som i den øvrige del af det midtjyske søhøjland er jordbunden i søens opland hovedsageligt lermoræne. De nærmeste omgivelser er skovklædte bakker med spredt bebyggelse. Der findes ingen større byer i oplandet, men søen er tidligere blevet forurenet af spildevand fra mindre byer. Denne forurening er ophørt efter afskæring af spildevand. Søen modtager dog stadig forurenende stoffer (især fosfor) fra spredt bebyggelse, regnbetingede spildevandsudledninger og landbrugsaktivitet. Hovedtilløbet er Knud Å, som løber til søen fra øst. Åen fortsætter som afløb i vestenden til Knud Sø og Gudenåen. Foruden Knud Å løber en række mindre vandløb til søen bl.a. Jaungyde Bæk og Hylte Bæk. Søen er efter danske forhold meget dyb og med den vindbeskyttede beliggenhed opstår der en temperaturlagdeling af vandmasserne hver sommer. Lagdelingen medfører en naturlig betinget iltfri periode i bundvandet. Den rekreative udnyttelse af Ravn Sø omfatter badning og især lystfiskeri. Søen byder i perioder på et godt fiskeri efter gedde, aborre, søørred og krebs. Ravn Sø har siden 1989 indgået i det nationale overvågningsprogram for søer. I NOVANA programmet er Ravn Sø udpeget som intensiv overvåget sø med årlige prøvetagninger. Der udtages prøver i tilløb og afløb, så tilførslen af forurenede næringsstoffer som fosfor og kvælstof kan beregnes. Desuden udtages der vandprøver til vandkemiske og biologiske undersøgelser. Ravn Sø har i Århus Amts Vandkvalitetsplan 2005 en B2-målsætning (generel målsætning og badevandsmålsætning). Fosforkoncentrationen skal være mindre end 0,030 mg P/l (sommergennemsnit), hvilket kan opnås, når indløbskoncentrationen af fosfor er under 0,100 mg P/l (årsgennemsnit). Herved vil der være mulighed for en sigtdybde på ca. 3,0 meter (sommergennemsnit). Der er opstillet fosforkvoter for tilførslen af spildevand til Ravn Sø. Spildevandsanlæg (sum af renseanlæg og regnvandsbetingede udledninger) må således ikke overstige 27 kg P/år, og kvoten for spredt bebyggelse er 0. Der må ikke ske nogen forøgelse af tilførslen af fosfor fra landbrugsarealer i oplandet. Bidraget herfra skal derimod søges nedbragt for at forbedre miljøtilstanden i søen yderligere. Målsætningen er ikke opfyldt på grund af for stor fosfortilførsel. 8 landmænd inden for Ravn Sø projektområdet deltager i projektet. Placering af deres arealer fremgår af nedenstående figur 2.3.

12 12

13 Hinnerup Vandværk Hinnerup Vandværk oplandet ligger ca. 17 kg nord for Århus inden for Indsatsområdet til drikkevandsbeskyttelse Truelsbjerg. Den overordnede geologiske struktur i indsatsområdet udgøres af et system af begravede dale med højtliggende ler-plateauer imellem (Århus Amt, 2005). De begravede dale udgøres overvejende af sandholdige aflejringer med store mængder grundvand. De omkranses af højere liggende lerplateauer, hvorfra der foregår en væsentlig grundvandsdannelse og tilledning af vand via render til de dybe grundvandsmagasiner i dalene. Den vestlige del af Hinnerup Vandværks opland gennemskæres af en nord-syd gående begravet dal med bund i -20 til -60 m under D.N.N gennem oplandet. Her er grundvandsmagasinet op til m tyk. Den østlige del af Hinnerup Vandværk opland ligger over et højtliggende lerplateau. Umiddelbart nord for oplandet gennemskærer en øst-vest gående begravet dal området. Kvaliteten af grundvandet i indsatsområdet er overvejende god. En del steder er der dog problemer med nitrat. Jordlagenes evne til at fjerne nitrat afhænger af indholdet af reducerende stoffer som pyrit, jern og organisk stof. I gennemiltede lag, som findes tæt ved jordoverfladen findes der ikke længere reducerende stoffer, der kan fjerne nitrat. Grænsen mellem øvre, nitratholdige jordlag og dybere reducerede, nitratfrie jordlag kaldes nitratfronten. Nitratfronten bevæger sig langsomt nedad efterhånden som de reducerende stoffer, der kan fjerne udvasket nitrat, opbruges i jordlagene. I området mellem Hinnerup og Grundfør i de dybe begravede dale er nitrat trængt langt ned, og nitratfrontens dybeste beliggenhed er her på omkring 60 m under terræn. I området ved Hinnerup Vandværk er den samlede lertykkelse inden for de øverste 30 m under terræn gennemgående under 15 m, hvilket tyder på en dårlig beskyttelse over for nitrat. Alligevel er vandkvaliteten ved vandværket fortsat god, hvilket skyldes, at filtrene (hvorfra vandet pumpes) er sat i så stor dybde, at nitratfronten endnu ikke er nået ned til filterniveau. Der er dog tale om ungt vand med højt sulfatindhold, og dermed forøget risiko for visse pesticider. Nitratfronten vurderes at ligge tæt på det filtersatte niveau, idet der optræder mindre mængder nitrat ca. 5 mg/l. 5 landmænd inden for oplandet til Hinnerup vandværk deltager i projektet. Placering af deres arealer fremgår af nedenstående figur 2.4.

14 14

15 15 3. N OG P TILFØRSEL FRA LANDBRUGET TIL VANDOMRÅDERNE 3.1 Hinnerup Vandværk Hinnerup Vandværk tilføres kvælstof fra det grundvandsdannende opland til vandværket. Der er udarbejdet en indsatsplan til drikkevandsbeskyttelse i området (Indsatsplan Truelsbjerg, en plan for sikring af drikkevandsinteresser, Århus Amt, 2006) efter lov om vandforsyning. I den forbindelse er der gennemført en række undersøgelser og beregninger for at muliggøre vurdering af grundvandsmagasinernes udstrækning, størrelse, opbygning og naturlige beskyttelse ligesom de områder, hvorfra grundvandet dannes til de nuværende vandværker herunder Hinnerup Vandværk- er beregnet. Dette arbejde er grundlaget for den nuværende viden om oplandet til Hinnerup Vandværk. Hinnerup Vandværksopland ligger inden for indsatsområde Truelsbjerg, som er 4400 ha stort, mens det grundvandsdannende opland til Hinnerup Vandværk er 363 ha stort (Fig. 3.1). Med isolinierne vises, hvor stor en andel af nettonedbøren, der oppumpes på vandværket. Til fastlæggelse af det grundvandsdannende opland til Hinnerup Vandværk er undersøgelsesresultaterne sammen med øvrige oplysninger om det hydrologiske kredsløb integreret i en hydrologisk model. Her er grundvandets strømningsveje bestemt, herunder de områder hvor grundvandet dannes de grundvandsdannende oplande til de enkelte vandværker i Truelsbjerg indsatsområde. De centrale dele af oplandet bidrager med den største andel af det oppumpede vand. 330 ha (91%) af oplandet er nitratfølsomt. Dvs. at den nitrat der udvaskes fra rodzonen på de 330 ha i beregningerne forudsættes at fortsætte ureduceret ned til grundvandet. Derimod vil nitrat fra rodzonen på

16 16 den velbeskyttede del af oplandet (33 ha) blive reduceret under rodzonen, så grundvandet herfra er nitratfrit. Den beregnede vandbalance i Hinnerup Vandværk oplandet viser, at der er en total afstrømning på 262 mm. Sammenholdes oplandets størrelse med afstrømningen kan det beregnes, at ca. 45 % af afstrømningen oppumpes i Hinnerup Vandværk (ved den tilladte oppumpning på m 3 ). Resten afdrænes til vandløb eller bliver til grundvand, der ikke oppumpes her. På ler siger erfaringstal, at drænafstrømningen udgør omkring 40 % heraf, og på sandjord vurderes drænafstrømningen at udgøre knap 15 % heraf. Den gennemsnitlige nitratkoncentration i det vand, der forlader rodzonen i det grundvandsdannende opland til vandværket er beregnet til 67 mg nitrat/l +/- 5 mg/l. Det svarer til en gennemsnitlig tilførsel til grundvandet på ca. 40 kg N/ha/år i den nitratfølsomme del af oplandet. Medregnes det nitratfrie nedsivende vand fra den velbeskyttede del af oplandet, tilføres i gennemsnit 36 kg N/ha/år fra hele oplandet. Ved indregning af afstrømning, fordeling mellem oppumpet vand og afstrømmet samt nitratkoncentration kan det beregnes, at Hinnerup Vandværk oplandet tilføres ca. 7 tons N i det oppumpede vand årligt. 3.2 Norsminde Fjord og Ravn Sø Norsminde Fjord tilføres kvælstof og fosfor fra oplandet. Den største tilstrømning sker via Rævs Å, hvor der måles vand- og stofafstrømning ved Assedrup Bro kort før udløbet i Norsminde Fjord. For resten af oplandet (umålt opland) beregnes en yderligere afstrømning. Ravns Søs største tilløb er Knud Å. Projektområdet ved Ravn Sø udgør en del af Knud Å s opland. I Knud Å er der foretaget målinger gennem en årrække. Vand- og stofafstrømning til Norsminde Fjord og i Knud Å er målt og beregnet igennem en årrække (Århus Amt, 2005) se Fig Stofafstrømningen er fordelt på bidraget fra forskellige kil-

17 17 der. Baggrundsbidraget er en beregnet størrelse som udtrykker den stofafstrømning, der ville have været fra oplandet, hvis det lå hen i naturtilstand. Beregningen er baseret på målinger i vandløb i naturområder. Bidraget fra byspildevand er målt ved udløbet fra renseanlæg. Regnbetingede udløb dækker dels over overløb fra renseanlæg ved kraftig nedbør og dels over afstrømning fra veje m.v. i separatkloakerede områder. Beregningen af denne størrelse er baseret på kendskab til kloakeringsforhold, nedbørsforhold samt på normtal for afstrømningen. Bidraget fra spildevand fra spredt bebyggelse er normtalsberegnet ud fra kendskab til kloakeringsforhold og afløbsforhold fra ejendommene i det åbne land, som ikke er tilsluttet fælles kloakering. Landbrugsbidraget er beregnet som differensen mellem den målte stofafstrømning og de øvrige kilder. For fosfor vil det, der kaldes landbrugsbidrag, indeholde både fosfor, der strømmer fra landbrugsarealet enten som overfladisk afstrømning eller via dræn eller øvre grundvand samt eventuelt et bidrag fra brinkerosion, såfremt denne er større i landbrugsoplandet end den naturligt forekommende. For kvælstof vil der tilsvarende kunne tilføres kvælstof via forskellige transportveje og processer, men udvaskningen fra landbrugsarealet vil være den helt dominerende. I Fig. 3.2 er der vist to forskellige præsentationer for fosfor dels en opgjort som beskrevet ovenfor og dels en, hvor baggrundsbidrag, landbrugsbidrag og bidrag fra spredt bebyggelse er samlet i det, der betegnes som diffus fosforafstrømning. Den diffuse kvælstof- og fosforafstrømning beregnet for den samlede periode er for Norsminde Fjords opland hhv. 13,2 kg N/ha og 0,24 kg P/ha og vandafstrømningen i samme periode 246 mm. For Knud Å s opland er kvælstof- og fosforafstrømningen tilsvarende 17,7 kg N/ha og 0,27 kg P/ha og vandafstrømningen 261 mm. Kvælstof- og fosforafstrømningen ved den pågældende vandafstrømning ligger inden for det interval, som der typisk findes for landbrugsoplande (Århus Amt, 2004 (Vandløb og kilder, 2003)). Kvælstoftransporten ses at være tæt relateret til vandafstrømningen i de enkelte år. For begge oplande ses der dog et fald i kvælstoftransporten ud over, hvad der skyldes vandføringsvariationer. Generelt ses det, at landbrugsbidraget udgør langt størstedelen af afstrømningen punktkilderne har meget lille betydning for kvælstofafstrømningen. For Norsminde Fjords opland udgør landbrugsbidraget beregnet som gennemsnit for de % af den samlede tilførsel, for Knud Å 75 %. Fosfortilførslen til specielt Norsminde Fjord er reduceret markant gennem årene som følge af, at spildevandet fra Odder siden 1994 er blevet ført uden om Norsminde Fjord. Også for Malling er spildevandsrensningen blevet væsentlig forbedret (P udledningen reduceret med mere end 98% siden 1980). For Knud Å har spildevandet fra Søballe været afskåret siden Der ses dog et fald i transporten, som ikke kan forklares ved fald i spildevandsbidrag. Årsagen er formentlig, at der i tidligere tid har været forskellige ulovlige udledninger til vandløbet, som efterhånden er blevet stoppet. For specielt Norsminde Fjord og i mindre grad for Knud Å er landbrugets fosforbidrag i nogle år beregnet til at være negativt. Landbrugets fosforbidrag er mere usikkert opgjort end kvælstofbidraget. Dette skyldes flere forhold. For det første er transporten af fosfor ikke så sikkert opgjort som kvælstoftransporten. En større del at fosfortransporten sker som partikulært stof, der typisk føres

18 18 gennem vandløbet i forbindelse med store vandføringer over kort tid. Ved en normal prøvetagning i vandløbet udtages der typisk vandprøver med 14 dages interval, og de kortvarige høje vandføringer vil derfor oftest ikke blive fanget i prøvetagningen. Dette betyder, at stoftransporten af fosfor oftest vil være underestimeret specielt i vandløb, hvor der kan være store vandføringsvariationer på grund af hurtig afstrømning fra dræn og mere lerede jorde. Både Rævs Å og Knud Å hører til denne type vandløb. Såfremt stoftransporten er beregnet for lavt, vil også landbrugsbidraget blive underestimeret eller evt. negativt. En anden årsag til underestimering af landbrugsbidraget kan være beregningen af baggrundsbidraget. Baggrundsbidraget af fosfor varierer mere mellem forskellige oplande end baggrundsbidraget af kvælstof, og samtidig udgør det en større andel af den samlede transport end for kvælstof. Vi kender ikke specifikt baggrundsbidraget for disse oplande, men anvender gennemsnitstal baseret på målinger i en række andre oplande. Beregnet på denne vis udgør baggrundsbidraget i nogle år næsten hele fosforafstrømningen, hvilket kunne indikere, at baggrundsbidraget kan være overestimeret og landbrugsbidraget hermed underestimeret. De målte fosforkoncentrationer ved sommervandføring i vandløbene er i de to vandløb desuden så lave, at også dette kan indikere, at det reelle baggrundsbidrag i disse to oplande ligger lavere end det, som vi beregner ved den anvendte metode. Vi har dog ikke så specifik viden om oplandene, så vi er i stand til at fastsætte en mere lokalt specifikt baggrundsbidrag. Endelig er bidraget fra spredt bebyggelse og regnbetingede udløb også behæftede med en usikkerhed. Disse størrelser er som omtalt i høj grad normtalsberegnede og mindre sikkert opgjort. For at imødegå den store usikkerhed, der er ved at kildeopsplitte fosforbidraget til baggrunds- og landbrugsbidrag og til bidrag fra spredt bebyggelse, er disse tre bidrag samlet til det, som også betegnes som diffus fosforafstrømning. Denne størrelse vil være væsentligt mindre usikkert opgjort men kan dog stadig være påvirket af den generelle tendens til underestimering af fosfortransporten. Fra slutningen af 2005 er der igangsat en intensiv måling af fosforafstrømning i Rævs Å. Der udtages vandprøver hver time i vandløbet med en automatisk prøvetager. Prøverne puljes og analyseres således, at man vil få en mere sikker opgørelse af transporten. Stoftransporten af fosfor vil således kunne bestemmes med større sikkerhed i 2006.

19 19 4. METODEBESKRIVELSE 4.1 Modeller til beregning af N-udvaskning/-overskud Den mængde kvælstof, der tilføres et vandområde, vil være afhængig af flere forhold. Som udgangspunkt har udvaskningen fra rodzonen betydning. Men herudover har det stor betydning, hvor meget af det udvaskede kvælstof, der reduceres undervejs, enten ved vandets vej gennem reducerede grundvandsmagasiner eller i lavbundsområder, hvor vandet trænger frem. Kvælstofafstrømningen til et vandområde i et konkret år kan desuden være stærkt påvirket af klimatiske forhold. Endelig kan der i nogle oplande, hvor grundvandstilstrømningen udgør en væsentlig del af den samlede tilstrømning, være en forsinkelse imellem rodzoneudvaskningen og den kvælstofafstrømning, der måles i vandløbene, idet grundvandsdelen kan være længere tid undervejs. En forståelse for sammenhængen mellem landbrugspåvirkningen og kvælstoftilførslen til et vandområde fordrer, at man forholder sig og prøver at beskrive og kvantificere både rodzoneudvaskningen, reduktionen og eventuelt en forsinkelse. Den klimatisk betingede variation vil selvfølgelig også spille en rolle for miljøtilstanden på et givent tidspunkt i et vandområde, og såfremt der skal kunne angives en usikkerhed eller en frekvens, hvormed en given situation overskrides, bør denne variation også beskrives. Den klimatiske variation kan forstyrre beskrivelsen af den generelle sammenhæng mellem rodzoneudvaskning og tilførslen til vandområdet, men såfremt man i stedet for enkelt-år betragter en periode over nogle år, kan man i nogen grad se bort fra denne faktor. Dette afsnit omhandler kvælstofudvaskningen fra rodzonen. I første omgang præsenteres forskellige modelværktøjer til beregning af rodzoneudvaskning. Nitratudvaskningen fra rodzonen vil være stærkt afhængig af jordbundsforholdene. I et efterfølgende afsnit er jordbundsbeskrivelsen behandlet. Resultater for nitratudvaskning beregnet med de forskellige modeller og for kvælstofbalancer og Grønne regnskaber præsenteres dels på bedriftsniveau (anonymiseret) og også for de samlede projektområder. Modeller til beregning af kvælstofudvaskning samt balanceberegninger I dette projekt anvendes en række forskellige modeller og balanceberegninger til beskrivelse af kvælstofudvaskningen. Valget af model eller metode bør afhænge af formålet og datagrundlaget. Det er relevant at forholde sig til, med hvilken sikkerhed en model kan beskrive udvaskningen på forskellig skala (f.eks. for et opland eller for specifikke marker). Desuden om der er behov for en dynamisk beskrivelse, der viser udvaskning gennem året og år til år variationen eller om det er den gennemsnitlige udvaskning over en årrække, der er målet for beskrivelsen. Datagrundlaget er væsentligt for resultatet. Skal en model beskrive udvaskningen på markniveau, er behovet for stor datatæthed og kvalitet væsentlig større end hvis modellen skal beskrive udvaskningen på oplandsniveau. I de tilfælde, hvor målet er en beskrivelse for et større område eller et helt opland, vil kravet være, at en model skal kunne give en beskrivelse af nitratudvaskningen, der ligger i den rigtige størrelsesorden for området. Desuden skal modellen kunne afspejle geografiske forskelle inden for området. Dette vil f.eks. kunne danne baggrund for en vurdering af, om der samlet set er en udvaskning, der er i overensstemmelse med en miljømålsætning, og beskrivelsen vil også kunne indikere, hvor

20 20 der eventuelt er risikoområder (høj udvaskning og lav reduktion) med behov for en indsats samt områder, hvor udvaskningen ikke skønnes at udgøre nogen væsentlig miljømæssig risiko. Modeller til beskrivelse af udvaskning i større områder vil typisk skulle baseres på input data fra de forskellige landbrugsregistre. Såfremt beregningen af nitratudvaskningen sker med henblik på en eventuel regulering, hvor der vil blive stillet konkrete krav til en bedrift, vil der være et andet behov for sikkerhed. Resultatet bør i så høj grad som muligt afspejle både de lokale naturgivne forhold og landbrugspraksis - herunder afgrøder og gødskning. Både datatæthed og kvalitet er af betydning for, at der kan beregnes et så lokalt specifikt og sikkert resultat som muligt. For både modeller til oplandsberegninger og til beregninger ved konkret regulering vil det desuden være nødvendigt at forholde sig, med hvilken tidshorisont et resultat skal vurderes. En regulering eller ændring i landbrugsforhold vil typisk give et respons i udvaskning, hvor effekten efter et eller 2-3 år kan være forskellig fra effekten efter år. Følgende modeller eller opstilling af kvælstofbalancer er anvendt i AGWAPLAN og vil blive gennemgået i det følgende: Grønne Regnskaber, markoverskud beregnet i CTtools, Daisy, Skep- Daisy og N-LES Grønne Regnskaber Hovedparten af projektlandbrugene får udarbejdet et grønt regnskab. Det grønne regnskab indeholder et næringsstofregnskab på bedriftsniveau samt stald- og markbalancer. En markbalance i denne sammenhæng er et samlet næringsstofregnskab for hele markbruget på en bedrift. Der er ikke tale om balancer for enkeltmarker. Der udarbejdes næringsstofregnskaber for kvælstof og fosfor. I næringsstofregnskabet på bedriftsniveau gøres rede for alle input af næringsstoffer til bedriften i regnskabsperioden, dvs. indkøbt foder og halm, indkøbte dyr, handelsgødning, modtaget husdyrgødning og anden organisk gødning, kvælstoffiksering, indkøbt udsæd og deposition samt beholdninger af foder, afgrøder, husdyrgødning mv. ved periodens start. Endvidere gøres der rede for output af næringsstoffer fra bedriften i produkter, dvs. solgte afgrøder, dyr og mælk, afsat husdyrgødning samt beholdninger af foder, afgrøder og husdyrgødning ved periodens slutning. Input af næringsstoffer minus output af næringsstoffer er bedriftens næringsstofoverskud. Det er den del af næringsstoftilførslen, der ikke er indlejret i produkter. Kvælstofoverskuddet på bedriftsniveau omfatter kvælstof, der er tabt til det omgivende miljø ved nitratudvaskning, denitrifikation og ammoniakfordampning i stalde, lagre og marker samt ændringer i jordpuljen af kvælstof. Størrelsen af tabsposterne og ændringen i jordpuljen forsøges ikke kvantificeret i det grønne regnskab. Et næringsstofregnskab på bedriftsniveau kan opgøres med relativ stor sikkerhed, fordi de fleste input og output er veldokumenterede i form af fakturaer mv. Som supplement til næringsstofregnskabet på bedriftsniveau udarbejdes endvidere stald- og markbalancer. I et grønt regnskab er staldog markbalancer automatisk afstemt med næringsstofregnskabet på bedriftsniveau. Ud over de oplysninger, der ligger til grund for næringsstofregnskabet på bedriftsniveau, kræves der oplysning om forbruget af hjemmeavlet foder og strøelse. På nogle bedrifter er forbruget af hjemmeavlet foder veldokumenteret på grundlag af produktionsopgørelser og vejetal. På andre bedrifter er opgørelserne mere usikre. Det skal dog bemærkes, at den usikkerhed, der er på opgørelsen af hjemmeavlet foder på nogle bedrifter, har meget lille betydning for beregningen af næringsstofoverskuddene på markniveau. Outputtet i markbalancerne er nemlig baseret på nettoudbytter, dvs. solgte og opfodrede afgrøder, og inputtet af husdyrgødning i markbalancerne er bestemt ud fra det beregnede indhold