Drænvandsundersøgelsen 2011/12 Resultater

Transkript

1 Drænvandsundersøgelsen 2011/12 Resultater Juli 2012 Konsulent Camilla Lemming Chefkonsulent Leif Knudsen vfl.dk

2 Forord Denne rapport er en afrapportering af resultaterne fra den drænvandsundersøgelse, som er blevet gennemført under Dansk Landbrugsrådgivning i vinterhalvåret 2011/12. Undersøgelsen er blevet igangsat efter ønske fra landmænd, og Sektorbestyrelsen for Planteproduktion besluttede, at Videncentret for Landbrug skulle tilrettelægge prøvetagninger og dataindsamling samt analysere resultaterne. Undersøgelsens kerne er 759 analyserede drænvandsprøver, som er udtaget af henholdsvis landmænd og konsulenter. De drænvandsprøver, der er udtaget i regi af landmænd, er finansieret af de deltagende landmænd. Videncentret for Landbrug har bidraget med drænvandsprøver, der har indgået som en del af et projektarbejde, der har været finansieret af hhv. Promilleafgiftsfonden for landbrug og Den Europæiske Union ved Den Europæiske Fond for Udvikling af Landdistrikter og Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri. Institut for Bioscience, Aarhus Universitet har analyseret prøverne og har velvilligt bistået med rådgivning om, hvordan undersøgelen kunne gennemføres. Rapporten omhandler kun ét års resultater og ved vurdering af resultaterne skal man huske, at der kan være en betydelig årsvariation. Det forventes, at undersøgelsen vil fortsætte i de kommende år. Der er også i juni 2012 på udvalgte steder blevet udtaget prøver for at få et indblik i de koncentrationer, der kan måles på dræn, der også er vandførende om sommeren. Resultaterne fra disse målinger er ikke færdiganalyseret ved rapportens afslutning, men vil blive afrapporteret senere. Tak til alle deltagende landmænd, som gennem prøveudtagning af drænvand på deres bedrift, har bidraget til denne rapport og til et forbedret kendskab til næringsstofkoncentrationer i drænvand. Konsulent Camilla Lemming Chefkonsulent Leif Knudsen Videncentret for Landbrug, juli

3 Indhold Sammendrag og konklusioner Indledning Baggrund for undersøgelsen Andre drænvandsundersøgelser Sammensætningen af drænvand Oversigt og metode Deltagersammensætning og prøvetyper Prøvetagning og tidspunkter Analyse af prøver Oplysninger Analyse af resultaterne Vurdering af antallet af målinger over sæsonen samt placeringen af måletidspunkter Tidspunker for prøveudtagning Antallet af målinger Konklusion Gennemsnitlige kvælstofkoncentrationer i undersøgelsen Overordnede resultater Geografisk fordeling Udvikling gennem sæsonen og vandmængde i drænene Har nedbørsforholdene i 2011/2012 en betydning for det målte koncentrationsniveau? Konklusion Årsager til variationen i koncentrationsniveauer mellem prøvesteder Statistisk analyse på total-n Betydning af forholdet mellem rodzonevand og grundvand Typen af prøvested Afgrødefordeling Jordtypefordeling Øvrige dyrkningsoplysninger Undersøgelse af prøvesteder med høje og lave koncentrationer Konklusion Forhold mellem total-n og nitrat-n Målte kvælstofkoncentrationer vs. N-LES 3 -beregnede koncentrationer Fosfor Generelt om vurdering af fosforkoncentrationer i drænvand

4 8.2 Koncentrationer af ortho-p i undersøgelsen Forhold mellem målte nitratkoncentrationer og målte ortho-p-koncentrationer Konklusion Resultater for udvalgte dræn med hyppigere prøvetagning Systematisk udvalgte dræn Gamle drænvandsstationer Repræsentativitet af prøvesteder Den geografiske fordeling af prøvesteder Fordelingen på landskabstype (grundvandstilstrømning) Fordeling på jordtype Fordeling på afgrøde Konklusion Diskussion af drænvandsmålingernes betydning i forhold til vandplaner Beregnet kvælstofudledning i vandplanerne Sammenligning med tidligere drænvandsundersøgelser Sammenligning af koncentrationen i dræn og i vandløb Samlet udledning af kvælstof gennem dræn Placering af tiltag til reduktion af kvælstofudvaskningen Konklusion Litteratur Bilag: Bilag A. Indhentede oplysninger. Bilag B. Grundvandspejlets beliggenhed. Bilag C. Redoxgrænsens beliggenhed. Bilag D. Baggrundskoncentration af nitrat-nitrit-kvælstof. Bilag E. Baggrundskoncentration af total opløst P. Bilag F. Koncentration af total opløst fosfor i boringer med fosforanalyser af hhv. det nedre/reducerende grundvand og det øvre/iltende grundvand. Bilag G. Jordartskort Bilag H. Opdeling i georegioner efter Greve (2006). Bilag I. Beskrivelse af jordtypegrupper fordelt på JB-nummer i overjord og ler/sand i underjord. Bilag J. Prøvesteder med høje og lave koncentrationer Bilag K. Modifikationer og tilnærmelser i N-LES 3 -beregningen 3

5 Sammendrag og konklusioner Drænvandsundersøgelsen er gennemført i vinterhalvåret 2011/2012. Prøvetagningen er foretaget af landmænd og konsulenter. Videncentret for Landbrug (VFL) har koordineret prøvetagningerne og stået for indsamling af oplysninger. Institut for Bioscience, Aarhus Universitet har analyseret drænvandsprøverne for nitrat-n, total-n og ortho-p. På 232 prøvesteder fordelt i hele landet, er der udtaget prøver af drænvand minimum tre gange i løbet af vinterhalvåret 2011/12. Koncentrationerne på disse prøvesteder er i gennemsnit målt til 5,8 mg nitrat-n, 6,7 mg total-n og 0,1 mg ortho-p pr. liter, som vist i nedenstående tabel. Gennemsnit og median af nitrat-n, total-n og ortho-p for 232 prøvesteder, hvor der er udtaget prøver minimum tre gange i perioden november 2011 til marts Desuden er vist spredningen mellem prøvesteder. Nitrat-N Total-N Ortho-P mg pr. liter Gennemsnit 5,8 6,7 0,10 Median 4,8 5,6 0,035 Spredning mellem prøvesteder 4,7 4,7 0,35 Overordnet har drænvandsprøverne bidraget til en øget indsigt i den meget store variation, der er mellem forskellige dræns koncentrationsniveauer og en større forståelse for betydningen af drænvandets sammensætning (rodzonevand eller grundvand) for koncentrationsniveauet. Hvad er drænvand? I de fleste dræningssituationer begynder drænene at løbe, når grundvandsspejlet overstiger drændybden. Dermed stammer den overvejende del af drænvand i princippet fra grundvand. På højbundsjord vil drænvandet primært bestå af vand, der er afstrømmet fra rodzonen i samme efterår/vinter. På højbundsjord vil langt den overvejende del af afstrømningen ske om efteråret og vinteren, når grundvandsspejlet når drændybden. I rapporten her benævnes dette vand rodzonevand. På sådanne arealer må koncentrationen af kvælstof i drænvandet forventes at være påvirket af landbrugspraksis på arealerne. På lavbundsjord vil grundvandsspejlet ofte stå over drænene i det meste af året, og drænene løber derfor også om sommeren. Drænvandet vil derfor bestå af grundvand, der kan være dannet i årene forud og på andre arealer. Drænvandet vil her være påvirket mere af de kemiske processer omkring grundvandsspejlet end af landbrugspraksis på arealerne. Gennemsnitlige koncentrationer af kvælstof i drænvandsprøverne Ud fra en analyse af drævandsdata fra Landovervågningsoplandene med ugentlige prøveudtagninger er det vurderet, at tre prøvetagninger i vintersæsonen placeret i hhv. november, januar og marts har været tilstrækkeligt til at give et niveau for drænvandskoncentrationen i vinterafstrømningen. Der er ikke foretaget afstrømningsmålinger i drænene, men da det gennemsnitlige koncentrationsniveau ikke har varieret særlig meget mellem månederne er det vurderet at en afstrømningsvægtning af de målte koncentrationer kun ville betyde lidt for koncentrationsniveauet. En vægtning vil således maksimalt kunne forøge gennemsnitskoncentrationen med 0,5 mg total-n pr. liter. Gennemsnittet af prøvestederne dækker over en meget stor variation mellem de forskellige prøvesteder, fra omkring 0 til omkring 30 mg total-n pr. liter. Halvdelen af prøvestederne har gennemsnitskoncentrationer på under 5,6 mg total-n pr. liter. 4

6 Årsager til variation i kvælstofkoncentrationer mellem prøvesteder Det blev på forhånd antaget, at vandføring i dræn i sommerperioden ville være ensbetydende med en tilstrømning af grundvand til drænene. Der er imidlertid ikke fundet forskel i koncentrationsniveauet mellem dræn, hvor deltagerne har vurderet, at der normalt løber vand om sommeren og prøvesteder, hvor det er vurderet, at der ikke løber vand. En anden antagelse er, at der sker en højere grad af grundvandstilstrømning til dræn på lavbundsarealer end til dræn på højbundsarealer, og en opdeling på deltagernes vurdering af landskabstypen viser da også at niveauet gennemsnitligt har været lavere på lavbund (5,3 mg total-n pr. liter) end på højbund (7,6 mg total-n pr. liter). Også afgrødekombinationen på det afdrænede areal ser ud til at have en indflydelse på koncentrationsniveauet i drænene. De højeste koncentrationer er målt for arealer, hvor den primære afgrøde har været majs eller raps, mens de laveste er målt for arealer med frøgræs eller vedvarende græs. For arealer, hvor korn har været den primære afgrøde i 2011, er der ikke målt nogen forskel i koncentrationerne som følge af det efterfølgende efterårsdække. Der er således ikke målt forskelle i koncentrationer på arealer efter korn uden bevoksning, bevoksning i form af efterafgrøder eller ved tilsåning med vintersæd. En af årsagerne kan være en dårlig udvikling af efterafgrøder mange steder i efteråret Koncentrationsniveauet i 2011/12 i forhold til normale år og andre drænvandsundersøgelser Koncentrationen af kvælstof i drænvand i vinterhalvåret 2011/12 har sandsynligvis ligget på et lavt niveau i forhold til andre år. En sammenligning af kvælstofkoncentrationer i dræn, hvor der er målt både i 2011/12 og bagud i tiden tyder på, at det gennemsnitlige niveau i kan være omkring % af niveauet i mere normale år. Det lave niveau skyldes sandsynligvis atypiske nedbørsforhold, hvor især en ekstremt stor nedbør i august 2011 kan have betydet, at en mindre mængde kvælstof har været tilgængelig for udvaskning i vinterhalvåret. Koncentrationen i 6 dræn i LOOP (Landovervågningsoplande) i 2011/2012 er godt 40 pct. højere end koncentrationerne på højbundsjord i drænvandsundersøgelsen. Årsagen hertil kan være, at der kun måles på 6 dræn i LOOP-oplandene, og at disse omhyggeligt er udvalgt efter, at grundvandstilstrømningen til drænene skal være lav. I drænvandsundersøgelsen kan der også i dræn på højbund forekomme en vis tilstrømning af grundvand, der vil give en lavere koncentration. På grund af det store antal dræn i drænvandsundersøgelsen må koncentrationer målt her give et bedre udtryk for koncentration i drænvand henover landet og opdelt på høj- og lavbundsjord i forhold til de forholdsvis få målinger i LOOP. Drænvandsmålingernes betydning i forhold til vandplaner og placering af virkemidler Drænvandsundersøgelsen kan ikke sammenlignes direkte med den beregnede kvælstofudledning i Vandplanerne. Vandplanerne bygger på målinger af kvælstofkoncentration og vandafstrømning gennem vandløb i de målte oplande, som udgør ca. 50 pct. af landet. I de umålte oplande modelberegnes kvælstofudledningen ud fra målinger i de målte oplande. I de umålte oplande bør koncentrationerne i drænvandsmålingerne sammenholdes med den beregnede udledning. Ud fra både LOOP-resultater og drænvandsundersøgelsen må det forventes, at den samlede udledning af kvælstof til det marine miljø i 2011/12 vil blive væsentligt lavere end de ca ton, der ligger til grund for Vandplanerne. Det kan skyldes en lav klimabetinget udledning i 2011/12, men også den nedadgående trend i kvælstofudledningen, der er set i de senere år bl.a. på grund af en bedre kvælstofudnyttelse i landbruget. Mange målinger i drænvandsundersøgelsen viser så lave koncentrationer af kvælstof, at der ikke er nogen sammenhæng mellem landbrugspraksis og kvælstofkoncentrationen i drænvandet. Virkemidler til reduktion 5

7 af kvælstofudledningen som f.eks. ekstra efterafgrøder på sådanne arealer vil derfor ikke have en effekt eller kun have en marginal effekt. Specielt i Nordjylland, hvor der er foretaget mange drænvandsmålinger, og hvor kravet til ekstra efterafgrøder bliver stort, viser undersøgelsen, at effekten af efterafgrøder vil være beskeden. Det vil også gælde i andre områder i landet, hvor reduktionen af nitrat mellem rodzone og det marine miljø er stor. Fosfor Med kun tre prøvetagninger kan koncentrationen af total-fosfor i dræn ikke bestemmes med tilstrækkelig nøjagtighed, fordi koncentrationen svinger meget. Da gennemsnittet af ortho-p-koncentrationerne er meget præget af en gruppe prøver med meget høje koncentrationer, er medianen på 0,035 mg ortho-p pr. liter mere velegnet til angivelse af de typiske koncentrationer i undersøgelsen % af prøvestederne har meget høje koncentrationer af ortho-p (>0,1 mg pr. liter), hvilket sandsynligvis primært skyldes at disse prøvesteders geografiske placering er på steder hvor fosforniveauet i undergrunden er naturligt højt pga. en stor forekomst at marine aflejringer. Men mange af de høje fosforniveauer hænger også sammen med en placering på lavbundsarealer og/eller et stort humusindhold i jorden. Generelt er det vanskeligt at vurdere koncentrationer af ortho-p i drænvand og den miljømæssige betydning. Repræsentativitet af resultaterne Det samlede gennemsnit af prøvestederne i undersøgelsen kan ikke anvendes som et udtryk for den generelle koncentration af drænvand i Danmark i 2011/12. For kvælstof skyldes det især, at lavbundsarealer sandsynligvis er overrepræsenteret i undersøgelsen (40-45 % af prøvestederne) i forhold til det samlede drænede areal i Danmark (ca. 20 % af det afdrænede areal). For fosfor skyldes det især, at en stor andel af prøvestederne er udtaget i egne af landet med en høj baggrundskoncentration af fosfor. Undersøgelsen giver dog langt større information om spredningen i koncentrationen i drænvand end hidtidige undersøgelser, hvoraf langt de fleste er foretaget på højbundsjord. 6

8 1 Indledning 1.1 Baggrund for undersøgelsen Kvælstofudledningen til vandmiljøet via dræn på landbrugsjord udgør en betydelig del af den samlede kvælstofudledning. Mere end 50 pct. af landbrugsarealet er drænet, og det antages normalt, at dræningen betyder, at kvælstof udledes ureduceret fra rodzonen til vandløb. I modsætning hertil sker der en stor reduktion af nitrat ved denitrifikation af nitrat til atmosfærisk kvælstof i den del af afstrømningen til vandløb fra dyrkede arealer, der sker via grundvand. I forbindelse med kravene om reduktion af kvælstofudledningen i Grøn Vækst og vandplanerne udtrykte mange landmænd ønske om at få målinger, der belyser udvaskningen af kvælstof ved den nuværende landbrugspraksis. Ønsket var bl.a. næret af nye resultater af målinger på dræn i forbindelse med ansøgning om tilskud til etablering af minivådområder, der i flere tilfælde viste meget lave kvælstofkoncentrationer. Sektorbestyrelsen for Planteproduktion under Landbrug & Fødevarer besluttede, at Videncentret for Landbrug skulle iværksætte et program til monitering af kvælstofindhold i drænvand. Moniteringen skulle bygges op, så landmænd selv kunne tilmelde prøvesteder og udtage prøver. Prøveudtagning og analyser skulle betales af landmanden selv. Desuden skulle der måles på 16 dræn, som skulle vælges systematisk af Videncentret efter geografi, jordtype, bevoksning mv. Denne prøveudtagning skulle foretages af konsulenter i Dansk Landbrugsrådgivning, og omkostningerne hertil skulle afholdes af Videncentret. Videncentret for Landbrug har derfor tilrettelagt en monitering af indholdet af kvælstof og fosfor i drænvand i afstrømningsperioden 2011/2012. Moniteringsprogrammet blev diskuteret med forskere fra Aarhus Universitet, der på baggrund af data fra intensive målinger på dræn i Landovervågningsoplande siden 1990, kunne rådgive om det nødvendige antal prøver i afstrømningsperioden og hvilke analyser og -metoder, der med fordel kunne inddrages. Resultatet af denne diskussion blev, at der skulle udtages minimum 3 prøver pr. dræn i afstrømningsperioden, og der skulle analyseres for nitrat- og totalkvælstof samt orthofosfat. Det skulle give en rimelig sikker bestemmelse af gennemsnitskoncentrationen af kvælstof henover afstrømningsperioden. Derimod blev det vurderet ikke at være muligt indenfor rammerne af denne monitering at bestemme vandafstrømningen gennem drænene, fordi det vil kræve langt flere målinger over afstrømningsperioden. Formålet med moniteringen var derfor at få et bedre kendskab til niveauet for kvælstofkoncentrationer i drænvand og specielt til variationen i kvælstofkoncentration mellem lokaliteterne. Formålet var desuden at forsøge at forklare variationen i koncentrationer ud fra indsamlede oplysninger om landskabs- og jordtyper samt landbrugspraksis på lokaliteterne. Resultaterne af moniteringen skal sammenlignes med koncentrationerne af kvælstof fundet i tidligere drænvandsundersøgelser. 1.2 Andre drænvandsundersøgelser Der er gennem tiden foretaget en række undersøgelser af drænvand i forskellige i sammenhænge og i forskellige tidsperioder. I figur 1 ses en oversigt over undersøgelser i fire forskellige sammenhænge. På alle de nævnte dræn er der foretaget afstrømningsmålinger, og i programmerne VAP og LOOP er der også foretaget målinger af næringsstofkoncentrationer. Udover de i figur 1 nævnte undersøgelser har også Danmarks JordbrugsForskning (tidligere Statens Planteavlsforsøg) gennemført undersøgelser af drænvand. Drænvandundersøgelserne blev startet i 1971 på 15 morænelerjorde fordelt over landet (Hansen og Pedersen, 1975). I 1978 blev programmet reduceret til fire 7

9 stationer, som var i drift indtil I forbindelse med andre projekter blev der i 70'erne opstartet yderligere tre stationer, som ligeledes har været i drift indtil Målingerne blev ved 5 stationer genoptaget i perioden for midler fra Erhvervsfinansieret Planteforskning bevilliget af Sektorbestyrelsen for Planteproduktion. Ved vurderingen af næringsstofkoncentrationerne i de forskellige undersøgelser skal man være meget opmærksom på, hvordan markerne er valgt ud. Fælles for de nævnte undersøgelser er, at hovedparten af drænene er placeret på højbundsarealer på typiske morænelersjorder, hvor en grundvandstilstrømning fra tilstødende arealer er vurderet at være begrænset (se blandt andet oversigten i figur 1). I tabel 1 er vist koncentrationer fra 3 LOOP-oplande (i alt 7 dræn) og 4 dræn fra Statens Planteavlsforsøg. Alle er baseret på ca. ugentlige målinger. Af de i alt 11 dræn i tabel 1 er de 10 af dem placeret på højbundsarealer. Generelt synes næringsstofkoncentrationer i drænvand på lavbundsjorde dermed ikke særlig velbelyst. Station Program Tidsperiode JB-nr. Jordart Slæggerup VAP Moræneler Estrup VAP ,5 Ferskvandssand Fårdrup VAP ,5 Moræneler Silstrup VAP Moræneler Prisbro SMP (DMU) Moræneler Farre SMP (DMU) Moræneler Lille Egesgård Suså-projektet Moræneler Aversi Østergård Suså-projektet Moræneler Stølsgård Suså-projektet Moræneler LOOP 1, st. 103 LOOP Moræneler LOOP 1, st. 105 LOOP Moræneler LOOP 1, st. 106 LOOP Moræneler LOOP 1, st. 107 LOOP Moræneler LOOP 4, st. 401 LOOP Moræneler LOOP 4, st. 402 LOOP Moræneler LOOP 4, st. 404 LOOP Moræneler LOOP 4, st. 405 LOOP Moræneler LOOP 4, st. 406 LOOP Moræneler LOOP 2, st. 201 LOOP Moræneler Figur 1. Til venstre er vist en oversigt over drænstationer med afstrømningsmålinger. Koncentrationsmålinger er foretaget på stationerne i programmerne VAP og LOOP. Oversigten er lavet på baggrund af Iversen (2011). VAP = The Danish Pesticide leaching Assessment Programme, SMP (DMU) = et projekt under Det strategiske Miljøforskningsprogram kørt af DMU, LOOP = Landovervågningsoplande. Til højre er vist placeringen af de 19 stationer. 8

10 Tabel 1. Koncentrationer i LOOP og Statens Planteavlsforsøg. Baseret på ugentlige koncentrationsmålinger. Antal Nitrat-N Total-N Lokalitet dræn Måleserie Jordtype Arealtype Periode (mg/l) (mg/l) LOOP 1 (Lolland) 4 Landovervågningen 1 Lerjord Højbund 2000/ /11 14,4 15,3 LOOP 2 (Himmerland) 1 Landovervågningen 1 Sandjord Lavbund 2000/ /11 5,9 6,8 LOOP 4 (Fyn) 2 Landovervågningen 1 Lerjord Højbund 2000/ /11 12,0 12,9 Åbenrå 1 Statens Planteavlsforsøg 2 Lerjord (JB8) Højbund ,8 4,7 Lunding (Haderslev) 1 Statens planteavlsforsøg 2 Lerjord (JB6) Højbund ,0 19,8 Næstved 1 Statens Planteavlsforsøg 2 Lerjord (JB6) Højbund ,7 12,7 Silstrup 1 Statens planteavlsforsøg 2 Lerjord (JB6) Højbund ,5 9,4 1) Koncentrationer er angivet som afstrømningsvægtede gennemsnit for perioden på baggrund af datasæt stillet til rådighed af Institut for Bioscience, Aarhus Universitet 2) Koncentrationer er angivet som afstrømningsvægtede gennemsnit for perioden på baggrund af datasæt stillet til rådighed af Institut for Agroøkologi, Aarhus Univeristet 1.3 Sammensætningen af drænvand Hvad består drænvand af? I de fleste dræningssituationer begynder drænene at løbe, når grundvandsspejlet overstiger drændybden (Jensen 2010). Dermed stammer alt drænvand i princippet fra grundvand. En mindre del af afstrømningen gennem dræn kan dog være vand, der transporteres direkte fra jordoverfladen til dræn via makroporer. Det kan give et bidrag til drænafstrømningen, selvom om grundvandspejlet står under drændybden. Der er ukendt, hvor stor en andel af drænvandafstrømningen, der stammer fra makroporestrømning. Det vurderes generelt dog kun at udgøre en mindre del af den samlede drænafstrømning, selvom der må forventes en vis forskel mellem jordtyper. Makroporestrømning har generelt primært betydning for stoffer, der ikke ellers er tilbøjelige til udvaskning (Jacobsen og Kjær 2007, Petersen et al. 2012). For at forklare oprindelsen af det vand, der løber i drænene, opdeler vi her drænvandet i rodzonevand og grundvand. Rodzonevand Med rodzonevand menes her vand, som er strømmet ned gennem rodzonen, enten via jordmatricen eller via makroporer, og ikke har været ret meget længere nede end drændybden. I perioder med store nedbørsmængder og kun lille fordampning/optagelse (typisk vinter) kan strømningen medføre en midlertidig hævning af grundvandsspejlet, således at vandet fra rodzonen løber mere eller mindre direkte ud gennem drænene. Koncentrationen af kvælstof i rodzonevandet er meget afhængig af landbrugspraksis, men en udbredt denitrifikation i rodzonen og omkring et fluktuerende grundvandsspejl kan være medvirkende til at sænke kvælstofindholdet i vandet. Grundvand Med grundvand menes her vand, der stammer fra mere blivende grundvandsmagasiner, og som løber ud gennem drænene i situationer med permanent højt grundvandsspejl (lavbundsarealer) eller i situationer, hvor grundvandet presses op til jordoverfladen (trykvand). I dræningssammenhæng vil der primært være tale om det øvre grundvand, som dog godt kan være mere eller mindre blandet med grundvand fra dybereliggende magasiner. Koncentrationen af kvælstof i det øvre grundvand er typisk lavere end i rodzonevandet, og er typisk faldende med dybden på grund af geokemisk og mikrobiel betinget nitratreduktion (denitrifikation) i grundvandsmagasinerne (Grant et al. 2011). 9

11 1.3.2 Drænvand på højbundsjorde På de fleste systematisk drænede højbundsjorde består drænvandet hovedsageligt af rodzonevand, dvs. vand, som er strømmet mere eller mindre direkte ned gennem rodzonen og ud i drænene. På disse jorde, vil man forvente, at der stort set udelukkende sker afstrømning gennem drænene om vinteren, hvor nedbøren overstiger fordampningen, og der derfor dannes et midlertidigt højtliggende grundvandsspejl (se figur 2) Koncentrationen af kvælstof i drænvandet vil under disse forhold kunne forventes at svare til koncentrationen i rodzonevandet. Dette ses f.eks. på to drænede højbundsjorde i Landovervågningsoplandene, hvor der måles stort set samme koncentrationer i drænvandet som i jordvandet (Grant et al. 2011). I udviklingen af N- LES 3 -modellen, der anvendes til beregning af udvaskning fra rodzonen, har indgået 94 observationer fra drænvand på højbundsjorde (Kristensen et al. 2003), hvilket understreger, at det er en udbredt opfattelse, at udvaskningen gennem dræn på højbundsjorde svarer til udvaskningen fra rodzonen. Nogle højbundsjorde kan dog også være mere lokalt drænede, enten grundet lavninger, hvor vandet samles, og grundvandsspejlet derfor står tæt ved jordoverfladen (figur 3), eller hvis der forekommer såkaldt trykvand, hvor teksturen i jordlagene er på en sådan måde, at dybereliggende grundvand presses op til jordoverfladen i pletter i marken (figur 4). Afhængigt af påvirkningen af trykvand vil sådanne dræn løbe i en større eller mindre del af sommerperioden. I begge tilfælde vil koncentrationen udover at være direkte påvirket af dyrkningsforhold på det lokalt afdrænede areal, også være påvirket af koncentrationen i det grundvand, der strømmer til drænet, som kan komme fra et større areal. Hvis dette grundvand har været under redoxgrænsen vil nitratholdet være reduceret og koncentrationen derfor lav. Samtidig kan der ske en dentrifikationdenitrifikation omkring det fluktuerende grundvandsspejl, som også reducerer nitratindholdet. Det kan derfor være vanskeligt at tolke koncentrationen af kvælstof i drænvand for sådanne arealer Drænvand på lavbundsjorde Lavbundsjorde kan opdeles i lavbund i ådale og lavbund, som ikke er placeret i ådale. Lavbund ikke i ådale Lavbundsarealer, der ikke er placeret i ådale, er typisk flade lavtliggende arealer tæt ved fjorde. Arealerne er drænede, fordi grundvandsspejlet permanent ligger højt, og ofte vil der også om sommeren være afstrømning gennem drænene (figur 5). Drænvandet om sommeren vil stort set udelukkende være grundvand, mens det om vinteren vil være en blanding af grundvand og vand, der er strømmet ned gennem rodzonen samme efterår og vinter. Kvælstofkoncentrationen vil derfor i mindre grad være direkte påvirket af dyrkningsforhold, og vil i højere grad være afhængig af andelen af grundvand i drænet og reduktionsforholdene i grundvandet. Det forventes, at koncentrationen ligger på et lavt niveau, dels fordi tilstrømningen af grundvand fortynder vandet fra rodzonen, og dels fordi det højtstående grundvandsspejl kan betyde udbredt denitrifikation i rodzonen/drændybden. Lavbund i ådale Lavbundsarealer i ådale vil ofte ligge lavt i forhold til omkringliggende arealer, og kan være drænede både som følge af en stor tilstrømning af vand fra højereliggende arealer og som følge af en generelt høj grundvandsstand (figur 6). Sammensætningen af drænvandet kan derfor være meget kompleks, og koncentrationen vil afhænge af hvor meget vand, der strømmer til fra forskellige steder. Grundet ofte forholdsvist fugtige forhold på arealerne, kan der også være udbredt denitrifikation på arealet, som forstærkes af, at der normalt er et højt indhold af organisk stof i jorden. 10

12 1.3.4 Konklusion vedrørende drænvandets bestanddele Koncentrationen i drænvand vil være påvirket af, om det hovedsageligt består af rodzonevand, der er strømmet ned gennem jorden i løbet af samme efterår eller vinter eller om det består af grundvand, der kan være tilstrømmet fra tilstødende arealer og dannet i mange år forud. Består drænvandet hovedsageligt af rodzonevand vil det være påvirket af den aktuelle landbrugspraksis på arealet. Består drænvandet hovedsageligt af grundvand vil koncentrationen mest være påvirket af reduktionsforholdene for nitrat i grundvandet og denitrifikation omkring det fluktuerende grundvandsspejl. Forholdet mellem rodzonevand og grundvand i det enkelte dræn kan vurderes ud fra, hvor stor afstrømningen er om sommeren, idet afstrømningen om sommeren primært vil bestå af grundvand. A) Vinter B) Sommer Figur 2. Vandstrømninger på systematisk drænet højbundsjord. Om vinteren (til venstre) løber drænene, fordi grundvandsspejlet står over drænene. Drænvandet består overvejende af vand, som er strømmet ned gennem rodzonen samme efterår og vinter. Om sommeren (til højre) vil grundvandsspejlet være sænket til under drændybde, og der vil typisk ikke løbe vand drænene. Der kan være en svag opadgående vandbevægelse. Figur 3. Vandstrømninger ved dræning af lavning på højbundsjord. Vandet samles i lavningen og medfører et højstående grundvandsspejl. Vandet i drænet er en blanding af vand, der er strømmet ned gennem rodzonen samme efterår og vinter, og grundvand, der kan komme fra højereliggende arealer. Afhængigt af, hvor stærk påvirkningen er, vil drænet også løbe om sommeren. Figur 4. Dræning ved forekomst af trykvand på højbund. Vandstandsende lag (det skraverede) over grundvandsspejlet medfører et tryk fra grundvandet, som gør at grundvandet presses ud gennem mere let gennemtrængelige lag (det prikkede), hvorfor der her kan være behov for dræning. Drænvandet består af grundvand, som kan have meget forskellig oprindelse. 11

13 A) Vinter B) Sommer Figur 5. Dræning på flade homogene lavbundsjorde (lavbundsarealer ikke i ådale). Både vinter (til venstre) og sommer (til højre) står grundvandsspejlet typisk over drænene. Om vinteren består drænvandet dels af vand, der samme efterår og vinter, er strømmet ned gennem rodzonen, og dels af grundvand, der kan have forskellige oprindelse. Om sommeren består drænvandet stort set udelukkende af grundvand, og der kan være en svag opadgående vandbevægelse. Figur 6. Dræning på lavbundsjord i ådale. Dræningen sker som følge af tilstrømning af vand fra højereliggende arealer og en generelt høj grundvandsstand. Sammensætningen af drænvandet kan derfor være meget kompleks. 12

14 2 Oversigt og metode Drænvandsundersøgelsen er gennemført i vinterhalvåret 2011/2012. Prøvetagningen er foretaget af landmænd og konsulenter. På tre dræn, hvor der tidligere er gennemført drænvandsundersøgelser, er anvendt samme prøveudtagere, som det daværende Danmarks Jordbrugs Forskning anvendte. VFL (Videncentret for Landbrug) har koordineret prøvetagningerne og stået for indsamling af oplysninger. Institut for Bioscience, Aarhus Universitet har analyseret drænvandsprøverne. I alt er der taget prøver 254 lokaliteter på forskellige typer af prøvesteder, hvoraf ikke alle er dræn. Fordelingen af prøvesteder ud fra type fremgår af tabel 2. Som det fremgår af tabellen, er der givet oplysninger for størstedelen, i alt 249 steder. Tabel 2. Fordelingen af prøvesteder ud fra typen af prøvested. Prøvestedstype Antal steder Drænudløb 115 Drænbrønd 105 Afvandingskanal el. -grøft 13 Pumpebrønd el. -station 6 Vandløb 6 Spildevand 4 Oplysninger mangler 5 I alt Deltagersammensætning og prøvetyper I undersøgelsen har indgået forskellige former for deltagelse (se tabel 3 for antal). Systematisk udvalgte dræn: Disse dræn er udvalgt efter kriterier fastsat af VFL. Kriterierne er fastsat for at opnå en spredning på geografi, jordtype og afgrøde. Prøvetagningen er foretaget af lokale konsulenter og er finansieret af VFL. Der er sigtet efter prøvetagning fem gange (november, december, januar, februar, marts). Disse dræn indgår i den samlede opgørelse, men resultater herfra er også specifikt beskrevet i afsnit 9. Gamle drænvandsstationer: Disse er dræn hvorfra der også tidligere er udtaget prøver under Danmarks JordbrugsForskning (tidligere Statens Planteavlsforsøg) (Hansen et al. 2006). Prøvetagningen i 2011/2012 er foretaget af lokale beboere, som også tidligere har udtaget prøver. VFL har finansieret prøvetagningen. Der er sigtet efter prøvetagning fem gange (november, december, januar, februar, marts). Disse dræn indgår i den samlede opgørelse, men resultater herfra er også specifikt beskrevet i afsnit 9. Landmand: Denne gruppe af prøver er udtaget af landmænd, som har tilmeldt sig og selv finansieret prøvetagningen. Der er sigtet efter prøvetagning tre gange (november, januar, marts). Oplysninger om prøvestederne og prøvetagningen er primært indhentet via elektronisk spørgeskema (Survey Xact). Konsulent for landmand: For denne gruppe af prøver har landmænd betalt en konsulent for at stå for prøveudtagning og indberetning af oplysninger. Der er sigtet efter prøvetagning tre gange (november, januar, marts). 13

15 Tabel 3. Fordelingen af prøvesteder ud fra formen for deltagelse, samt planlagt antal prøvetagningsgange. Antal steder Planlagt antal prøvegange Systematisk udvalgte dræn 16 5 Gamle drænvandsstationer 3 5 Konsulent for landmand Landmand Prøvetagning og tidspunkter VFL har, efter rådgivning fra Institut for Bioscience, Aarhus Universitet, udarbejdet en vejledning i prøveudtagning (Videncentret for Landbrug 2011), som alle prøvetagere har fået tilsendt. Der er sigtet efter prøvetagning hhv. tre og fem gange i løbet af vinterhalvåret. Af tabel 4 fremgår de tilsigtede datoer for prøvetagning. Antallet af prøvetagninger og tidspunktet for prøvetagningen er i høj grad blevet gennemført som planlagt. Der er dog undtagelser fra dette, og enten tørlagte dræn (især november) eller dykkede dræn (januar) har betydet af nogle prøvetagninger måtte udskydes eller droppes. Ligeledes har der været landmænd, der af forskellige årsager ikke har taget en prøve på det planlagte tidspunkt. Fordelingen på antallet af prøveudtagninger pr. prøvested fremgår af tabel 5, og i tabel 6 ses fordelingen på antal prøver udtaget i hver måned. I alt er der analyseret 777 prøver. Vurdering af antal målinger og den tidsmæssige placering er givet i afsnit 3. Tabel 4. Tidspunkter for prøvetagning Dato Ved 3 prøvetagninger Ved 5 prøvetagninger november 2011 x x december 2011 x januar 2012 x x februar 2012 x marts 2012 x x Tabel 5. Antal prøveudtagninger pr. prøvested Antal prøveudtagninger Antal prøvesteder Tabel 6. Antal prøver udtaget i de enkelte måneder. November December Januar Februar Marts I alt Antal prøver Analyse af prøver Alle udtagne prøver er indsendt til Institut for Bioscience, Aarhus Universitet, som har stået for analyse af prøverne. Prøverne er analyseret for indhold af nitrat-n, total-n og ortho-p efter standardiserede metoder, hhv. Dansk Standard 223, 221 og Oplysninger De indhentede oplysninger fremgår af bilag A. 14

16 Det skal bemærkes, at det i forbindelse med opgørelsen af resultaterne har været nyttigt at tilføje ekstra kategorier for nogle af oplysningerne. Det gælder f.eks. prøvestedstypen, hvor der er tilføjet kategorierne Spildevand og Pumpebrønd eller -station. Kategoriseringen er sket ifølge kommentarer fra deltagerne, hvori de har givet uddybende oplysninger om deres prøvested. 2.5 Analyse af resultaterne I arbejdet med at analysere resultaterne er der fokuseret på resultater fra prøvesteder, hvor der er udtaget prøve af drænvand, dvs. drænudløb, drænbrønd, afvandingskanal el. grøft og pumpebrød el. -station. Samtidig er der kun medtaget resultater fra steder, som opfylder det oprindelige krav om minimum tre prøver pr. prøvested. Med mindre andet er angivet, er resultater dermed vist for de prøvesteder, hvor der er udtaget minimum tre prøver af drænvand, hvilket er gældende for i alt 232 af de 254 prøvesteder, svarende til i alt 759 drænvandsprøver. Ved anvendelse af kortmateriale, er prøvestederne plottet ind ifølge oplyste koordinater for de pågældende prøvesteder. Koordinater er kendt for 214 af de 232 prøvesteder. 15

17 3 Vurdering af antallet af målinger over sæsonen samt placeringen af måletidspunkter 3.1 Tidspunker for prøveudtagning Tidspunktet for målingerne (se tabel 4) er valgt for at få prøvetagningerne fordelt jævnt over perioden med størst afstrømning. Ser man på de to LOOP-oplande i figur 7, ser man at for både oplandet på lavbundsjord (LOOP 2, Himmerland) og oplandet på højbundsjord (LOOP 1, Lolland), er månederne fra november til marts de måneder, der har den største afstrømning. For LOOP 2 er perioden også den med de højeste nitrat-koncentrationer, mens nitrat-koncentrationerne for LOOP 1 er mere ensartede over året. Figurerne indikerer, at på højbundsarealer som LOOP 1, vil målinger over vinteren være retvisende for koncentrationen for hele året, dels fordi at koncentrationerne er ca. lige høje sommer og vinter og især fordi afstrømningsmængderne om sommeren er ubetydelige. På lavbundsarealer, som LOOP 2, synes gennemsnittet af vintermålingerne at give en gennemsnit i den høje ende af årsgennemsnittet. Figur 7. Nitrat-koncentrationer og afstrømning for hhv. LOOP 1 (højbund) og LOOP 2 (lavbund) som gennemsnit for perioden 2000/ / Antallet af målinger Det er valgt, at der på de enkelte prøvesteder skulle tages målinger minimum tre gange i løbet af afstrømningssæsonen (vinter). En hyppigere prøvetagning ville give en bedre sikkerhed på gennemsnittet, men i samarbejde med Institut for Bioscience, Aarhus Universitet er vurderet, at tre målinger vil være tilstrækkeligt til at opnå en tilfredsstillende sikkerhed på målingerne. Sammenlignes med målinger over en afstrømningssæson i LOOP-oplandene synes tre målinger i de fleste tilfælde at give et rimeligt billede af gennemsnittet (se figur 8). Det kan dog også bemærkes, at der i nogle år forekommer peaks i koncentrationen indenfor meget kort tid, og at disse ikke nødvendigvis fanges. Dette er især gældende for LOOP 2, men ses også på LOOP 1 (2004) og LOOP 4 (2009). For LOOP 4 ses desuden jævnt fordelt store svingninger i koncentrationerne inden for kort tid (f.eks. år 2003, hvor der lige omkring midt januar er målt ca. 8 til ca. 12 mg pr. liter inden for kort tid). 16

18 For at kvalificere vurderingen fra figur 8 er der for tre udvalgte sæsoner lavet en sammenligning mellem gennemsnittet af tre punktmålinger og gennemsnittet af alle punktmålinger i en sæson (se tabel 7). Det fremgår, at der er en god overensstemmelse for de tre eksempler. Figur 8. De grønne prikker viser målinger af nitrat-n i tre dræn hhv. LOOP 1 (Lolland), LOOP 4 (Fyn) og LOOP 2 (Himmerland) for perioden fra til Målinger er foretaget ca. ugentligt i de perioder, hvor der er afstrømning gennem drænene. De røde streger viser tidspunktet svarende til prøvetagning midt i november, midt i januar og midt i marts. Baseret på data stillet til rådighed af Institut for Bioscience, Aarhus Universitet. Gns. nitrat-n (mg pr. liter) Sæson 3 punktmålinger Alle punktmålinger LOOP 1, st / / ,2 8,7 LOOP 4, st / / ,4 10,5 LOOP 2, st / / ,5 5,4 Tabel 7. Eksempel på udregning af gennemsnitlig nitrat-n-koncentration for en afstrømningssæson, hhv. som gennemsnit af tre punktmålinger og som gennemsnit af alle punktmålinger i en sæson. De tre punktmålinger er valgt så de ligger tættest på de tre punktmålinger i drænvandsundersøgelsen 2011/12, dvs. hhv november, januar og marts. Baseret på data stillet til rådighed af Institut for Bioscience, Aarhus Universitet. 17

19 3.3 Konklusion På baggrund af undersøgelser af et datasæt med kontinuerte (ugentlige) målinger af kvælstofkoncentrationer i drænvand (LOOP), vurderes tre prøvetagninger i vintersæsonen placeret i hhv. november, januar og marts at være tilstrækkeligt til at give et korrekt niveau for drænvandskoncentrationen i vinterafstrømningen. 18

20 4 Gennemsnitlige kvælstofkoncentrationer i undersøgelsen 4.1 Overordnede resultater I tabel 8 er vist gennemsnit af nitrat-n og total-n for de 232 prøvesteder, hvor der er taget prøver af drænvand minimum tre gange i perioden, og i figur 9 er alle gennemsnit af total-n på de enkelte prøvesteder opstillet efter størrelsen på total-n-indholdet. Gennemsnittet af total-n ligger på 6,7 mg N pr. liter, mens medianen er 5,5 mg pr. liter. I undersøgelsen er der både målt total-n og nitrat-n, og i nedenstående tabeller er resultater vist for begge kvælstoftyper. Nitrat-N udgør i gennemsnit 88 % af total-n i undersøgelsen. Dette passer godt med erfaringer fra LOOP-oplandene, der viser at nitrat-n typisk udgør omkring % af total-n i drænvand (Grant et al. 2010). De 88 % dækker dog over en meget stor variation i forholdet (mere om dette i afsnit 6). Tabel 8. Gennemsnit af nitrat-n og total-n for 232 prøvesteder, hvor der er udtaget prøver minimum tre gange i perioden november 2011 til marts Desuden er vist spredningen mellem prøvesteder. Nitrat-N Total-N mg pr. liter Gennemsnit 5,8 6,7 Median 4,8 5,6 Spredning mellem prøvesteder 4,7 4,7 Figur 9. Total-N på 232 prøvesteder (vist som gennemsnittet af 3-5 målinger) sorteret efter størrelsen på total-n-indholdet. 4.2 Geografisk fordeling På kortet i figur 10 er prøvestederne kategoriseret efter indholdet af total-n, og i tabel 9 er vist gennemsnitlige kvælstofkoncentrationer i 9 forskellige georegioner (opstillet af Greve 2006). Opdelingen i georegioner er foretaget efter landskabstype, jordtyper, geologi mv. Af figur 10 fremgår det, at både lave koncentrationer (<5 mg total-n pr. liter) og høje koncentrationer (>12 mg total-n pr. liter) forekommer i hele landet. Af tabel 9 fremgår det, at de laveste gennemsnit forekommer i 19

21 georegionerne Thy og Nordjylland, men også Midtjylland ligger forholdsvist lavt. I Nordjylland og Thy forekommer udbredte lavbundsarealer, hvilket kan forklare de lave koncentrationer, men Midtjyllandgeoregionen skulle være mere præget af højbundsarealer, og et højere gennemsnit kunne derfor være forventet. Der kan dog være tale om, at højbundsarealerne i Midtjylland i mindre grad er typisk systemdrænede jorde og i højere grad er pletvist drænede pga. påvirkninger af grundvand. Den gennemsnitlige koncentration ligger højest i Nordsjælland, hvor der dog kun er 8 prøvesteder. Figur 10. Prøvesteder kategoriseret efter indholdet af total-n. På kortet er vist de prøvesteder, hvor koordinater er kendte (214), mens tegnforklaringen viser antallet for alle. Bornholm (ét prøvested) er ikke vist. 20

22 Tabel 9. Koncentrationer af kvælstof opdelt efter prøvestedets georegion (efter Greve 2006). Kort over inddelingen af georegioner fremgår af bilag H. Der er ikke fundet statistisk signifikant forskel på de forskellige georegioner. Nitrat-N Total-N Andel nitrat-n ud af total-n Antal mg pr. liter % Thy 16 5,4 6,1 89 Nordjylland 77 4,3 5,5 79 Vestjylland 19 7,3 7,7 94 Himmerland 27 6,2 7,4 84 Djursland 12 7,2 7,8 91 Midtjylland 18 5,9 6,7 89 Østjylland, Fyn, Sjælland og øvrige øer 54 6,6 7,1 93 Nordsjælland 8 7,9 8,7 90 Bornholm 1 13,2 13, Udvikling gennem sæsonen og vandmængde i drænene Det anvendte gennemsnit for de minimum tre målinger er et simpelt gennemsnit af koncentrationsmålingerne over sæsonen, og er ikke vægtet i forhold til den afstrømmende mængde. Havde man haft afstrømningsmålinger, kunne man have beregnet den afstrømningsvægtede koncentration, således at en koncentrationsmåling ved en høj afstrømning ville vægte højere end en koncentrationsmåling ved en lav afstrømning, hvilket potentielt ville have givet et mere korrekt billede af det gennemsnitlige koncentrationsniveau. For at få et billede af vandmængden i drænene, er der for hver prøvetagningsgang spurgt til vandmængden i drænet, ud fra fire forskellige kategorier. På denne måde fås et billede af udviklingen i vandmængden over sæsonen. Fordelingen på vandmængde i hhv. november, januar og marts er vist i tabel 10 for de dræn (drænudløb og drænbrønde), hvor der er taget prøver i de tre måneder. Det fremgår, at vandmængden i drænene generelt har været mindst i november og størst i januar. Også den gennemsnitlige koncentration af kvælstof (tabel 11) var lavest i november og højest i januar, mens marts lå imellem. At vandmængden i drænene har udviklet således stemmer overens med nedbørsforholdene (se tabel 12) med meget lav nedbør i november, høj nedbør i januar og mellem i marts. At koncentrationsniveauet var lavest i november kan sandsynligvis også forklares med de lave nedbørsmængder, og at der derfor har været en større andel af ældre grundvand i drænene end i januar. Med den fundne udvikling i koncentrationer og vandmængder, kunne der argumenteres for, at koncentrationsmålingen i januar burde vægte højst i gennemsnittet, fordi vandmængden her var størst. Dette ville betyde et højere vægtet gennemsnit for sæsonen. Forskellen mellem koncentrationen i de tre måneder er imidlertid ikke så stor. En vægtning vil maksimalt kunne øge gennemsnitskoncentrationen med op til 0,5 mg total N pr. liter. For de systematiske dræn, hvor der er taget prøver fem gange i løbet af sæsonen (se figur 21) ser der ud til at der har været lidt forskellige tendenser for landsdelene. Nordjylland ser ud til at toppe i december, Sjælland i januar og Østjylland i december (dog meget små forskelle for Østjylland). 21

23 Tabel 10. Vandmængde i dræn (206 drænudløb eller drænbrønde), hvor der er taget prøver både november, januar og marts. Vandmængden (ud fra, hvor stor en andel af drænet, der er fyldt), er vurderet af prøvetageren ved tidspunktet for prøvetagning. November Januar Marts Mere end halvt fyldt Mellem kvart og halvt fyldt Mindre end kvart fyldt, men løber Drypper kun Oplysningen mangler Tabel 11. Gennemsnitskoncentration i månederne november, januar og marts for de 217 prøvesteder (drænudløb, drænbrønd, afvandingskanal eller -grøft og pumpebrønd eller -station), hvor der er taget prøver i alle tre måneder. November Januar Marts Gns. alle Total-N (mg N pr. liter) 6,0 7,2 6,4 6,7 4.4 Har nedbørsforholdene i 2011/2012 en betydning for det målte koncentrationsniveau? Nedbørsforhold fra juni 2011 til marts 2012 fremgår af tabel 12. Generelt har august, december og januar været vådere end normalt, og november og marts tørrere end normalt. Men især august og november skiller sig ud med henholdsvis 65 mm mere og 61 mm mindre end normalt set som gennemsnit over regionerne. De lave nedbørsmængder i november ser ud til at have en indflydelse på koncentrationsniveauet i november, idet der også her er målt den laveste koncentration i sæsonen (se tabel 11). Forklaringen er sandsynligvis, at de lave nedbørsmængder op til målingen har betydet, at en større del af det vand, der er målt på, er ældre grundvand med en lavere koncentration af kvælstof. Men da forskellen mellem månederne trods alt ikke er ekstremt stor, har det lidt lavere niveau i november ikke haft så stor betydning for det samlede gennemsnit over hele sæsonen. De høje nedbørsmængder i august kunne teoretisk set betyde to ting: 1) en stor afstrømning og dermed tidlig udvaskning af kvælstof, således at det målte niveau i vinterhalvåret er lavere end det normalt ville være, og/eller 2) en stor vandmætning i rodzonen, hvilket kunne betyde stor denitrifikation i rodzonen således, at der var mindre kvælstof tilgængeligt for udvaskning senere på sæsonen. Begge dele ville kræve, at der forud for de store nedbørshændelser var foregået en nitrifikation for at der kunne være en betydelig mængde nitrat i jorden. Ud fra målingerne i undersøgelsen kan det ikke afgøres om den megen nedbør i august har haft indflydelse på koncentrationsniveauet i vinterhalvåret. For at belyse betydningen af de aktuelle nedbørsforhold, er koncentrationsmålinger i LOOP-drænene i 2011/12 sammenlignet med gennemsnittet af årene (se figur 11-figur 13 og tabel 13). For både LOOP 1 og LOOP 2 er koncentrationsniveauet i perioden november 2011 til marts 2012 (for LOOP 1 dog kun målinger frem til januar 2012) lavere end gennemsnittet for perioden For LOOP 1 er målingerne i % lavere end , og for LOOP 2 68 % lavere (tabel 13). Også for det ene dræn i LOOP 4 (st. 402) ses et lavere koncentrationsniveau (79 %) i vinterhalvåret end i tidligere år, mens niveauet er det samme for det andet dræn (st. 406) (tabel 13). Koncentrationen på de enkelte stationer i 2011/2012 kan være påvirket af den aktuelle bevoksning i efteråret. For at få et bedre indtryk af, hvordan 22

24 drænvandskoncentrationer i LOOP i 2011/2012 adskiller sig fra normalen, bør det analyseres, om det er bevoksningen, der har forårsaget de lave niveauer. LOOP-målingerne tyder altså på, at koncentrationsniveauet i vinterhalvåret 2011/12 generelt har været lavere end normalt, og at koncentrationen er i niveauet % af koncentrationen fra Tabel 12. Nedbør udtrukket fra DMI s månedsopgørelser. Aktuel nedbør (2011/12) og mernedbør i 2012 i forhold til normalen for perioden Vist for forskellige regioner og som gennemsnit for landet for perioden fra juni 2011 til marts Aktuel nedbør 2011/12 (mm) Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Jan Feb Mar Sum (aug-mar) Sum (sept-mar) Sum (sep-feb) Nordjylland Midt- og Vestjylland Østjylland Syd- og Sønderjylland Fyn Vest- og Sydsjælland, samt Lolland/Falster København og Nordsjælland Bornholm Gns. Danmark Nedbørsforskel (normal nedbør ( ) - aktuel nedbør (2011/12)) Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Jan Feb Mar Sum (aug-mar) Sum (sept-mar) Sum (sep-feb) Nordjylland Midt- og Vestjylland Østjylland Syd- og Sønderjylland Fyn Vest- og Sydsjælland, samt Lolland/Falster København og Nordsjælland Bornholm Gns. Danmark Figur 11. Koncentrationer af total-n (månedsgennemsnit af målinger i 4 dræn) i LOOP 1 i 2011/12 sammenholdt med gennemsnittet for perioden Kun gennemsnittet af de 4 dræn er vist, da de alle er meget ens mht. både koncentrationsniveau og udviklingsmønster. 23

25 Figur 12. Koncentrationer af total-n (månedsgennemsnit af målinger i 1 dræn) i LOOP 2 i 2011/12 sammenholdt med gennemsnittet for perioden Figur 13. Koncentrationer af total-n i to dræn i LOOP 4. Da de to dræn er meget forskellige mht. koncentrationsniveau og mønster i er de vist separat. 24

26 Tabel 13. Gennemsnit af total-n i LOOP1, LOOP2 og LOOP4 (st. 402 og 406) i 2011/12 sammenholdt med perioden for månederne november til marts (for LOOP 1 dog kun november til januar). Gennmsnit total-n (mg pr. liter) LOOP 1 LOOP 2 LOOP 4, st. 402 LOOP 4, st. 406 Nov.-jan. Nov.-mar. Nov.-mar. Nov.-mar : 14,3 8,2 9,2 20,1 2011/12: 7,5 5,6 7,3 21,3 2011/12 i forhold til : 52 % 68 % 79 % 104 % 4.5 Konklusion Den gennemsnitlige koncentration af total-n i drænvand fra 232 prøvesteder, hvor der er udtaget prøver minimum tre gange i løbet af sæsonen, er målt til 6,7 mg total-n pr. liter. Gennemsnittet dækker over en meget stor variation mellem de forskellige prøvesteder, fra omkring 0 til omkring 30 mg total-n pr. liter. De målte koncentrationer er lavest i Nordjylland og Thy. Det gennemsnitlige niveau varierer lidt mellem månederne med højest koncentration i januar og lavest i november. Da afstrømningen gennem drænene har været størst i januar (vurderet ud fra drænets fyldthed ). Beregning af gennemsnitskoncentrationen ud fra en vægtning i forhold til afstrømningen vil kun resultere i en mindre afvigelse fra det simple gennemsnit af koncentrationerne, der er anvendt i rapporten. For at undersøge om koncentrationsniveauet i drænvand i vinterhalvåret 2011/12 er atypisk, er koncentrationsmålinger i syv dræn (LOOP) i 2011/12 sammenlignet med gennemsnittet af koncentrationsmålinger i de samme dræn i perioden Resultaterne viser, at koncentrationen i 2011/12 udgør pct. af koncentrationen fra De lave koncentrationer i LOOP i 2011/12 kan tyde på, at de atypiske nedbørsforhold fra august kan have påvirket koncentrationerne af kvælstof. En del af forklaringen kan også være afgrødefordelingen i LOOPoplandene i 2011/2012 (ikke analyseret). Endelig kan de lavere koncentrationer også skyldes, at udvaskningen af kvælstof nu generelt er lavere end i den tidligere periode på grund af ændret landbrugspraksis. 25

27 5 Årsager til variationen i koncentrationsniveauer mellem prøvesteder Af figur 9 fremgår det, at koncentrationen af total-n har varieret fra stort set 0 mg pr. liter og op til lidt over 30 mg pr. liter og variationen fremgår også af figur 10 og tabel 9. For blandt andet at kunne identificere marker/områder, hvor der kan opnås effekt af tiltag til reduktion af kvælstofudledningen, er det vigtigt at kunne forklare denne variation. Jf. afsnit 1.3 er det vigtigt at kende til forholdet mellem rodzonevand og grundvand i det enkelte dræn. Hvis drænvandet består af en stor andel af grundvand, kan der ikke forventes at være nogen klar sammenhæng mellem koncentrationen af kvælstof i drænvandet og landbrugspraksis på arealet. Hvis drænvandet hovedsageligt består af rodzonevand vil det forventes, at koncentrationen er påvirket af landbrugspraksis og jordtype mv. I dette afsnit er resultaterne opdelt efter en række enkeltparametre. Ved en sådan opdeling vil der meget ofte være sammenfald med andre parametre. Landskabstypen Lavbundsareal (ikke i ådal) vil f.eks. stort set kun rumme marker, hvor jordtypen er sandjord, hvilket der skal tages hensyn til ved tolkning af resultaterne. 5.1 Statistisk analyse på total-n For at undersøge, om der kan findes statistiske forskelle, er der lavet en additiv variansanalysemodel på total-n med inddragelse af faktorerne Landskabstype, Jordtype, Afgrøde, Husdyrgødning og Kløvergræs. Modellen er signifikant med en P-værdi=0,003. R 2 på modellen er 0,189. Modellen viser, at der er en signifikant effekt af faktorerne Landskabstype og Afgrøde. For disse to er forskellene inden for gruppen forklaret med bogstaver, hvor to forskellige bogstaver angiver, at to grupper er signifikant forskellige. Det er også undersøgt, om der er en signifikant forskel på georegionerne (i afsnit 4.2, tabel 9), på opdelingen efter okkerrisiko (tabel 17) og på grupperingen af jordtyper i overjord/underjord (tabel 21). I disse tre tilfælde er lavet en ensidet variansanalyse med kun inddragelse af den pågældende faktor. 5.2 Betydning af forholdet mellem rodzonevand og grundvand For at få et billede af grundvandstilstrømningen til de undersøgte dræn, er der indhentet oplysninger om henholdsvis sommervandføringen og landskabstypen: Sommervandføring: Deltagervurdering i efteråret: Løber der i normale år vand i drænet i sommerperioden? (Ja/nej) (tabel 14). Deltagernes registrering af sommervandføring foretages i juni 2012 (tabel 15). Landskabstype: Spørgsmål til deltagerne: Hvilken landskabstype afvander drænet? (Højbundsareal, Lavbundsareal i ådal, Lavbundsareal ikke i ådal) (tabel 16). GIS-tema om lavbundsarealer (Lavbund eller ikke lavbund) (tabel 17) Sommervandføring Det fremgår, at der ikke er nogen væsentlig forskel på koncentrationen i de dræn, hvor det i efteråret er vurderet, at der løber vand i drænene om sommeren og de dræn, hvor det er vurderet at der ikke gør. Det kan skyldes, at deltagerne enten har haft vanskeligt ved at vurdere sommervandføringen, eller at det generelt ikke er muligt at lave en direkte kobling mellem sommervandføring og grundvandstilstrømning, blandt andet graden af sommervandføring kan variere meget fra år til år. 26

28 Deltagernes registreringer af sommervandføringen i juni 2012 er ved rapportens færdiggørelse endnu ikke helt opgjort. Men en foreløbig opgørelse tyder på, at de aktuelle registreringer er mere forklarende for kvælstofkoncentrationerne end vurderingen i efteråret (se tabel 15) Højbund eller lavbund Landskabstypen synes at give et mere klart billede i forhold til de målte koncentrationer. For deltagervurderingerne af landskabstypen (tabel 16) ses en tydeligt højere gennemsnitskoncentration på højbundsareal end på lavbundsareal (ikke i ådal), mens lavbundsareal (i ådal) ligger midt i mellem de to. Forskellen er størst på nitrat-n-koncentrationen, og ser man på forholdet mellem nitrat-n og total-n fremgår det, at der er stor forskel med 93 % nitrat-n på højbundsarealerne mod kun 75 % på lavbundsareal (ikke i ådal). Skelnes der kun mellem højbund og lavbund er gennemsnitskoncentrationerne af total-n hhv. 7,6 mg pr. liter på højbund og 5,3 mg pr. liter på lavbund. For nitrat-n er de tilsvarende tal 7,0 mg pr. liter på højbund og 4,1 mg pr. liter på lavbund. Når der skelnes mellem lavbund i ådal og lavbund ikke i ådal, er det fordi, der kan være meget stor forskel på de to forskellige typer lavbund. Lavbund ikke i ådal er tænkt som flade udstrakte lavbundsarealer, typisk i Nordjylland omkring Limfjorden, typisk sandet jord, JB 2 eller JB 4 og ikke domineret af organogene jorder. Lavbund i ådal er en landskabstype som vil forekomme i hele landet, og dræn på sådanne arealer kan tænkes at tage en del vand fra omkringliggende højere arealer. Jordtypesammensætningen i Lavbund i ådal må forventes at være karakteriseret af en større andel JB 11. Lavbund i ådal må dog dække over en meget heterogen gruppe af arealer med forskelligartet hydrologi, idet der f.eks. også kan være tale om meget brede ådale, hvor drænene kun afdræner de lavtliggende områder, og grundvandstilstrømningen kan variere meget over korte afstande. Som nævnt er der målt lidt højere koncentrationer for Lavbund i ådal end for Lavbund ikke i ådal, men på baggrund af oplysningerne er det ikke muligt, at afgøre om dette vil være en generel tendens. Med GIS-temaet kan skelnes mellem prøvestedets beliggenhed på enten lavbund eller ikke lavbund (tabel 17). Også her fås en forskel mellem de to landskabstyper med 7,4 mg total-n pr. liter på ikke lavbund og 6,1 mg pr. liter på lavbund, men forskellen er ikke helt så udpræget som for deltagernes vurdering af arealet. En opdeling efter GIS-temaet på lavbundsarealerne i forhold til okkerrisiko viser, at de lavbundsarealer, som er klassificeret til stor okkerrisiko (22 prøvesteder), afviger ved at der her i gennemsnit er målt væsentligt højere koncentrationer end på de øvrige lavbundsarealer (tabel 17). Gennemsnittet er noget påvirket at et enkelt prøvested med meget høje koncentrationer (31 mg total-n). Fratrækkes dette prøvested fås et gennemsnit på 7,8 mg total-n pr. liter, som imidlertid stadig er en del højere end for de øvrige lavbundsarealer. Det kan ikke forklares, hvorfor der ser ud til at være denne sammenhæng mellem stor okkerrisiko og høje kvælstofkoncentrationer. Egentlig ville man have forventet den modsatte sammenhæng, idet pyrit som giver anledning til okker, også kan medvirke til reduktion af nitrat Grundvandsspejlets beliggenhed og dybden af redoxgrænsen Kendskab til grundvandsspejlets beliggenhed og dybden af redoxgrænsen på at areal ville kunne medvirke at beskrive omfanget af tilstrømning af reduceret grundvand til de dræn, der afvander arealet. Et kort over grundvandsspejlets beliggenhed baseret på pejlinger er vist i bilag B, hvoraf det fremgår til at grundvandsspejlet står højt (< 5 m) i udbredte områder i Vestjylland (hedesletterne), Nordjylland (Littorina- 27

29 og Yoldiaflader), i Stevnsområdet og på Lolland-Falster (Ernstsen 2005). Ifølge Ernstsen (2005) giver grundvandsspejl inden for 5 m potentiale for denitrifikation i hele den umættede zone (rodzonen + den intermediære zone + den kapillære zone). Vi kender ikke grundvandsspejlets beliggenhed for prøvestederne/arealerne i drænvandsundersøgelsen, men sammenlignes kortet med kvælstofmålingerne (figur 10) med kortet med grundvandsspejlets beliggenhed (bilag B) synes der umiddelbart at være god overensstemmelse. Det samme synes at være tilfældet, hvis der sammenlignes med kortet over redoxgrænsens beliggenhed (bilag C), og det kunne forventes, at man ville kunne finde en god korrelation mellem dybden af redoxgrænsen og de målte kvælstofkoncentrationer. Kortet i bilag C er imidlertid et meget groft kort (1:1 km grid), og da redoxgrænsen kan variere meget inden for korte afstande, er det ikke sikkert, at det ville være egnet til at lave sammenligningen. Tabel 14. Koncentrationer opdelt efter deltagernes vurdering af, om der i normale år løber vand i drænet i sommerperioden. Vurderingen er foretaget i efteråret Kun for prøvestedstyperne drænudløb, drænbrønd og pumpestation/-brønd. Nitrat-N Total-N Andel nitrat-n ud af total-n Antal mg pr. liter % Ja 83 5,4 6,2 87 Nej 125 6,1 6,8 89 Oplysning mangler Tabel 15. Koncentrationer opdelt efter deltagernes registrering af, hvorvidt der løber vand i drænet i juni Indsamlingen af oplysningerne er ved rapportens færdiggørelse endnu ikke fuldstændig. Nitrat-N Total-N Andel nitrat-n ud af total-n Antal mg pr. liter % Ja 108 5,3 6,1 76 Nej 87 6,3 7,1 84 Oplysning mangler Tabel 16. Koncentrationer opdelt efter deltagernes vurdering af den landskabstype, som drænet afvander. Der er fundet signifikant effekt af landskabstypen på total-n. Grupper med forskellige bogstaver er signifikant forskellige. Nitrat-N Total-N Andel nitrat-n Signifikans Antal mg pr. liter ud af total-n (%) på total-n Højbundsareal 111 7,07 7,61 93 a Lavbundsareal (i ådal) 19 5,64 6,45 87 ab Lavbundsareal (ikke i ådal) 68 3,74 5,02 75 b Oplysning mangler/ved ikke

30 Tabel 17. Koncentrationer opdelt efter, hvorvidt stedet for koordinaterne for prøvesteder er karakteriseret som Ikke lavbund eller Lavbund i GIS-tema over lavbundsarealer. For lavbundsarealerne er der yderligere lavet en opdeling på okkerrisiko. Nitrat-N Total-N Andel nitrat-n ud af total-n Antal mg pr. liter % Ikke lavbund 102 6,8 7,4 92 Lavbund (alle) 111 5,0 6,1 83 Lavbund - Ingen risiko 60 4,1 5,1 81 Lavbund - Lav risiko 7 4,7 5,5 86 Lavbund - Middel risiko 13 4,1 5,2 79 Lavbund - Stor risiko 22 7,5 8,9 84 Lavbund - Uklassificeret 9 6,7 7,5 89 Koordinater mangler Typen af prøvested Der er i gennemsnit målt lidt højere koncentrationer i drænbrønde end i drænudløb (tabel 18). Dette kan hænge sammen med at drænbrøndene ligger højere i det hydrologiske system end drænudløb, og der derfor kan være en mindre tendens til tilstrømning af grundvand. De laveste koncentrationer er målt for de seks pumpebrønde/-stationer. Selvom der kun er tale om få prøvesteder, virker det sandsynligt, idet pumpede arealer er meget lavtliggende og derfor i udpræget grad er grundvandspåvirkede. Den højeste gennemsnitlige koncentration er målt i afvandingskanaler/-grøfter. Dette er mod forventningen, idet man kunne forvente at også grøftede arealer eller arealer med afvandingskanaler er lavtliggende og dermed grundvandspåvirkede. Gennemsnittet for afvandingskanal/-grøft i undersøgelsen er dog meget påvirket af de to prøvesteder, hvor der er målt de højeste koncentrationer i undersøgelsen (ID 207 og 208). Fratrækkes disse to prøvesteder fås et gennemsnit på 4,8 mg nitrat-n og 6,0 mg total-n pr. liter for de resterende 10 afvandingskanaler/- grøfter. Af tabel 18 fremgår også gennemsnittet af målinger i 6 vandløb og i 3 udløb med tilførsel af en form for spildevand. Disse resultater indgår ikke i den generelle opgørelse af drænvandsresultaterne. Tabel 18. Gennemsnitlige koncentrationer af nitrat-n og total-n fordelt efter typen af prøvested. De fire øverste er de typer af prøvesteder, der indgår i opgørelsen af drænvandskoncentrationer (i alt 232 steder). Nitrat-N Total-N Andel nitrat-n ud af total-n Antal mg pr. liter % Drænudløb 112 5,2 6,0 86 Drænbrønd 102 6,5 7,2 89 Afvandingskanal el. -grøft 12 7,7 9,3 82 Pumpebrønd el. -station 6 3,5 4,3 81 Vandløb 6 4,4 5,4 81 Spildevand 3 5,8 7, Afgrødefordeling Deltagerne er blevet spurgt om kombinationen af afgrøde og efterårsbevoksning på det areal, som drænet afdræner. Det har været muligt at angive de tre mest udbredte kombinationer, samt den andel de udgør af hele arealet. I tabel 19 er vist gennemsnittet af kvælstofkoncentrationer fordelt efter den primære afgrødekombination. Den primære kombination udgør i de fleste tilfælde langt størstedelen af arealet. 29

31 Det kan bemærkes, at korn er den klart dominerende afgrøde i undersøgelsen, og at niveauet er stort set ens uanset efterårsbevoksningen. Det kan overraske, at der for Korn / Efterafgrøde el. udlæg ikke er målt lavere koncentrationer end for korn efterfulgt af bar jord (Korn/Bar jord) eller korn efterfulgt af vintersæd (Korn/Vintersæd), idet man normalt ville forvente en betydelig effekt af efterafgrøder. En forklaring kan være, at koncentrationsniveauet generelt har været meget lavt for kornafgrøderne, og at efterafgrøderne i det pågældende år derfor ikke har været i stand til at give yderligere reduktion. I sammenhæng med dette kan også nævnes, at efteråret 2011 generelt var et dårligt efterafgrødeår og på mange marker var efterafgrøderne svagt udviklede. En anden årsag til, at forholdet mellem Korn / Bar jord og Korn / Efterafgrøde el. udlæg ikke er som forventet, kan også være, at Bar jord i undersøgelsen dækker over arealer, som er anderledes end dem efterafgrødeeffekten traditionelt er fastsat ud fra. Traditionelt sammenlignes effekten af efterafgrøder med en situation, hvor der er helt bar jord efter pløjning i efteråret. Fra efteråret 2011 var jordbearbejdning i efteråret før vårsæd ikke længere tilladt, hvilket både kan have medført større bevoksning på arealerne (ukrudt og spildkorn) og en mindsket mineralisering af kvælstof, og dermed en lavere risiko for udvaskning af kvælstof fra rodzonen. De højeste koncentrationer er målt for afgrødekombinationerne Raps / Vintersæd og Majs, hvilket også ville være forventeligt, da både majs og raps anses som afgrøder, som potentielt kan give stor udvaskning af kvælstof. For majs med efterafgrøder er der målt næsten den halve koncentration i forhold til majs uden efterafgrøder. Både Frøgræs / Frøgræs, Roer og Vedv. Græs har givet anledning til lave målte koncentrationer som man kunne forvente. Det skal bemærkes, at der for en del af de opstillede afgrødekombinationer er kun få observationer, hvilket selvfølgelig gør det svært anvende til at beskrive generelle tendenser. 30

32 Tabel 19. Gennemsnitlige koncentrationer af total-n og nitrat-n fordelt efter den primære afgrødefordeling på arealet. Desuden er angivet den gennemsnitlige andel af det afdrænede areal, som den primære afgrøde udgør på de enkelte prøvesteder. Bemærk at for nogle afgrødekombinationer er der meget få observationer. Der er fundet en signifikant effekt af afgrøden på total-n. Grupper med forskellige bogstaver er signikant forskellige. Gns. angivet andel af Nitrat-N Total-N Signifikans Antal arealet (%) mg pr. liter på total-n Korn / Bar jord ,1 6,1 c Korn / Efterafgrøde el. udlæg ,7 6,3 c Korn / Mellemafgrøde ,3 0,9 c Korn / Vinterraps ,9 6,5 c Korn / Vintersæd ,4 6,2 c Frøgræs / Frøgræs ,4 5,1 c Raps / Vintersæd ,0 10,5 ab Roer ,6 4,0 c Majs ,1 13,0 a Majs m. efterafgrøde ,2 8,7 abc Kl.græs el. græs, slæt ,9 7,0 c Kl.græs el. græs, afgræsning ,6 6,9 c Vedv. Græs ,7 4,5 c Anden afgrøde ,8 7,0 c Udyrket areal, skov el. natur ,5 6,5 c 5.5 Jordtypefordeling Deltagervurderinger I tabel 20 ses gennemsnittet af kvælstofkoncentrationer opdelt på den primære jordtype. Deltagerne har haft mulighed for at vælge de to dominerende jordtyper på arealet med angivelse af andelen for hver jordtype. Det fremgår at den primære jordtype generelt udgør størstedelen af arealet. Umiddelbart fremgår en tendens til, at arealerne med JB7-9 som primære jordtype ligger lavest i koncentrationer. Ud fra blandt andet N-LES-modellen (Kristensen et al. 2003) ville man forvente, at JB7-9 med de højeste ler-procenter ville give den laveste udvaskning og også laveste koncentration i udvaskningsvandet i forhold til andre jordtyper. Dette kan dog modvirkes af, at JB 7-9 oftest forekommer i områder med lav nedbør, der kan resultere i relativt høje kvælstofkoncentrationer selvom kvælstofudvaskningen er lav. Hovedparten af JB7-9-arealerne i undersøgelsen er angivet til at være højbundsarealer, som ifølge opdelingen i tabel 16 som gruppe giver de højeste koncentrationer. Når JB7-9-arealerne alligevel generelt viser lave koncentrationer, må der være forhold på de arealer, som giver anledning til at der kan måles lave koncentrationer i drænvandet. Dette kunne f.eks. være høje udbytter, som medfører lavt kvælstofoverskud og/eller en mere udbredt denitrifikation i rodzonen. 31

33 Tabel 20. Gennemsnitlige koncentrationer af nitrat-n og total-n fordelt på deltagernes vurdering af den primære jordtype på arealet. Antal prøvesteder med en pågældende jordtype og den primære jordtypes gennemsnitlige andel af arealet på de enkelte prøvesteder er også angivet. Der er ikke fundet signifikant effekt af jordtypen på total-n. Gns. angivet andel af Nitrat-N Total-N Antal arealet (%) mg pr. liter JB ,8 6,9 JB ,3 6,9 JB ,7 5,2 JB ,8 6, Deltagervurderinger kombineret med oplysninger fra GIS (jordtype i overjord/underjord) For at komme nærmere en karakterisering af baggrunden for dræningsforholdene på prøvestederne og dermed sammensætning af drænvandet, er prøvestederne opdelt i grupper efter deres kombination af jordtypen i pløjelaget (JB nr.) og jordtypen i underjorden (ler/ikke ler) (tabel 21). I tabel 21 er disse grupper opstillet med angivelse af den gennemsnitlige kvælstofkoncentration (nitrat-n og total-n) inden for hver gruppe. I undersøgelsen er deltagerne blevet bedt om at vurdere jordtypen i overjorden ud fra grupper af jordtyper (JB1-3, JB4-6 og JB7-9 og JB11). For grupperne JB1-3 og JB4-6 kan dermed ikke skelnes mellem de enkelte jordtyper, som ellers kan have meget forskellig udbredelse. For at opdele disse grupper, er deltagervurderingen koblet med et GIS-tema med JB-nummeret i overjorden for det enkelte prøvested. Dvs. i tabel 21 hører et prøvested til et bestemt JB-nummer, hvis både deltagervurderingen og GIS-temaet peger på samme JB-nummer. For gruppen JB7-9 er problemet ikke så stort, da der stort set ikke findes JB 8 og 9, og hele gruppen må dermed kunne anses for at være JB 7. Underjorden er fundet for prøvestedets koordinater vha. af GIS-tema. Det er i nedenstående forsøgt at beskrive noget generelt for de enkelte kombinationer af jordtype i overjord/ underjord ud fra blandt andet oplysninger om jordtyperne, geografi og landskabstype (højbund/lavbund) (oversigt over oplysningerne i de forskellige grupper kan ses i bilag I). Lokalt kan der dog være forhold, som gør det svært at generalisere, f.eks. kan både jordtypen i overjorden og jordtypen i underjorden variere meget arealmæssigt og dybdemæssigt. 32

34 Tabel 21. Gruppering af prøvesteder efter kombinationen af jordtype i pløjelaget (JB nr.) og jordtypen i underjorden (leret/sandet). For JB1-6 indgår de prøvesteder, hvor både deltagervurderingen af den primære jordtype på det afdrænede areal (to grupper: JB1-3 og JB4-6) og GIS-tema (Jordklassificering JB-nr.) for prøvestedets koordinater peger på samme jordtype. For JB7 og JB11 indgår alle prøvesteder, hvor deltagerne har vurderet at jordtypen er den primære på arealet (fordi svarmulighederne har været mere entydige for disse grupper (JB7-9 og JB11). Teksturen i underjorden er fundet vha. DJF-GIS-tema Underbund, som giver information om underjordens tekstur i en dybde af cm. Jordtype Underbund Antal Nitrat-N Total-N Andel nitrat-n af total-n (%) JB1 Sandet 14 9,1 10,3 89 JB2 Sandet 23 4,9 6,2 80 JB4 Sandet 23 4,7 5,3 87 Leret 11 9,5 10,0 95 JB6 Sandet 8 5,0 5,6 89 Leret 28 6,7 7,2 93 JB7 Sandet 10 4,0 4,6 88 Leret 17 5,2 5,7 91 JB11 Sandet 12 4,78 6,72 56 JB1 Alle i gruppen (undtaget en enkelt) har sandet underjord. Det kan undre, at disse jorde er drænet, da der burde være god afdræning på jorden med sand hele vejen ned, og da oplysningerne ikke tyder på, at det er udprægede lavbundsjorde. Heller ikke den høje gennemsnitskoncentration tyder på tilstrømning af reduceret grundvand. Årsagen til dræning kunne muligvis være at der forekommer vandstandsende lag, f.eks. i form af cementeret al-lag, som typisk dannes i meget sandede og næringsstoffattige jorde (Jensen 2010). Kigger man nærmere på afgrødefordelingen i gruppen, ser det høje koncentrationsniveau ikke ud til at skyldes bestemte afgrøder på arealerne. Dette tyder på, at det høje koncentrationsniveau er en generel tendens for gruppen, hvilket giver mening pga. den sandede jord. JB2 Alle i gruppen har sandet underjord. Gruppen består af drænede jorde i Nordjylland, og det må forventes, at disse jorde er drænet på grund af en høj grundvandsstand på arealerne. Man kunne have forventet, at disse jorde var typiske lavbundsjorde, men både deltagersvar og GIS-tema-oplysninger tyde på, at der forekommer både højbund (ca. en tredjedel) og lavbund i gruppen. Koncentrationsniveauet i gruppen ligger lavt, hvilket tyder på enten tilstrømning af reduceret grundvand eller en udbredt denitrifikation i rodzonen. JB4 - Sandet underjord: Gruppen består primært af arealer i Nordjylland, som sandsynligvis er drænet pga. en høj grundvandsstand. Både deltagersvar og GIS-tema-oplysninger tyder på, at der forekommer både højbund (ca. en tredjedel) og lavbund i gruppen. Gruppen har et lavt koncentrationsniveau, hvilket tyder på enten tilstrømning af reduceret grundvand eller en udbredt denitrifikation i rodzonen. JB4 - Leret underjord En geografisk blandet gruppe af arealer på højbund og ingen vand i drænene om sommeren. Arealerne er sandsynligvis drænede fordi den lerede undergrund udgør et vandstandsende lag. Gruppen har en høj gennemsnitskoncentration, hvilket giver mening pga. den sandede jord og ingen tilstrømning af reduceret grundvand. 33

35 JB6 - Sandet underjord Geografisk blandet gruppe, som der nok ikke kan siges noget generelt om. JB6 - Leret underjord Denne gruppe består af typiske drænede morænejorde i Østdanmark. Jorderne er drænede fordi den lerede underjord kun tillader langsom gennemsivning af vand, og der derfor kan opstå vandstuvning. Det må forventes, at drænvandet på disse jorde i høj grad består af vand fra rodzonen, der ikke har været igennem reducerende jordlag, og det giver derfor mening, at gennemsnitskoncentrationen i gruppen ligger i den høje ende. Når den ikke ligger lige så højt som for JB1 og JB4, leret kan det skyldes, at den lerede jord giver anledning til lavere kvælstofoverskud på arealerne og/eller en større denitrifikation i rodzonen. JB7 - Sandet underjord En geografisk blandet gruppe, dog ser de ud til primært at forekomme i Nordjylland/Himmerland, hvor der ifølge et jordklassificeringskort stort set ikke forekommer JB7, og ifølge GIS-temaet er ingen af prøvestederne (koordinatpunktet for prøvestedet) placeret på JB7. JB7 - Leret underjord Stort set alle arealerne ligger på højbund i Østdanmark (ST DK) og dræningsforholdene på arealerne må minde om dem på JB6 med leret underjord. Der ses en noget lavere gennemsnitskoncentration i gruppen end på JB6, leret hvilket kan hænge sammen med det højere lerindhold i JB7-jordene (afgrødefordelingen ser ikke ud til at være væsentlig forskellig i de to grupper). Det højere lerindhold kan betyde lavere kvælstof overskud og en større denitrifikation. Begge dele kunne være medvirkende til en lavere kvælstofkoncentration i drænvandet. I forhold til JB6 (med leret underjord) ser der dog også ud til at være flere dræn med sommervandføring på JB7-arealerne. Det kan skyldes, at den hydrauliske ledningsevne er lav på JB 7, og at det varer længere, før jorden er helt afdrænet. JB11 Der er 12 prøvesteder, hvor deltagervurderingen har været, at jordtypen primært er JB11. Alle arealerne har sandet underjord og stort set alle er på lavbund (både i ådal og ikke i ådal). Geografisk er de placeret i det nordlige Jylland. Generelt ses der et lavt koncentrationsniveau i gruppen, dog med undtagelse af to prøvesteder med kløvergræs el. græs, afgræsning med hhv. 17,5 og 8,1 mg total-n pr. liter. Gruppen er karakteriseret ved en meget lav andel nitrat-n i forhold til total-n. Dette må skyldes en højere andel organisk bundet N i rodzonevandet, men på baggrund af det lave koncentrationsniveau, kan det også tyde på at der forekommer reduceret grundvand i drænene. 5.6 Øvrige dyrkningsoplysninger Øvrige indhentede dyrkningsoplysninger omfatter følgende: Har der været kløvergræs på arealet inden for de seneste 5 år? (tabel 22) Tilføres der normalt husdyrgødning til arealet? (tabel 23) Dyrkningsform på det afdrænede areal (konventionelt, økologisk, blandet)? (tabel 24) For dræn på arealer med kløvergræs i sædskiftet er der målt en anelse højere gennemsnitlig koncentration end arealer uden kløvergræs i sædskiftet. Det samme er tilfældet for dræn på arealer med tilførsel af husdyrgødning i forhold til ikke tilførsel af husdyrgødning. Der er målt lavere koncentrationer i dræn fra økologisk dyrkede arealer end fra konventionelt dyrkede arealer. For alle de tre faktorer kan det være sammenfald 34

36 med andre faktorer (f.eks. jordtype eller afgrøde), der betyder noget for forskellen. Dette er dog ikke undersøgt nærmere, og der er ikke fundet statistisk signifikante forskelle inden for nogen af grupperne. Tabel 22. Har der været kløvergræs på arealet inden for de seneste 5 år? Der er ikke fundet signifikant effekt af kløvergræs. Nitrat-N Total-N Antal mg pr. liter Kløvergræs 45 6,8 7,6 Ikke kløvergræs 186 5,6 6,4 Oplysning mangler 1 6,9 7,1 Tabel 23. Tilføres der normalt husdyrgødning til arealet? Der er ikke fundet signifikant effekt af husdyrgødning. Nitrat-N Total-N Antal mg pr. liter Husdyrgødning 159 6,1 6,9 Ikke husdyrgødning 72 5,3 6,1 Oplysning mangler 1 6,9 7,1 Tabel 24. Dyrkningsform på det afdrænede areal (konventionelt, økologisk, blandet). Nitrat-N Total-N Antal mg pr. liter Konventionel 215 5,9 6,7 Økologisk 12 4,9 5,6 Blandet 4 6,0 6,8 Oplysning mangler 1 6,9 7,1 5.7 Undersøgelse af prøvesteder med høje og lave koncentrationer For at undersøge, om der er noget til fælles for prøvesteder/arealer med henholdsvis høje og lave koncentrationer, er fællestræk for prøvesteder med koncentrationer på henholdsvis over 12 mg total-n pr. liter (32 prøvesteder) og under 3 mg total-n pr. liter (49 prøvesteder) analyseret. Nærmere beskrivelse af de to grupper kan findes i bilag J, og nedenstående konklusioner er baseret på oplysningerne i bilaget Prøvesteder med høje koncentrationer De høje koncentrationer forekommer især for afgrøder, der også forventes at kunne give anledning til høj udvaskning af kvælstof (majs og raps), uanset jordbundsforhold/landskabstypeforhold. Der findes dog også arealer med korn (med forskellige efterårsdække) blandt prøvestederne med høje koncentrationer, og det er ikke helt klart, hvorfor disse kommer ud med høje koncentrationer. Der er dog en tendens til at der kunne være en lavere andel af lavbundsarealer med grundvandstilstrømning blandt disse Prøvesteder med lave koncentrationer Der er både lavbundsarealer og højbundsarealer i gruppen med lave koncentrationer. For højbundsarealerne skyldes de lave koncentrationer dels afgrøderne på arealet og dels jordbundsforhold/landskabstypeforhold. Det kan ikke entydigt afgøres hvorfor, men det kan både skyldes grundvandstilstrømning, mere udbredt denitrifikation og generelt et lavt kvælstofoverskud på arealerne. For lavbundsarealerne skyldes de lave koncentrationer nok i høj grad grundvandstilstrømning og/eller denitrifikation. 35

37 5.8 Konklusion Den store variation i koncentrationen af total-n i drænene er forsøgt forklaret ud fra oplysninger om landskabstype, jordtype og dyrkningsforhold for de enkelte lokaliteter. Der er både set på faktorerne enkeltvist, og der er gennemført en additiv variansanalyse. Generelt kan kun en meget lille del af variationen forklares ud fra de indhentede oplysninger og kun få af faktorerne har en signifikant effekt. Kvælstofkoncentrationen er signifikant mindre på lavbundsjord (ikke ådal) i forhold til højbundsjord. Det skyldes en høj andel af grundvand i drænene, hvilket bekræftes af, at forholdet mellem nitrat-n og total-n er lavt. Lavbundsjorder i ådale har en kvælstofkoncentration, der ligger mellem koncentrationen på højbundsjord og lavbundsjord, ikke ådale. Indenfor lavbundsjorder er der en tendens til, at områder, der er udpeget som okkerfølsomme, stor risiko har højere koncentrationer af total-n end andre lavbundsjorder. Der er ikke signifikante forskelle i koncentration mellem jordtyper, men JB 7-9 viser en tendens til lavere koncentration. En opdeling af jordtyper, hvor underbunden inkluderes viser generelt lavest koncentrationer ved sandet underbund, JB 1 dog undtaget. En analyse af bevoksningens betydning for kvælstofkoncentrationen viser, at kvælstofkoncentrationen er signifikant højest efter majs og hvor vintersæd er etableret efter vinterraps. Der er derimod ikke målt forskelle på, om jorden om efteråret har ligget bar efter korn, har været bevokset med efterafgrøder eller udlæg eller, hvor der er etableret vintersæd efter korn. Årsagen kan være, at efterafgrøder generelt udviklede sig dårligt i efteråret På lokaliteter, hvor der har været kløvergræs i sædskiftet eller, hvor der er anvendt husdyrgødning er der en tendens til lidt højere kvælstofkoncentrationer, men forskellen er ikke signifikant. Det samme gælder forskellen i koncentration mellem økologiske og konventionelle bedrifter, hvor koncentrationen er lavest på de økologiske bedrifter. 36

38 6 Forhold mellem total-n og nitrat-n Af tabel 8 fremgår det, at den gennemsnitlige nitrat-n-koncentration udgør 88 % af den gennemsnitlige total- N-koncentration. Dette er lige i underkanten af erfaringer fra LOOP-oplandene, der viser, at nitrat-n typisk udgør omkring % af total-n i drænvand (Grant et al. 2011). I figur 14 er alle prøvestederne opstillet efter det gennemsnitlige forhold mellem nitrat-n og total-n (nitrat- N/total-N*100 %) på det enkelte prøvested. I en sådan opstilling er det gennemsnitlige forhold 79 %, som dog dækker over en meget stor variation i forholdet, som går helt fra yderpunkterne 0 % til 103 %. Medianen er 88 % og de 50 % midterste af målingerne ligger i intervallet %. Næsten 2/3 af målingerne ligger under de % som er erfaringen fra LOOP. Når indholdet af nitrat-n er lavt i forhold til det totale kvælstofindhold, betyder det, at enten det organisk bundne N eller ammonium-n udgør en større andel. Der kan være forskellige årsager til at nitrat-n udgør en lav andel af total-n i drænvand: Nitrat-N-andelen er lav, fordi drænvandet består af en større andel grundvand med reduceret nitrat- N-indhold. Den kvælstoffraktion, der ikke er nitrat-n kan i så fald være både organisk bundet N og ammonium-n (hvis reduktionen af nitrat er sket via grøn rust, som medfører dannelse af ammonium). Nitrat-N-andelen er lav grundet forhold, der giver forøget udvaskning af organisk bundet N. I dette tilfælde er det organisk bundet N, der udgør en større andel af det totale kvælstofindhold. I det første tilfælde ville man forvente, at det totale kvælstofindhold i drænvandet er lavt, dvs. at der kan måles lave koncentrationer af total-n. I det andet tilfælde kunne forventes højere koncentration af total-n grundet den øgede udvaskning af organiske N. Resultaterne tyder på, at meget lave forhold mellem nitrat-n og total-n primært forekommer ved lave kvælstofkoncentrationer. I figur 15 ser man, at for alle prøvesteder med under 65 % nitrat-n, er koncentrationen af total-n maksimalt 5 mg pr. liter. Generelt kan der dog ikke siges at være en direkte korrelation mellem nitrat-n/total-n og den målte kvælstofkoncentration, idet der ved høje forhold forekommer både høje og lave koncentrationer. Nitrat-N/total-N < 65 % => total-n < 5 mg pr. Liter Nitrat-N/total-N > 65 % => Total-N fra ca mg/l. 37

39 Figur 14. Gennemsnitlige forhold mellem nitrat-n og total-n for de 232 prøvesteder. Figur 15. Korrelation mellem målt total-n (mg pr. liter) og forhold mellem nitrat-n og total-n (nitrat-n/total- N*100 %). 38

40 7 Målte kvælstofkoncentrationer vs. N-LES 3 -beregnede koncentrationer N-LES 3 -modellen (Kristensen et al. 2003) er en model, der anvendes til beregning af kvælstofudvaskningen fra rodzonen ud fra oplysninger om blandt andet afgrøde, jordtype, kvælstofniveau og afstrømning fra arealet. Der er gennemført en analyse af, om drænvandsanalyserne viser samme betydning af bevoksningen som N-les-modellen. I drænvandsundersøgelsen er der ved hjælp af N-LES 3 -modellen beregnet en forventet kvælstofkoncentration i rodzonen for alle prøvesteder. De beregnede værdier må anses som tilnærmede N-LES-værdier, blandt andet fordi ikke alle N-LES-parametre har været kendte, og der derfor lavet enkelte modifikationer og tilnærmelser i beregningen, herunder vedr. afstrømning fra arealet, som er beregnet ud fra nedbøren på postnummerniveau (se beskrivelse af modifikationer og tilnærmelser i N-LES-beregningen i bilag K). Det vurderes, at tilnærmelserne ikke har nogen afgørende betydning for de beskrevne sammenligninger. Sammenligning mellem den N-LES-beregnede kvælstofkoncentration og den målte kvælstofkoncentration i drænvandet giver kun mening for de prøvesteder, hvor koncentrationen i drænvandet kan antages at være den samme som koncentrationen i rodzonevandet. Det vil sige for prøvesteder, hvor drænvandet ikke er en blanding af rodzonevand og grundvand, men udelukkende består af rodzonevand, og hvor der ikke sker denitrifikation undervejs til prøvestedet, f.eks. drænudløbet. Dette kunne forventes at være tilfældet på dræn på højbund, hvor der ikke sker tilstrømning af grundvand. Derfor er sammenligningen kun lavet for prøvesteder, som er angivet til at afdræne højbundsarealer, og hvor der svaret Nej til om der normalt løber vand i drænet i sommerperioden (se figur 16). Ud fra sammenligningen mellem de N-LES 3 -beregnede total-n-koncentrationer og de målte total-nkoncentrationer kan konkluderes følgende: Der er generelt målt lavere koncentrationer end de N-LES 3 -beregningen har forudsagt. I gennemsnit er de målte værdier 71 % af de N-LES 3 -beregnede værdier. Der er en dårlig korrelation mellem de målte værdier og de N-LES 3 -beregnede værdier (R 2 = 0,11) Af mulige årsager til første punkt kan nævnes følgende: Data der ligger til grund for N-LES 3 er af ældre dato, hvilket kan betyde at effekter af forskelle mellem dyrkningspraksis på lokaliteterne ved den nuværende landbrugspraksis ikke beskrives tilfredsstillende. Sæsonen 2011/12 har været usædvanlig med et generelt lavere koncentrationsniveau i drænafstrømningen fra november-marts (se afsnit 4.4). På trods at sammenligningen kun er lavet for dræn, der afdræner højbundsjorde, og hvor der i efteråret er svaret Nej til sommervandføring, kan der være dræn med grundvandstilstrømning iblandt, hvilket kan sløre den direkte afhængighed af landbrugspraksis som beskrives vha. af N-LES. En forklaring på den dårlige korrelation mellem de målte og de N-LES 3 -beregnede værdier, kunne være at nogle afgrødekombinationer forudsiges bedre end andre (figur 17). Derudover skal det nævnes, at forklaringsgraden i selve N-LES 3 -modellen i sig selv ikke er så høj (R 2 = 0,53) (Kristensen et al. 2003). Ud fra sammenligningen af de forskellige afgrødekombinationer i figur 17 fremgår det, at mens N-lesmodellen beregner en betydelig lavere koncentration efter Korn/Efterafgrøder end efter Korn/Bar jord eller Korn/Vintersæd, viser drænvandsmålingerne stort set samme koncentration under disse 3 grupper. Også for Majs, Frøgræs / Frøgræs og Kl.græs el. græs, afgræsning fremgår en uoverensstemmelse, men for disse afgrødegrupper er der kun enkelte observationer, og tendenserne kan derfor ikke anses som generelle. 39

41 Målt konc. (mg total-n pr. l) Konklusion De målte drænvandskoncentrationer på dræn, hvor rodzonevand forventes at være dominerende, viser kun 71 pct. af den koncentration, der er beregnet med N-les-modellen. Det lavere niveau kan skyldes, at udvaskningen generelt er lavere i dag i forhold til de data, som N-les-modellen er udviklet på. Det kan også skyldes, at udvaskningen i 2011/12 har været betydeligt mindre end normalt. I drænvandsmålingerne er der i modsætning til beregninger med N-les ikke fundet lavere koncentrationer på lokaliteter med efterafgrøder eller udlæg i forhold til bar jord eller vintersæd efter korn. Drænvandsmålingerne viser ligesom N-les-modellen høje koncentrationer under majs og vintersæd efter raps og tilsvarende lave koncentrationer efter frøgræs og fodergræs y = 0,2401x + 4,6403 R² = 0, N-LES 3 -konc (mg total-n pr. l) Figur 16. Korrelation mellem de N-LES 3 -beregnede total-n-koncentrationer og de målte total-nkoncentrationer i drænvandet for prøvesteder, som er angivet til at afdræne højbundsarealer, og hvor der svaret Nej til om der normalt løber vand i drænet i sommerperioden. Prøvesteder, hvor der den primære afgrøde er angivet til Anden afgrøde er ikke medtaget. I alt 71 prøvesteder. 40

42 Figur 17. Målte total-n-koncentrationer og N-LES 3 -beregnede total-n-koncentrationer for de enkelte afgrødegrupper for prøvesteder, som er angivet til at afdræne højbundsarealer, og hvor der er svaret Nej til om der normalt løber vand i drænet i sommerperioden. Tallet i parentes angiver antallet af prøvesteder med den pågældende afgrøde som den primære afgrøde. Bemærk, at de målte værdier generelt er lavere end de N- les beregnede værdier, hvorfor der ikke må drages for vidtgående konklusioner ud fra figuren. 41

43 8 Fosfor 8.1 Generelt om vurdering af fosforkoncentrationer i drænvand Vandløb i landbrugslandet har typisk koncentrationer af total-p på omkring 0,11 mg total-p pr. liter (Windolf et al. 2011). I drænvandsundersøgelsen måles ortho-p-koncentrationer, hvilket kun er en fraktion af det totale fosforindhold i drænvandet. Hvor stor en andel ortho-p udgør af total-p, kan være meget varierende (Andersen et al. 2006). Det er derfor svært at lave direkte sammenligninger mellem de målte drænvandskoncentrationer og koncentrationer i vandløb. Det kan dog siges, at hvis koncentrationen af ortho-p i drænvandet er over 0,1 mg ortho-p pr. liter, så må koncentrationen anses for at være meget høj, fordi ortho-p-koncentrationen i drænvandet så overstiger den totale fosforkoncentration, der typisk findes i vandløb. Hvorvidt en målt fosforkoncentration vurderes høj og med miljømæssig belastning må dog afhænge af den geografiske placering. Det skyldes, at der er meget store regionale forskelle i baggrundskoncentrationen af fosfor pga. forskelle i undergrundens naturlige indhold af fosfor. Der ses dermed forskelle i P-koncentrationer mellem vandløb i forskellige egne af landet, og vandløb i f.eks. Himmerland har gennemsnitligt højere koncentrationer af fosfor end vandløb i f.eks. Midtjylland (Bøgestrand et al. 2007, Bilag E). 8.2 Koncentrationer af ortho-p i undersøgelsen De målte koncentrationer af ortho-p varierer fra 0,004 til 4,68 mg pr. liter. Gennemsnittet er på 0,10 mg pr. liter, mens medianen er 0,035 mg pr. liter (figur 18). Spredningen mellem prøvesteder er 0,35 mg pr. liter. På to prøvesteder er der målt ekstremt høje ortho-p-koncentrationer på hhv. 4,7 og 2,2 mg ortho-p pr. liter (hhv. ID 2 og ID 139), hvilket har stor indflydelse på gennemsnittet. Begge prøvesteder har karakterer, der kan forventes at give høje P-koncentrationer (se senere), men det er ikke klart, hvorfor de er ekstremt høje. For ID 2 kan en del af forklaringen være en tilførsel af minkgylle gennem mange år. ID 139 er placeret i Store Vildmose-området med et stort humusindhold i jorden. Da de to prøvesteder vil påvirke gennemsnittet af de grupper de indgår i meget, er det i følgende analyser valgt ikke at medtag ID2 og ID139, for at få et billede at de mere typiske gennemsnits-koncentrationer. På % af prøvestederne er der målt meget høje ortho-p-koncentrationer på over 0,1 mg ortho-p pr. liter. I figur 19 er prøvestederne plottet ind på et kort og farvet efter koncentrationen af ortho-p i drænvandet, og det fremgår, at de høje koncentrationer især forekommer i Nordjylland, men også i Himmerland, Thy og Nordsjælland ses koncentrationer over 0,1 mg ortho-p pr. liter. Det vurderes, at disse meget høje koncentrationer primært skyldes naturgivne forhold, hvoraf følgende kan være mere eller mindre sammenfaldende: Prøvestedet ligger i et område med udbredte forekomster af marine aflejringer i undergrunden Prøvestedet afvander et lavbundsareal Prøvestedet afvander et areal med en stor andel humusjord Tilførsel af husdyrgødning til arealerne ser ikke ud til at have påvirket fosforkoncentrationen i drænene (tabel 25). 42

44 Figur 18. Gennemsnitskoncentrationen af ortho-p på 232 prøvesteder. For to prøvesteder længst til højre (ID 139 og ID 2) er ortho-p-koncentrationerne så høje, at de rækker ud over figuren (hhv. 2,2 og 4,7 mg P pr. l). Gennemsnittet er på 0,10 mg pr. liter, mens medianen er 0,035 mg pr. liter. Uden ID 139 og ID 2 er gennemsnittet 0,07 mg pr. l. Tabel 25. Gennemsnitlige koncentrationer af ortho-p fordelt efter, om der normalt tilføres husdyrgødning til arealet (uden ID 2 og ID 139). Der er ikke fundet signifikant effekt af husdyrgødning. Ortho-P Antal (mg pr. liter) Husdyrgødning 158 0,07 Ikke husdyrgødning 71 0,08 Oplysning mangler Statistisk analyse på ortho-p For at undersøge, om der kan findes statistiske forskelle, er der lavet en additiv variansanalysemodel på ortho-p med inddragelsen af faktorerne Landskabstype, Jordtype og Husdyrgødning. Modellen er signifikant med en P-værdi<0,0001. R 2 på modellen er 0,197. Modellen viser, at der er en signifikant effekt af faktorerne Landskabstype og Jordtype. For disse to er forskellene inden for gruppen forklaret med bogstaver, hvor to forskellige bogstaver angiver, at to grupper er signifikant forskellige. Det er også undersøgt, om der er en signifikant forskel på georegionerne (tabel 26) i en ensidet variansanalysemodel med kun inddragelse af faktoren georegion Marine aflejringer Tidligere marine aflejringer er typiske karakteriseret ved høje fosforforekomster (bl.a. Bøgestrand et al. 2007). Sammenlignes kortet med prøvestedernes ortho-p-koncentrationer (figur 19) med et jordartskort over Danmark (se bilag G), ser man at en del af prøvestederne med høje ortho-p-koncentrationer er placeret er område med udbredte af specielt marint sand og ler (især Nordjylland og Himmerland). En opdeling på georegioner (tabel 26) viser også at gennemsnittet af målt ortho-p i drænvandet er højst i især Nordjylland og Himmerland. Bøgestrand et al. (2007) har lavet kort som viser fosforkoncentrationer (total opløst P) i hhv. nedre/reduceret grundvand og øvre/iltet grundvand (se bilag F) og kort over baggrundskoncentrationen af fosfor (totalt opløst P) i vandløb opdelt på georegioner (bilag E). Kortene viser blandt andet: - Fosforkoncentrationer i grundvand er høje i Nordjylland og Nordsjælland og lave i Himmerland 43

45 - Baggrundsfosforkoncentrationer i vandløb er specielt høje i Himmerland, men også forhøjede i Thy og Nordsjælland. Kortene fra Bøgestrand et al. (2007) viser dermed ikke helt samme tendenser for grundvand og for vandløbsvand. Men kombineres de to kort, passer det rimeligt med den geografiske udbredelse af høje P- koncentrationerne (over 0,1 mg ortho-p pr. liter) i drænvandsprøverne. Figur 19. Prøvesteder kategoriseret efter indholdet af ortho-p. På kortet er vist de prøvesteder, hvor koordinater er kendte (214), mens tegnforklaringen viser antallet for alle. Bornholm (1 prøvested) er ikke vist. 44

46 Tabel 26. Gennemsnitlige koncentrationer af ortho-p fordelt på georegioner (uden ID 2 og ID 139). Der er fundet signifikant forskel mellem georegionerne; grupper med forskellige bogstaver er signifikant forskellige. Ortho-P Antal (mg pr. liter) Signifikans Thy 16 0,05 abc Nordjylland 75 0,11 a Vestjylland 19 0,02 c Himmerland 27 0,09 ab Djursland 12 0,06 abc Midtjylland 18 0,03 bc Østjylland, Fyn, Sjælland og øvrige øer 54 0,05 abc Nordsjælland 8 0,05 abc Bornholm 1 0,03 bc Lavbundsarealer Risikoen for fosfortab øges under anaerobe forhold (Kjærgaard 2007), hvilket der i udbredt grad kan forekomme på lavbundsjorde, hvor grundvandet står højt. En opdeling af de målte ortho-p-koncentrationer på landskabstypen viser da også et højere gennemsnit for begge typer lavbundsarealer end for højbund (tabel 27). For Lavbundsareal ikke i ådal er gennemsnittet tre gange så højt som for Højbundsareal. Tabel 27. Ortho-P fordelt på landskabstype. De to prøvesteder med ekstremt høje P-koncentrationer (ID 2 og ID 139) indgår ikke i gennemsnittene. Begge er karakteriseret til Lavbundsareal ikke i ådal, og gruppen ville have et gennemsnit på 0,21 mg pr. l, hvis de to prøvesteder indgik. Der er fundet en signifikant effekt af landskabstypen; Grupper med forskellige bogstaver er signifikant forskellige. Ortho-P Antal (mg pr. liter) Signifikans Højbundsareal 111 0,04 b Lavbundsareal (i ådal) 19 0,08 ab Lavbundsareal (ikke i ådal) 66 0,12 a Oplysning mangler Humusjord I tabel 28 er lavet en opdeling af de målte ortho-p-koncentrationer på den primære jordtype på arealet. Af tabellen fremgår det, at især 11 prøvesteder med JB11, dvs. humusjord, skiller sig ud med et meget højt gennemsnit af ortho-p. Ifølge Kjærgaard 2007 har humusjorde (organogene jorder) ofte et højt indhold af total-p grundet høj bindingskapacitet for fosfor, hvilket er relateret til et højt indhold af vel-krystallinske jernoxider. Da humusjorderne ofte er lavtliggende arealer med højtstående grundvandsspejl, vil der ofte kunne forekomme vandmættede forhold, og idet fosfortabsrisikoen øges under anaerobe forhold (Kjærgaard 2007) kan dette være årsagen til de højere koncentrationer, der ses på humusjorde. 45

47 Tabel 28. Ortho-P fordelt på den primære jordtype (uden ID 2 og ID 139). Der er fundet en signifikant effekt af jordtypen; grupper med forskellige bogstaver er signifikant forskellige. Ortho-P Antal (mg pr. liter) Signifikans JB ,09 b JB ,05 c JB ,04 c JB ,22 a 8.3 Forhold mellem målte nitratkoncentrationer og målte ortho-p-koncentrationer De forhold, der giver anledning til lave nitrat-n-koncentrationer er i mange tilfælde de samme som giver anledning til høje P-koncentrationer. Det kunne derfor forventes, at de prøvesteder, der har høje fosforkoncentrationer, også ville være de steder, der har de laveste nitrat-n-koncentrationer. Der ser dog ikke ud til at der kan finde en lineær korrelation mellem koncentrationen af ortho-p og koncentrationen af nitrat-n (figur 20). Imidlertid ser det ud til, at prøvesteder med meget lave nitrat-n-koncentrationer på under 0,1 mg pr. liter har et betydeligt højere gennemsnit af ortho-p end prøvesteder med nitrat-n over 0,1 mg pr. liter, hvorimod der ikke ses nogen væsentlig forskel på ortho-p over/under 3 mg nitrat-n pr. liter (tabel 29). Figur 20. Ortho-P og nitrat-n Tabel 29. Ortho-P og nitrat-n (uden ID 2 og ID 139). Ortho-P Antal (mg pr. liter) Nitrat-N < 1 mg pr. liter 33 0,11 Nitrat-N > 1 mg pr. liter 198 0,06 Nitrat-N < 3 mg pr. liter 69 0,08 Nitrat-N > 3 mg pr. liter 162 0,06 46

48 8.4 Konklusion Da gennemsnittet af ortho-p-koncentrationerne er meget præget af en gruppe prøver med meget høje koncentrationer, er medianen på 0,035 mg ortho-p pr. liter mere velegnet til angivelse af de typiske koncentrationer i undersøgelsen % af prøvestederne har meget høje koncentrationer af ortho-p (>0,1 mg pr. liter), hvilket sandsynligvis primært skyldes at disse prøvesteders geografiske placering er på steder hvor fosforniveauet i undergrunden er naturligt højt pga. en stor forekomst at marine aflejringer. Men de høje fosforniveauer hænger også sammen med en placering på lavbundsarealer og/eller stort humusindhold i jorden. Generelt er det vanskeligt at vurdere koncentrationer af ortho-p i drænvand og den miljømæssige betydning. 47

49 9 Resultater for udvalgte dræn med hyppigere prøvetagning For de 16 systematisk udvalgte dræn (se afsnit 2.1) og de tre drænvandsstationer, hvor der tidligere er blevet taget prøver gennem Statens Planteavlsforsøg (se afsnit 1.2 og 2.1) er der sigtet efter en prøvetagningshyppighed på fem prøvetagninger over sæsonen. I dette kapitel er resultaterne fra de 19 prøvesteder præsenteret, men der er ikke gennemført en dybdegående analyse af resultaterne. 9.1 Systematisk udvalgte dræn De 16 systematisk udvalgte dræn er beskrevet tabel 30, og udviklingen over sæsonen i målte total-n og ortho-p-koncentrationer er vist i hhv. figur 21 og figur 22. Tabel 30. Beskrivelse af de 16 systematisk udvalgte dræn. Afgrødekombination på arealerne fremgår af figur 21. Sommervandføring Geografisk placering Vurderet arealtype Jordtype Vurdering efterår 2011 Registrering juni 2012 NJ1 Nordjylland Lavbundsareal (ikke i ådal) JB1-3 Ja NJ2 Nordjylland Lavbundsareal (ikke i ådal) JB1-3 Nej NJ3 Nordjylland Lavbundsareal (ikke i ådal) JB1-3 Nej NJ4 Nordjylland Lavbundsareal (ikke i ådal) JB1-3 Nej NJ5 Nordjylland Lavbundsareal (ikke i ådal) JB1-3 Nej NJ6 Nordjylland Lavbundsareal (ikke i ådal) JB1-3 Ja SJ1 Sjælland Højbundsareal JB4-6 Ja SJ2 Sjælland Højbundsareal JB4-6 Ja SJ3 Sjælland Højbundsareal JB4-6/JB7-9 Ja SJ4 Sjælland Højbundsareal JB4-6/JB7-9 Nej SJ5 Sjælland Højbundsareal JB4-6 Ja ØJ1 Østjylland Højbundsareal JB4-6 Nej Ja ØJ2 Østjylland Højbundsareal JB4-6 Nej Ja ØJ3 Østjylland Højbundsareal JB7-9 Nej Ja ØJ4 Østjylland Højbundsareal JB7-9 Nej Ja ØJ5 Østjylland Højbundsareal JB7-9 Nej Nej 48

50 Figur 21. Udvikling i koncentrationen af total-n fra november til marts for alle systematiske dræn i hhv. Nordjylland, Sjælland og Østjylland. Forklaringen viser den primære afgrødekombination på det afdrænede areal. 49

51 Figur 22. Udvikling i koncentrationen af ortho-p fra november til marts for alle systematiske dræn i hhv. Nordjylland, Sjælland og Østjylland. NJ2 er, grundet den høje koncentration, vist i en graf for sig selv. Bemærk at y-akserne for begge de grafer for Nordjylland er inddelt med en højere maksimal værdi. 9.2 Gamle drænvandsstationer Beskrivelse af forholdene på de tre såkaldte Gamle drænvandsstationer fremgår af tabel 31, og i tabel 32 er vist gennemsnittet af nitrat-n for målingerne i 2011/12 sammenholdt med målinger i de tidligere perioder. For alle tre stationer ses et tydeligt fald fra første periode ( ) til anden periode ( ), og for alle stationerne ligger koncentrationerne lavere i 2011/12 end i den foregående periode. For stationen ved Åbenrå ligger koncentrationen gennem alle årene på et meget lavt niveau, og i 2011/12 ligger den ekstremt lavt (under 0,1 mg nitrat-n pr. l). Det meget lave niveau i 2011/12 skal blandt andet ses i lyset af, at der nu er vedvarende græs på arealet, hvor der tidligere har været en større andel af korn og roer på arealet (Knudsen et. al 1999). Det generelt lave niveau på stationen hænger sandsynligvis sammen med det faktum, at der på denne station også sker afstrømning gennem drænet om sommeren (tabel 31), hvilket tyder på, at der sker en tilstrømning af grundvand til drænet. Også den lave andel af nitrat-n i forhold til total-n (64 %) tyder på at der sker en tilstrømning af reduceret grundvand. Tabel 31. Beskrivelse af de tre Gamle drænvandsstationer (se også afsnit 1.2). Sommervandføring Stationsnavn Vurderet arealtype Primær jordtype Primær afgrødekombination i 2011 Vurdering efterår 2011 Registrering juni 2012 Åbenrå Højbundsareal JB7-9 Vedv. Græs Ja Ja Lunding (Haderslev) Højbundsareal JB4-6 Korn / Vinterraps Nej Nej Næstved Højbundsareal JB4-6 Raps / Vintersæd Nej Nej 50

52 Tabel 32. Koncentrationer af nitrat-n i tre forskellige perioder. Bemærk at sammenligningen er lavet for nitrat-n og ikke total-n, fordi resultater vedr. total-n ikke har været tilgængelige for den ældste periode. Mg nitrat-n pr. liter Andel nitrat-n af Stationsnavn * ** 2011/12 total-n (2011/12) Åbenrå 7,3 3,8 0,43 (5 prøver) 64 % Lunding (Haderslev) 23,3 18,0 14,1 (4 prøver) 97 % Næstved 17,0 11,7 10,5 (4 prøver) 99 % *Baseret på Jørgensen og Kristensen (2004) **Koncentrationer er angivet som afstrømningsvægtede gennemsnit for perioden på baggrund af datasæt stillet til rådighed af Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. 51

53 10 Repræsentativitet af prøvesteder Det har ikke været et specifikt mål for undersøgelsen, at data skulle give et repræsentativt billede kvælstofkoncentration i drænvand fra det danske landbrugsareal. Alle har kunnet tilmelde sig, og fordelingen af prøvesteder er derfor bestemt af, hvor interessen for deltagelse har været størst. Alligevel vil det i forbindelse med tolkningen af resultaterne, være interessant at give et bud på repræsentativiteten specielt i forhold til: Geografisk fordeling i landet Fordeling på landskabstype (højbund/lavbund) Fordeling på jordtype Fordeling på afgrødesammensætning 10.1 Den geografiske fordeling af prøvesteder Den geografiske fordeling af prøvesteder fremgår dels af de tidligere viste kort (figur 10 og figur 19) og dels af opdelingen på georegioner (bl.a. tabel 9). På kortene ses, at der er prøvesteder spredt ud i hele landet, men at tætheden af prøvesteder er klart størst i Nordjylland, især Vendsyssel, og 51 % af prøvestederne er placeret i den nordlige del af Jylland (georegionerne Nordjylland, Thy og Himmerland) Fordelingen på landskabstype (grundvandstilstrømning) Som tidligere beskrevet, kan fordelingen på landskabstype være væsentlig, fordi landskabstypen (højbund/lavbund) kan indikere, hvilken sammensætningen drænvandet har, og den generelle hypotese er, at koncentrationer af kvælstof i drænvandet typisk vil være lavere på lavbundsjord end på højbundsjord. En overrepræsentation af en af de to landskabstyper kan derfor betyde, at det overordnede gennemsnit fra undersøgelsen er trukket i den ene eller den anden retning i forhold til gennemsnittet for drænvand i Danmark. I en opgørelse af Olesen (2009) udgør dyrket lavbundsjord ha, hvilket svarer til 19 % af i alt ha landbrugsjord. Olesen (2009) har anvendt det udvidede lavbundstema ( ha landbrugsjord) til forskel fra det det originale lavbundstema ( ha). Til forskel fra det originale lavbundstema, inkluderer det udvidede tema også arealer med de geologiske sedimenter tørv og gytje, jordklassificeringens farvekode 7, humusjord, samt landskabselementerne marsk, littorina og inddæmmet areal. Det samlede areal i undersøgelsen af Olesen (2009) er større end opgivet fra Danmarks statistisk ( ha). Ifølge Olesen (2009) er ca. 50 pct. af landbrugsarealet systematisk drænet (afvandet med rørdræn med 8-20 m afstand). Ifølge undersøgelsen af Olesen (2009) er 48 % (tabel 6 i kilden) af højbundsarealerne drænet og 51 % (tabel 7 i kilden) af lavbundsarealerne. Følges ovenstående opgørelser fra Olesen (2009) kan det drænede areal dermed opdeles på ca. 20 % lavbund og ca. 80 % højbund. Det skal nævnes, at det drænede areal i Danmark vurderes at være utilstrækkeligt kortlagt, men de angivne procenter fra Olesen (2009) må anses som bedst kendte bud på dræningsprocenter. I drænvandsundersøgelsen er landskabstypen indsamlet på to måder: Som spørgsmål til deltagerne: Hvilken landskabstype afdræner drænet? (Højbundsareal, Lavbundsareal i ådal, Lavbundsareal ikke i ådal). 52

54 Via GIS-tema om lavbundsarealer. Herudfra kan angives om prøvestedspunktet er placeret på lavbund eller ikke. Prøvestederne fordeler for de to metoder som vist i tabel 33. Af tabellen kan det udledes, at lavbundsarealer er overrepræsenterede i undersøgelsen, idet 43 % af de arealer, hvor vi kender landskabstypen er angivet til at være lavbundsareal, mens det på landsplan kan skønnes at 20 % af de drænede arealer er lavbund. Ifølge GIS-temaet ligger 48 % af de 214 prøvesteder med kendte koordinater på lavbundsareal. I forhold til GIS-temaet skal det bemærkes, at det at selve punktet for prøvetagning er placeret på lavbund ikke nødvendigvis er ensbetydende med at hele det afdrænede areal er lavbund eller omvendt. Der må dog forventes at være en vis sammenhæng. Der synes at være nogenlunde overensstemmelse mellem deltagernes vurdering af landskabstypen og GIStemaets afgørelse af lavbund/ikke lavbund for prøvestedspunktet, idet at der for de 181 steder, hvor der både findes en vurdering fra deltagerne og koordinater til GIS, er 143 steder hvor der er overensstemmelse mellem landskabstypen. Af de 38 steder, hvor der er uoverensstemmelse, er størstedelen (26 steder), steder, hvor GIS-temaet afgør prøvestedet til at ligge på lavbund, men hvor deltageren har vurderet prøvestedet til at være et højbundsareal. Disse steder, kan være steder, hvor selve prøvestedet ligger på lavbund, men hvor drænvandet stammer fra et afdrænet højbundsareal, hvilket kan indikere en svaghed ved at anvende GIS-temaets beskrivelse af prøvestedet. Tabel 33. Fordeling af prøvesteder på landskabstype for hhv. deltagervurdering og GIS-tema på baggrund af koordinater, samt fordelingen på det afdrænede areal i Danmark ifølge Olesen (2009). For deltagervurderingen af andelen beregnet ud fra de 198 prøvesteder, hvor oplysningen er givet. For GIS-temaet er andelen beregnet ud fra de 213 steder, hvor koordinater på prøvestedet er angivet. Olesen (2009) (andel af det Deltagervurdering GIS-tema afdrænede areal i DK) Højbundsareal / Ikke lavbund 56 % 48 % 80 % Lavbund 44 % 52 % 20 % 10.3 Fordeling på jordtype Fordelingen af jordtyper i undersøgelsen fremgår af tabel 20. Det er ikke muligt at afgøre, om fordelingen af jordtyper er repræsentativ for det drænede areal i Danmark. Dels fordi vi ikke kender jordtypefordelingen på det samlede drænede areal, og dels fordi jordtyperne i undersøgelserne er inddelt i grupper, så det ikke er muligt at skelne mellem de forskellige JB-numre Fordeling på afgrøde Fordelingen af afgrødesammensætningen på det drænede areal i Danmark er ikke kendt. Sammenligningen kan derfor kun laves under antagelse af, at afgrødesammensætningen er den samme på det drænede areal som på hele landbrugsarealet. I tabel 34 er afgrødesammensætningen i drænvandsundersøgelsen sammenholdt med afgrødesammensætningen på landsplan. Det fremgår, at afgrødesammensætningen på i undersøgelsen nogenlunde afspejler sammensætningen på landsplan, dog synes korn at være lidt overrepræsenteret og græsarealer underrepræsenteret i undersøgelsen. Dette vil også være forventeligt, idet græsarealet på den drænede jord generelt er relativt lavere end for landet som helhed. 53

55 Tabel 34. Afgrødesammensætningen på landplan (Pedersen 2011), samt i drænvandsundersøgelsen (beregnet som andelen af prøvesteder, hvor den pågældende afgrøde er angivet som den primære afgrøde på det afdrænede areal). DK landbrugsareal Drænvandsundersøgelsen Afgrøde (% af arealet) (% af prøvesteder) Korn Frøgræs 2 3 Raps 6 5 Roer 2 1 Majs 7 5 Kl.græs eller græs (i omdrift) Vedv. Græs 8 2 Anden afgrøde 7 5 Udyrket - 0, Konklusion Det samlede gennemsnit af prøvestederne i undersøgelsen kan ikke anvendes som et udtryk for den generelle koncentration af drænvand i Danmark i 2011/2012. Det skyldes især, at lavbundsarealer sandsynligvis er overrepræsenteret i undersøgelsen (40-45 % af prøvestederne) i forhold til det samlede drænede areal i Danmark (ca. 20 % af det afdrænede areal). Undersøgelsen giver dog langt større information om spredningen i koncentrationen i drænvand end hidtidige undersøgelser, hvoraf langt de fleste er foretaget på højbundsjord. 54

56 11 Diskussion af drænvandsmålingernes betydning i forhold til vandplaner En betydelig del af interessen for landmandside i deltagelse i drænvandsmålingerne udspringer af de betydelige krav, der er til reduktion af kvælstofudledningen i vandplanerne. Det gælder ikke mindst i det nordjyske område, fordi de oprindelige planer for reduktion af kvælstofudledningen til Limfjorden viste, at kvælstofudledningen fra landbrugsjorden skulle reduceres med ca. 70 pct. I de vandplaner, som er vedtaget pr. 22. december 2011, skal den samlede reduktion i kvælstofudledningen på landsplan kun reduceres med ton mod den samlede planlagte reduktion på ton. Selvom det specielt for Limfjorden betyder, at reduktionskravet i først omgang er betydeligt mindre end oprindeligt planlagt, skal der alligevel etableres ca ha ekstra efterafgrøder fra efteråret 2013, hvilket betyder et ekstra krav om efterafgrøder på pct.enheder, så det samlede krav til efterafgrøder typisk bliver pct. af arealet med korn, raps mv. Dertil kommer ekstra krav om efterafgrøder i miljøgodkendelsesordningen for husdyrbrug. Det samme gælder andre steder i landet, hvor reduktionskravet til kvælstofudledning er stort. I dette afsnit vil blive fokuseret på at uddybe, om resultatet af drænvandsmålingerne kan sige noget om den samlede kvælstofudledning i forhold til vandplanerne, og om der vil blive opnået tilstrækkelig effekt af de planlagte tiltag i vandplanerne Beregnet kvælstofudledning i vandplanerne Kvælstofudledningen i vandplanerne fra landjorden til det marine miljø er beregnet ved at multiplicere koncentrationer i vandløb med den afstrømmende vandmængde. Både koncentrationer og afstrømmende vandmængder måles løbende af Naturstyrelsen. Der findes imidlertid kun måledata fra halvdelen af landet, og udledningen af kvælstof fra de såkaldte umålte oplande modelberegnes ud fra data fra de målte oplande. I alt er det beregnet, at den samlede kvælstofudledning til det marine miljø er ca ton, hvoraf udledningen fra landbrugsarealet udgør ca ton. Udledningen fra naturarealer inkl. bidraget fra landbrugsarealet, hvis dette blev omlagt til natur, udgør tilsvarende godt ton. Kvælstofkoncentrationen i det vand, som afstrømmer til det marine miljø fremgår af figur 23. Af figuren fremgår det, at den gennemsnitlige koncentration i de senere år har været 4 mg kvælstof pr. liter. Den samlede udledning ved dette koncentrationsniveau er lidt under de nævnte ton kvælstof. Drænvandsundersøgelsen kan ikke direkte vise, om udledningen i vandplanerne er beregnet korrekt, fordi vandplanernes angivelser af udledningen af kvælstof er beregnet ud fra direkte målinger i vandløbene suppleret med beregninger herudfra i de umålte oplande. Der foreligger endnu ikke data fra afstrømningen 2011/12 gennem vandløb, som drænvandsundersøgelsen kan sammenlignes med Sammenligning med tidligere drænvandsundersøgelser I tabel 35 er vist en sammenstilling af resultaterne af drænvandsundersøgelsen i 2011/12 med tidligere undersøgelser. 55

57 Tabel 35. Sammenligning af koncentrationen i drænvandsundersøgelsen sammenlignet med tidligere opgørelser. Målt koncentration Antal dræn Periode (mg total-n pr. liter) Højbund St. planteavlsforsøg ,7 LOOP ,1 LOOP /12 10,9 Drænvandsundersøgelse /12 7,6 Lavbund LOOP ,8 LOOP /12 5,6 Drænvandsundersøgelse /12 5,3 Koncentrationerne i drænvandsundersøgelsen 2011/12 ligger betydeligt under de koncentrationer, der er målt i undersøgelser i tidligere periode. Koncentrationerne ligger også betydeligt under målinger i LOOP i 2011/12. Årsagen til, at drænvandsundersøgelsen viser lavere koncentrationer i forhold til LOOP, kan være, at der kun måles på 6 dræn i LOOP oplandene, og at disse omhyggeligt er udvalgt efter, at grundvandstilstrømningen til drænene skal være lav. I drænvandsundersøgelsen kan der også i dræn på højbund godt forekomme en vis tilstrømning af grundvand, der vil give en lavere koncentration. På grund af det store antal dræn i drænvandsundersøgelsen må koncentrationer målt her give et bedre udtryk for koncentration i drænvand fordelt over landet og på henholdsvis høj- og lavbundsjord i forhold til de forholdsvis få målinger i LOOP. Udvaskningen af kvælstof fra rodzonen på landsplan blev i 2008 beregnet til lidt under ton kvælstof (Waagepetersen et. al, 1998). Målinger i LOOP-oplandene af koncentrationen af total-kvælstof i rodzonevand viser en koncentration på ca. 12 mg og 15 mg i henholdsvis ler- og sandjordsoplande (Grant et. al., 2011). Disse koncentrationer er på samme niveau som målt i dræn i LOOP-oplandene, mens drænvandsundersøgelsen viser meget lavere koncentrationer. Det kan igen skyldes, at udvaskningsniveauet i 2011/2012 er betydeligt lavere end normalt og/eller, at der også på højbund er en vis tilstrømning af grundvand med en lavere koncentration af kvælstof Sammenligning af koncentrationen i dræn og i vandløb Koncentrationen af kvælstof i vandløb ligger typisk mellem 3-7 mg kvælstof pr. liter. Drænvand udgør i oplande, hvor hovedparten er drænet, formentlig kun op til 40 pct. af den samlede afstrømning. Resten kommer fra naturarealer og fra grundvand, hvor koncentrationen af kvælstof må forventes at være betydelig lavere end i drænvand (i niveauet 2 mg kvælstof pr. liter). Det er kun i få oplande, at der er gennemført så mange drænvandsmålinger, at det er relevant at sammenligne den med koncentrationen i det vandløb, som drænene afvander til. I tabel 36 er vist en sammenligning mellem vandløbskoncentrationen for to stationer i henholdsvis Ry Å og Lindholm Å og målte drænvandskoncentrationer i oplandet til de to vandløbsstationer. 56

58 Tabel 36. Sammenligning mellem målte koncentrationer i vandløb og i dræn. Vandløbsmålinger Drænmålinger 2011/12 i (gns. af målinger i perioden 1/11-31/3) oplandet til vandløbsstationen Gns. total-n Gns. total-n Vandløb / station Antal målinger (mg pr. liter) Antal dræn (mg pr. liter) Ry Å / Manna 39 5,1 15 5,6 Lindholm Å / Voerbjerg 34 4,6 15 4,1 Den målte koncentration i drænvand er lav sammenlignet med målinger i vandløb, når det tages i betragtning, at vandløbsvandet ud over drænvand også består af vand fra naturarealer mv., hvor koncentrationen af kvælstof må forventes at være lav.. Det kan igen skyldes, at koncentrationen i dræn er betydeligt under det normale i 2011/12. Foreløbige opgørelser foretaget af Naturstyrelsen, Aalborg af koncentrationen af kvælstof i Ry Å i efteråret 2011 tyder også på, at kvælstofkoncentrationen er lavere end normalt. Det må også antages, at koncentrationen af kvælstof i dræn på udpræget lavbundsjord er tættere på koncentrationen af kvælstof i vandløb end på højbundsjord. På lavbundsjord udgøres en stor del af drænafstrømningen af ældre grundvand, som også kan stamme fra naturarealer. I de såkaldte umålte oplande vil kvælstofkoncentrationen i drænvand kunne forbedre datagrundlaget for at beregne kvælstofudledningen. Kort over målte og umålte oplande viser, at der navnligt i det nordjyske område er mange umålte oplande. Her viser drænvandsmålingerne generelt lave koncentrationer, og disse bør sammenlignes med de beregnede koncentrationer Samlet udledning af kvælstof gennem dræn Det fremføres nogle gange, at drænede arealer er risikoarealer for kvælstofudledning, fordi drænene kan lede kvælstof ud ureduceret fra rodzonen til vandløb. I tabel 37 er vist en overslagsberegning på, hvor meget kvælstof, der ledes fra landbrugsarealer til vandløb via dræn. Specielt afstrømningen gennem dræn er særdeles usikker, fordi der ikke foreligger nogen samlet opgørelse heraf. Tabel 37. Overslag over udledning af kvælstof til vandmiljø gennem dræn, baseret må drænvandsmålingerne i 2011/12. Samlet udledning Jordtype Areal (1.000 ha) Afstrømning (mm) Koncentration (mg N pr. l) Udledning (kg N pr. ha) ( ton N 1 ) Højbundsjord ,6 13,3 14 Lavbundsjord ,3 26, ) Til vandløbskant Udledning til marint miljø ved 10 pct. retention i ferskvand: 19 Beregningen af en samlet udledning på ton kvælstof gennem dræn til de marine miljø skal ses i forhold til en samlet landbrugsbetinget udledning på ton. Udledningen gennem dræn udgør derfor godt 50 pct. heraf. Den samlede udledning af kvælstof må dog forventes at være betydeligt under ton kvælstof i afstrømningsperioden 2011/12, hvorfor afstrømningen gennem dræn vil udgøre en større andel. 57

59 Fra de drænede arealer kommer ud over bidraget til udledning gennem dræn også et bidrag via grundvandet. Det må dog forventes at være beskedent, fordi reduktionen af kvælstof under transport fra rodzone til vandløb på disse arealer forventes at være stor. Derfor må det antages, at kvælstofudledningen fra drænede arealer ikke bidrager mere pr. ha end fra ikke drænede arealer Placering af tiltag til reduktion af kvælstofudvaskningen I Vandplanerne skal etableres ha efterafgrøder i efteråret Der er tale om såkaldte målrettede efterafgrøder, der skal placeres i oplande, hvor der antages at være behov for en stor reduktion af kvælstofudledningen. Forudsætningen for at kunne reducere kvælstofudledningen er, at der for de arealer, hvor efterafgrøderne etableres, er en sammenhæng mellem landbrugspraksis på arealet og kvælstofudledningen. Ser man på variationen i kvælstofkoncentrationer i drænene (se afsnit 4.1), er variationen meget stor, og en betydelig andel af drænene viser meget lave kvælstofkoncentrationer. Ved meget lave koncentrationer af kvælstof i drænene vil man ikke forvente, at koncentrationen er påvirket af landbrugspraksis på arealerne. Placering af f.eks. efterafgrøder på sådanne arealer vil få ingen eller kun marginal effekt på kvælstofudledningen, fordi kvælstofudledningen primært er bestemt af de kemiske processer, der foregår omkring drændybden. I tabel 38 er vist en skematisk fremstilling af, hvordan effekten af tiltag vil være i forhold til de målte kvælstofkoncentrationer. Tabel 38. Vurdering af effekt af tiltag ud fra de målte koncentrationer af kvælstof i drænvand. Andel af det samlede Total N (mg pr. liter) Antal drænvandsprøver antal målinger (%) Effekt af tiltag Under Ingen Meget begrænset Begrænset Rimelig Over Stor Sammenholdes resultaterne af drænvandsundersøgelsen med kortet over den planlagte placering af eftergrøder fremgår det at, i områder med stort krav om efterafgrøder viser mange af drænvandsmålingerne meget lave koncentrationer af kvælstof. Det gælder specielt i det nordjyske område, hvor der er mange drænvandsmålinger, og hvor kravet til efterafgrøder er stort (se figur 24). I det hele taget vil placering af efterafgrøder i oplande med stor retention, dvs. stor kvælstoffjernelse mellem rodzone og recipient, give en meget lille effekt af efterafgrøderne på kvælstofudledningen Konklusion Resultater fra drænvandsundersøgelsen kan ikke sammenlignes direkte med den beregnede kvælstofudledning i vandplanerne. Vandplanerne bygger på målinger af kvælstofkoncentration og vandafstrømning gennem vandløb i de målte oplande, som udgør ca. 50 pct. af landet. I de umålte oplande modelberegnes kvælstofudledningen ud fra målinger i de målte oplande. I de umålte oplande bør udledningen genberegnes under hensyntagen ti koncentrationerne i drænvandsmålingerne. Drænvandsundersøgelsen viser generelt betydeligt lavere koncentrationer end i tidligere drænvandsundersøgelser. Data fra LOOP-oplandene 2011/12 viser lavere kvælstofkoncentrationer end i årene forud, men alligevel 40 pct. højere koncentrationer på højbundsjord end i drænvandsundersøgelsen. Årsagen til, at drænvandsundersøgelsen viser lavere koncentrationer i forhold til LOOP, kan være, at der kun måles på 6 58

60 dræn i LOOP-oplandene, og at disse omhyggeligt er udvalgt efter, at grundvandstilstrømningen til drænene skal være lav, og der skal ikke være nogen kvælstoffjernelse fra rodzonen til prøvetagningsstedet. I drænvandsundersøgelsen kan der også i dræn på højbund forekomme en vis tilstrømning af grundvand, der vil give en lavere koncentration. På grund af det store antal dræn i drænvandsundersøgelsen må koncentrationer målt her give et bedre udtryk for koncentration i drænvand generelt i forhold til de forholdsvis få målinger i LOOP. I to vandløb i Nordjylland viser målingerne af kvælstof i de dræn, der afvander til vandløbene, lave koncentrationer i forhold til de gennemsnitlige vandløbskoncentrationer i de sidste 5 år. Det kan igen skyldes det lavere niveau af kvælstofudledning i 2011/12 (se afsnit 4.4). Ud fra både LOOP-resultater og drænvandsundersøgelsen må det forventes, at den samlede udledning af kvælstof til det marine miljø i 2011/12 vil blive væsentligt lavere end de ca ton, der ligger til grund for Vandplanerne. Det kan skyldes den nedadgående trend i kvælstofudledningen, der er set i de senere år bl.a. på grund af en bedre kvælstofudnyttelse i landbruget. Ud fra koncentrationerne i dræn viser en overslagsberegning over den samlede kvælstofudledning gennem dræn, at udledningen af kvælstof gennem dræn udgør ca. 50 pct. af den samlede udledning. Ud fra det drænede areals størrelse tyder resultaterne ikke på, at udledning fra drænede arealer er større end fra ikke drænede arealer generelt. Mange koncentrationer i drænvandsundersøgelsen viser så lave koncentrationer af kvælstof, at der ikke er nogen sammenhæng mellem landbrugspraksis og kvælstofkoncentrationen i drænvandet. Virkemidler til reduktion af kvælstofudledningen som f.eks. ekstra efterafgrøder på sådanne arealer vil derfor ikke have nogen effekt eller kun have en marginal effekt. Specielt i Nordjylland, hvor der er foretaget mange drænvandsmålinger, og hvor kravet til ekstra efterafgrøder bliver stort, viser undersøgelsen, at effekten af efterafgrøder vil være beskeden. Det vil også gælde i andre områder i landet, hvor reduktionen af kvælstof mellem rodzone og det marine miljø er stor. Figur 23. Udvikling i koncentrationen af kvælstof (vandføringsvægtet) i det vand, der i gennemsnit afstrømmer til det marine miljø. Fra Nordemann Jensen et. al. (2011). 59

61 Figur 24. Udkast til kort over krav til ekstra efterafgrøder i 2013 ud over de generelle krav. Resultatet af drænvandsmålingerne fremgår af farven på de cirkelformede signaturer. 60

62 12 Litteratur Andersen, H.E., Larsen, S.E., Kronvang, B., Hansen, K.M., Laubel, A., Windolf, J. Muus, K. Fosfor i drænvand. Bøgestrand, J. (red.) (2007): Vandløb NOVANA. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet 96 s. - Faglig rapport fra DMU nr Ernstsen, V. (2005): Nitratreduktion i den umættede zone. Miljøprojekt nr. 1023, Miljøministeriet. Grant, R., Blicher-Mathiesen, G., Jensen, P.G., Hansen, B. og Thorling, L. (2010): Landovervågningsoplande NOVANA. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet. Grant, R., Blicher-Mathiesen, G., Jensen, P.G., Hansen, B. og Thorling, L. (2011): Landovervågningsoplande NOVANA. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet. Greve, M.H. (2006). Upubliceret GIS tema over geo-regioner. Hansen, L. & Pedersen, E.F. (1975): Drænvandsundersøgelser Tidsskrift for Planteavl, 79: Hansen, E.M., Kristensen, K. og Jørgensen, U. (2006): Drænvandsundersøgelser fra fire marker i perioden Planteavlsorientering nr Iversen, B.V. (2011): Afstrømning af vand gennem dræn. Delprojekt under GUDP ( )-projektet Implementering af drænfilterteknologier til optimeret næringsstofreduktion (idræn). Præsentation hos Videncentret for Landbrug: N/Kvaelstofudvaskning/Filer/pl_po_12_101_Nitratrisiko_VFL_BVI.pdf Jacobsen, O.H. & Kjær, J. (2007): Review: Is tile drainage water representative of root zone leaching of pesticides. Pest Management Science 63: Jensen, C.R. (2010): Dræning i jordbruget. Institut for Jordbrug og økologi, Det Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet. Jensen, C.R. (2002): Dræning i jordbruget. Institut for Jordbrugsvidenskab, Laboratoriet for Agrohydrologi og Bioklimatologi. Jørgensen, U. og Kristensen, K. (2004): Drænvandsundersøgelser fra fem marker i perioden sammenlignet med resultater fra Kjærgaard, C. (2007): Organogene lavbundsjorde fosforstatus, binding og tabsrisiko. Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø. Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet. Knudsen, L. (red.), Simmelsgaard, S.E., Grant, R., Olsen, P., Larsen, S.E. (1999): Udvikling i kvælstofudvaskningen fra landbruget belyst ved målinger. Landskontoret for planteavl. 61

63 Kristensen, K., Jørgensen, U., Grant, R. (2003): Genberegning af modellen N-LES. Baggrundsnotat til Vandmiljøplan II slutevaluering. Nordemann Jensen, P., Boutrup, S., Svendsen, L.M., Grant, R., Windolf, J., Bjerring, R., Ellermann, T., Fredshavn, J.R., Hansen, J.W., Petersen, D.L.J., Thorling, L. & Holm, A.G. 2011: Vandmiljø og Natur NOVANA. Tilstand og udvikling faglig sammenfatning. Aarhus Universitet, DCE Nationalt Center for Miljø og Energi, 106 s. Videnskabelig rapport fra DCE Nationalt Center for Miljø og Energi nr Olesen, S.E. (2009):Kortlægning af potentielt dræningsbehov på landbrugsarealer opdelt efter landskabselement, geologi, jordklasse, geologisk region samt høj/lavbund. DJF Markbrug nr. 21. Aarhus Universitet. Pedersen, J.B. (red.) (2011): Oversigt over Landsforsøgene Videncentret for Landbrug, Planteproduktion. Petersen, C.T., Nielsen, M.H. og Hansen, S. (2012): Quantification of drain-connected Macroporous Flow Pathways by smoke Injection. Soil Sci. Soc. Am. J. 76: Videncentret for Landbrug (2011): Vejledning i prøveudtagning, Drænvandsundersøgelsen Findes online på Landbrugsinfo: N/Kvaelstofudvaskning/Filer/pl_draeningsvejledning_landmaend_januar2012.pdf Waagepetersen,J.,Grant,R., Børgesen, C.D. og Iversen,T.M. (2008): Midtvejsevaluering af Vandmiljøplan III. Windolf, J., Wiberg-Larsen, P., Bøgestrand, J., Larsen, S.E., Thodsen, H., Bjerring, R., Ovesen, N.B., Kjeldgaard, A., Kronvang, B. (2011): Vandløb NOVANA. Videnskabelig rapport fra DCE Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 4. Aarhus Universitet, Institut for Bioscience. 62

64 Bilag A. Indhentede oplysninger. Nedenstående liste viser de oplysninger, der er indhentet fra deltagerne i forbindelse med drænvandsundersøgelsen. Det skal bemærkes, at det i forbindelse med opgørelsen af resultaterne har været nyttigt at tilføje ekstra kategorier for nogle af oplysningerne. Det gælder f.eks. prøvestedstypen, hvor der er tilføjet kategorierne Spildevand og Pumpebrønd eller -station. Kategoriseringen er sket ifølge kommentarer fra deltagerne, hvori de har givet uddybende oplysninger om deres prøvested. Om prøvestedet Postnummer Koordinater på prøvestedet Prøvestedstype Sommervand, vurdering Sommervand, registrering Angivelse af typen af prøvested: Drænudløb Drænbrønd Afvandingskanal eller -grøft Vandløb Vurdering i efteråret: løber der i normale år vand i drænet i sommerperioden? (vurdering i efteråret) Registrering i juni ( eller ): løber der vand i drænet? Om det afvandede areal Arealstørrelse Landskabstype Jordtype Afgrødesammensætning Vurdering af størrelsen af det afvandede areal En angivelse af landskabstypen på stedet: Højbundsareal Lavbundsareal i ådal Lavbundsareal, ikke i ådal Mulighed for angivelse af de to primære jordtype med tilhørende andel af arealet i procent. Mulige jordtypegrupper: JB 1-3 JB 4-6 JB 7-9 JB 11 Mulighed for angivelse af de tre mest udbredte afgrødesammensætninger på arealet med tilhørende andel i procent. Mulige afgrødesammensætninger (afgrøde i vækstsæsonen / bevoksning i efteråret): Korn / Bar jord Korn / Efterafgrøde el. udlæg Korn / Mellemafgrøde Korn / Vinterraps Korn / Vintersæd Frøgræs / Frøgræs Frøgræs / Vintersæd Raps / Bar jord 63

65 Husdyrgødning Kløvergræs Dyrkningsform Raps / Vintersæd Roer Majs Majs m. efterafgrøde Kl.græs el. græs, slæt Kl.græs el. græs, afgræsning Vedv. Græs Anden afgrøde Udyrket areal, skov el. natur Tilføres der normalt husdyrgødning til størstedelen af arealet? Har der været kløvergræs på arealet inden for de seneste 5 år? Konventionel, økologisk eller blandet? Om prøvetagningen Dato Navn på prøvetager Vandmængde i drænet Hvis prøvestedet er et dræn, er vandmængden angivet: Drænet er mere end halvt fyldt Drænet er mellem kvart og halvt fyldt Drænet er mindre end kvart fyldt, men løber Drænet drypper kun 64

66 Bilag B: Grundvandspejlets beliggenhed. Kort over grundvandsspejlets beliggenhed baseret på pejlinger. Fra Ernstsen (2005). Gul: 0-5 m Rød og orange: 5-10 m Grøn: m Lyseblå: Mørkeblå: m. Ernstsen, V. (2005): Nitratreduktion i den umættede zone. Miljøprojekt nr. 1023, Miljøministeriet. 65

67 Bilag C: Redoxgrænsens beliggenhed. Dybde til redoxgrænsen opdelt på 1:1 km grid. Fra Thorling (2010)/Ernstsen (2011). Ernsten, V. (2011): Redoxforholdene i oplandene til Lillebæk og Norsminde, NICA. GEUS. Thorling, L. (2010): Nitrat i grundvand og umættet zone. Forekomst og nitratreduktion. Præsentation november

68 Bilag D: Baggrundskoncentration af nitrat-nitrit-kvælstof. Baggrundskoncentrationer (vandføringsvægtede) af nitrat-n som beregnet i 5x5 k grid ud fra dominerende geologi og koncentration af ammonium-n og organisk N. Fra Bøgestrand et al. (2007). Bøgestrand et al. (2007): Vandløb NOVANA. Faglig rapport fra DMU nr

69 Bilag E: Baggrundskoncentration af total opløst P. Baggrundskoncentrationer (vandføringsvægtede) af total opløst P i georegionerne. Fra Bøgestrand et al. (2007). Bøgestrand, J. (red.) (2007): Vandløb NOVANA. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet 96 s. - Faglig rapport fra DMU nr

70 Bilag F: Koncentration af total opløst fosfor i boringer med fosforanalyser af hhv. det nede/reducerende grundvand og det øvre/iltende grundvand. Figur F1. Total opløst fosfor i indvindingsboringer under reducerende forhold. Fra Bøgestrand et al. (2007). 69

71 Figur F2. Total opløst fosfor i indvindingsboringer under iltende forhold. Fra Bøgestrand et al. (2007). Bøgestrand et al. (2007): Vandløb NOVANA. Faglig rapport fra DMU nr

72 Bilag G: Jordartskort Kort over Danmarks Jordarter. 71

73 Bilag H: Opdeling i georegioner efter Greve (2006). Nr. på kort Navn 1 Thy 2 Nordjylland 3 Vestjylland 4 Himmerland 5 Djursland 6 Midtjylland 7 ST DK (Østjylland, Fyn, Sjælland, øvrige øer) 8 Nordsjælland 9 Bornholm Greve, M.H. (2006). Upubliceret GIS tema over geo-regioner. 72