B3: Arealændringer i risikoområder

Transkript

1 Kortlægning af risikoarealer for fosfortab i Danmark B3: Arealændringer i risikoområder Foto: Bent Lauge Madsen Foto: Fyns Amt Langs vandløb og søer kan udlægning af udyrkede bræmmer og brede randzoner være et effektivt virkemiddel til at reducere fosforudledningen fra mark til overfl adevand. Sideeffekter er reduktion i jordtab til overfl adevand, reduktion i kvælstofudvaskning og ved rigtig pleje naturgevinster. Udyrkede bræmmer og randzoner langs vandløb og søer Fosfor og Virkemidler Brian Kronvang og Annette Baattrup-Pedersen, Afdeling for Ferskvandsøkologi, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Rasmus Ejrnæs, Afdeling for Vildtbiologi og Biodiversitet, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Jesper S. Schou, Afdeling for Systemanalyse, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Uffe Jørgensen og Christen Børgesen, Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet Beskyt ferskvand mod P-tab Definition I Danmark er betegnelsen vandløbsnære bræmmer velkendt og indarbejdet i lovgivningen, da en 2 m bred og udyrket bræmme er lovpligtig langs alle målsatte grøfter, kanaler og vandløb (Miljøstyrelsen, 1992). Betegnelsen bræmme stammer fra plattysk breme der betyder kant eller rand. Ordet må sidestilles med den engelske betegnelse strip, og i både den tyske og engelske betydning dækker det over et areal med en begrænset udbredelse, men over et længere forløb langs f.eks. en grøft eller et vandløb. En randzone er som navnet antyder et areal af en større udstrækning end en bræmme. Randzoner af forskellig udstrækning kan etableres overalt i landskabet for at neutralisere en eventuel konflikt mellem to parter, som i dette tilfælde dyrkning af jorden og natur- og miljøtilstanden i overfladevand. Langs grøfter, vandløb og søer kan der opnås en reduktion af fosforudledningen til overfladevand både af smalle bræmmer og de bredere randzoner, som vil skulle anvendes hvor der er risiko for fosfortab via overfladisk afstrømning. Foto: Anker Laubel Redaktion: Brian Kronvang Carl Christian Hoffmann Hans E. Andersen Annette Baatrup-Pedersen Berit Hasler Gitte H. Rubæk Goswin Heckrath Charlotte Kjærgaard Uffe Jørgensen Christen Børgesen Preben Olsen Foto: Brian Kronvang

2 2 Bræmme Formål Bræmmer og randzoner langs grøfter, vandløb og søer udlægges med det hovedformål at reducere fosfortabet fra tilstødende marker, der har en vis risiko for forekomst af jorderosion og overfladisk afstrømning. Virkemåde Bræmme/randzone Figur 1. Skitse af en vandløbsbræmme. Til venstre ses den normale lovpligtige 2 meter bræmme som ligger i enden af en forholdsvis fl ad mark. Til højre ses et eksempel på en randzone, der ligger for foden af en skrånende mark. Bræmmen er her gjort bredere for at reducere jord- og fosfortab fra erosion på marken. Jordbearbejdning og dyrkning af afgrøder, der giver et spredt plantedække i perioder med megen og intensiv nedbør eller tøbrud kan nemlig medføre et større eller mindre omfang af jorderosion på marken i form af fladeerosion (engelsk: sheet erosion), rilleerosion (engelsk: rill erosion) eller grøfterosion (engelsk: gully erosion). Endelig kan der ved vandmætning af jorden eller ved tøprocesser forekomme overfladisk afstrømning uden synlig erosion af jorden. Herved kan opløst fosfor også blive frigivet fra jorden eller fra planter og plantedele på marken. I alle tilfælde vil vandet med den mobiliserede jord og indholdet af opløste fosforforbindelser blive transporteret fra marken og ned mod lavninger i terrænet. Hvis der i lavningen er en grøft, et vandløb, en dam eller en sø vil hele eller dele af fosfor i transport med det overfladisk afstrømmende vand løbe ud over kanten og ned i overfladevandet. Dyrkes der tæt til eller helt ud til overfladevandet vil modstanden mod vandets strømning være begrænset af de topografiske forhold på marken, mikrorelieffet omkring kanten og afgrøden. Hvis vandet støder på en permanent vegetationsdækket zone vil modstanden mod vandets strømning øges, strømhastigheden og dermed transportkapaciteten vil blive nedsat og der vil kunne ske en aflejring af jordpartikler både på marken før bræmmen/randzonen og i selve bræmmen/randzonen. Det permanente vegetationsdække vil også kunne virke som et filter for partikler og via et veludviklet rodnet give jorden en bedre struktur og dermed en større infiltrationskapacitet. Det sidste medvirker både til at mindske transportkapaciteten og til at opløste fosforforbindelser ved infiltration af jorden kan blive bundet til frie bindingsflader, for eventuelt senere at blive optaget i vegetationen. Hvis der ikke er udlagt bræmmer eller randzoner langs vandløb og søer kan vand med opslemmet jord og fosfor uhindret løbe fra marken og direkte ud i vandløbet. Foto: Brian Kronvang. Hvor kan bræmmer anvendes? Bræmmer kan anvendes langs alle grøfter, vandløb, damme, søer og vådområder med henblik på at reducere fosforudledning og en deraf følgende uønsket algevækst i vandområdet.

3 A Vand Knæk mellem vandløb og ånært areal (kronekant) Vanderosion/ rilledannelse Bræmme Evt. udløb af vand og jord Deponering af jord Vandløbsbrink Naturligt vandløb/sø eller højt målsat grøft/kanal Mark i årlig omdrift Lovpligtig 2 m bræmme B Randzone Elhegn evt. påbudt i vandløbsregulativ Mark i årlig omdrift Kulturgræsmark Ugræsset bræmme 3 C Randzone Mark i årlig omdrift Natureng, skov og krat Figur 2. Skitse af forskellige typer bræmmer og randzoner. A: Mark i årlig omdrift med lovpligtig 2 meter bræmme ud til vandløb. B: Kulturgræsmark nedenfor mark i årlig omdrift, hvor græsmark fungerer som randzone og opfanger jord og fosfor der løber ned fra tilstødende mark i omdrift. Det er vigtigt med hegning ved denne type mark for at undgå nedtrampning af vandløbsbrinker. C: Natureng, skov eller krat nedenfor mark i omdrift som opfanger jord og fosfor der løber ned fra mark i omdrift.

4 4 Effekter for fosfor Udenlandske erfaringer I litteraturen er der fundet flere udenlandske eksempler fra plotforsøg med bræmmer og randzoner (se figur 3). På nær et forsøg viser de alle, at 5-10 m brede randzoner tilbageholder en stor andel af de tilførte fosformængder fra overfladisk afstrømning i plottet. På grund af de meget forskellige forsøgsbetingelser (tidsrum, tab af fosfor, afstrømning, mv.) kan man ikke lave en direkte sammenligning mellem resultaterne fra forsøg til forsøg. Alle forsøg undtaget et viser dog en relativ stor tilbageholdelse af total fosfor selv ved bræmmer af 4-5 m s bredde (41-97 %). Ved en fordobling af bredden i de enkelte forsøg øges tilbageholdelsen af total fosfor i de fleste tilfælde kun lidt (0-32 %) (se figur 3). Kontrollerede eksperimentelle forsøg påviser derfor entydigt, at randzoner er i stand til at tilbageholde store mængder total fosfor leveret fra skrånende marker med overfladisk afstrømning. Tilbageholdelse af total fosfor (%) m 10 m Bræmme bredde Figur 3. Eksempler på reduktion i tab af total fosfor fra mark ved udlægning af bræmmer af forskellig bredde. Søjlen viser den gennemsnitlige reduktion af total fosfor fra 27 kontrollerede forsøg med udlagte bræmmer. Der er en forholdsvis stor variation i forsøgsresultaterne vist i figuren som standard afvigelsen. Resultaterne er mere usikre hvad angår bræmmers og randzoners evne til at tilbageholde opløst fosfat. I en tredjedel af de gennemførte forsøg skete der et netto tab af opløst fosfat fra bræmmen under eksperimentet. Begrundelsen herfor er formentlig vandmætningen af overjorden og en deraf følgende desorption af fosfor i et næsten iltfrit miljø. Sandsynlighed for tilførsel til vandløb 1,0 0,8 0,6 0,4 0, Danske erfaringer Bræmme bredde (m) Små riller Store riller Figur 4. Sandsynligheden for at jord med fosfor løber gennem en bræmme af en given udstrækning ved henholdsvis forekomst af små og store erosionsriller på den tilstødende mark. De danske forsøg med 2 og 6 m bræmmer er gennemført ved relativt lave mobiliseringer af total fosfor fra plottet. Det er måske en af grundene til den forholdsvis store tilbageholdelse af total fosfor, der blev konstateret i selv en 2 m bræmme (65 %) (Nielsen & Hansen, 1993). Ud fra feltobservationer langs ca. 130 marker som er særligt udsatte for jorderosion og overfladisk afstrømning er der opstillet en model der kan forudsige sandsynligheden for gennembrud af en bræmme (Kronvang et al., 2005). Betydningen af den opstillede model for de forskellige erosionsforhold på marken er vist i figur 4. Den opstillede model gælder kun for sandsynligheden for gennembrud af bræmme og randzone hvad angår jord og hertil bundet fosfor. Ved forekomst af små riller på marken vil der ved en 2 meter bræmme være mindre end 25 % sandsynlighed for gennembrud af sediment til overfladevand. Ved store riller vil sandsynligheden for gennembrud af en 2 meter bræmme øges til 65 %. Ved en 20 meter randzone vil der ved små riller være 15 % sandsynlighed for gennembrud, mens sandsynligheden ved store riller er på 50 %. Ved forekomst af store riller på marker skal randzonen derfor være mere end 20 meter bred for at gennembrud kun sker et ud af to steder. Skal sandsynligheden for gennembrud være under 20 % skal randzonen ved store riller være op mod 80 meter bred.

5 Tidshorisont for effekt Effekterne vil være umiddelbare ved udlægning af bræmmer og randzoner. Dog er der meget store år til år variationer i omfanget af jorderosion og overfladisk afstrømning så effekterne i forhold til reduktion af fosfor vil ligeledes variere meget fra år til år. Usikkerheder Overførsel af kontrollerede plotforsøg til den virkelige natur er vanskeligt også da forsøg ofte er foregået over kortere tidsrum 1-4 år og derfor ikke indeholder oplysninger om eventuelle opfyldninger af bræmme/randzone med jord, mætning af jord med fosfor, mv. Der findes forsøg som både viser fald i tilbageholdelses effektiviteten med tiden og forsøg der viser samme effektivitet over op til 8 år. En mulig negativ virkning ved permanent bevoksede bræmmer og randzoner er udfrysning af fosfor fra vegetationen, som eventuelt kan ende i overfladevand med overfladisk afstrømmende vand. Endvidere kan der måske forekomme lækage af fosfor fra bræmmen/randzonen ved ændrede fugtighedsforhold. Endelig kan det opmagasinerede fosfor i bræmmen tæt på vandløb ved brinkerosion blive genmobiliseret. Effekter for kvælstof Ved udtag af landbrugsjord i omdrift vil der ske en umiddelbar reduktion i udvaskningen af nitrat fra rodzonen. I gennemsnit for alle omdriftsjorde vil den årlige udvaskningsreduktion være i størrelsesordenen kg N pr. ha. Der vil være forskel på effekten på sand og lerjord, og udtagning af omdriftsjord på sand vurderes at reducere udvaskningen med kg N pr. ha. Hvis brak anvendes som randzoner opnås ikke en reduktion i udvaskningen af kvælstof. Den aktuelle udvaskningsreduktion ved den enkelte bræmme/ randzone vil kunne beregnes. En reduktion i N- udvaskning som følge af etablering af randzoner vil slå fuldt igennem i vandmiljøet pgs. nærheden til recipienter og manglende N-omsætning i grundvand Bredere randzoner som samtidig tillader en ændret dræningstilstand af jordene vil kunne medføre en øget denitrifikation af nitrat med efterfølgende afgasning til atmosfæren. Det er vanskeligt at kvantificere dette, da denitrifikationen er meget afhængig af de lokale hydrokemiske og biogeokemiske forhold. Natureffekter Danske erfaringer Undersøgelser har vist at der er en signifikant højere diversitet og signifikant flere vådbundsarter og mindre almindelige arter i bræmmer som grænser op til vedvarende græsmarker, end bræmmer som grænser op til dyrkede marker (Hald 2002). Forklaringen skal søges i den højere næringsbelastning tæt på markerne og antageligt også effekter af pesticidtab. Natureffekterne ved udlægning af bræmmer kan opdeles i effekter på naturindholdet i selve bræmmen og effekter af naturindholdet i vandløbet/søen. Effekterne i selve bræmmen afhænger af den eksisterende vegetation før udlægget, af næringsstofpuljen i jorden og af transporten af næringsstoffer til bræmmen fra tilstødende markarealer. Endvidere afhænger effekten af den hydrologiske dynamik i vandløbet/søen. Hvis bræmmen udlægges i dyrket og næringsrig agerjord vil den efterfølgende succession med stor sikkerhed lede til dannelsen af et artsfattigt højstaudesamfund bestående af meget almindelige, effektivt spredte og konkurrencestærke urter som lodden dueurt, almindelig kvik, stor nælde, burresnerre, skvalderkål, vild kørvel og almindelig rapgræs. Denne type af samfund er vidt udbredte og bidrager ikke mærkbart til den biologiske mangfoldighed. I det lange tidsperspektiv ( år) vil vedplanter (fx pil, el, ask) kunne indvandre i den uforstyrrede bræmme og etablere en galleriskov langs vandløbet. Sammenlignet med den dyrkede mark vil en sådan udvikling udgøre positiv natureffekt. Vedplanterne vil dog kunne påvirke plantevæksten i søer og vandløb både mht. biomasse og artssammensætning. Hvis bræmmen udlægges i vedvarende græs (moser, enge, græsland) med næringsfattig jordbund, vil der kunne udvikles et mere artsrigt højstaudesamfund med indslag af mindre almindelige arter, fx kær-tidsel, djævelsbid, sumpkællingetand, trævlekrone, almindelig syre, gul fladbælg, vellugtende gulaks, almindelig røllike, 5

6 6 kamgræs, musevikke, almindelig kællingetand og arter af siv og kogleaks. I dette tilfælde vil naturindholdet i bræmmen bidrage til den biologiske mangfoldighed, men der vil alligevel finde et tab af arter sted hvis græsningen ophører. Hvis vandløbet/søen udvikler sig i en mere dynamisk tilstand vil den tilbagevendende forstyrrelse via oversvømmelse kunne bidrage til en indvandring af egentlige vådbundsplanter. I den næringsrige bræmme med tilgrænsende mark vil der stadig være tale om almindelige arter med konkurrence- og pioneregenskaber. I den næringsfattige bræmme vil der imidlertid kunne være betydelige positive natureffekter af en kombination af hydrologisk dynamik og naturlig succession. Andre sideeffekter En bred randzone vil også reducere jordtabet fra mark til overfladevand hvilket reducerer sandtransporten i vandløb. Endelig vil udlægning af randzoner medvirke til at reducere pesticidforbruget og måske også nedbringe en uønsket pesticidafdrift til overfladevand. En udyrket bræmme eller randzone vil kunne have en skyggevirkning på vegetationen i vandløbet og på brinken. Hvis træer og urter får lov at indvandre i den udyrkede bræmme eller randzone vil beskygningen være kraftig, mens den vil være af mindre betydning hvis bræmmen eller randzonen er med lav vegetation (græsser). Ved kraftig beskygning af vandløbet fra bræmme og randzone kan grødeskæring i vandløbet formentlig reduceres eller helt ophøre med den økonomiske besparelse og økologiske fordel, der ligger heri. Således vil en skyggevirkning kunne få positiv betydning for vandløbets insekter og fisk ved at reducere vandets maksimale temperatur, dæmpe temperaturudsving og øge iltindholdet. evne til at tilbageholde fosfor mere eller mindre ophøre. I så fald kan der blive tale om at bræmmen eller randzonen skal vedligeholdes. Pleje og vedligeholdelse Hvis bræmmen etableres i beskyttelseskrævende naturtyper som fx Habitatdirektivets rigkær (type 7230), kildevæld (7220) eller tidvis våd eng (6410), hvor græsning er en forudsætning for typens opretholdelse, bør en hegning undgås eller etableres så afgræsning af vegetationen stadig kan foregå. I øvrigt kræver bræmmer et minimum af pleje/vedligeholdelse. Der vil overvejende være positive natureffekter hvis bræmmevegetationen i kombination med grødevækst øger den hydrologiske dynamik i vandløbet og leder til periodevise oversvømmelser. Hvis bræmmen eller randzonen fyldes op med jord, eller vandet graver en rende gennem området, skal området vedligeholdes. Ved opfyldning af området med jord skal det opsamlede materiale i bræmmen/randzonen bortgraves. Den bortgravede jord kan udspredes på den tilstødende mark. Hvis vandet fra marken har gravet en strømrende gennem bræmmen eller randzonen skal denne udjævnes og der skal udlægges en bredere udyrket randzone. Dannelse Begrænsninger Hvis en bræmme eller randzone udlægges nedenfor marker, som er meget udsatte for jorderosion. kan både bræmme og randzone risikere at blive fyldt op med jord. Endvidere kan man risikere at vandet graver en strømrende, der gennemskærer bræmmen eller randzonen. Hvis dette sker vil bræmmens eller randzonens Kvæg på græs ved Gevninge i Lejre ådal. Foto: Ole Malling/SNS. af en strømrende gennem bræmmen eller randzonen er nemlig et tydeligt tegn på at bræmmen/ randzonen ikke er bred bok til at være virkningsfuld overfor fosfortabet fra marken.

7 Omkostninger Omkostningerne ved tiltag kan opgøres som dels budgetomkostninger, dels velfærdsøkonomiske omkostninger. Budgetomkostningerne er konsekvenser for landmandens private forbrugsmuligheder, mens velfærdsøkonomiske omkostninger er konsekvenser for det danske samfunds samlede forbrugsmuligheder. Der er beregnet omkostninger både for ler- og sandjord, og forskellene for ler- og sandjord skyldes både udbytteforskelle og at der dyrkes forskellige afgrøder på de to jordtyper. Omkostningerne er beregnet med udgangspunkt i de kornpriser der gjorde sig gældende i 2007/2008, som var relativt høje. Hvis disse priser stagnerer eller reduceres vil det påvirke det beregnede omkostningsniveau. Omkostningerne ved at anlægge bræmmer og randzoner udgøres af eventuelle omkostninger til at anlægge randzonen, samt tabet i indtjening fra arealerne. I denne beregning er der kun medregnet indtjeningstabet, som er beregnet til kr. pr. ha på sandjord, for blandet jord og på lerjord. Til brug for velfærdsøkonomiske opgørelser af omkostningerne for samfundet i projektvurderinger eller ved beregning af omkostningseffektivitet og cost-benefit-analyser er de såkaldte velfærdsøkonomiske omkostninger også beregnet. I disse omkostninger er bl.a. faktorpriserne omregnet til markedspriser ved justering for afgifter mv. De velfærdsøkonomiske omkostninger er beregnet til kr. pr. ha på sandjord, kr. pr. ha for blandet jord og kr. pr. ha for lerjord. Links til andre virkemidler Bræmmer og randzoner til reduktion af fosfortab skal ved marker i risiko for at have jorderosion og/eller overfladisk afstrømning ses i sammenhæng med erosionsbegrænsende virkemidler på marken som ændring af afgrøder, ændring af jordbearbejdningsretning, reduceret jordbearbejdning, barrierer, mv. Referencer Jensen, P.N., Hasler, B., Waagepetersen, J., Rubæk, G.H. & Jacobsen, B.H. 2009: Notat vedr. virkemidler og omkostninger til implementering af Vandrammedirektivet. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet. Kronvang, B. (red.), Iversen, H.L., Jørgensen, J.O., Paulsen, I., Jensen, J.P., Conley, D., Ellermann, T., Laursen, K.D., Wiggers, L., Jørgensen, L.F. & Stockmarr, J. 2001: Fosfor i jord og vand udvikling, status og perspektiver. Danmarks Miljøundersøgelser. 90 s. Faglig rapport fra DMU nr Kronvang, B., Laubel, A.R., Larsen, S.E., Andersen, H.E. & Djurhuus, J. 2005: Buffer zones as a sink for sediment and phosphorus between the field and stream. Danish field experiences. Water Science & Technology 51 (3-4): Poulsen, H.D. & Rubæk, G.H. (red.): Fosfor i dansk landbrug. Omsætning, tab og virkemidler mod tab. Danmarks JordbrugsForskning. DJF rapport Husdyrbrug 68. Hørbye Jacobsen, O. & Kronvang, B. 2000:Tab af fosfor fra landbrugsjord til vandmiljøet. Danmarks JordbrugsForskning. DJF rapport. Markbrug 34: 95 s. 7