Biologiske og kemiske forhold i Hjarbæk Fjord

5 Kapitel Biologiske og kemiske forhold i Hjarbæk Fjord Som en del af forundersøgelserne redegøres i dette kapitel for de biologiske og kemiske forhold i Hjarbæk Fjord, primært på baggrund af litteratur. Forholdene kan inddeles i tre perioder, der skal ses i perspektiv af Hjarbæk Fjords historie. 5.1 Perioden før 1966 Før Virksunddæmningens opførelse i 1966 var Hjarbæk Fjord en del af den salte Limfjord. Bundvegetationen i fjorden bestod af ålegræs i fjordens nordlige områder, mens søsalat Ulva lactuta og trådalger Cladophora dominerede den sydlige del af Hjarbæk Fjord [Petersen, 1994]. Før dæmningen blev etableret, var det sjældent, at fjordens vande var lagdelte. Med dæmningens opførelse blev tilførelsen af saltvand stoppet og Hjarbæk Fjord blev i realiteten til en ferskvandssø. 5.2 Perioden 1966 til 1991 Da saltvandsindstrømningen blev afbrudt, døde den eksisterende flora og fauna, idet den var tilpasset brakvandsforhold. Den nye vandsituation i fjorden betød, at den eksisterende flora og fauna blev erstattet med en, der var karakteristisk for en lavvandet hyper eutrofieret sø. I 1950 erne og 1960 erne intensiveredes landbrugsdriften i Danmark betragteligt, idet nye metoder og produkter kom på markedet. Specielt anvendelsen af kunstgødning og intensiveringen i arealanvendelsen, f.eks. dræning af enge i ådalene, så de kunne anvendes til agerbrug medførte at vandløb, søer og marine farvande er blevet eutrofieret i større eller mindre grad siden 1950 erne. En af årsagerne til at bygge Virksund-dæmningen var netop landbrugets krav om sikring mod oversvømmelse af de lavtliggende marker. 23

Kapitel 5 5.3 Perioden efter 1991 og til i dag Slusen blev genåbnet i 1991 og målet med dette var, at tilstanden fra før dæmningens opførsel hurtigt skulle reetableres. Ved åbningen af slusen og dermed tilførsel af saltvand blev den eksisterende ferskvands flora og fauna slået ihjel. Det betød, at floraen og faunaen på ny skulle til at etableres i fjorden. Det blev dog hurtigt klart, at fjorden ikke vendte tilbage til sin oprindelige tilstand. Årsagerne er flere. Først skal nævnes, at fjorden i begyndelsen af 1990 erne modtog større mængder af næringsstofferne fosfor (P) og kvælstof (N) end den gjorde før 1966. Desuden var der store mængder af fosfor bundet i sedimentet, der langsomt blev frigivet, hvilket var med til at forøge belastningen. Fosfor frigivelsen fra sedimentet er i dag ophørt [Jensen et al., 1994]. Bundvandet i Hjarbæk Fjord udskiftes gennemsnitlig hver 6. dag i sommerhalvåret, men da iltmængden ofte bruges på ca. 3 dage, opstår der ofte iltfrie forhold på bunden [Jensen et al., 1994]. Genetablering af floraen og faunaen i Hjarbæk Fjord begyndte med slusens åbning i 1991 og processen forløber stadigvæk her 11 år efter. Succession og etablering af den marine fauna afhænger af en række faktorer: Salinitet, iltforhold, fysiske forhold, rekrutteringsmuligheder og kolonisationsdistance. Faktorerne vil blive nærmere gennemgået herunder. Salinitet Saliniteten er af væsentlig betydning for artssammensætningen og kompleksiteten af makrosamfundene i et estuarium som f.eks. Hjarbæk Fjord [Petersen, 1994]. Salinitetsforskellene, jf. kapitel 3, betyder, at der i den nordlige del af fjorden findes et bunddyrssamfund, der er typisk for en dansk lavvandet fjord uden bundvegetation, mens der i den sydlige del af fjorden er et fattigt bunddyrsmiljø med relativt få arter, der hver især kun findes i et lille antal. Iltforhold Tilstedeværelsen af rigelige mængder af ilt i hele vandfasen er grundlaget for en genetablering af floraen og faunaen. Dette er et problem i Hjarbæk Fjord, idet der er ofte opstår situationer, hvor der er iltfri forhold på de dybere dele af fjorden. Fysiske forhold De fysiske forhold i forbindelse med genetablering af de biologiske forhold er dybde, strømningsforhold og områdets størrelse. Strømningerne afhænger af vandspejlsforskellene i Hjarbæk Fjord og Lovns Bredning, men disse har mest indflydelse på den nordlige del af fjorden. Det er et forholdsvis stort område på 24 km 2, hvor floraen og faunaen har skulle genetableres, hvilket har medført at genetableringen ikke er fuldført endnu. Rekrutteringsmuligheder og kolonisationsdistance Disse to faktorer er tæt forbundne, idet den eneste tilstrømning af saltvand til fjorden er fra Lovns Bredning. Det betyder, at rekrutteringsmulighederne er begrænsede og kolonisati- 24

Biologiske og kemiske forhold i Hjarbæk Fjord onsdistancen stiger med afstanden fra dæmningen. Den lavere salinitet i Hjarbæk Fjord betyder, at der ikke er mange arter der er tilpasset den meget lave salinitet i den sydlige del af Hjarbæk Fjord, og derfor vil dette område tage længst tid om at reetableres. Desuden er det den sydlige del af af fjorden, der har den længste kolonisationsdistance. 5.4 Floraen og faunaen i dag Danmarks Miljø Undersøgelser (DMU) undersøgte i perioden 1991-1993 Hjarbæk Fjord med henblik på reetableringen af den marine markofauna. De konstaterede, at efter 2½ år var det primært de lavvandende dele over haloklinen i den nordlige af fjorden, der havde fået en fauna, der svarende til en typisk brakvandsfauna. Sandmuslingen Mya arenaria var indvandret i stort tal og har vist stort potentiale for bl.a. biomasseopbygning. [Petersen, 1994] Faunaen er stadig meget sparsom i den sydlige del af fjorden, hvilket sandsynligvis skyldes, der ikke er samme salinitetsforhold i rekrutteringsområdet som i kolonisationsområdet. Artsdiversiteten er begrænset, og der findes kun få arter på vanddybder over 2 m. I den nordlige del af fjorden dominerer tolerante salt- og brakvandsarter af børsteorme og krebsdyr [Krog, 1996]. Det er stadigvæk forskellige arter af dansemyg, der dominerer i den sydlige del af fjorden. Undervandsvegetationen har meget dårlige vækstbetingelser, og undersøgelser har vist, at der i 1995 kun fandtes vegetation ud til 0,6 m dybde. Den observerede vegetation bestod kun af få arter og dækkede kun en lille del af bunden. Det har vist sig, at det er forskellige arter, der dominerer fra år til år, sandsynligvis pga. skiftende salinitet i blomstringsperioden. Af dominerende arter har der været vandkrans, havgræs og børstebladet vandaks. [Krog, 1996] Udviklingen i fiskebestanden har fulgt floraen og bundfaunaens, idet alle ferskvandsfisk forsvandt da fjorden blev til et brakvandsområde. En undtagelse er aborren, der stadig kan fanges. Fiskebestanden i Hjarbæk Fjord er i dag meget lille og der findes kun få arter, som følge af effekterne af den stærke eutrofiering. [Petersen, 1994] Projektgruppen observerede i september 2002 bl.a. meget lave secchi-dybder på under 1 m i september, næsten ingen vegetation og det generelle indtryk stemte overens med de forhold, der er beskrevet i Kapitel 6. Hvis der ønskes en rigere og mere varieret flora og fauna i Hjarbæk Fjord, er det vigtigt at tilførslen af næringssaltene kvælstof og fosfor reduceres således eutroficeringsgraden reduceres, mængden af planteplankton reduceres, og der skabes en dybere fotisk zone. Det vil medføre mulighed for at f.eks. ålegræs kan genetableres. I disse år arbejdes der på en række af vandmiljøplaner, der har til formål at sikre et levedygtig vandmiljø i fremtiden. Indgrebene kan få stor betydning for Hjarbæk Fjord, idet reduktion af gødskning i landbruget er et af hovedindgrebene i Vandmiljøplan II, jf. afsnit 2.1. 25

Kapitel 5 Miljøet omkring Hjarbæk Fjord har ligeledes oplevet en forringelse. Området var indtil 1970 erne en vigtig fældnings og overvintringsplads for fugle, men pga. at den stigende eutrofiering medførte en forringelse i fuglenes fødegrundlag har det resulteret i en stor tilbagegang i antallet af arter og antal fugle. Området er udpeget til EU fugleområde og EU habitatområde, jf. Kapitel 2.3. Slusens åbning i 1991 har ikke medført store ændringer i fuglebestanden, der stadig er fåtallig og artsfattig. 5.5 Næringsstoffer i Hjarbæk Fjord Koncentrationsniveauerne af kvælstof (N) og fosfor (P) i en fjord som Hjarbæk Fjord er afgørende for fjordens eutrofieringsgrad. Hjarbæk Fjord modtager næringsstoffer fra følgende kilder: - Åerne Simested Å, Skals Å, Fiskbæk Å og Jordbro Å - Direkte udvaskning fra de omkringliggende jorde - Deponering fra luften - Frigivelse fra sedimentpuljen - Fra indstrømmende vand fra Lovns Bredning - Punktkilder som f.eks. renseanlæg I det videre forløb afgrænses der til at se på næringsstoftilførslen fra de fire åer, Lovns Bredning, punktkilderne og den frigivelse der sker fra sedimentet i fjorden. De resterende næringsstofkilder antages at være små i forhold til de fire udvalgte. 5.5.1 Fosfor i Hjarbæk Fjord Kombinationen af tilførsel af saltvand fra Lovns Bredning med et højt sulfatindhold og risikoen for lange perioder med iltfri forhold formodes at stimulere sedimentets næringssaltfrigivelse på flere måder. Der kan ske en frigivelse af sedimentets jernbundne fosforpulje ved en øget sulfattilførsel i kombination med iltfrie forhold. Sulfatkoncentrationen i bundvandet er steget ca. 30 gange siden slusens åbning. O 2 tilførsel Fe tilførsel PO -3 4 adsorption FeS FeOOH PO 3-4 frigivelse SO -2 4 tilførsel Organisk C tilførsel FeS FeS 2 Figur 5.1 Interaktioner mellem jern (Fe), Svovl (S) og fosfor (P) i sedimentet. Frit efter Jensen et. al, 1994. 26

Biologiske og kemiske forhold i Hjarbæk Fjord Sulfatreduktionen begrænses oftest kun af mængden af organisk stof der kan mineraliseres. Hvis der som i Hjarbæk Fjord er stagnerede iltfrit bundvand i kombination med tilførslen af rigelige sulfatmængder kan der forventes en frigivelse af den jernbundne fosforpulje der er bundet i sedimentet. Det betyder, at der siden 1991 er sket en løbende frigivelse af fosfor fra sedimentet og den forventes at være tæt på nul i dag [Viborg Amt, 1998]. I de senere år er det lykkedes at reducere tilledningen af fosfor til Hjarbæk Fjord med ca. 65% fra ca. 110 tons til 40 tons pr. år, hvilket betyder, at der tilføres mindre fosfor i dag end der blev i 1950 [Viborg Amt, 1998]. Årsagen er, at hovedtilførslen af fosfor kom fra udledninger fra dambrug og rensningsanlæg, og ved at skærpe kravene til disse er det lykkedes at reducere fosfortilførslen betragteligt. Fosforen er den begrænsende faktor for planteplanktonet i forårsmånederne, mens det er er kvælstof der er begrænsende i sensommeren. Det betyder, at kvælstofniveauet skal sænkes yderligere for at opnå en mere klarvandet fjord. 5.5.2 Kvælstof i Hjarbæk Fjord I de senere år er det ikke lykkedes at begrænse tilførslen af kvælstof i samme omfang som fosfor. Hovedkilden til kvælstof er landbruget omkring fjorden i og oplandet til de fire store åer, der munder ud i fjorden. Den overvejende kilde til kvælstof er landbruget i åernes opland der, jf. Tabel 4.1, bidrager med mere end 90% af kvælstoftilførslen [Viborg Amt, 1998]. Kvælstoftilførslen til Hjarbæk Fjord svarer til landsgennemsnittet på ca. 20 kg N/ha/år. Til sammenligning er den naturlige kvælstoftilførsel på ca. 0,5 kg N/ha/år, så det vil kræve en kraftig reduktion i tilførslen hvis Hjarbæk Fjord skal tilbage til sin oprindelig tilstand svarende til den tilstand fjorden havde ved år 1900. Ved lave iltkoncentrationer reduceres den koblede denitrifikation/nitrifikationsprocess og det medfører, at der fjernes mindre kvælstof og dermed frigives mere i vandfasen i form af ammonium, jf. Figur 5.2. N 2 Denitrifikation - NO 3 N-fiksering Nitrifikation N-assimilering NH 3 NH+ 4 Ammonifikation N-assimilering Org. N Figur 5.2 Skematisk oversigt over kvælstofomdannelser. Frit efter Sand-Jensen, 2000. Næringsstoffernes reaktioner og disses betydning for vandkvaliteten behandles ikke yderligere i dette afsnit, men beskrives i kapitel 15. 27