Kortlægning af sårbarhed for nitratudvaskning - detailkortlægning af N-reduktionspotentiale mellem rodzone og vandløb Indlæg på workshop den 4. nov. 2011 arrangeret af VFL
Hvorfor er sårbarhedskortlægning interessant? Vi ved at en stor del af den nitratreduktion vi laver på markniveau ingen effekt har på udvaskningen til recipienterne. Den manglende effekt påfører landbruget unødige omkostninger og udbyttereduktion. Skaber en unødig stor modvilje mod de massive reduktionstiltag som der menes er nødvendige. Gør generel regulering urentabelt Målrettede virkemidler: bræmmer og vådområder Svært at komme uden om oplandstiltag i forhold til nitratreduktion
Hvordan evaluerer vi effekten af en reduktion/øgning i rodzoneudvaskning? Rodzone udvaskning Mark til recipient reduktion Belastning af recipient Børgesen og Greve 2009 Børgesen og Greve 2009 Børgesen og Greve 2009 Jensen & Sørensen, 2009 Arealinfo.dk
Beregningskoncept - relation mellem rodzoneudvaskning og tilførsel til recipient A (A-B)/A*100 = reduktionspotentiale Redoxfront 0 % 50 % B Reduceret forhold i ådal 50 % 100 %
Beregningskoncept - 3D simulering af strømningsveje via partikler placeret på jordoverfladen Arbitrær flade Reducerede zoner Arbitrær flade
Specialeprojekt Projektområde Odderbæk Intensivt landbrugsområde på 1.100 ha Afvander til Limfjorden og Natura 2000-områder Beregning af reduktionspotentiale ud fra grundvandsmodel
Detailkortlægning af reduktionspotentiale N-udvaskning * N-reduktion = N-tilførsel til vandløb
Scenarieberegninger Ekstensivering af de mest følsomme arealer (132 ha) 40 % reduktion Ekstensivering af 50 m vandløbsbræmme (154 ha) 10 % reduktion Detailudpegning kan være 4 gange så effektiv som udtagning af et tilsvarende areal langs vandløbet
Aquarius projektet Hovedspørgsmål: Kan man på baggrund af landdækkende data give et fornuftigt bud på reduktionskapacitet på markskalaniveau? Delelementer: Blok 1 opsætning af model med udgangspunkt i DK-modellen Blok 2 opsætning af model med en detaljeret geologisk model (validering) Blok 3 konceptuel tilgang Blok 4 feltmålinger (validering) Blok 5 opskalering
Udviklingsprojekt strategi Analyse Validering/kalibrering Delopland N-målinger Feltinspektioner Vandføringer Temperatur målinger Opland N-målinger (tidsserier) Opland Region/DK Udgangspunkt: DK model Jupiter Overvågningsdata Redoxgrænse Resultat: Nitrat reduktionspotentialekort Delopland Bedrift Indsatsplanlægning
Modelgrundlag DK-modellen Nitrat - modellen Geologisk/hydrostrategrafisk model 500 x 500 m grid Grov tildeling af hydrauliske parametre Hydrologisk model 500 x 500 m grid Hovedvandløb beskrevet Resterende vandløb som dræn Lagflader Nettonedbør Hydrostrategrafisk model Analyse af transmissiviteter Analyse af dæklagstykkelser udfra Jupiter Hydrologisk model 100 x 100 m grid Alle vandløb inkluderet Stationær model Redoxmodel Interpoleret redoxfront Modelleret redoxfront Reduktionsmodel Partikelbanesimuleringer Post- processering
Redoxmodeller GEUS 1x1 km grid Udpegning af reducerede miljøer Lavbundsarealer Jordartskort GOI analyser Grundvandskemisk kortlægning dybde til redoxfront Modelleret redoxfront
Modellering af redoxfront Grundidé: Bevægelse af redoxfront er proportional med: Jordens reduktionspotentiale Gennemstrømmet vandmængde Nitrat- og iltkoncentration Her antages samme forhold over alt
Modellering af redoxfront Strømning (m3/år) Redox hastighed m/år Relative redox hastighed (-) SAND 2 LER 1 KALK 12
Modellering af redoxfront Kalibrering mod: Farveskift Nitratmålinger reduktionsprocenter
Redoxfrontens placering ift. nitratmålinger (I) Terræn GVS Redoxfront 1 Redoxfront 2 N-måling fra jupiter
Redoxfrontens placering ift. nitratmålinger (II) Terræn GVS Redoxfront 1 Redoxfront 2 N-måling fra jupiter
Valideringsgrundlag National kort over kvælstofreduktionspotentialer Hydrologisk model baseret på detaljeret geologisk model Feltmålinger af nitrat i vandløb og tilløb Karakterisering af ådalsprocesser vha. GOI typologien Temperaturmålinger
Udgangspunktet
Modelleret reduktionskort (DK-model)
Validering mod nitratklasser 51-75 % målt 73 % model 76-100 % målt 89 % model 51-75 % målt 64 % model 76-100 % målt 80 % model 76-100 % målt 94 % model 76-100 % målt 98 % model 0-50 % målt 74 % model 0-50 % målt 48 % model 0-50 % målt 52 % model
Reduktionskort Modelleret reduktionskort (Dk-model) Modelleret reduktionskort (detailmodel)
N-udvaskning Conterra N-udvaskning Nutidig udvaskning Arealer udenfor markblokke: 10 kg/ha/år
Tilført nitrat til recipient Tilført N til recipient = N-udvaskning * reduktion
NO3-N + NO2-N [mg/l] Q [mg/l] Validering mod feltmålinger Stor tilvækst i vandføring og nitrat på nedre strækning Målestation: 62 ton N/år 250 200 150 100 50 Flow rate measurements at Lundgårds Bæk 8-9 sept. 2010 25 nov. 2010 0 10 9 8 7 sampling 6 stations 5 [number] 4 3 2 1,5 1 12 10 8 6 4 2 0 Nitrate-N and Nitrite-N measurements at Lundgårds bæk 17 dec. 2010 eurofins 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1,5 1 sampling stations [number]
Sammenhæng ml. beregninger og målinger Lundgaard Bæk Rodzoneudvaskning i det topografiske opland til Lundgaard Bæk (ton/år) Nitratafstrømning ved Egelund station (ton/år) Reduktionsprocent N-reduktion - - 50-75 Målt 238 62 74 Dk- model 238 64 73 Detailmodel 238 67 72
Feltmålinger
kg N/år Sammenhæng ml. beregninger og målinger Lundgårds Bæk N-transport (dk/detail vs. obs) 60000 50000 40000 30000 20000 Obs dk-model detail 10000 0 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1,5 1 station nr.
Følsomhedsanalyse, dk-model
Sårbarhedskort, dk-model
Scenarier Ekstensivering af 15 % arealet 10 kg N/ha/år Total sårbart areal 15% af samlet areal som giver størst tilførsel Tilsvarende areal omkring vandløb Areal 216,2 km2 70,05 km2 69,72 km2 Total tons N pr år 1.005 631 220 Reduktion ved begrænsning til 10 kg N pr ha pr år - 591 150 Reduktion i % - 59 15 Målrettet indsats er 4 gange mere effektivt end en tilsvarende indsats langs vandløb
Scenarier Ekstensivering af 15 % arealet 10 kg N/ha/år De værste 15 % af arealet De ånære 15 % af arealet
Kan det betale sig? Eksempel: Oplægning fra intensiv dyrkning til vedvarende græs N-belatsning [kg N/ha/år] Omkostning kr/kg N Intensiv dyrkning Vedvarende græs 50.000 kr /ha 100.000 kr/ha 100 10 550 1100 75 10 750 1500 50 10 1250 2500
Nitrattransport i terrænnære magasiner og dræn Beregnet sårbarhed Sårbarhed jf. dræning Samlet sårbarhed
Virkemidler Krav/støtte til specielle sædskifter i sårbare områder fx ingen majs Skovrejsning Jordfordeling Arealudtagning Håndtering af drænvand
Afslutning Er det usikkerhed på belastningskortet? Ja Kan der defineres områder er er helt sikre følsomme og helt sikre robuste? Ja