Intern rapport Nitratudvaskning fra elefantgræs og fra sædskiftemark på Samsø 202006 A A R H U S U N I V E R S I T E T Uffe Jørgensen D et J o r d b r ug s v id en s kab elig e Fakul tet DJ F M A R K b r u g n r. 9 M A R T S 20 07
DJ F I NTERN R A PPORT M A R K b r u g n r. 9 M A R T S 20 07 Nitratudvaskning fra elefantgræs og fra sædskiftemark på Samsø 202006 Uffe Jørgensen AARHUS UNIVERSITET Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø Blichers Allé 20 Postboks 50 8830 Tjele Interne rapporter indeholder hovedsagelig forskningsresultater og forsøgsopgørelser som primært henvender sig til DJF medarbejdere og samarbejdspartnere. Rapporterne kan ligeledes fungere som bilag til temamøder. Rapporterne kan også beskrive interne forhold og retningslinier for DJF. Rapporterne koster i løssalg: Op til 50 sider: pr. stk. DKK 55,- Over 50 sider: pr. stk. DKK 85,- Over 75 sider: pr. stk. DKK 110,- Henvendelse til: Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Postboks 50, 8830 Tjele Tlf.: 8999 1028 www.agrsci.dk Tryk: www.digisource.dk
Nitratudvaskning fra elefantgræs og fra sædskiftemark på Samsø 202006 Af Uffe Jørgensen, Afdeling for Jordbrugsproduktion og Miljø, Danmarks JordbrugsForskning
2
Indholdsfortegnelse 1. Forord... 4 2. Baggrund...4 3. Metode... 5 3.1 Forsøgsmarker... 5 3.2 Jordvandsstation... 6 3.3 Procedure for udtagning af prøver... 7 3.4 Beregning af vandbalance... 7 3.5 Tidsmæssig oversigt... 8 3.6 Kvælstofgødskning... 10 4. Resultater... 10 4.1 Nitratkoncentrationer i jordvand... 10 4.2 Vandbalance... 12 4.3 Beregning af årlig nitratudvaskning... 14 4.4 Sammenligning med tidligere målte nitratværdier i elefantgræs... 14 5. Konklusioner... 15 6. Litteratur... 16 3
1. Forord Udarbejdelsen af denne rapport er finansieret af Århus Amt, driftsområde Natur og Miljø. 2. Baggrund Energistyrelsen bevilgede primo 2001 projektet Elefantgræs - demonstrationsprojekt på Samsø, der finansierede etablering af knap 15 ha med elefantgræs på øen. Målet med dyrkning af elefantgræs er at medvirke til opfyldelse af planen for Samsøs konvertering til brug af vedvarende energi, idet øen er udvalgt som Danmarks VE-Ø. Direktoratet For FødevareErhverv (DFFE) bevilgede ligeledes i 2001 et MVJ demonstrationsprojekt, Demonstrationsprojekt vedrørende miljøvenlig drift med elefantgræs på Samsø. Dette projekt finansierede særlige tiltag med henblik på minimering af miljøpåvirkningen i en mark med elefantgræs hos Jens Kristian Kjeldahl, Nordby. Desuden finansierede projektet udtagning og transport til laboratorium af N-min prøver og jordvandsprøver udtaget i konventionelt og i miljøoptimeret elefantgræs samt i et nærliggende sædskifteareal. Arealet hos Jens Kristian Kjeldahl er beliggende i bakkerne på det nordlige Samsø (se figur 1). Århus Amt overvejer at indføre restriktioner for den landbrugsmæssige drift i området, idet den underliggende grundvandsreserve er vigtig for Samsøs drikkevandsforsyning. Grundvandet under nordøens øvrige arealer er ikke længere af drikkevandskvalitet. Årligt indvindes på Samsø ca. 500.000 m 3 grundvand til dækning af ca. 3.200 husstandes behov for drikkevand. Indvindingen på nordøen udgør 30 % af den samlede grundvandsindvinding på Samsø. Ud af øens 3.200 husstande, modtager hen ved 40 % vand fra nordøens boringer. Elefantgræsmarker MVJ mark Figur 1. Placering af MVJ forsøgsmarken med nitratmåling samt de øvrige elefantgræsmarker på Samsø 4
Århus Amt har derfor interesse i at vurdere den mulige effekt af nye dyrkningstiltag på grundvandets kvalitet. Tidligere undersøgelser fra Danmarks JordbrugsForskning har vist meget lav udvaskning af nitrat fra de flerårige energiafgrøder elefantgræs og pil (Jørgensen og Mortensen, 2000). Amtet finansierede derfor installation af en jordvandsstation med nedgravede sugeceller under de tre forskellige dyrkningsflader, kemisk analyse af jordprøver og jordvand samt nærværende opgørelse af resultaterne. Det er planen at fortsætte målingerne over en årrække for at vurdere den langsigtede effekt af ændringer i sædskiftet. Projektets resultater blev opgjort første gang i år 2002 (Jørgensen & Østergaard, 2002), og siden i (Jørgensen og Østergård, ). 3. Metode 3.1 Forsøgsmarker To af Jens Kristian Kjeldahls marker, beliggende side om side, indgår i forsøget: Næsgård mark 35 - elefantgræs: Vintertriticale i år 1999-2000 udgjorde forfrugten for elefantgræsset. Den 15. april 2001 blev flerårigt ukrudt på arealet behandlet med Roundup. Marken blev pløjet den 1. maj og elefantgræsrhizomer lagt med en plantemaskine udviklet af Hvidsted Energiskov den 15. maj. Herefter opdeltes marken i to halvdele, hvor den ene halvdel blev passet efter traditionelle forskrifter for elefantgræsdyrkning, mens der på den anden halvdel gennemførtes en miljøoptimeret praksis. Denne bestod i undladelse af pesticidbehandling (dog med mulighed for nødbremse mod ukrudt), såning af en dækafgrøde samt reduceret gødskning. I år 2001 blev ingen af de to behandlinger i elefantgræs dog gødet, hvilket er almindelig praksis ved etablering af elefantgræs (Jørgensen & Kjeldsen, 2000). Næsgård mark 36 - sædskifte: Afgrøden i år 2000 før forsøgets anlæg var læggekartofler. I foråret 2001 blev der sat tidlige kartofler. Herefter blev der sået rajgræs, som blev pløjet ned igen inden såning af vårbyg med udlæg i 2002. I år og 2004 var der begge år tidlige kartofler med en efterafgrøde imellem. Der blev iværksat flere tiltag med henblik på at miljøoptimere sædskiftet. Der blev brugt en kartoffelsort, som er mindre kvælstofkrævende, og den udbragte gødning blev placeret i rækken, hvor den tidligere blev bredspredt. For flere detaljer se afsnit 3.4 Tidsmæssig oversigt og 3.5 Kvælstofgødskning. Jordanalyse Der er blevet gennemført teksturanalyse af jorden omkring jordvandsstationen i forbindelse med N-min-jordanalyser. Tabel 1 angiver teksturen i de tre arealer. Pløjelaget i alle arealer har et højt sandindhold, mens underjorden i nogle tilfælde har et lidt højere lerindhold. Det er 5
specielt jorden i marken miljøoptimeret elefantgræs, som er lidt mere leret end på de to andre arealer, hvilket giver sig udtryk i en lidt højere vandholdende evne. Tabel 1. Teksturanalyse af jorden på de tre forsøgsarealer, samt estimeret maksimalt indhold af plantetilgængeligt vand (beregnet med ligninger i modellen Markvand (Plauborg og Olesen, 1991)) % indhold i dybden Tilgængeligt Mark Jord 0-25 cm 25-50 cm 50-75 cm 75-100 cm vand 0-100 cm Miljøoptimeret Grovsand, 200-2000 µm 48,7 51,2 48,5 50,7 Elefantgræs Finsand, 63-200 µm 23,5 18,6 20,5 18,4 (mark 35) Grovsilt, 20-63 µm 8,2 9,2 8,0 9,5 Silt, 2-20 µm 9,1 8,0 9,6 8,2 Ler, <2 µm 9,4 12,5 12,9 12,6 Humus 1,1 0,5 0,5 0,4 Plantetilgængeligt vand 35 33 33 33 (mm) 134 Elefantgræs Grovsand, 200-2000 µm 50,7 57,0 56,4 63,0 (mark 35) Finsand, 63-200 µm 25,0 19,0 18,8 15,0 Grovsilt, 20-63 µm 6,6 7,5 8,2 6,5 Silt, 2-20 µm 8,1 7,1 7,2 6,3 Ler, <2 µm 8,4 8,9 8,8 8,7 Humus 1,2 0,5 0,6 0,5 Plantetilgængeligt vand 35 30 30 25 (mm) 120 Sædskifte Grovsand, 200-2000 µm 51,8 52,3 51,7 53,1 (mark 36) Finsand, 63-200 µm 22,8 21,0 21,3 21,1 Grovsilt, 20-63 µm 9,2 8,7 8,1 8,1 Silt, 2-20 µm 8,2 9,4 8,1 7,6 Ler, <2 µm 6,8 8,1 10,4 9,9 Humus 1,2 0,5 0,4 0,2 Plantetilgængeligt vand 35 33 33 30 (mm) 131 3.2 Jordvandsstation Jordvandsstationen blev installeret 26. juni 2001 af personale fra Jyndevad Forsøgsstation. Et samleskab for alle slanger blev etableret i skel mellem de tre marker. Fra skabet blev med rendegraver gravet en 22,5 m lang og knap 1,5 m dyb kanal ind i hver mark (se figur 2). I afstandene 10,5, 16,0 og 22,5 m fra skab blev der gravet en ca. 1,5 m lang sidekanal. Fra enden af sidekanalen installeredes en sugecelle skråt ind i uforstyrret jord. Sugecellerne er således placeret 1,5 m dybt med mindst ½ m afstand til opgravet kanal. De nærmeste celler til skabet var godt og vel indenfor forageren. Ved 10,5 og 16,0 m s afstand fra skab blev der etableret to sugeceller og ved 22,5 m s afstand 3 celler, således at der i alt er 7 celler i hver mark. Efter etablering blev det afprøvet, om cellerne kunne holde vakuum. Een celle var tydeligvis beskadiget og blev udskiftet 1. august. 6
Opgravning og tildækning af kanalerne forstyrrede de nyetablerede elefantgræs over sugecellerne noget, men der blev efterplantet kort efter og igen i foråret 2002 for at opnå ligeså god plantebestand over måleområdet som på resten af marken. Der var dog stadig i 2004 lidt ringere plantevækst over sugecellearealet end på marken i øvrigt. På sædskiftemarken var der ingen afgrøde, da jordvandsstationen etableredes, og der skete således ingen skader. Sædskifte 25.40 m 10.50 m 16.00 m 22.50 m Skab 10.50 m 10.50 m 16.00 m 16.00 m 22.50 m 22.50 m 24.50 m Elefantgræs Miljøtilpasset elefantgræs Figur 2. Skitse af jordvandstation installeret juni 2001 3.3 Procedure for udtagning af prøver De første 2-3 hold vandprøver udsuget fra jordvandsstationen i august-september 2001 blev kasseret for at sikre en rensning af systemet før analysestart. Ved hvert prøvetidspunkt blev der påsat vakuum på sugecellerne 2-3 dage før prøveudtagning. Der blev udtaget prøver af jordvand med ca. tre ugers mellemrum. Der var, som det er normalt ved anvendelse af sugeceller, stor forskel i udsuget vandmængde mellem cellerne. Vand fra celler i samme afstand fra skab blev slået sammen ved prøvetagning, idet der blev taget lige meget vand fra hver celle. Overskydende vand kastedes bort. Der blev således tre prøver til analyse fra hver mark. Ved ét prøvetidspunkt analyseredes vandet dog fra alle enkeltceller. Prøverne blev snarest muligt samme dag nedfrosset og senere sendt med almindelig post emballeret i flamingokasse til DJF s laboratorium i Foulum. Fra maj 2004 analyseredes prøverne på Steins Laboratorium. 3.4 Beregning af vandbalance For at skabe et forbedret grundlag for at vurdere, hvilken N-udvaskning de målte nitratkoncentrationer har givet anledning til, er der gennemført en vandbalanceberegning. Beregningen er gennemført med modellen EVACROP 3.0 (opdateret version af Olesen & Heidmann, 1990. Se http://web.agrsci.dk/pvj/plant/evacrop/index.shtml) Inddata er tekstur 7
(tabel 1), klima samt afgrødedata (så-, høst- og pløjetidspunkt samt vanding). Der findes ikke en klimastation på Samsø, som genererer data til beregning af potentiel fordampning og denne værdi er derfor hentet fra Tystofte Forsøgsstation, der ligger i samme solrige område som Samsø. Nedbørsdata stammer fra en nedbørsstation i Nordby godt 1 km fra forsøgsarealet. Nedbøren er korrigeret til jordoverfladen ved hjælp af månedlige faktorer fra Allerup et al. (1998). Døgnmiddeltemperatur stammer fra Tranebjerg, Samsø. Der findes ikke noget hvidkålsmodul i EVACROP, og i stedet benyttedes i foderbederoemodulet (afgrøde med lang vækstsæson ligesom hvidkål) til beregning af vandbalancen på sædskiftearealet. Perserkløver+olieræddike modelleredes som græs i 2004/05. Der findes heller ikke noget elefantgræsmodul i EVACROP, men det er muligt at definere nye afgrøder ved specifikation af rodudvikling og bladareal over tid. Dette er gennemført som et skøn baseret på generel viden om udvikling af roddybde og bladareal over tid i elefantgræs (bl.a. fra Vargas et al., 2002). I det første år, hvor der som normalt i elefantgræs var svag vækst, blev regnet med et ringe bladareal og en langsomt stigende roddybde, indtil 70 cm s dybde blev antaget i oktober. Bladarealet (LAI) i etableringsåret blev antaget at stige til et maksimum på 1,5 i oktober, hvilket inkluderede bladarealet af ukrudt, som også bruger vand. I år to (2002) blev antaget, at roddybden steg til 1 m, hvilket er maksimum i EVACROP. Maksimalt bladareal blev antaget at have været 2,5 i år 2002, 3,0 i og 4,0 fra 2004 og frem. Der er ikke tilstrækkeligt detaljerede registreringer af plantedækket i markerne til, at det var rimeligt at modellere forskelle i vandbalance imellem de to elefantgræsmarker. Forskelle i ukrudtsbestand og efterafgrøde samt i tilvækst som følge af forskellig gødskning kan dog nemt have forårsaget en vis forskel i virkeligheden. Århus Amt har i forbindelse med planlægning af indsats for sikring af drikkevandet på den vestlige del af Nordsamsø beregnet vandbalance og nitratudvaskning i området. Disse beregninger hviler på en dynamisk nedbørskorrektion, der er sammenholdt med lysimetermålinger på den nærliggende Tunø (Thomsen, 2004). Da der er mindre snefald på Samsø end i landet som helhed, giver den dynamiske nedbørskorrektion anledning til en reduceret beregnet nedbørsmængde. Der er ikke taget højde for disse forhold i nærværende rapport. 3.5 Tidsmæssig oversigt 28. marts 2001 sætning af kartofler på forsøgsarealet med sædskifte 1. april 2001 gødskning af kartofler med 101 kg N/ha (bredspredt) 15. april 2001 sprøjtning af elefantgræsforsøgsarealet med Roundup 1. maj 2001 pløjning af elefantgræsforsøgsarealet gødskning af kartofler med 17 kg N/ha (bredspredt) 15. maj 2001 lægning af elefantgræsrhizomer Primo juni 2001 begyndende fremspiring af elefantgræs 8
Juni 2001 3 striglinger og 1 radrensning i miljøoptimeret elefantgræs 25. juni 2001 høst af kartofler 26. juni 2001 etablering af jordvandsstation 15. juli 2001 såning af rajgræs i sædskiftearealet 16. juli 2001 sprøjtning m. Harmony i alm. elefantgræs 15. august 2001 såning af olieræddike imellem rækker i miljøoptimeret elefantgræs 11. september 2001 første udtagning af N-min prøver 13. september 2001 første udsugning af jordvand 1. april 2002 pløjning af sædskiftemark og gødskning med 109 kg N/ha (bredspredt) 1. april 2002 gødskning af elefantgræs med 35 kg N/ha og miljøoptimeret med 21 kg N/ha 12. april 2002 såning af vårbyg med rajgræsudlæg i sædskiftemark 1. maj 2002 rækkefræsning i miljøoptimeret elefantgræs Uge 18 2002 efterplantning af elefantgræs omkring prøvearealet 15. maj 2002 sprøjtning m. Matrigon i alm. elefantgræs 1. juni 2002 radrensning i miljøoptimeret elefantgræs Primo august høst af byg Medio februar nedvisning af rajgræs m. Roundup Medio marts pløjning og gødskning m. 53 kg N/ha til kartofler (placeret) Ultimo marts kartoffelsætning 7. maj gødskning af alm. elefantgræs m. 60 kg N/ha og miljøoptimeret elefantgræs m. 36 kg N/ha Primo maj gødskning m. 16 kg N/ha til kartofler Primo juni optagning af kartofler 10. juni såning af havre m. rajgræsudlæg i sædskiftemark 26. november sidste udtagning af N-min prøver 2. marts 2004 nedvisning af rajgræs m. Roundup 13. marts 2004 pløjning og gødskning m. 35 kg N/ha til kartofler (placeret) 14. april 2004 kartoffelsætning Maj 2004 ingen gødskning af elefantgræs, da afgrøden ikke blev høstet 17. juni 2004 optagning af kartofler Primo juli 2004 såning af perserkløver + olieræddike 18. april pløjning 20. april plantning af hvidkål 25. april gødskning m. 12 kg N/ha til hvidkål 1. juni gødskning m. 59 kg N/ha til hvidkål 21/6, 2/7, 15/7 & 20/7 vanding m. 20 mm til hvidkål 21. juli gødskning m. 35 kg N/ha til hvidkål 14. august gødskning m. 60 kg N/ha til hvidkål Efterår høst af hvidkål, stok overvintret 5. april 2006 gødskning før vårbyg m. 121 kg N/ha 12. april 2006 såning af vårbyg m. udlæg 7. august 2006 høst af vårbyg 9
3.6 Kvælstofgødskning I tabel 2 er angivet en oversigt over samlet årlig gødskning i forsøgsmarkerne. Da der endnu ikke har kunnet igangsættes en energiudnyttelse af elefantgræs på Samsø er afgrøden ikke blevet høstet, og der er derfor heller ikke gødsket i de seneste år. Tabel 2. Årlig N-gødskning på de tre forsøgsarealer. Tilført som handelsgødning 2001 2002 2004 2006 Sædskifte 118 109 69 35 168 121 Elefantgræs 0 35 60 0 0 0 Miljøopt. elef. 0 21 36 0 0 0 4. Resultater 4.1 Nitratkoncentrationer i jordvand Tre af de 21 sugeceller gav ingen eller kun meget lidt vand igennem det første år. Fra udgangen af år 2002 faldt yderligere to celler ud. De tomme celler var dog fordelt på forskellige prøvepunkter i markerne, således at der efter sammenhældning af prøver fra enkeltsugeceller ikke var manglende observationer. I figur 3 er vist de analyserede koncentrationer af nitrat-n igennem projektperioden. Ønskes værdierne i mg nitrat/l skal der multipliceres med faktoren 4,43, hvilket er sket i figur 4. Standardafvigelsen på prøverne er angivet ved hvert resultat i figur 4, og viser, indenfor hvilket interval den sande værdi for arealet med 95% sandsynlighed kan forventes at ligge (for overskuelighedens skyld er afvigelsen kun angivet over hver kurve, men gælder ligeledes under kurven). Fra starten af måleperioden lå nitratniveauet højt i sædskiftemarken og signifikant lavere i elefantgræsmarkerne. Nitratkoncentrationen i den almindelige elefantgræsmark steg dog i løbet af november 2001 til et niveau, der ikke var signifikant forskelligt fra niveauet i sædskiftemarken. Sidst på vinteren faldt den gennemsnitlige nitratkoncentration i disse to marker, således at der ikke var signifikant forskel mellem nogen af de tre behandlinger. I vinteren 2002-03 skete en svag stigning i nitratkoncentrationen i den almindelige elefantgræsmark, mens koncentrationen fortsat faldt i de to øvrige marker. Fra sommeren lå alle marker under den vejledende grænseværdi for nitrat i drikkevand på 50 mg/l nitrat. I de seneste afstrømningssæsoner 2004-06 lå alle marker næsten hele tiden under 10 mg/l nitrat. Sædskiftemarken lå kun svagt højere end elefantgræsmarkerne. 10
70 kartofler, rajgræs 15/7 / 118 kg/nha vårbyg m. udlæg 109 kg N/ha / kartofler / havre m. udlæg 69 kg N/ha /kartofler/ 35 kg N/ha perserkløver + olieræddike / hvidkål 168 kg N/ha / byg m. udlæg 121 kg N/ha 60 50 mg nitrat-n/l 40 30 Sædskifte Elefantgræs Miljøoptimeret elefantgræs 20 10 0 09-2001 12-2001 03-06- 2002 2002 09-2002 12-03- 2002 06-09- 12-03- 06-2004 2004 09-2004 12-03- 2004 Figur 3. Koncentrationer af nitrat-n under rodzonen af de tre forsøgsarealer med angivelse af standardafvigelse på prøverne og sædskiftets sammensætning og gødskning 06-09- 12-03- 06-09- 2006 2006 2006 11
200 kartofler, rajgræs 15/7 / vårbyg m. udlæg /kartofler / havre m. udlæg /kartofler/ perserkløver+ / hvidkål / byg m. udlæg 118 kg N/ha 109 kg N/ha 69 kg N/ha 35 kg N/ha olieræddike 168 kg N/ha 121kg N/ha 175 150 mg nitrat/l 125 100 Sædskifte Elefantgræs Miljøoptimeret elefantgræs 75 50 25 0 09-2001 12-2001 03-2002 06-2002 09-2002 12-2002 03-06- 09-12- 03-2004 06-2004 09-2004 12-2004 03-06- 09-12- 03-2006 06-2006 09-2006 Figur 4. Koncentrationer af nitrat under rodzonen af de tre forsøgsarealer med angivelse af sædskiftets sammensætning og gødskning 4.2 Vandbalance I figur 5 er afdræning fra 1 m dybde i sædskiftemarken angivet for hele projektperioden, inklusive forår og sommer 2001. Det fremgår, at der formodentlig ikke har været afdræning fra medio juni og indtil den første udtagning af jordvand den 13. september. Koncentrationen af nitrat-n ved denne prøvetagning blev således målt på jordvand, som i sædskiftemarken er afdrænet fra kartoffelmarken i juni. Kartoffelmarken blev vandet med 68 mm i juni, hvilket gav anledning til en vis afstrømning. Ca. 11 mm afdrænede ifølge modelberegningen, fordi der faldt regn dagen efter en vanding, mens ca. 9 mm beregnedes afdrænet som følge af vanding med en større mængde end jorden kunne holde på vandingstidspunkterne. Fra den uvandede elefantgræs blev der ikke beregnet nogen afstrømning i juni 2001 (figur 6). Det er således sandsynligt, at koncentrationen af nitrat-n i elefantgræsmarken 13. september er målt på jordvand, som har forladt rodzonen i slutningen af april før etableringen af elefantgræs. 12
25 20 e Afdræning mm/døgn sædskift 15 10 5 0 04-2001 10-2001 04-2002 10-2002 04-10- 04-2004 10-2004 04-10- 04-2006 Figur 5. Daglig afstrømning (mm) fra sædskiftearealet modelleret med EVACROP 25 20 Afdræning mm/døgn elefantgræs 15 10 5 0 04-2001 10-2001 04-2002 10-2002 04-10- 04-2004 10-2004 04-10- 04-2006 Figur 6. Daglig afstrømning (mm) fra elefantgræsarealet modelleret med EVACROP 13
4.3 Beregning af årlig nitratudvaskning Nitratudvaskningen for en periode er beregnet ved at akkumulere afstrømningen mellem to dage med jordvandsprøvetagning og gange med gennemsnittet af nitratkoncentrationen i jordvandsprøverne udtaget ved starten og slutningen af perioden. De enkelte perioders udvaskning er derefter akkumuleret til udvaskning per år, regnet fra 1. april til 31. marts i det følgende kalenderår. I afstrømningsåret 2001/2002 var afstrømningen stort set ens fra sædskiftemark og elefantgræs, idet den ekstra afstrømning pga. vanding i kartoflerne opvejedes af en større afstrømning i øvrigt fra elefantgræs, der havde et lavt bladareal og en ringe roddybde (tabel 3). I de følgende år beregnedes derimod en mindre afstrømning fra elefantgræs end fra sædskiftet, som følge af den lange vækstsæson og det dybe permanente rodnet i elefantgræs. Den samlede beregnede udvaskning af nitrat-n var høj i afstrømningsåret 2001/2002: Fra 32 kg nitrat-n/ha i miljøoptimeret elefantgræs til 110 kg/ha i sædskiftet (tabel 3). I de senere år er niveauet faldet drastisk, således at det i år /2004 lå under 20 kg nitrat-n/ha i alle behandlinger, i 2004/ under 10 kg N/ha og i /06 under 5 kg N/ha. Til sammenligning var det gennemsnitlige udvaskningsniveau fra dansk landbrug i år 2002 på 63 kg N/ha (Grant & Waagepetersen, ). Tabel 3. Beregnet årlig afstrømning af vand og udvaskning af nitrat-n fra rodzonen fra de tre forsøgsarealer. For sædskiftet er de enkelte års afgrøde angivet i parentes ved udvaskningsværdien Afstrømning fra rodzonen (mm) Nitratudvaskning (kg nitrat-n/ha) Sædskifte Elefantgræs 20 2002 2002- - 2004 2004- - 2006 Miljøopt. elefantgræs Sædskifte Elefantgræs Miljøopt. elefantgræs 326 321 321 110 (kartofler+ rajgræs) 74 32 307 251 251 23 (vårbyg m. 35 12 udlæg) 248 171 171 19 (kartofler+ 9 5 havre m. udlæg) 290 224 224 9 (kartofler+ 1 1 perserkløver/ olieræddike) 158 104 104 4 (hvidkål) 0,5 0,2 4.4 Sammenligning med tidligere målte nitratværdier i elefantgræs Nitratudvaskning fra elefantgræs kan være meget stor i etableringsfasen, hvor afgrødens N- optagelse er minimal. I figur 7 er vist koncentrationsforløbet af nitrat-n ved forskellige 14
gødningsbehandlinger af elefantgræs på en fin lerblandet sandjord ved Foulum. Arealet blev etableret med meristemformerede småplanter, som har endnu mindre tilvækst i år 1 og 2 end rhizomformeret elefantgræs. Jorden havde et meget højt indhold af humus og total-n (Mortensen et al. 1998), og koncentrationerne af nitrat-n var højere end de målte koncentrationer under elefantgræs på Samsø specielt sammenlignet med den miljøoptimerede elefantgræs. Totalt blev der udvasket ca. 175 kg nitrat-n/ha (gns. af gødet/ugødet) fra arealet i Foulum i afstrømningsperioden 1993-94. I 1994-95 udvaskedes 107 kg N/ha, hvorefter det årlige niveau faldt til mellem 1 og 23 kg N/ha afhængigt af gødningsbehandling (Jørgensen, 2004). 60 0 N 1993-96 50 75 N (NPK) 1993-96 0 N 1997-75 N (NPK) 1997- mg nitrat-n/liter 40 30 75 N i gylle 1997-98 150 N i gylle 1997-98 20 10 0 juli 93 januar 94 juli 94 januar 95 juli 95 januar 96 juli 96 januar 97 juli 97 januar 98 juli 98 januar 99 Figur 7. Koncentration af nitrat-n under elefantgræs etableret i 1993 ved Forskningscenter Foulum. juli 99 januar 00 5. Konklusioner Resultaterne af sugecellemålingerne viser: At der var forskellig eftervirkning af de foregående afgrøder inden projektstart på henholdsvis marken med sædskifte og marken med elefantgræs. Koncentrationen af nitrat- N i jordvandet i 1,5 m s dybde før afstrømningssæsonen 202 startede var således ca. 28 mg/l i sædskiftemarken og 2,5 mg/l i elefantgræsmarken. 15
At der i afstrømningssæsonen 2002 udvaskedes ca. 110 kg N/ha fra sædskiftemarken. Fra elefantgræs udvaskedes ca. 74 kg N/ha og ca. 32 kg N/ha fra den miljøoptimerede elefantgræs. Den isåede olieræddike i den miljøoptimerede elefantgræs betød således, at der i en længere periode blev målt signifikant lavere nitratkoncentrationer end i de to øvrige marker. At fra foråret 2002 var der ikke signifikant forskellig koncentration af nitrat i de tre forsøgsmarker. I forår og sommer samt i efteråret 2004 og ved en enkelt måling i foråret 2006 var nitratudvaskningen dog lavest i elefantgræs. At udvaskningsniveauet faldt igennem forsøgsperioden, således at fra sommeren var nitratkoncentrationen i alle marker under den vejledende grænse for drikkevand. I de to seneste sæsoner år blev udvasket under10 kg nitrat-n/ha i alle afgrøder. Faldet i udvaskning fra elefantgræsmarken er i tråd med tidligere målinger igennem etableringsperioden. Sædskiftet blev i løbet af forsøgsperioden målrettet med henblik på at reducere risikoen for kvælstoftab. Faldet i nitratudvaskning fra sædskiftemarken skyldes således dels effektiv udnyttelse af efterafgrøder, dels et i nogle år lavt gødskningsniveau og endelig optimeret dyrkningspraksis (placeret gødskning). Elefantgræsmarkerne er ikke blevet høstet til energi og er derfor heller ikke blevet gødet fra 2004 og frem. For en fremtidig vurdering af afgrødens effekt på vandkvaliteten vil det være relevant at få markerne i udnyttelse. En grov vandbalanceberegning viste omtrent samme afstrømning fra sædskifte som fra elefantgræs i etableringsåret, mens der i de følgende to år var 20-35% mindre afstrømning fra elefantgræs end fra sædskiftemarken som følge af den lange vækstsæson og det permanent dybe rodsystem i elefantgræs. Det vil være nyttigt at skaffe et forbedret grundlag for beregning af vandbalancen. 6. Litteratur Allerup, P., Madsen, H. og Vejen, F., 1998. Standardværdier (1961-90) af nedbørskorrektion. DMI Technical Report 98-10. Grant, R. & Waagepetersen, J.,. Vandmiljøplan II slutevaluering. DMU & DJF, 32 pp. Jørgensen, U.,. How to reduce nitrate leaching by production of perennial energy crops. In proceedings of N2004 the third international nitrogen conference, Nanjing, China (in press). Jørgensen, U. & Kjeldsen, J.B., 2000. Dyrkning af elefantgræs. I: Har energiafgrøder en fremtid i Danmark? DJF rapport, Markbrug nr. 29, 23-29. 16
Jørgensen, U. & Mortensen, J., 2000. Kombination af energiafgrødeproduktion og grundvandsbeskyttelse. I: Har energiafgrøder en fremtid i Danmark? DJF rapport Markbrug nr. 29, 97-104. Jørgensen, U. & Østergaard, H. S., 2002. Rapport om nitratudvaskning fra elefantgræs og fra sædskiftemark på Samsø 202002. Intern rapport nr. 164, Danmarks JordbrugsForskning, 18 pp. Jørgensen, U. & Østergaard, H. S.,. Nitratudvaskning fra elefantgræs og fra sædskiftemark på Samsø 202004. DJF rapport Markbrug nr. 117, 31 pp. Mortensen, J. V., Nielsen, K. H. & Jørgensen, U. 1998. Nitrate leaching during establishment of willow (Salix viminalis) on two soil types and at two fertilisation levels. Biomass and Bioenergy 15 (6), 457-466. Olesen, J.E. & Heidmann, T., 1990. EVACROP. Et program til beregning af aktuel fordampning og afstrømning fra rodzonen. Version 1.00. Arbejdsnotat nr. 9 fra Afd. for Jordbrugsmeteorologi, Statens Planteavlsforsøg. Plauborg, F. og Olesen, J.E., 1991. Udvikling og validering af modellen MARKVAND til vandingsstyring i landbruget. Tidsskrift for Planteavls Specialserie S 2113. Thomsen, R. 2004. Forslag til justering af standardværdierne for nedbørskorrektion. Notat fra Århus Amt, Natur og Miljø, Grundvand. Thorup-Kristensen, K., 2001. Are differences in root growth of nitrogen catch crops important for their ability to reduce soil nitrate-n content, and how can this be measured. Plant and Soil 230, 185-195. Vargas, L.A., Andersen, M.N., Jensen, C.R. & Jørgensen, U., 2002. Estimation of leaf area index, light interception and biomass accumulation of Miscanthus sinensis Goliath from radiation measurements. Biomass and Bioenergy 22, 1-14. 17