Kortlægning af risikoarealer for fosfortab i Danmark B4: Arealændringer i risikoområder Foto: Martin Søndergaard Foto: Sten Porse Søer er økosystemer, der naturligt tilbageholder næringsstoffer (fosfor og kvælstof) fra tilstrømmende vandløb, dræn og grundvand etc. En nyetableret sø vil derfor mindske næringsstofbelastningen til nedstrømsbeliggende områder. I en overgangsfase efter etableringen kan der dog frigives fosfor fra den nye søbund. Etablering af en ny sø vil ofte øge et områdes naturmæssige og rekreative værdi. Etablering af søer Fosfor og Virkemidler Martin Søndergaard & Susanne Lildal Amsinck Afdeling for Ferskvandsøkologi, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Beskyt ferskvand mod P-tab Definition Søer er områder dækket permanent med stillestående vand og omfatter såvel bredzoner med eksempelvis tagrørsvegetation som åbne vandoverflader. Meget små søer med et areal under 1.000 m 2 omtales ofte som vandhuller eller damme. Når der laves nye søer på områder, hvor der tidligere har været søer, taler man om reetablerede søer. Formål Etablering af nye søer kan have flere formål. Et formål kan være at sikre en tilbageholdelse af næringsstoffer, så tilførslen af næringsstoffer til nedstrømsbeliggende vandområder mindskes. Et andet formål kan være at øge den naturmæssige og rekreative værdi af et område. Foto: Martin Søndergaard 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: Martin Søndergaard
2 Virkemåde Fosfor tilføres søer med det tilstrømmende vand i enten en partikelbunden form eller som opløst fosfor (fosfat). Fosfor bundet til eller i partikler vil typisk bundfældes (sedimentere), når den når ud i søens stillestående vand (Søndergaard m.fl 2003). Fosfat forbliver opløst eller optages og indbygges i fødekædens forskellige led (eks. planteplankton), som så senere kan bundfældes (Fig. 1). Efter bundfældning vil fosfor indbygget i organisk materiale eller bundet i uorganiske forbindelser kunne omsættes og igen frigives til vandfasen. På den måde kan fosfor cirkulere mellem vand og søbund mange gange. Først når fosfor er bundet i en immobil form eller begravet så langt nede i bunden (> ca. 20 cm), at det ikke længere kan transporteres op til vandfasen, kan den betragtes som permanent immobiliseret. Der er stor forskel på, hvor mobile de mange fosforbindingstyper er, og frigivelse og optagelse af fosfor i søbunden afhænger af en række biologiske og kemiske forhold. Hvordan kan søer anvendes? Etablering af nye søer vil samlet set øge næringsstoftilbageholdelsen, eftersom søer naturligt tilbageholder næringsstoffer, når de er i en ligevægtssituation (dvs. under konstante belastningsforhold). Tilbageholdelse af næringsstoffer i søer afhænger først og fremmest af, hvor hurtigt søen gennemstrømmes af vand. Jo længere vandets opholdstid er i søen, desto større en andel af det tilførte næringsstof vil søen være i stand til at tilbageholde. I søer, der er i ligevægt med den eksterne fosforbelastning, beregnes søkoncentrationen (P sø ) og dermed også udløbskoncentrationen, ofte som P sø = P ind /(1+ tw), hvor P ind er indløbskoncentrationen af fosfor (mg P pr. l) og tw er vandets opholdstid (år) (Kristensen m.fl, 1990). En sø med en hydraulisk opholdstid på 1 år vil således kunne tilbageholde halvdelen af den tilførte fosfor, mens næringsstofkoncentrationen ikke vil adskille sig væsentligt fra indløbskoncentrationen i en sø, som gennemstrømmes meget hurtigt. Den relative tilbageholdelse (% af den tilførte mængde fosfor og kvælstof) vil derfor være størst i søer, som langsomt gennemstrømmes. Den absolutte tilbageholdelse fx udtrykt som kg P pr. ha vil derimod i højere grad afhænge af de absolutte mængder tilført. En sø, som kun meget langsomt gennemstrømmes med vand, vil fjerne en stor procentdel af den tilførte fosfor, men det samlede antal kg fjernet per ha er ikke nødvendigvis særlig højt, fordi der ikke tilføres så meget fosfor. En sø etableret på en mark uden egentlig til- og afstrømning vil således ikke fjerne ret meget fosfor. Størrelsesordenen af tilbageholdelsen af næringsstoffer vil også afhænge af søens tilstand. Lavvandede og klarvandede søer tilbageholder mere fosfor og kvælstof end tilsvarende uklare søer. Baggrunden er bl.a., at lys i den klarvandede sø når ned til søbunden og skaber grundlag for produktion af planter (undervandsplanter eller alger) på bunden. Herved kan næringsstoffer optages og indbygges direkte i planterne. Øget primærproduktion ved bunden fører Indløb (partikulært og opløst fosfor) Udløb (partikulært og opløst fosfor) Figur 1. Skitse over hovedtransportveje af fosfor i en sø. Bundfældning (organisk stof/ partikelbunden fosfor) Fotosyntese Frigivelse (PO 4 ) Permanent immobilisering
også til øget iltning af søbunden, så bindingen af fosfor øges og frigivelsen mindskes. En vigtig forudsætning ved etablering af nye søer, hvor formålet er at mindske næringsstofbelastning af nedstrømsbeliggende vandområder, er derfor, at sikre, at søerne får en klarvandet tilstand. En klarvandet tilstand opnås og opretholdes oftest kun, hvis søen har et forholdsvis lavt næringsstofniveau. Derfor er det vigtigt, at næringsstoftilførslen til søen ikke er for høj, hvis søens kapacitet til at tilbageholde næringsstoffer skal være optimal. Klarvandede søer vil samtidigt også have en højere naturmæssig og rekreativ værdi. Hvis søer over en årrække tilføres store mængder fosfor fra fx spildevand, vil der i en periode efter reduceret tilførsel ske en frigivelse af fosfor ophobet i søbunden. Denne såkaldte interne fosforbelastning vil fortsætte, indtil der har indstillet sig en ny ligevægt. Frigivelsen fra søbunden kan stå på i mange år og fører til, at der løber mere fosfor ud af søen end ind i søen, og dermed fungerer søen som nettobidragsyder af fosfor. Ofte varer den interne fosforbelastning 10-15 år, dog er der eksempler på både kortere og længere varighed. Effekter for fosfor Viden om søers tilbageholdelse af næringsstoffer bygger på mange års erfaringer, som bl.a. er opnået i forbindelse med det nationale overvågningsprogram for søer. Overvågningsprogrammet viser store variationer i tilbageholdelsen af næringsstoffer fra sø til sø og fra år til år. Denne variation er betinget dels af forskelle i belastningshistorie og dels af variationer i bl.a. nedbørsmængde (Lauridsen m.fl., 2004). Tilbageholdelsen er også sæsonafhængig, hvor den største tilbageholdelse typisk ses i vintermånederne, mens tilbageholdelsen er ringe eller endda kan være negativ nogle måneder om sommeren. Søerne omfattet af det nationale overvågningsprogram er oftest i stand til at tilbageholde nogle få kg P pr. ha pr. år. Viden om tilbageholdelse af næringsstoffer i nyetablerede søer er derimod begrænset til primært at omfatte de såkaldte VMPII-søer, som er etableret i relation til Vandmiljøplan II (Hoffman m.fl, 2005). Undersøgelserne af VMPIIsøer omfatter imidlertid kun det første år efter etableringen. De er dermed næppe repræsentative for søernes tilbageholdelseskapacitet på længere sigt. Målingerne viser en tilbageholdelse på mellem 100 og 250 kg N pr. ha pr. år og en tilbageholdelse af fosfor på 1-3 kg P pr. ha pr. år (Fig. 2). Der er dog store variationer, og for fosfors vedkommende sker der en fosforfrigivelse i to ud af de syv søer, hvorfra der på nuværende tidspunkt foreligger målinger. På længere sigt må man forvente en tilbageholdelse, der ligger tættere op ad den, der kan beregnes på grundlag af kendskab til indløbskoncentration og vandets opholdstid (omtalt ovenover). 3 Figur 2. Tilbageholdelsen af fosfor og kvælstof i 7 nydannede søer det første år. Baseret på Hoffman m.fl 2006. Aarslev Engsø Gødstrup Engsø Hals Sø Nakkebølle indd. Skibet Enge Slivsø Ødis Sø -3-2 -1 0 1 2 3 4 kg P pr. ha pr. år 0 50 100 150 200 250 300 kg N pr. ha pr. år
4 Tidshorisont for effekt I princippet er der ingen tidsafhængighed mht. næringsstoffjernelse ved etablering af søer. I praksis kan der dog opstå en periode efter etableringen, hvor fosfortilbageholdelsen er mindre end beregnet for søer i ligevægt, og hvor der lige frem kan ske en frigivelse fra søbunden (Søndergaard m.fl, 1992). Årsagen hertil er blandt andet, at tilgængeligheden af ilt reduceres, når arealer sættes under vand, hvorved risikoen for frigivelse af fosfor fra den jernbundne del øges. Derudover vil nedbrydningsprocesser af den forhenværende terrestriske vegetation og øvrig pulje af organisk stof også medvirke til øget risiko for fosforfrigivelse fra søbunden. På længere sigt (normalt efter få år) vil nye søer ikke opføre sig anderledes end alle andre søer, hvad angår tilstand og tilbageholdelsen af næringsstoffer. På meget lang sigt kan der være risiko for søerne gradvist vokser mere eller mindre til, fordi der til stadighed sker en ophobning af sediment og organisk stof i søerne, og de vil herved bliver mere og mere lavvandede. Dette vil være specielt udtalt i mindre søer, der modtager store mængder af sediment udefra (fx mølledamme). Usikkerheder Der er naturligt en betydelig variation i søers tilbageholdelse af næringsstoffer. Sammenhænge etableret via empiriske modeller kan derfor kun beregne tilbageholdelsen med en vis usikkerhed. Den umiddelbare effekt på fosfortilbageholdelsen efter etableringen vil afhænge af jordbundsforholdene og vegetationen på den jord, der sættes under vand. Store puljer af mobilt fosfor vil øge risikoen for, at der frigives fosfor i den første periode efter vandstandshævningen. Effekter for kvælstof Kvælstof vil tilbageholdes i nye søer på samme måde, som i alle andre søer. På baggrund af empiriske sammenhænge kan den gennemsnitlige tilbageholdelses-%, N ret, beregnes som en funktion af vandets opholdstid (Tw, år): N ret (%) = 42,1 + 17,8*log(Tw). Natureffekter Nye søer vil ofte øge den biologiske mangfoldighed og herved højne områdernes naturmæssige værdi. Ofte ses eksempelvis en meget stor og varieret bestand af fugle efter etableringen af nye vandområder Tabel 1. Oversigt over vådområdeprojekter (søer) gennemført frem til september 2006. Baseret på Skov- og Naturstyrelsen (2006). Sø/lokalitet Amt Etableret Størrelse* (ha) Pris (*1.000 kr/ha) Slivsø Sønderjylland 2004 205 99 Mjels Sø Sønderjylland 2005 55 71 Skibet Enge Vejle 2004 26 52 Ødis Sø Vejle 2003 26 71 Gamst Sø Ribe 2005 177 18 Pilemosen Århus 2005 2 24 Vorup Enge Århus 2004 56 42 Hals Sø Århus 2000 53 27 Årslev Engsø Århus 2003 210 76 Rødding Sø Viborg 2004 21 43 Vilsted Sø Nordjylland 2006 913 - Gødstrup Enghave Storstrøm 2003 55 37 Wedellsborg Hoved Fyns 2001 13 47 Snare Mose Sø Fyns 2002 34 44 Nakkebølle Inddæmningen Fyns 2003 85 43 Valdemar Slot Fyns 2005 17 60 Føns Vang Fyns 2006 102 65 Gennemsnit 51 *) Som søoverfl ade, hvis angivet.
Andre sideeffekter Søer øger også den rekreative værdi for et område. Dette afspejler sig bl.a. i øgede grundpriser for huse, som ligger tæt på eller med udsigt ud over søarealer. Dannelsen af nye søer betyder, at der potentielt forsvinder værdifuld landbrugsjord i forbindelse med, at et område sættes under vand. I de hidtidige eksempler har der dog typisk været tale om områder med relativ ringe værdi, eksempelvis vandlidende vådområder, hvor jorden gennem årene har sat sig efter at den blev afvandet. Ved en vandstandshævning kan der også forsvinde væsentlige terrestriske naturområder. Begrænsninger Hvis formålet primært er at fjerne så meget kvælstof og fosfor som muligt, er det vigtigt at, søen sikres både en rimelig vandgennemstrømning og tilførsel af næringsstoffer. Tilførsel af for høje næringsstofmængder vil dog øge risikoen for, at vandkvaliteten i den nye sø bliver ringe. Søer etableret på vandløbsstrækninger kan være begrænsende for vandringen af fisk i vandløb. Pleje og vedligeholdelse Hvis søen etableres med en rimelig størrelse, vil der ikke være behov for nogen pleje eller vedligeholdelse. 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 søer består ligesom for andre udtagnings- og ekstensiveringstiltag af de direkte omkostninger ved at gennemføre projektet (anlægsomkostninger mv.) samt af den ændrede indtjening fra arealerne efter omlægningen. Den ændrede indtjening beregnes inklusive tilskud. Der er beregnet omkostninger både for lerog sandjord, og de forskellige omkostninger for ler- og sandjord skyldes både forskellige udbytter på ler- og sandjord, men også at der dyrkes forskellige afgrøder på de to jordtyper. Anlægsomkostningerne per ha sø varierer meget fra sted til sted, og de reelle budget- og velfærdsøkonomiske omkostninger kan derfor afvige meget fra gennemsnittet. Her er anvendt data for anlæggelse af vådområder, som kan adskille sig noget fra anlægsomkostningerne for retablering af egentlige søer. Den gennemsnitlige budgetøkonomiske omkostning ved vådområder er beregnet til hhv. 4100 og 3.300 kr. pr. år for hhv. ler- og sandjord, mens den velfærdøkonomiske omkostning er beregnet til 4.700 og 3.700 kr. pr. år for ler og sandjord, inklusive anlægsomkostninger der er beregnet til årlige priser over en periode på 20 år. Links til andre virkemidler Dannelsen af nye søer kan ses som en parallel til de lidt mindre vanddækkede vådområder, se Faktablad B6. Referencer Hoffmann, C.C., Baatrup-Pedersen, A., Amsinck, S.L. & Clausen, P. 2006: Overvågning af Vandmiljøplan II Vådområder 2005. Faglig rapport fra DMU 576. 128 s. 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. 5
Kristensen P., Jensen J.P. & Jeppesen E. 1990: Eutrofieringsmodeller for søer. NPo-forskning fra Miljøstyrelsen Nr. C9. 120 s. Lauridsen, T.L., Jensen, J.P., Søndergaard, M., Jeppesen, E., Strzelczak, A. & Sortkjær, L. 2005: Søer 2004. NOVANA. Danmarks Miljøundersøgelser. Faglig rapport fra DMU 553. 62 s. (elektronisk). Skov og Naturstyrelsen (2006): Oversigt over vådområdeprojekter gennemført frem til september 2006. http://www.skovognatur.dk/ Emne/Naturbeskyttelse/VMP/Vaadomraadeprojekter/Oversigt.htm Søndergaard, M., Jeppesen, E. & Møller, H.S. 1992: Udviklingen i nydannede søer. Vand og Miljø 1: 20-23. Søndergaard, M., Jensen, J.P. & Jeppesen, E. 2003: Role of sediment and internal loading of phosphorus in shallow lakes. Hydrobiologia 506(1-3): 135-145. 6