Issuu on Google+

Nitratudvaskning ved Hinnerup og Sabro Ă…rhus Amt Rapport September 2004


Titelblad Rekvirent:

Århus Amt Natur og Miljø Lyseng Allé 1 8270 Højbjerg

Rådgiver:

Watertech a/s Søndergade 53 DK-8000 Århus C Tlf.: +45 8732 2020 Fax: +45 8732 2021

Rapport titel:

Nitratudvaskning ved Hinnerup og Sabro

Dato: Sags nr.: Nøgleord: Filnavn:

13. september 2004 1058 Nitratudvaskning, Daisy-modellen Nitratudvaskning_ÅrhusNord

Udarbejdet af: Kvalitetssikret af:

Ulla Lyngs Ladekarl, Christian Thirup Thomas Wernberg


Indholdsfortegnelse 1

Indledning ......................................................................................... 1 1.1 Baggrund........................................................................................ 1 1.2 Formål ............................................................................................ 1 1.3 Fremgangsmåde ............................................................................ 2

2

Datagrundlag og modelopsætning .................................................. 3 2.1 Daisy modellen............................................................................... 3 2.2 Klima .............................................................................................. 3 2.3 Jordbund ........................................................................................ 5 2.3.1 Landmændenes jordtypebestemmelse ................................... 5 2.3.2 Farvekodekort (jordklassifikationskort).................................... 6 2.3.3 Jordartskort ............................................................................. 7 2.3.4 Rodzonedatabasen ................................................................. 7 2.3.5 Modelparameterisering - jord ................................................ 10 2.4 Dyrkningsoplysninger ................................................................... 12

3

Resultater ........................................................................................ 16 3.1 Vandbalance ................................................................................ 16 3.1.1 Vandbalance for dyrkede arealer .......................................... 16 3.1.2 Brakarealer, vedvarende græs og skovområder ................... 17 3.1.3 Vandbalance for hele området .............................................. 19 3.2 Kvælstofbalance........................................................................... 20 3.2.1 Nitratudvaskning.................................................................... 21 3.2.2 Høstudbytte ........................................................................... 22 3.2.3 Ammoniakfordampning.......................................................... 22 3.2.4 Denitrifikation......................................................................... 22 3.2.5 Ændring i den organiske pulje ............................................... 22 3.3 Følsomhedsanalyse ..................................................................... 23 3.3.1 Tekstur .................................................................................. 23 3.3.2 Kvælstofindhold i husdyrgødning .......................................... 24 3.3.3 Samlet usikkerhed ................................................................. 24

4

Konklusion ...................................................................................... 26

5

Referencer ....................................................................................... 29

Bilagsoversigt Bilag 1 Bilag 2 Bilag 3 Bilag 4 Bilag 5 Bilag 6 Bilag 7

Landbrugsbedrifter i beregningsområderne Kort over landbrugsbedrifternes placering Sædskifter og dyrkningsoplysninger Udbytteniveau i beregningsområdet Kvælstofbalancer Kort over nitratudvaskning Kort over kvælstofhøst


1

Indledning 1.1

Baggrund

Århus Amt har igangsat udarbejdelse af indsatsplaner til drikkevandsbeskyttelse i indsatsområderne Kasted, Truelsbjerg og Ristrup nordvest for Århus. Som en del af grundlaget for indsatsplanerne er der gennemført en landbrugskortlægning i områderne på baggrund af allerede eksisterende data /1/. På baggrund af landbrugskortlægningen og områdernes nitratsårbarhed har Århus Amt udpeget en række arealer, hvor nitratudvaskningen ønskes beregnet på detaljeret niveau. Disse arealer ses i nedenstående kort Figur 1-1. Det ene område ligger øst for Hinnerup i indsatsområde Truelsbjerg, og er en del af oplandet til Hinnerup Vandværk. Det andet område er beliggende vest for Sabro i indsatsområde Ristrup, og er en del af oplandet til Sabro Vandværk. Der indgår ikke arealer fra indsatsområde Kasted i beregningerne.

Hinnerup

Sabro

Figur 1-1: Udpegede arealer til detaljerede nitratudvaskningsberegninger.

1.2

Formål

Nitratudvaskningen ud af rodzonen ved den nuværende landbrugspraksis beregnes på detaljeret niveau. Resultaterne danner baggrund for, om hvorvidt den nuværende nitratudvaskning er en trussel mod den ønskede grundvandskvalitet. I indsatsområderne i Århus Nord udgør områderne, hvor indenfor der beregnes nitratudvaskning 605 ha, fordelt på 455 ha ved

Side 1


Hinnerup og 150 ha ved Sabro. Nitratudvaskningen er beregnet på 15 bedrifter ved Hinnerup og 7 bedrifter ved Sabro, der dyrker hhv. 278 ha og 125 ha i beregningsområderne.

1.3

Fremgangsmåde

Beregningerne er gennemført på baggrund af data indsamlet fra den enkelte landbrugsbedrift. Dette arbejde er gennemført af de lokale planteavlskonsulenter fra Århus-Hadsten Landboforening og Søhøjlandets Landboforening. Ud fra dyrkningsoplysninger, jordtype og klimadata er nitratudvaskningen beregnet på detaljeret niveau med Daisy-modellen. Resultaterne er suppleret med en række beregninger af usikkerheden herpå.

Side 2


2

Datagrundlag og modelopsætning

I dette kapitel præsenteres nitratudvaskningsmodellen Daisy samt datagrundlaget for beregning af nitratudvaskningen i beregningsområderne i indsatsområderne i Århus Nord. Datagrundlaget omfatter klimadata, jordbundsdata og dyrkningsdata.

2.1

Daisy modellen

Beregning af nitratudvaskningen er udført med Daisy-modellen /2/ og /3/ i brugerfladen DaisyGIS. Der er udarbejdet en ståbi til en standardiseret opsætning af Daisy /4/. Denne ståbi er fulgt mht. fremgangsmåde for modellering, ændringer og dokumentation. I referencelisten er angivet henvisninger til Daisy-modellens hjemmeside og til den standardiserede opsætning af Daisy, hvor detaljerede informationer om modellen kan læses. Daisy er en matematisk, numerisk model i 1 dimension, der kan simulere og integrere processer i jord, planter og atmosfære. Ud fra målte klimadata og data for dyrkningspraksis, samt kendte parametre for henholdsvis jord og vegetation, kan modellen bl.a. beregne planteproduktionens størrelse samt vand- og kvælstofbalance for den enkelte mark. Modellen kan således simulere, hvorledes forskellige dyrkningssystemer og forskellig dyrkningspraksis influerer på planteproduktion såvel som på ressourceudnyttelse og miljøbelastning, herunder udvaskning af kvælstof og pesticider fra rodzonen. Daisy-modellen er under løbende udvikling og opdateres efterhånden som ny viden kan indbygges i modellen. I dette projekt er version 3.28 anvendt.

2.2

Klima

Daisy-modellen anvender døgnværdier for nedbør, temperatur, globalstråling og referencefordampning. Der er anvendt følgende værdier: • • • •

Globalstråling: Station Ødum Lufttemperatur: Gridværdier (40 km x 40 km gridstørrelse) Referencefordampning: Gridværdier (40 km x 40 km gridstørrelse) Nedbør: Værdier fra Århus Amt, klimaområdernel 25 og 32.

Klimaområde 25 dækker området omkring Hinnerup og klimaområde 32 dækker arealerne omkring Sabro (Figur 2-1)

Side 3


Figur 2-1: Klimaområder omkring de udvalgte beregningsområder (indrammet med rødt). Der er anvendt klimadata fra 1981 til 2001. Årene fra 1980 til 1990 fungerer som indkøringsperiode, hvor jordens organiske puljer kan nå at stabilisere sig /4/. Data fra 1980 er fremkommet ved at anvende data fra 1990. De sidste 10 år (1991 til 2000) i klimaperioden anvendes ved præsentation af resultaterne. Nedbørsdata er ifølge /5/ korrigeret med DMI’s faste korrektionsfaktorer for aerodynamisk effekt, sne og befugtningstab. Af Figur 2-2 fremgår det, at nedbøren har varieret betragteligt i perioden, fra 511 mm i 1996 til 1.037 mm i 1999 i klimaområde 25 og fra 517 mm til 1.167 mm i klimaområde 32. I perioden er der i gennemsnit faldet 37 mm mere nedbør i klimaområde 32 end i område 25. Referencefordampningen er beregnet med Makkink-metoden ud fra daglige værdier af temperatur og globalstråling.

Side 4


1167

1200 Nedbør (mm/år)

1000

906 792

800 600

924

709

931 922

901 725

856

844

760

722

937

1037

778 741 517

661

511

400 200 0 1991

1992

1993

1994

1995

1996

Klima 25, Hinnerup, 795 mm/år

1997

1998

1999

2000

Klima 32, Sabro, 829 mm/år

Figur 2-2: Årlig nedbør i perioden 1991-2000 for klimaområde 25 (Hinnerup) og 32 (Sabro).

2.3

Jordbund

Amtets rodzonedatabase /8/ er som udgangspunkt anvendt ved inddeling i jordtyper. Rodzonedatabasens afgrænsninger af jordtyper er bestemt ud fra jordartskortet, som beskriver jordarten i den øverste meter. Jordartskortet er dannet på baggrund af spredte punktmålinger. Århus Amt har gennem de seneste år fået udført geologiske kortlægninger af geologien i bl.a. beregningsområderne i Århus Nord ved hjælp af geofysiske målemetoder. Disse målinger giver en bedre fladedækning af jordarterne, og er blevet anvendt til en revision af jordartskortet. Revisionen af jordartskortet er rapporteret i en selvstændig rapport /7/. Landmændenes egen vurdering af jordtypen er vigtig i områder, hvor der mangler geologiske oplysninger, samt til at be- eller afkræfte de geologiske tolkninger. I det følgende beskrives datagrundlaget nærmere. 2.3.1

Landmændenes jordtypebestemmelse

Indsamlingen af data fra landmændene, der dyrker jorden i beregningsområdet omfatter bl.a. deres egen vurdering af jordtypen i pløjelaget. Disse fremgår af Tabel 2-1. Det fremgår, at de dominerede jordtyper af landmændene vurderes til at være JB4 (fin lerblandet sandjord) og JB5 (grov sandblandet lerjord) og JB6 (fin sandblandet lerjord). Af Figur 2-3 ses, at en meget stor del af overjorden i Sabro-området vurderes til at være JB6, hvorimod det er JB4 og JB5, der dækker det meste af Hinnerupområdet.

Side 5


Tabel 2-1. Landmændenes egne vurderinger af jordtypen i pløjelaget i Hinnerup og Sabro Jordbonitet JB4: Fin lerblandet sandjord JB5: Grov sandblandet lerjord JB6: Fin sandblandet lerjord Ikke oplyst

0

400

800

Areal Ha 182 123 100 1

Fordeling % 45 30 25 0

1200 1600 2000

Meter

Jordtype oplyst af landmand (JB-nr. i overjord) Ingen oplysninger JB 4 JB 5 JB 6

Figur 2-3. Landmændendes vurdering af jordtypen i overjorden (JB-nummer).

2.3.2

Farvekodekort (jordklassifikationskort)

Farvekodekortet fra Danmarks Jordbrugsforskning udtrykker boniteten i de øverste 0-20 cm og i enkelte tilfælde ligeledes 20-40 cm. Kortet er udarbejdet på baggrund af relativt få datapunkter. En gengivelse af farvekodekortet er vist i Figur 2-4. Det ses, at der stort set kun er fundet lerblandet sand (JB4) i pløjelaget indenfor områderne. Det er især lerindholdet, der adskiller de forskellige inddelinger. Lerblandet sand har et lerindhold på mellem 5 og 10 %, mens sandblandet ler (JB6) har et lerindhold på mellem 10 og 15 %.

Side 6


Figur 2-4: Jordklassifikationsskort (farvekodekort) omkring indsatsområderne med angivelse af punkter, hvor der ligger teksturoplysninger.

2.3.3

Jordartskort

Jordartskortet fra GEUS indeholder en geologisk beskrivelse af jordarten i den øverste meter. Som beskrevet i afsnit 2.3 er der forud for dette projekt foretaget en revision af jordartskortet på baggrund af nye målinger fra området /7/. Jordarterne udgøres hovedsageligt af moræneler (ML) med 41 % i Hinnerup og 74 % i Sabro, og smeltevandssand (MS) med 49 % og 26 % i hhv. Hinnerup og Sabro. Moræneler er dermed hyppigst i Sabro. Ferskvandsler udgør desuden 6 % af jordarterne i Hinnerup.

2.3.4

Rodzonedatabasen

Rodzonedatabasen har farvekodekortet og jordartskortet som grundlag. Jordartskortet afgrænser de enkelte jordtyper, og oplysninger om tekstur indgår i databasen for underjord. Indenfor hver jordtype er fordelingen af overjordstyper bestemt ved hjælp af farvekodekortet (Figur 2-4). Rodzonedatabasen beskriver teksturen i hver kombination af overjord og underjord fundet ud fra de målte data, som knytter sig til jordartskortet og farvekodekortet indenfor en større såkaldt geo-region. Områderne omkring Sabro og Hinnerup tilhører således geo-region Midt. Figur 2-5 viser det reviderede rodzonekort for området.

Side 7


Revideret rodzonekort Mi3DL Mi3DS Mi3FP Mi3FS Mi3MG Mi3ML Mi3TL Mi3TS Mi4FS Mi4ML Mi6TL

Figur 2-5: Rodzonekort benyttet ved nitratudvaskningsberegninger. Mi angiver georegion Midt, 3, 4 og 6 farvekoden i overjorden (hhv. lerblandet sand, sandblandet ler og ler). De sidste to bogstaver angiver jordarten i underjorden. I forhold til det oprindelige rodzonekort, figur 2-6, er arealet med smeltevandssand i underjorden i begge områder forøget betydeligt på bekostning af jordtyper med moræneler. Det reviderede jordartskort ser således ud til at bekræfte landmændendes egen vurdering af jordtyperne, hvor jorden i høj grad vurderes til JB4 og JB5 i stedet for JB6, som moræneler i underjorden kunne indikere.

Revideret rodzonekort Mi3DL Mi3DS Mi3FP Mi3FS Mi3MG Mi3ML Mi3TL Mi3TS Mi4FS Mi4ML Mi6TL

Figur 2-6: Oprindeligt rodzonekort.

Side 8


Tabel 2-2 viser, at 49 % af arealet ifølge rodzonedatabasen har en kombination med moræneler (ML) i underjorden og jordtype 3 (lerblandet sand) i overjorden. 43 % af arealet har en kombination af smeltevandssand (DS) i underjorden og jordtype 3 i overjorden. Disse to jordtyper er således altdominerende i området. Det er under 1 % af omdriftsarealerne (ca. 3 ha), der ligger på de øvrige jordtyper. Nitratudvaskningen fra disse meget små arealer er derfor også beregnet med de to dominerende jordtyper.

Tabel 2-2. Fordeling af jordtyper i områderne ifølge Rodzonedatabasen fra Århus Amt. I parentes er angivet hvor stort et areal Mi3ML (lerblandet sandjord i overjord og moræneler i underjord) og Mi3DS (lerblandet sandjord i overjord og smeltevandssand i underjord), der ligger i Sabro. Revideret rodzonedatabase Ha % Mi3ML 291 (109) 48.6 Mi3DS 259 (44) 43.3 Mi3TL 22 3.6 Mi3TS 6 1.1 Mi3FS 5 0.9 Mi3DL 5 0.8 Mi6TL 4 0.7 Mi3FP 3 0.4 Mi4ML 2 0.3 Mi3MG 1 0.2 Mi4FS 0 (0.4) 0.1

Oprindelig rodzonedatabase Ha % Mi3ML 683 92.4 Mi3TL 18 2.4 Mi3DS 10 1.3 Mi3TS 9 1.2 Mi3DL 5 0.6 Mi3FS 5 0.6 Mi6TL 4 0.6 Mi3FP 3 0.3 Mi4ML 2 0.3 Mi3MG 1 0.1 Mi4FS 0 0

Tabel 2-3 viser teksturen for hver type overjord og underjord, som anvendes ved beregning af nitratudvaskningen. Den store del af underjordstyperne med meget lille arealmæssig udbredelse i Tabel 2-2 dyrkes ikke landbrugsmæssigt og er derfor ikke medtaget i Tabel 2-3. Tabel 2-3: Teksturen i Rodzonedatabasens over- og underjord. Jordtype

Org. %

Lerblandet sandjord Sandblandet lerjord

3.03 2.96

Smeltevandssand Moræneler

0.40 0.20

Ler Silt % % Overjord 0-30 cm 7.80 27.43 11.88 33.68 Underjord > 30 cm 5.70 20.30 19.00 24.30

Finsand %

Grovsand %

38.85 30.62

0.60 0.20

29.20 27.70

44.70 28.90

Side 9


2.3.5

Modelparameterisering - jord

Hydrauliske parametre Jordtyperne i det reviderede jordartskort danner grundlag for nitratudvaskningsberegningerne i området. Daisy-modellen anvender data for jordens vandretention og hydraulisk ledningsevne. Disse er bestemt på baggrund af teksturdata med pedotransferfunktionen HYPRESS. I Tabel 2-4 ses de fremkomne parametre, hvor Alpha og n er formfaktorer i van Genuchten’s retentionsfunktion, θs og θr er hhv. vandindhold ved mætning og residualvandindhold. Ks er mættet hydraulisk ledningsevne. Ved beregning af nitratudvaskning er indholdet af organisk materiale af stor betydning, hvilket er beskrevet nærmere i punktet nedenfor. I rodzonedatabasen indgår kun to jordlag, en overjord og en underjord, hvor der i underjorden er et relativt lavt indhold af organisk materiale. I virkeligheden er det organiske stof overordnet set fordelt i tre intervaller: 1) pløjelaget med et højt indhold, 2) resten af rodzonen med et noget lavere indhold og 3) under rodzonen, hvor indholdet er meget lavt. Det er derfor vurderet, at der opnås mere korrekte beregninger, hvis der indskydes et mellemliggende jordlag, fra 20 til 80 cm, som har et organisk indhold svarende til B-horisonter beskrevet i tilsvarende jorde i Ståbi’en til DaisyGis /4/. Den øvrige tekstur i B-horisonten er den samme som underjordens. Dvs. teksturen i B-horisonten fra 20-80 cm og i underjorden (C-horisonten) fra 80 cm og dybere er ens, bortset fra indholdet af organisk materiale. Indholdet af organisk materiale i B- og C-horisonten ses i Tabel 2-4. Rodzonedatabasen er opdelt i en overjord fra 0-30 cm og en underjord fra 30 cm og nedefter. Da data fra jordklassificeringen i området kun repræsenterer 0-20 cm er opdelingen i overjord og underjord derfor foretaget ved 20 cm. Det må formodes, at jorden er homogen i hele pløjelagets dybde. Organisk stof i jorden Rodzonen indeholder en meget stor organisk pulje, hvor der typisk er indbygget 5-10 ton kvælstof pr. ha. Indholdet af organisk stof i dyrket jord er bl.a. afhængig af dyrkningssystemet, klima, geologi, vegetationstype, afvandingsforhold og topografiske forhold. Efter en opdyrkning eller ved ændringer i dyrkningssystemet vil jorden med tiden nærme sig en ny ligevægt. Hastigheden hvormed der sker ændringer i organisk stof i en jord, afhænger af, hvor langt jorden er fra ligevægtssituationen for den dyrkningsform, der aktuelt praktiseres. Da grundvandspåvirkning af nitrat skal ses på lang sigt, ønskes nitratudvaskningen beregnet i en situation, hvor der antages at være nogenlunde ligevægt i den organiske pulje for området som helhed.

Side 10


Den måde man i modellen kan justere på udviklingen i den organiske pulje, er ved at opdele det organiske stof i en aktiv og en stabil pulje. Den stabile pulje omsættes uendelig langsomt, og indgår derfor ikke i beregningerne. Fordelingen mellem puljerne er baseret på kalibreringer, hvor den organiske pulje forsøges holdt i ligevægt. I kolonnen Org. (aktivt) i Tabel 2-4 fremgår de værdier for aktivt organisk indhold, der er anvendt ved modelleringerne. Tabel 2-4: Retensionsdata for jordtyper anvendt i beregningerne. Symboler er forklaret i teksten. Jordtype Lerblandet sandjord (med DS underjord) Lerblandet sandjord (med ML underjord) Smeltevandssand (DS) Moræneler (ML) Smeltevandssand (DS) Moræneler (ML)

Alpha

θr %

ks cm/t

Org. (aktivt)

42.42

0.00

1.850

2.2

0.0408 1.2898 42.42 B-horisont 20-80 cm 0.0550 1.3748 39.58 0.0560 1.1908 39.20 C-horisont 80-250 cm 0.0545 1.3927 39.66 0.0577 1.2018 39.39

0.00

1.850

2.6

0.00 0.00

1.798 0.980

0.5 0.7

0.00 0.00

1.811 0.865

0.1 0.1

0.0408

N

θs % Overjord 0-20 cm 1.2898

Nedre rand For samtlige jorde er der i modellen indlagt dræn, da området generelt, ifølge lodsejeroplysningerne, er veldrænet. Det er i øvrigt også anbefalet i Stå-bi’en, at jordtyper fra JB4 og op er drænede ved vandbalanceberegninger. Makroporestrømning er ligeledes indlagt i standardopstillingen, som anbefalet i Stå-bi’en. I Tabel 2-5 ses den anvendte ledningsevne og aquitarddybde. Generelt bør data logges over aquitarden for at undgå forkerte vand- og kvælstofbalancer. Det er valgt at lægge aquitarden i samme dybde og logge i samme dybde (250 cm) da alle jordtyper er drænede.

Tabel 2-5: Parametrisering af nedre rand Jordtype Smeltevandssand Moræneler

Dybde til aquitard, cm 250 250

Ledningsevne cm/t 0,003 0,005

Datalogging dybde, cm 250 250

Side 11


2.4

Dyrkningsoplysninger

Der er indsamlet detaljerede dyrkningsoplysninger fra 22 landbrugsbedrifter, der tilsammen dyrker 405 ha indenfor områderne (Tabel 2-6), hvilket stort set svarer til hele landbrugsarealet. De øvrige ca. 200 ha i beregningsområderne udgøres af ca. 70 ha skov, og ca. 130 ha øvrige arealer, som omfatter bebyggelse, veje, krat, naturarealer o. lign. Oplysningerne er hovedsageligt indsamlet for Århus Amt af Århus-Hadsten Landboforening i foråret 2004. Søhøjlandets Landboforening har indsamlet oplysninger fra én landmand. Dyrkningsoplysningerne omhandler den nuværende og forventede fremtidige dyrkning af arealerne. Informationerne er indhentet i form af: Markplan 2004, Sædskifteoversigt 2004, Gødningsplan, Skema A 2004 og B 2003, Gødningsbudget 2004 og Modtaget organisk gødning 2004. Skemaerne er suppleret med oplysninger om dyrkningen specifikt på arealerne i beregningsområderne. Dyrkningsoplysningerne omfatter hele bedrifter, men der er fokuseret på arealerne indenfor beregningsområderne. I beregningerne anvendes oplysningerne fra den enkelte bedrift til opstilling af sædskifter, gødningstildeling mv. Marker indenfor den enkelte bedrift, der dyrkningsmæssigt ligner hinanden behandles ens. Opstilling af sædskifter og gødningstildelinger er sket ud fra følgende kriterier: ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Hvis der er angivet forventede ændringer til den fremtidige drift inddrages disse primært. Afgrødefordelingen i indeværende år vægtes højere end de tidligere år. Afgrødefølgen skal forekomme i sædskifteoversigten. Forbruget af husdyrgødning i de opstillede sædskifter skal være i overensstemmelse med det angivne forbrug i indeværende år. Gødningstildeling til de enkelte afgrøder skal så vidt muligt også forekomme i gødningsplanen.

Enkelte mindre arealer er der ikke indsamlet dyrkningsoplysninger fra. I opgørelsen af nitratudvaskningen er det forudsat, at udvaskningen fra disse arealer er svarer til den gennemsnitlige beregnede udvaskning fra landbrugsarealer. I Hinnerup-området er der indsamlet dyrkningsoplysninger fra 15 bedrifter, der tilsammen dyrker 275 ha indenfor området. De øvrige 177 ha udgøres af ca. 70 ha nyrejst skov og ca. 110 ha øvrige arealer, som omfatter bebyggelse, veje, krat, naturarealer o. lign.

Side 12


I Sabro-området er der indsamlet dyrkningsoplysninger fra 7 bedrifter, der tilsammen dyrker 125 ha indenfor området. De øvrige 25 ha omfatter bebyggelse, veje, krat, naturarealer o. lign. Af bilag 1 fremgår oplysninger for den enkelte bedrift ang. dyrket areal i alt samt i beregningsområderne, harmoniareal (areal til udbringning af husdyrgødning) og produktion og forbrug af husdyrgødning. Placeringen af den enkelte bedrifts arealer fremgår af bilag 2. Tabel 2-6: Oversigt over arealer, bedrifter og husdyrgødning i beregningsområderne. Område Hinnerup Sabro I alt

Areal (ha) 455 150 605

Landbrug (ha) 278 125 403

Bedrifter 15 7 22

Organisk gødn. (kgN/ha) 86 71

Husdyrgødning De bedrifter der dyrker jord i beregningsområderne udbringer i gennemsnit 78 og 68 kg N/ha/år i husdyrgødning og andet organisk gødning på deres samlede bedrift (harmoniareal) i hhv. Hinnerup og Sabro. På arealerne i beregningsområderne tildeles der ifølge oplysningerne 85 og 71 kg N/ha/år i gennemsnit. Langt hovedparten af husdyrgødningen er svinegylle, som ifølge landmændenes oplysninger altid slangeudlægges. I Hinnerup-området anvendes i høj grad bioafgasset gylle, hvilket udgør ca. 2/3 af den tilførte husdyrgødning. I Sabro-området tilføres ikke bioafgasset gylle. I bioafgasset gylle fra traditionelle biogasanlæg udgør andelen af kvælstof på ammoniumform en lidt større andel end i ikke-afgasset gylle. I Daisy-modellen er de enkelte gødningsmidler defineret mht. tørstofindhold, total-N og ammonium-N, herunder også bioafgasset gylle. I beregningerne er der således taget højde for den ændrede sammensætning af bioafgasset gylle. Afgrødefordeling Afgrødefordelingen i beregningsområderne fremgår af Figur 2-7 (Hinnerupområdet) og Figur 2-8 (Sabro-området). Hinnerup Vinterhvede dyrkes på ca. 37 % af arealet. Vårbyg, vinterraps og vinterbyg dyrkes på hhv. 22, 15 og 13 % af arealet. Sammenlagt udgør disse 4 dominerende afgrøder således 85 % af arealet. Der er ingen arealer i området, der dyrkes økologisk. Af dyrkningsoplysningerne fremgår det, at halm nedmuldes på ca. 23 % af kornarealet samt på hele arealet med raps og ærter.

Side 13


Sabro Vinterhvede dyrkes på ca. 46 % af arealet, hvoraf 2/3 er brødhvede, der har en forhøjet kvælstofnorm i forhold til vinterhvede til foder. Korn og raps udgør i dette område ca. 74 % af arealet. Af øvrige markante afgrøder er kartofler, frøgræs og græs i omdrift. En enkelt ejendom på 11,1 ha dyrkes økologisk. Halm nedmuldes kun efter ærter og raps. Kartofler Markært Græs, Havre omdrift 2% 4% 1% 1% Frøgræs 1%

Øvrige 2%

Vinterhvede 37%

Triticale 2% Vinterbyg 13% Vinterraps 15% Vårbyg 22%

Figur 2-7: Afgrødefordeling i Hinnerup-området

Græs, omdrift Havre 1% 5% Markært 1%

Øvrige 8%

Kartofler 6% Vinterhvede 46%

Frøgræs 6% Triticale 7% Vinterraps 6% Vårbyg 14%

Figur 2-8: Afgrødefordeling i Sabro-området

Side 14


Udbytteniveau Det er vigtigt ved beregning af nitratudvaskningen, at modellen beregner et realistisk udbytteniveau. Når den aktuelle til- og fraførsel af kvælstof i form af gødning og høstet afgrøde er kendt, så minimeres usikkerheden på udvaskningen væsentligt. Under indsamling af dyrkningsoplysninger fra bedrifterne er der indsamlet oplysninger om udbytteniveau så vidt det har været muligt. Måden udbytteniveauet er blevet opgjort på, er som procent i forhold til Plantedirektoratets udbyttenormer på den pågældende jordtype /9/. I bilag 4 er der foretaget en gennemgang af udbytteniveauet i beregningsområderne i forhold til normen. Resultatet heraf er, at udbytteniveauet på JB5 og JB6 i gennemsnit ligger på niveau med normudbytterne, hvorimod det på JB3 og JB4 i gennemsnit ligger ca. 4 % over normen. Kalibrering af udbytte Forud for de endelige beregninger er Daisy-modellen kalibreret til at give udbytter på niveau med ovenstående. Kalibreringen er hovedsageligt sket med udgangspunkt i tre bedrifters sædskifte (5, 7 og 14). Disse repræsenterer de dominerende afgrøder, forskellig tilførsel af husdyrgødning og forskellig praksis mht. halmnedmuldning. Som anført i Daisy Ståbi´en /4/, så gennemføres kalibreringen ved at ændre parameteren DSEff forholdsvist op eller ned ved DS 1 og 2. I Tabel 2-7 er anført hvilke værdier parametrene har før og efter kalibrering. Dette er modeltekniske termer, der her kun er præsenteret for at dokumentere kalibreringen, og så beregningerne senere kan gentages af andre med samme resultat til følge. Tabel 2-7: Kalibrering af udbytteniveauet i Daisy´s afgrødemodeller Afgrøde Vinterhvede Vårbyg Vinterbyg Vinterraps Ærter Frøgræs

DSEff ved DS 1 Oprindelig Kalibreret 0,86 0,86 1,00 0,94 0,95 0,95 0,91 0,91 0,85 0,92 1,00 0,65

DSEff ved DS 2 Oprindelig Kalibreret 0,81 0,81 1,00 0,94 0,94 0,94 0,87 0,87 0,85 0,92 1,00 0,65

Ændring (%) 0 -6 0 0 +8 - 35

Side 15


3

Resultater

Der er beregnet nitratudvaskning i et udsnit af de nitratfølsomme vandindvindingsområder i indsatsområderne Kasted, Ristrup og Truelsbjerg. Områderne hvor indenfor der er beregnet nitratudvaskning udgør 605 ha, fordelt på 455 ha ved Hinnerup og 150 ha ved Sabro. Nitratudvaskningen er beregnet på 15 bedrifter ved Hinnerup og 7 bedrifter ved Sabro, der dyrker hhv. 278 ha og 125 ha i beregningsområderne. Resultaterne for de enkelte sædskifter fremgår af bilag 5, og beskrives i de følgende afsnit. Endvidere er der gennemført en række følsomhedsberegninger.

3.1 3.1.1

Vandbalance Vandbalance for dyrkede arealer

Generelt Af tabel 3.1 fremgår den årlige vandbalance for dyrkede jorde, der indgår i beregningerne som gennemsnit over perioden 1991-2000. Nedbøren er i gennemsnit 805 mm/år. Den arealvægtede fordampning er relativ høj, 534 mm/år, men dog lavere end referencefordampningen, som er på 587 mm/år. Den arealvægtede, totale afstrømning fra områderne er på 266 mm/år. Denne størrelse er sammenlignelig med nettonedbørsberegninger foretaget i Århus Nord /5/ hvor der blev beregnet en nettonedbør (afstrømning) på i gennemsnit 266 mm/år. På jordtyper med moræneler i underjorden er drænafstrømningen kalibreret til omkring 40 % af den totale afstrømning. På jordtyper med smeltevandssand i underjorden er det tilstræbt, at drænafstrømningen udgør knap 15 % af den totale afstrømning. Ændringen i vandindhold er generelt på 4-5 mm/år. Det betyder, at der i vandbalancen er en difference på 4-5 mm, som ikke er redegjort for i Tabel 3-1 når nedbør fratrækkes fordampning og total afstrømning. Differencen skyldes, at jordens vandindhold ved beregningsperiodens start var væsentligt lavere end ved slutningen af beregningsperioden.

Hinnerup Nedbøren i Hinnerup er på 795 mm/år i gennemsnit og fordampningen på 529 mm/år. Fordampningen varierer fra 504 til 557 mm/år afhængig af især jordtype, hvor den højeste fordampning sker fra lerblandet sandjord ovenpå tørvejord, og den laveste fordampning sker fra den mest sandede jord. Drænafstrømningen er størst fra jordtyper med moræneler i underjorden (38 % i gennemsnit) og lavest fra jordtyper med smeltevandssand i underjorden (14 %). I gennemsnit udgør drænafstrømningen 24 % af den totale afstrømning på 262 mm/år i Hinnerup-området.

Side 16


Sabro Nedbøren er i gennemsnit på 829 mm/år i Sabro-området (Tabel 3-1). Generelt er fordampningen lidt højere i Sabro-området i forhold til Hinnerup-området. Den gennemsnitlige fordampning er således på 546 mm/år varierende fra 522 til 562 mm/år på jordtyper med hhv. smeltevandssand og moræneler i underjorden. Drænafstrømningen udgør i gennemsnit 34 % af den totale afstrømning. Drænafstrømningen i forhold til den totale afstrømning er noget højere i Sabro end Hinnerup på grund af både den højere andel af jordtyper med moræneler i underjorden og en højere drænafstrømning fra moræneler i Sabro end i Hinnerup. Den totale afstrømning er på 279 mm/år i Sabro. Den højere nedbør i Sabro i forhold til Hinnerup er dermed fordelt på godt 15 mm/år højere total afstrømning og godt 17 mm/år højere fordampning. Tabel 3-1: Beregnet vandbalance for landbrugsarealer i HinnerupSabro området (mm/år) Nedbør

Aktuel fordampning

Drænafstrømning

Perkolation til g.v.

Total afstrømning

Vægtet gennemsnit

805

534

72

194

266

Hinnerup, ialt Hinnerup-DS (sand) Hinnerup-ML (ler) Sabro, ialt Sabro-DS (sand) Sabro-ML (ler)

795 795 795 829 829 829

529 517 544 546 526 554

63 37 94 95 48 113

199 235 153 184 251 159

262 273 247 279 299 271

3.1.2

Brakarealer, vedvarende græs og skovområder

Værdier for afstrømning og kvælstofudvaskning fra brakarealer, vedvarende græs og skovområder er anslåede ud fra data fundet i litteraturen /16/, /17/, /18/, /19/, /20/. Vurderingerne ses i Tabel 3-2. Afstrømningen fra brakmarker, vedvarende græsarealer og skovområder er anslået til at ligge mellem 150 mm/år for juletræer og 400 mm/år for vedvarende græs på sandjord med morænegrus i underjorden. Afstrømningen er antaget at foregå som perkolation og ikke igennem dræn. Fordampning/perkolation Fordampningen fra træer er antaget ikke at afhænge af jordtype /16/. Derimod er fordampningen afhængig af trætype (nåletræer fordamper mere end løvtræer) og træernes alder (høj fordampning når træerne er mellem 40-60 år) /16/. Der er muligvis en jordtypeafhængig fordampning i de første år efter skovrejsning bl.a. på grund af undervegetationen og fordampning fra bar jord, som er jordtypeafhængig. Det er dog vurderet at være for kortvarigt til at få konsekvenser for vandbalancen. Fordampningen fra

Side 17


juletræer er højere end fra andre trætyper bl.a. på grund af alder og tæthed. Frugttræer står mere spredte end skovtræer, og bør derfor have lavere fordampning. I det aktuelle tilfælde findes frugttræerne i Sabro, hvor nedbøren er højere end i Hinnerup (og dermed højere interceptionstab og fordampning). Desuden gødes frugttræer, hvorved fordampningen øges. Fordampningen fra vedvarende græs og brak er jordtypeafhængig. På lerjord kan fordampningen fra lav vegetation nærme sig fordampningen fra løvskov /17/, men generelt er fordampningen fra lav vegetation lavere end fra skov. Fordampningen fra landbrugsarealer i omdrift er højere end fra lav vegetation på samme jordtype. Perkolationen (afstrømningen) fra vedvarende græs (lavt gødningsniveau) og brak bør dermed generelt være højere end fra både skov og landbrugsarealer i omdrift. Den gennemsnitlige afstrømning fra skov, vedvarende græs og brak er med ovenstående forudsætninger beregnet til 270 og 272 mm/år ved hhv. Hinnerup og Sabro.

Side 18


Tabel 3-2:Vandbalance og kvælstofudvaskning afhængig af jordtype og vegetation på øvrige arealer

Vegetation Juletræer Juletræer Skov Skov Skov Skov Skov Skov Skov Vedv. Græs Vedv. Græs Vedv. Græs Brak Brak Brak Brak Brak Brak Brak Brak Brak Frugttræer Frugttræer Vedv. Græs Vedv. Græs Vedv. Græs Brak Brak Brak

Overjord Farvekode* 3 3 3 3 3 3 3 3 6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 6

Underjord ML DS DL ML TS FS TL DS TL DS ML TL MG DS FS FP TL DL ML ML TL

Nedbør

Vandbalance Aktuel fordampReferencefordampning Ning Hinnerup

Total perkolation

795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795 795

645 587 645 587 595 587 595 587 595 587 595 587 595 587 595 587 595 587 445 587 495 587 495 587 395 587 445 587 445 587 495 587 495 587 495 587 495 587 545 587 545 587 Sabro 3 DS 829 629 587 3 ML 829 629 587 3 DS 829 479 587 3 ML 829 529 587 4 FS 829 529 587 3 DS 829 479 587 3 ML 829 529 587 4 FS 829 529 587 * Farvekode 3: lerblandet sandjord, 4: sandblandet lerjord, 6: sværd lerjord

3.1.3

Kvælstofudvaskning N_total NO3 kgN/ha/år konc mg/l

150 150 200 200 200 200 200 200 200 350 300 300 400 350 350 300 300 300 300 250 250

13.6 13.6 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 6.8 23.8 20.3 20.3 18.1 15.8 15.8 13.6 12.2 12.2 12.2 10.2 10.2

40 40 20 20 20 20 20 20 15 30 30 30 20 20 20 20 18 18 18 18 18

200 200 350 300 300 350 300 300

18.1 18.1 23.8 20.3 20.3 15.8 12.2 13.6

40 40 30 30 30 20 18 20

Vandbalance for hele området

Vandbalancen opgjort for landbrug for sig og øvrige arealer for sig, Tabel 3-3, viser, at den aktuelle fordampning er lidt lavere for øvrige arealer end for landbrugsarealer. Det skyldes, at landbrugsarealerne ligger på en relativ god jord, hvorfra der foregår en relativ høj fordampning. Fordampningen fra skovarealer er ikke afhængig af jordtype og fordampningen fra lav vegetation er generelt lavere end fra landbrugsarealer.

Side 19


Tabel 3-3: Vandbalance for landbrug, øvrige arealer og hele området. Nedbør Hele området Landbrug Øvrige arealer

3.2

803

Aktuel fordampning 531

805 801

534 525

Reference- Drænaffordampning strømning 587 47 587 587

Perkolation 222

72 5

194 270

Kvælstofbalance

Af bilag 5 fremgår kvælstofbalancen for de enkelte sædskifter for hver jordtype. I Tabel 3-4 nedenfor fremgår den arealvægtede kvælstofbalance opdelt på jordtyper for landbrugsarealet, dog uden brak, juletræer og vedvarende græs. Tabel 3-4: Kvælstofbalance for landbrugsarealer i omdrift Areal Gødning (ha) Hinnerup Sand Ler Gennemsnit Sabro Sand Ler Gennemsnit

Tilførsel (kgN/ha) Deposi- N-fixering Såsæd tion

I alt

Fordampning

Fraførsel (kgN/ha) Udvaskning DenitriDræn Grundv I alt fikation

Høst

I alt

150 119 268

166 169 167

22 22 22

2 2 2

4 4 4

193 197 195

7 9 8

8 15 11

55 26 42

63 40 53

9 20 14

117 128 122

196 198 197

30 81 111

172 194 188

22 22 22

1 0 0

3 4 4

199 220 214

6 7 7

9 19 16

57 30 37

66 49 53

9 19 16

123 144 138

203 219 215

Nitratudvaskning fra skov, vedvarende græs og brak De anvendte værdier for nitratudvaskning fra skov, vedvarende græs og brakarealer er angivet i Tabel 3-2. Fra gamle skove er nitratudvaskningen typisk under 10 mg/l. Ved skovrejsning på landbrugsjord sker der normalt et kraftigt fald i nitratudvaskningen til under 10 mg/l ca. 8-10 år efter skovrejsningen. Efter ca. 20 år stiger udvaskningen dog igen til et niveau på ca. 20 mg/l. Udvaskningen vedbliver på dette niveau resten af skovens levetid /19/. I foryngelsesfasen ved renafdrift og stormfald, samt ved juletræsdyrkning er nitratudvaskningen ofte høj. De første 3-5 år er nitratkoncentrationen ofte over 50 mg/l /19/. Fra frugtplantager antages udvaskningen at ligge på højde med juletræsarealer. Nitratudvaskningen fra braklagt landbrugsjord med vedvarende plantedække ligger typisk mellem 10 og 20 kg N/ha årligt. Størrelsen afhænger noget af tiden siden landbrugsudnyttelsens ophør /20/. Der er kun få målinger af nitratudvaskningen fra arealer med vedvarende græs. Udvaskningen vil afhænge meget af gødningsniveauet. I Drastrupområdet vest for Aalborg er der målt nitratudvaskning fra et areal med vedvarende græs, som afgræsses med 0,5 dyreenhed kreaturerer i sommerhalvåret. Der tilføres ikke handelsgødning. Fra dette areal er der

Side 20


målt udvaskninger helt ned til ca. 2 kg N/ha/år /21/. Det må dog antages, at udvaskningen fra vedvarende græsarealer er højere end fra brakarealer.

3.2.1

Nitratudvaskning

Hinnerup Den gennemsnitlige nitratudvaskning fra landbrugsarealer i omdrift (268 ha) er beregnet til 53 kg N/ha/år svarende til ca. 89 mg/l. De øvrige arealer i beregningsområdet er sammenlagt ca. 177 ha, og udgøres af vedvarende græs, skov, veje, spredt bebyggelse, vildtremisser o. lign. Nitratudvaskningen fra disse arealtyper er her ca. 20 mg/l i gennemsnit. For det samlede område på i alt ca. 455 ha er nitratudvaskningen dermed i gennemsnit ca. 61 mg/l. Den gennemsnitlige beregnede udvaskning fra landbrugsarealer dækker over meget store forskelle, fra 52 mg/l til 121 mg/l. De højeste udvaskninger ses på smeltevandssand (Tabel 3-4), hvor nitratkoncentrationen i gennemsnit er ca. 102 mg/l (63 kg N/ha). Sabro Den gennemsnitlige nitratudvaskning fra landbrugsarealer i omdrift (111 ha) er beregnet til 53 kg N/ha/år svarende til ca. 85 mg/l. De øvrige arealer i beregningsområdet er sammenlagt ca. 25 ha, og udgøres af vedvarende græs, veje, spredt bebyggelse, vildtremisser o. lign. Nitratudvaskningen fra disse arealtyper er ca. 33 mg/l i gennemsnit. For det samlede område på i alt ca. 150 ha er nitratudvaskningen dermed i gennemsnit ca. 62 mg/l. Den gennemsnitlige beregnede udvaskning fra landbrugsarealer dækker over meget store forskelle, fra 52 mg/l til 154 mg/l. De højeste udvaskninger ses på smeltevandssand (Tabel 3-4), hvor nitratkoncentrationen i gennemsnit er ca. 98 mg/l (66 kg N/ha). Sammenligning med Landovervågningsoplande Som sammenligningsgrundlag kan anvendes resultater fra Landovervågningsoplandene /11/, hvor der i perioden 1990 og frem til i dag er foretaget måling af kvælstofbalancen i tre lerjordsoplande og to sandjordsoplande. I perioden 1997/98 – 2001/02 har nitratudvaskningen i gennemsnit været 47 og 78 kg N/ha/år i hhv. lerjords- og sandjordsoplandene, hvorimod den ved både Sabro og Hinnerup er beregnet til 53 kgN/ha/år. Sabro og Hinnerup-områderne kan dog hverken helt sammenlignes med lerjords- eller sandjordsoplandene, men sammenligningen viser alligevel, at det beregnede niveau ligger på et sandsynligt niveau. Målingerne er dog foretaget i en periode, hvor tiltagene til reduktion af nitratudvaskningen i Vandmiljøplan II ikke var fuldt implementeret. Det betyder, at målingerne i dag sandsynligvis vil være lidt lavere.

Side 21


3.2.2

Høstudbytte

Det gennemsnitlige udbytte for områderne er beregnet til hhv. 122 og 138 kg N/ha/år for Hinnerup og Sabro. Dette dækker over en betydelig variation fra afhængig af både grøde og jordtype. I Hinnerup-området dyrkes hele området typisk med korn/raps-sædskifter. Her er det gennemsnitlige udbytte på moræneler beregnet til 128 kgN/ha/år, hvorimod udbyttet på smeltevandssand er beregnet til 117 kgN/ha/år. I Sabro er det gennemsnitlige udbytte på moræneler beregnet til 144 kgN/ha/år, hvorimod udbyttet på smeltevandssand er beregnet til 123 kgN/ha/år. Årsagerne til de højere udbytter i Sabro er et stort areal med brødhvede, mindre halmnedmuldning samt en større andel af grovfoderafgrøder. Modellen er kalibreret ind til at give udbytter svarende til registrerede udbytter i områderne. Af Bilag 7 fremgår de beregnede kvælstof-udbytter fordelt på arealerne. 3.2.3

Ammoniakfordampning

Ved udbringning af husdyrgødning sker der en vis ammoniakfordampning. Denne formindskes ved slangeudlægning, nedfældning af gylle samt ved hurtig indarbejdning i jorden. Al gylle i områderne slangeudlægges. Fordampningen er beregnet til i gennemsnit 7,7 kgN/ha/år, hvilket medfører en ammoniakfordampning på ca. 9 % af total-N eller 13 % af kvælstoffet på ammoniumform. 3.2.4

Denitrifikation

På trods af de seneste 10-15 års ihærdige forsøg på at bestemme størrelsen af denitrifikationen, mangler der stadig en del viden på dette område; specielt vedr. opskalering af punktmålinger til totale mængder på års-basis. På baggrund af de foreliggende måleresultater har Danmarks Jordbrugsforskning udviklet en empirisk model til beregning af det forventede denitrifikationstab /13/. Som gennemsnit for hele landbrugsarealet i Danmark, er beregnet en denitrifikation på mellem 9 og 25 kg. I 2003 blev denitrifikations-modulet i Daisy-modellen kalibreret mod resultater fra den empiriske model, så Daisy nu beregner mere sandsynlige niveauer for denitrifikation. I Hinnerup og Sabro er denitrifikationen beregnet til hhv. 14 og 16 kgN/ha/år i gennemsnit. Denitrifikationen er beregnet til at være ca. dobbelt så stor på lerjord som på sandjord. 3.2.5

Ændring i den organiske pulje

Indholdet af organisk stof i dyrket jord er afhængig af dyrkningssystemet men også af bl.a. klima, geologi, vegetationstype, afvandingsforhold og topografiske forhold. Efter en opdyrkning eller ved ændringer i dyrkningssystemet vil jorden med tiden nærme sig en ny ligevægt. Hastigheden, hvormed indholdet af organisk stof i en jord ændres, afhænger af, hvor langt jorden er fra ligevægtssituationen for den dyrk-

Side 22


ningsform, der aktuelt praktiseres. Ofte vil der først ske en hurtig ændring af c-indholdet, hvorefter det går langsommere, jo nærmere jorden når ligevægts-niveauet. Tidsrummet for opnåelse af en fuldstændig ligevægt kan dog være meget lang. Christensen /14/ angiver et tidsrum på mellem 50 til flere hundrede år. Over en kortere årrække er det især sædskifte, gødningsniveau, omfang af halmnedmuldning og brug af husdyrgødning, der har effekt på indholdet af organisk stof i jorden. Ved simulering med Daisy-modellen kalibreres modellen således, at ændringen i det organiske stof i jorden er lille og derefter benyttes en 10 års indkøringsperiode. Da grundvandspåvirkning af nitrat skal ses på lang sigt, ønskes nitratudvaskningen beregnet i en situation, hvor der antages at være nogenlunde ligevægt i den organiske pulje for området som helhed. I disse beregninger er modellen kalibreret til, som gennemsnit for de samlede områder, at holde den organiske pulje i balance. Beregningerne viser, at der i gennemsnit er foregået en nettonedbrydning på ca. 2,0 og 0,5 kg N/ha/år i hhv. Hinnerup og Sabro, hvilket er tæt på ligevægt.

3.3

Følsomhedsanalyse

Følsomhedsanalysen tager udgangspunkt i resultater vist i et foreløbigt notat udarbejdet til Århus Amt /12/. Notatet viser i hovedtræk, at de vigtigste parametre i en følsomhedsanalyse ved kvælstofudvaskning er jordens tekstur og kvælstofindholdet i husdyrgødningen. Nedre rand ligger efter kalibrering af drænafstrømning nogenlunde fast og ændringer i f.eks. ledningsevne betyder relativt lidt. Jordens tekstur er inddelt i to hovedgrupper: 1) humus, ler og siltindhold og 2) fint og groft sand. For overjorden er udvaskningen beregnet ved 25 % og 75 % kvartiler og for underjorden +/- 25 %. For hver jordtype er kvælstofudvaskningen altså beregnet ved to kombinationer, således at yderpunkterne i udvaskningen kendes. Derudover er betydningen af ændringer i N-indholdet i husdyrgødning undersøgt, hvor indholdet er varieret +/- 10 %, svarende til variansen /15/.

3.3.1

Tekstur

I Hinnerup- og Sabro områderne består overjorden i de dyrkede arealer næsten udelukkende af lerblandet sand (FK3). Underjorden består af 2 jordtyper: moræneler og smeltevandssand. Der er derfor beregnet kvælstofbalancer for 4 kombinationer af jordtyper. I Tabel 3-5 ses resultaterne for kvælstofudvaskningen. Følsomhedsanalyserne er foretaget for en bedrift uden husdyrgødning (bedrift nr. 14).

Side 23


Tabel 3-5: Følsomhedsanalyse på tekstur. Beregningerne er foretaget på bedrift 14. N-udvaskning til grundvand 16

Gns. Årlig NKonc. i grundvand 11

Gns. Årlig N-konc. i dræn 11

Aktuel fordampning

Drænafstrømning

Perkolation

%dræn

FK3ml +25

N-udvaskning til dræn 15

545

104

142

42

FK3ml gns FK3ml -25 FK3ds +25 FK3ds gns FK3ds -25

13 11 7 8 10

22 29 40 49 64

14 17 18 20 24

14 17 18 20 24

545 542 534 518 494

93 85 38 37 39

152 164 217 235 257

38 34 15 14 13

Ændringer i tekstur medfører variationer i kvælstofudvaskningen på ca. 13 % for en jord med lerblandet sand i overjorden og moræneler i underjorden. For en jord med lerblandet sand i overjorden og smeltevandssand i underjorden er usikkerheden på kvælstofudvaskningen på omkring 22 %. Det ses også, at der er moderate ændringer i drænafstrømning som en følge af ændringer i teksturen.

3.3.2

Kvælstofindhold i husdyrgødning

Ændringer i N-indholdet i husdyrgødningen er foretaget på en bedrift med samme jordtype som i Tabel 3-5 (bedrift nr.1). I Tabel 3-6 ses kvælstofudvaskningen ved ændringer +/- 10 % i forhold til normindholdet.

Tabel 3-6: Følsomhedsanalayse, N-indhold i husdyrgødning. Jordtype, gyllemængde Ml, -10% Ml, norm Ml, +10% Ds, -10% Ds, norm Ds, +10%

Gødning (total-N) 188 201 214 188 201 214

Total Ninput

Total Noutput

214 227 239 214 227 239

197 207 219 199 210 222

N-udvaskning til dræn 14 16 18 9 9 10

N-udvaskning til grundvand 24 27 31 55 61 67

Beregningerne viser, at en ændring i N-indholdet i husdyrgødningen på 10 % betyder ændringer på omkring 13 % for en jordtype med moræneler i underjorden. For en smeltevandssand fås ændringer på 9 %.

3.3.3

Samlet usikkerhed

Den kombinerede effekt af ændringer i tekstur og husdyrgødning betyder for en jordtype med moræneler i under jorden en ændring på 23 %, mens ændringerne ved en underjord med smeltevandssand betyder en ændring på 18 %.

Side 24


Der er ikke nævneværdige ændringer i vandbalancen ved ændringer i tekstur og N-indhold i husdyrgødning. Beregningerne viser, at variationerne i teksturen isoleret set har den største betydning for usikkerheden på udvaskningsberegningerne. Det er derfor vigtigt, at denne bestemmes godt. De viste usikkerhedsberegninger giver en indikation af hvilket spænd, der kan forekomme. Tidligere mere dybdegående analyser af usikkerheden på denne type nitratudvaskningsberegninger har vist, at usikkerheden indenfor et rimeligt sandsynlighedsfelt ligger i størrelsesordenen +/- 5 kg N/ha/år.

Side 25


4

Konklusion Århus Amt har igangsat udarbejdelse af indsatsplaner til drikkevandsbeskyttelse i indsatsområderne Ristrup, Kasted og Truelsbjerg nordvest for Århus. Som en del af grundlaget for indsatsplanerne er der i denne rapport beregnet nitratudvaskning i to områder: 1) Et område på 455 ha ved Hinnerup i indsatsområde Truelsbjerg og 2) et område på 150 ha ved Sabro i indsatsområde Ristrup. Nitratudvaskningen er beregnet på 15 landbrugsbedrifter ved Hinnerup og 7 bedrifter ved Sabro, der dyrker hhv. 278 ha og 125 ha i områderne. Beregningerne er gennemført på baggrund af indsamlede data fra bedrifterne omhandlende nuværende og fremtidig afgrødevalg, gødningsanvendelse, udbytteniveau og dyrkningspraksis. Endvidere er der foretaget en forbedring af jordtypebestemmelsen med baggrund i de senere års geofysiske målinger i området. Nitratudvaskningen er beregnet på markniveau med Daisy-modellen. Der er hermed fremskaffet et fagligt forsvarligt grundlag for vurdering af nitratbelastningen, som udgør en del af grundlaget for indsatsplanens stillingtagen til eventuelle tiltag overfor nitratudvaskning fra landbruget. Projektets resultater har ført til følgende konklusioner: Hinnerup-området 1. Afstrømningen fra det samlede beregningsområde er beregnet til ca. 268 mm/år, varierende fra ca. 150 mm/år under skov til ca. 400 mm/år på den mest sandede jord med brak. På dyrkede arealer varierer afstrømningen fra 139 mm/år på den mest lerede jord til 240 mm/år på den mest sanede jord. Heraf strømmer ca. 40 % af til vandløb via dræn på lerjord og ca. 15 % på sandjord. 2.

Nitratudvaskningen fra landbrugsarealer i omdrift (278 ha) er beregnet til gennemsnitlig ca. 53 kg N/ha/år, svarende til en nitratkoncentration på 89 mg/l. Variationen er fra 52 – 121 mg/l. Usikkerheden på den gennemsnitlige udvaskning vurderes at ligge på omkring 10 % eller ca. 5 kg N/ha/år, svarende til +/- 9 mg nitrat pr. liter.

3.

Nitratudvaskningen fra det samlede beregningsområde inkl. naturarealer, veje, bebyggelse o. lign. er beregnet til ca. 61 mg nitrat pr. liter. Usikkerheden vurderes her at holde sig indenfor +/- 6 mg/l.

4.

Kvælstofudbyttet er beregnet til ca. 122 kg N/ha/år i gennemsnit, hvilket er på niveau med målte udbytter i området. Udbytterne ligger på niveau med normudbytterne på de mest lerede jorde, og lidt over normerne på de sandede jorde. De beregnede udbytter er kalibreret til lokale udbytteniveauer.

Side 26


5.

Denitrifikationen er beregnet til 14 kg N/ha/år, hvilket ligger på et realistisk niveau.

6.

I beregningerne sker der en gennemsnitlig netto-nedbrydning af den organiske pulje på ca. 2 kg N/ha/år, hvilket er tæt på ligevægt. Modellen er i dette projekt kalibreret til, at den organiske pulje er i ligevægt. Den største nedbrydning sker på rene planteavlsbrug uden halmnedmuldning. Den største opbygning sker i sædskifter med græs, halmnedmuldning og stor tilførsel af husdyrgødning, hvilket er i overensstemmelse med målte resultater fra forsøg.

Sabro-området 1. Afstrømningen fra det samlede beregningsområde er beregnet til ca. 277 mm/år, varierende fra ca. 152 mm/år på den mest lerede landbrugsjord til 350 mm/år fra brak og vedvarende græs på den mest sandede jord. Heraf strømmer ca. 40 % af til vandløb via dræn på lerjord og ca. 15 % på sandjord. 2.

Nitratudvaskningen fra landbrugsarealer i omdrift (125 ha) er beregnet til gennemsnitlig ca. 53 kg N/ha/år, svarende til en nitratkoncentration på 85 mg/l. Variationen er fra 45 – 154 mg/l. Usikkerheden på den gennemsnitlige udvaskning vurderes at ligge indenfor et interval på +/5 kg N/ha/år, svarende til +/- 8 mg nitrat pr. liter.

3.

Nitratudvaskningen fra det samlede beregningsområde inkl. naturarealer, veje, bebyggelse o. lign. er beregnet til ca. 62 mg nitrat pr. liter. Usikkerheden vurderes her at holde sig indenfor +/- 6 mg/l.

4.

Kvælstofudbyttet er beregnet til ca. 138 kg N/ha/år i gennemsnit, hvilket er på niveau med målte udbytter i området. Udbytterne ligger på niveau med normudbytterne på de mest lerede jorde, og lidt over normerne på de sandede jorde. De beregnede udbytter er kalibreret til lokale udbytteniveauer.

5.

Denitrifikationen er beregnet til 16 kg N/ha/år, hvilket ligger på et realistisk niveau.

6.

I beregningerne sker der en gennemsnitlig netto-nedbrydning af den organiske pulje på ca. 0,5 kg N/ha/år, hvilket er tæt på ligevægt. Modellen er i dette projekt kalibreret til, at den organiske pulje er i ligevægt. Den største nedbrydning sker på rene planteavlsbrug uden halmnedmuldning. Den største opbygning sker i sædskifter med græs, halmnedmuldning og stor tilførsel af husdyrgødning, hvilket er i overensstemmelse med målte resultater fra forsøg.

Følsomhedsanalyse 1. En følsomhedsanalyse viser, at variationer i tekstur er af stor betydning for nitratudvaskningens størrelse. Beregninger ved 25 % og

Side 27


75 %-fraktiler medfører variationer på nitratudvaskningen på ca. 13 % og 22 % på hhv. moræneler og smeltevandssand. 2.

En følsomhedsanalyse på betydningen af variationer i kvælstofindhold i husdyrgødning på 10 % medfører en variation i nitratudvaskningen på 9 – 12 %.

Beregningerne er det bedste bud på niveauet af nitratudvaskning på den enkelte mark i beregningsområdet. Resultaterne skal dog ikke betragtes som eksakte værdier, men derimod som det bedste bud på niveauet af nitratudvaskning. Beregningerne er baseret på dyrkningsforholdene i 2004 og landmændenes forventede fremtidige afgrødevalg. Ændringer i forudsætningerne vil kunne medføre ændringer i nitratudvaskningen.

Side 28


5

Referencer /1/ Århus Amt (2003): Kortlægning af landbrugsdrift i indsatsområderne Kasted, Truelsbjerg og Ristrup. Udarbejdet af Watertech. /2/ Hansen, S, Jensen, HE, Nielsen, NE, Svendsen, H (1990): DAISY - a soil plant atmosphere system model. NPO-forskning fra Miljøstyrelsen, A10, Miljøministeriet. /3/ Hansen, S (2002): Daisy, a flexible Soil-Plant-Atmosphere system Model. Daisy-modellens hjemmeside: http://www.dina.kvl.dk/~daisy/ /4/ DHI, KVL, DJF, Watertech, LR (2004): Standardopstillinger til Daisymodellen, Vejledning og baggrund. Hjemmeside: http://www.dina.kvl.dk/~daisy/Daisy_staabi_2004_rapport.pdf /5/ Århus Amt (2002): Indsatsområde Århus Nord 02, modellering. Nettonedbørsberegninger med DAISY GIS. Udarbejdet af DHI. /6/ Århus Amt (2003): Nøgletalsoplysninger til kortlægning af landbrugsdrift i indsatsområde til drikkevandsbeskyttelse. /7/ Århus Amt (2004): Revideret jordartskort – bestemmelse af grænsemodstand ud fra PACES-data. Udarbejdet af Watertech a/s. /8/ Århus Amt (2002): Rodzonedatabase for Århus Amt og oplande til Mariager Fjord og Gudenåen. Udarbejdet af Conterra aps. /9/ Plantedirektoratet (2003): Vejledning og skemaer 2003/04. /10/ DMU og DjF (2003): Vandmiljøplan II – slutevaluering. /11/ DMU (2003) Landovervågningsoplande 2002. Faglig rapport fra DMU nr. 468. /12/ Århus Amt (2004): Følsomhedsanalyse ved beregning af nitratudvaskning. Notat udarbejdet af Watertech. /13/ Vinther, F.P., Hansen, S. og Børgesen, C.D. (2004) SIMDEN - En simpel model til kvantificering af denitrifikation. Sammenligning med Daisysimuleringer og beregninger på landsplan. DJF-rapport (in prep.). /14/ Christensen-BT (1988):Sædskiftets indflydelse på jordens indhold af organisk stof. I. Forsøg i rammeanlæg med halmnedmuldning og anvendelse af staldgød-ning, 1956-1986. Tidsskrift for Planteavl 92, 295306. /15/ Knudsen-L (2004): Dansk Landbrugsrådgivning. (pers kom.) /16/ Ladekarl, U.L. og Lund, E.D. (2004): Status for skovrejsningens indflydelse på grundvandsdannelsen, ATV Vintermøde, 2004, s. 355-366. /17/ Ladekarl, U.L. (2004). Effects of changing landuse on groundwater recharge in a GIS-modelling environment – does afforestation decrease recharge? Poster præsenteret ved EGU, Nice, april 2004. /18/ Grant-R, Waagepetersen-J (2003): Vandmiljøplan II – slutevaluering. Danmarks Miljøundersøgelser og Danmarks Jordbrugsforskning. /19/ Skov & Landskab (2003): Grundvand fra skove – muligheder og problemer. Skovbrugsserien, nr. 34. /20/ Jørgensen-U (2004): Udtagning af landbrugsjord. (udkast til tekst fra Danmarks Jordbrugsforskning til kvælstofrapport til VMPIII-arbejdet). Endnu ikke publiceret. /21/ Gundersen-P, Friis-E, Hansen-K (2001): Nitratudvaskning fra skovrejsning og vedvarende græsarealer 1998-2001 – Drastrup projektet. Aalborg Kommune og Forskningscentret for Skov & Landskab, 30 sider.

Side 29


Nitratudvask_aarhusnord-tekst