Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 397: Fosforkortlægning af dyrkningsjord og vandområder i Danmark

Andersen, H. E. & Heckrath, G. (redaktører). 2020. Fosforkortlægning af dyrkningsjord og vandområder i Danmark. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 338 s. - Videnskabelig rapport nr. 397. http://dce2.au.dk/pub/SR397.pdf

Sammenfatning

Tab af fosfor (P) til vandmiljøet med en række transportveje er opgjort på grundlag af en omfattende indsamling af nye data suppleret af eksisterende data og udvikling af en række modeller. Der er lavet et samlet kortværk, der viser risikoområder for fosfortab til overfladevand. Derudover er fosforfølsomheden af vandløb, søer og marine områder forsøgt kortlagt.

Erosion og sedimenttilførsel til overfladevand er kortlagt med WaTEM-modellen med en rumlig opløsning på 10 m. Modellen inddrager detaljerede landskabsdata og er kalibreret. Ved at kombinere jordtabet på markerne med rumligt varierende estimater af fosforindholdet i den eroderede jord er der beregnet fosforerosion fra mark til vandområder. På landsniveau er det årlige fosfortab med erosion opgjort til 56 t P år-1 med et 95 % konfidensinterval på 53 – 58 t P år-1.

Udvaskning af opløst fosfor er beregnet på markniveau med en modifikation af den hollandske PLEASE-model. Modellen er parameteriseret på grundlag af omfattende laboratorieanalyser af danske jordes fosforsorptionskarakteristika. Modellen er opsat på grundlag af en landsdækkende ny kortlægning af jordenes iboende fosforbindingskapacitet, som har inddraget en række nye måledata. Det årlige fosfortab ved udvaskning er beregnet til 59 t P år-1 med et 95 % konfidensinterval på 23 – 94 t P år-1.

Risikoen for fosfortab ved makroporetransport er kortlagt landsdækkende med en rumlig opløsning på 250 m. Ud fra måling af partikelmobilisering i et bredt udvalg af jordprøver er der udviklet en pedotransferfunktion til estimering og kortlægning af partikelmobiliseringspotentialet. Desuden er en eksisterende model til forudsigelse af forekomst af makroporestrømning videreudviklet på grundlag af mange nye hydrauliske målinger og en mere avanceret hydrologisk modellering. Kortene over potentiale for partikelmobilisering og risiko for makroporetransport er kombineret til et kort, der repræsenterer risikoklasser for fosfortab ved makroporetransport. Det har ikke været muligt at kortlægge fosfortabet med makroporetransport kvantitativt på lokalt niveau. Imidlertid er der på grundlag af målinger af fosfortab i dræn og en ny kortlægning af makroporestrømning til dræn givet et overslag over det samlede fosfortab ved makroporetransport på 162 t P år-1 med et 95 % konfidens-interval på 138 – 191 t P år-1.

Fosformobilisering fra organisk lavbundsjord blev undersøgt eksperimentelt på udtagne prøver fra 47 lokaliteter. Undersøgelserne viste, at den empiriske model (Forsmann og Kjærgaard, 2014), der beskriver fosformobiliseringspotentialet som funktion af Fe:P-forholdet i jord ikke generelt kan anvendes på alle lavbundsjorde. Det var heller ikke muligt at forklare fosforfrigivelsen som funktion af fosformætningsgraden. Således savnes for øjeblikket det modelmæssige grundlag til at kortlægge fosformobiliseringspotentialet i lavbundsjorde. Imidlertid er der på grundlag af målinger af fosfortab fra dyrkede organiske lavbundsjorde kombineret med den landsdækkende kortlægning af disse jorde givet et overslag over det samlede fosfortab fra dyrkede organiske lavbundsjorde på i alt 326 t P år-1 med et usikkerhedsinterval på 69 – 515 t P år-1.

 

Der er udviklet en model til storskala-kortlægning af brinkerosion baseret på to danske datasæt over målt brinkerosion. Modellen er kombineret med et stort antal nye målinger af fosforindhold i danske vandløbsbrinker. Fosfortab som følge af brinkerosion er opgjort til 644 t P år-1 med et 95 % konfidensinterval på 422 – 1373 tons P år-1.

På baggrund af de beregnede fosfortab ved vanderosion, brinkerosion, matriceudvaskning og makroporetransport på højbundsjorde, udvaskning fra organiske lavbundsjorde samt skønnede bidrag fra vinderosion, overfladeafstrømning og grundvand er det samlede diffuse fosfortab opgjort til 1327 t P år-1 med et usikkerhedsinterval på 715 – 2261 t P år-1. Landbrugsbidraget er opgjort til 683 t P år-1 med et usikkerhedsinterval på 292 – 888 t P år-1. Brinkerosion er i denne sammenstilling betragtet som et baggrundsbidrag, selvom der sandsynligvis er en landbrugsbetinget andel heri, som pt. ikke kan kvantificeres.

De udviklede kortlægninger af risikoområder for fosfortab på fin skala (markniveau og finere) er samlet i et fælles kortværk, som kan inddrages i lokal virkemiddelplanlægning.

For vandløb, søer og marine områder er det søgt at vurdere vandområdernes følsomhed for tilførsel af fosfor. Fosforfølsomhed skal her forstås som en vurdering af, hvor sandsynligt det er, at et vandområdes miljøkvalitet påvirkes nævneværdigt af ændringer i tilførsler af fosfor til området.

Sammensætningen af planter i vandløb afspejler en række naturgive forhold, men forskellige typer af påvirkninger spiller en mindst lige så stor rolle. Med henblik på at kunne vurdere i hvor høj grad uorganisk fosfor kan være kritisk for at opnå målopfyldelse med Dansk Vandløbs-Plante Indeks (DVPI) er der beskrevet en metode baseret på planternes egenskaber, der fremadrettet vil kunne gøre det muligt at adskille betydningen af uorganisk fosfor fra andre påvirkningstyper. Derudover leveres en fortolkning af det nyudviklede bentiske algeindeks, SID_TID. Det påvises ved blandt andet at inddrage målinger over fosfordynamik i vandløb, at de identificerede, kritiske koncentrationer af uorganisk fosfor ikke kan tolkes som værende stringente grænseværdier for, hvornår der er målopfyldelse med SID_TID.

På baggrund af data fra 1213 vandhuller og 146 søer > 1 ha er det undersøgt, hvorvidt der kan findes en sammenhæng mellem søernes tilstand (naturtilstand eller økologisk tilstand) og forhold i deres opland. Hvis dette kan påvises og stærke sammenhænge kan etableres, kan det i princippet være muligt at estimere tilstanden i ikke-undersøgte søer på baggrund af oplandskarakteristika. Analyserne viste, at der er flere signifikante sammenhænge mellem naturtilstandsindekset og/eller dets anvendte parametre og oplandskarakteristika. Der er dog i alle tilfælde tale om meget lave forklaringsværdier (< 10 %). Det betyder, at anvendelsen af disse oplandsdata vil være en meget usikker metode til at estimere en tilstand i ikke-undersøgte søer. Det er derfor ikke muligt på baggrund af disse data og analyser at udvikle en model, som kan anvendes til at estimere tilstanden i søer med ukendt tilstand ved at anvende informationer om søernes oplande.

Kortlægningen af marine vandområders fosforfølsomhed er baseret på seks indikatorer. De anvendte indikatorer danner grundlag for en klasseinddeling af vandområdernes fosforfølsomhed skaleret udfra variationen i danske vandområders fosforfølsomhed, og resultaterne af kortlægningen kan understøtte en kvalitativ vurdering af det enkelte vandområders forventelige respons på ændringer i fosfortilførsler relativt til andre danske vandområder. At et vandområde er vurderet til at have en høj fosforfølsomhed for én eller flere indikatorer, udelukker ikke, at vandområdet også kan påvirkes af andre faktorer. For eksempel kan et vandområde med høj fosforbegrænsning også være følsomt over for ændringer i tilførsler af kvælstof. Vandområder med høj fosforfølsomhed er ofte kendetegnede ved, at algevæksten hovedsagligt er fosforbegrænset, og vandområdet er påvirket af fosfortilførsler fra dansk opland. Tilsvarende kan et vandområde, vurderet til at have ”mindst” eller ”lav” fosforfølsomhed, også ændre tilstand ved ændringer i fosfortilførsler. Der skal dog større eller længerevarende ændringer i fosfortilførslerne til, førend miljøtilstanden rykkes nævneværdigt, da der enten ikke er stor effekt af de lokale kilder eller da vandområdet over tid har akkumuleret så meget fosfor i sedimentet, at der skal mange år med lave udledninger til, for at ændre systemet.