Ulén, Barbro
Effekt av kalk i täckdikesåterfyllningen på fosforförluster från jordbruksmark.
Det övergripande målet med detta projekt var att utvärdera effekten av kalkfilterdike för att reducera fosforförlusterna till vattendragen. Studien hade tre arbetshypoteser:
1) På sluttande lerjordar är fosforförlusterna till vattendragen betydande och sker till stor del med ytvattenavrinning.
2) Kalk i täcdikesåterfyllningen ökar den hydrauliska konduktiviteten och reducerar ytvattenavrinningen.
3) Kalk i täckdikesåterfyllningen bildar svårlösliga komplexa föreningar med fosforn och minskar kraftigt fosforhalterna i det avrinnande vattnet.
För att testa de ovan nämnda arbetshypoteserna kom ett fältförsök att utföras med följande mål:
a) att mäta ytavrinningsförlusterna av fosfor från odlade lerjordar på sluttande mark.
b) att studera kalkfilterdikets effekt på fosforhalten i återfyllningen och det avrinnande vattnet.
c) att utvärdera denna åtgärds effektivitet för att minimera fosforläckaget och tillgodose jordbrukets krav på goda fysikaliska egenskaper hos marken.
Undersökningen genomfördes på Forsbyboda gård i Västmanland. Lägeskoordinaterna för platsen är 661800/153700. Försöksplatsen sluttar 3,5% mot Svartån och består av en kontrollruta med konventionellt täckdike och en ruta med kalkfiltertäckdike. Osläckt kalk (5% CaO) blandades in noggrant i återfyllningen över kalkfilterdiket. Båda rutorna hade ett öppet dike nedanför täckdikningen för att samla upp ytvattenavrinningen. De öppna grunda dikena togs upp efter höstbearbetningen. Ytavrinning och eroderat material från rutorna samlades upp i sedimentbrunnar. Vattnet leddes vidare till en mätbrunn där flödet mäts med ett triangulärt överfall och registrerades av en datalogger. Vattenprov insamlades varannan vecka för analys av partikulärt fosfor, suspenderat material och kväve.
Efter täckdikningen höstplöjdes fältet med fallriktningen och öppna grunda diken togs upp för att leda ytavrinningen till sedimentationsbrunnarna och vidare till mätbrunnarna. År 2001 kultiverades fältet med fallrikningen och år 2002 diagonalt med tallriksharv. Växtföljden under försöksperioden var oljeväxter, vårsäd och vårsäd.
Markundersökningar och fältstudier
Avrinning
Ytvattenavrinningen och avrinningen från dräneringsledningarna (kalkfilterdiket, kontroll) mättes med triangulärt överfall och lastcell kopplad till datalogger. Provtagningen skedde flödesproportionellt så att ett delprov pumpades i samlingsdunken efter det att 800 l ytvatten respektive 90 l dräneringsvatten runnit av. Detta motsvarade 0,48 respektive 0,054 mm.
Infiltration
Infiltrationsmätningar utfördes hösten 2001 med en infiltrometer (White et al., 1992). Infiltrometern består av en mätcylinder med diametern 0,6m. Cylindern har höjden 0,3 m och är tillverkad av stålplåt. Vid en mätning grävdes matjordslagret bort och cylindrarna pressades ned cirka 8 cm i marken. Marken inuti cylindern vattenmättades genom att fylla på med vatten och låta stå tills allt vattnet i cylindern infiltrerat i marken. Vid mätning fylldes cylindrarna upp med vatten och med jämna tidsintervall avlästes med djupmått hur mycket vattenytan sjunkit i cylindern.
Grundvattenstånd
Grundvattenståndsrör sattes ut på hösten med ett rör invid täckdiket och tre rör på vardera sidorna om täckdiket med avstånden 1, 3 och 7 meter. Rören sattes till 1 meters djup med grusfyllning och tätades upptill i matjorden med bentonit. Registreringen av vattenytan utfördes med blåsrör och nivån avlästes under avrinningsperioden varannan vecka eller oftare vid behov. Innan rören togs bort för vårbruket avvägdes dessa för att få en referensnivå till markytan.
SAMMANFATTNING
I föreliggande rapport redovisas resultat från en undersökning i ett fältförsök på 4 hektar beläget i Västmanland. Försöket pågick under åren 2000 till 2003.
Syftet med projektet var att utvärdera effekten av kalkfilterdike för att reducera fosforförlusterna till Svartån. I försöksplanen ingick två försöksled, kontroll respektive kalkfilterdike. Återfyllningen i kalkfilterdiket blandades omsorgsfullt med 5% osläckt kalk (CaO).
I försöket utfördes grundvattenståndsmätningar, avrinningsmätningar och vattenprovtagningar. Ytvattenavrinningen och avrinningen från dräneringsledningarna (kalkfilterdiket, kontroll) mättes med triangulärt överfall och lastcell kopplad till datalogger. Provtagningen skedde flödesproportionellt så att ett delprov pumpades i samlingsdunken efter det att 800 l ytvatten respektive 90 l dräneringsvatten runnit av. Detta motsvarade 0,48 respektive 0,054 mm. Vattenproven analyserades på fosfor, suspenderat material och kväve.
Jordarten var måttligt mullhaltig styv lera i matjorden och styv lera i alven. Den mättade konduktiviteten var hög i matjorden men minskar på djupet till mycket låga värden.
Försöket höstplöjdes första året och kultiverades grunt de påföljande åren.
Ytavrinningen under de tre mätperioderna var 80% högre för kontrollrutan än från kalkfilterrutan. Avrinningen från täckdiket i kontrollrutan var 40% lägre än för kalkfilterrutan.
Den största effekten har varit att fosforkoncentrationen i ytavrinningsvattnet från kalkfilterrutan var avsevärt mindre än för kontrollrutan. Halterna partikulärt fosfor var höga i ytavrinningen och avrinningen från täckdikena. Fosforhalterna minskade i vattnet som passerade kalkfiltret. Den partikelbundna fosforn minskade i ytvattnet med 90% i kalkfilterrutan. För totalfosforn var minskningen 20% och för det suspenderade materialet var minskningen 60% i kalkfilterrutan jämfört med kontrolledet.
I och med att mer vatten infiltrerade genom återfyllningen efter kalkningen ökade nitratkväveförlusterna