Djodjic, Faruk
Anpassad placering av skyddszoner i landskapet för att öka åtgärdens kostnadseffektivitet
Det föreslagna projektet rustar oss med tillämpad kunskap kring en optimal placering och utformning av skyddszonerna. Vi hoppas att resultaten ska leda till mer specifika rekommendationer som är anpassade till landskapets topografi. Förväntade resultat i form av riskkartor är mer konkreta för lantbrukarna än modellerade halter, mängder eller källfördelningar och kan utgöra mötesplats där kunskap och kompetens från olika avnämare möts. Förhoppningsvis kan projektet även leda till nya idéer hur jordbrukets negativa påverkan på vattenmiljön kan minskas.
Projektet kan bidra till flera områden som Jordbruksverket bedömt som viktiga som exempel på projekt som omfattar flera miljökvalitetsmål: ”Kantzoner eller skyddszoner - Utformning av kantzoner eller skyddszoner med flera funktioner, som att minska erosions - och fosforförluster, förluster av växtskyddsmedel till vattendrag, samt öka den biologiska mångfalden.”
Nyttja ny högupplöst höjddata för att tillämpa / vidareutveckla / anpassa samt validera ett antal olika GIS verktyg och modeller (USPED, WATEM, USLE2D, FLOWACC och TWI)för att identifiera lämplig placering och utformning av skyddszoner i landskapet i syfte att förbättra deras kostnadseffektivitet.
Syftet med skyddszonen är att minska ytavrinningen, erosionen och läckaget av näringsämnen från åkermarken. Flertalet sammanställningar av vetenskapliga studier och försök visar på att skyddszoner effektivt kan förhindra transport av suspenderat material och andra ämnen som t ex P och bekämpningsmedel från åkermark till vattenrecipienter. Skyddszonernas placering i landskapet är den faktorn som därför har störst betydelse för deras kostnadseffektivitet, då mängden material som fångas i skyddszonen (t ex suspenderat sediment, P) är direkt kopplad till inkommande mängder och halter av suspenderat material. Därför bör skyddszonerna anläggas i de delar av landskapet som löper störst risk att drabbas av ytavrinning och erosion. Därmed behövs det verktyg och modeller som i fält- och avrinningsområdesskala kan prediktera den rumsliga fördelningen av mobiliseringen av markpartiklarna (det vill säga lokal erosion) samt ackumulering av det mobiliserade materialet längs flödesvägarna med hänsyn tagen till depositionsprocesserna. Således kan man kvantifiera erosionsprocesserna både lokalt och över större områden samtidigt som högupplösta riskkartor kan tas fram för att prioritera de delar av ett skifte, fält eller avrinningsområde som är mest aktiva i erosions- och transportprocesserna.
I detta projekt användes modifierad USPED-modell för att:
a) prediktera den rumsliga förekomsten av erosionsområden
b) kvantifiera långtidsmedelvärden av suspenderat material
c) dynamisk modellera transporter av suspenderat material i ett avrinningsområde
Den tillämpade modellen lyckades identifiera en majoritet av de observerade erosionsytorna i fem olika avrinningsområden med varierande egenskaper. Dock indikerades i modellen fler erosionsytor än vad som observerades i fält. En möjlig förklaring till detta är att hänsyn inte tagits till grödfördelningen, utan att all åkermark behandlades lika. Därmed kunde man inte ta hänsyn till att vissa grödor (till exempel vall) skyddar marken mot erosion i högre utsträckning än andra grödor. En fördel med den tillämpade modellen är att alla flöden och sedimenttransporter ackumuleras och det steget identifierar tydlig de hydrologiskt mest aktiva delarna av avrinningsområdet, vilket kan användas för att åstadkomma en lämplig utformning och placering av skyddszonerna.
Lovande resultat erhölls även vad det gäller modellens kapacitet att prediktera ett långtidsmedelvärde på transport av suspenderat material. Det stora spannet i de studerade områdenas storlek (både enskilda fält och hela delavrinningsområden), deras spridning i Sverige och varierande egenskaper visar att modellen med framgång kan tillämpas över hela Sverige. Modellen kan använda sig av befintlig indata, även om kvalitén på indata ytterligare kan förbättras då lokal data finns tillgänglig. Känslighetsanalyser av ingående parametrar och en automatiserad kalibrering av modellen bör dock genomföras för att minska osäkerheterna.
Slutligen tillämpades den modifierade USPED modellen för en dynamisk modellering med månatliga tidssteg i ett studieområde, över en period på knappt fyra år (oktober 2007 – juni 2011). I detta steg förfinades indata dels genom att ta hänsyn till grödfördelningen och växtföljden, dels genom att med ett enkelt labboratorietest analysera jordarnas känslighet för erosion. Modellen underskattade något de högsta topparna av sediment transport men i övrigt visade den god följsamhet jämfört med de uppmäta värdena. I detta sammanhang är det också viktigt att kritisk granska inte bara modellresultaten utan också mätserierna, då stora skillnader i de beräknade sedimenttransporterna påvisades beroende på om manuell eller flödesproportionell vattenprovtagning användes som underlag för transportberäkningarna.
Modellen tillämpades framgångsrikt i olika delar av Sverige men en viktig begränsning i detta sammanhang är storleken på de studerade områdena. I detta projekt klarade modellen områden i storleksordningen 50-100 km2 men för större områden kan en indelning i flera mindre områden med successiva modellkörningar vara ett alternativ.