Kreuger, Jenny
Skyddszoners effekt för minskad ytavrinning och erosion av växtskyddsmedel
En av de spridningsvägar genom vilken växtskyddsmedel kan transporteras från det besprutade fältet till omgivande vattendrag är ytavrinning då substansen antingen är löst i vattenfasen eller bunden till partiklar (erosion). Vid spridning i direkt anslutning till diken och vattendrag finns det också en risk att medlen via vindavdrift hamnar direkt i vattnet. En åtgärd som används för att minska transport med sådana förlustvägar är skyddszoner som anläggs längs diken och vattendrag och som dessutom berättigar till miljöstöd från EU (SCB et al., 2007). Det finns dock fortfarande stora kunskapsluckor kring vad som styr yttransport av växtskyddsmedel och hur den varierar för olika sorters substanser och markförhållanden, samt var i landskapet transporten sker. Det är därför osäkert hur stor effekt skyddszoner med olika utformning har för att minska uttransport av växtskyddsmedel. Dessa kunskapsluckor kan i värsta fall innebära konflikter mellan markägare och myndigheter.
I detta projekt vill vi utvärdera hur effektiva den nu vanliga formen av skyddszoner är för att minska uttransporten av växtskyddsmedel i jämförelse med fält utan skyddszoner. Detta gör vi i samarbete med ett pågående SLF-projekt kring skyddszoner och fosfor. Där studeras även om man genom att slå av och föra bort växtmaterialet kan förbättra infiltrationen och kunskap kring detta kommer till nytta även i vårt projekt. Svenska studier (Jarvis m fl., 2008) har visat att vatteninfiltrationen i jordar täckta med flerårigt gräs (permanent gräsvall, skyddszoner och äng) periodvis varit kraftigt påverkade av hydrofobi (vattenavvisande egenskaper). Det finns då stor risk att pesticiderna inte binder till jorden utan effektivt transporteras genom makroporer i höga koncentrationer och vidare genom dräneringssystemen eller i ytavrinningen över markytan.
Olika växtskyddsmedel har olika spridningsmönster och transport. De skiljer sig i också i de flesta fall från fosforns, och det är därför viktigt att studera vilka likheter och skillnader som finns för att kunna optimera skyddszonerna så att de kan minska uttransport av både växtskyddsmedel och näringsämnen effektivt.
Följande hypoteser ska testas:
• Den totala förlusten av de undersökta bekämpningsmedlen via yt- och dräneringsvatten är mindre med en gräsbevuxen skyddszon jämfört med utan skyddszon.
• Den totala förlusten av de undersökta bekämpningsmedlen via yt- och dräneringsvatten är mindre med avslagning och bortförsel av gräset i skyddszon jämfört med sådan utan skötsel.
Vi anser att eventuella positiva resultatet av denna studie kan komma att tillämpas direkt eftersom det redan finns ett stort antal skyddszoner i södra Sverige anlagda för att minska förlusten av fosfor till vattendrag.
SLU driver ett projekt finansierat av SLF (God skötsel av kantzoner för effektivare fosforretention) som går ut på att utvärdera hur effektiva den nu vanliga formen av skyddszoner (dvs. kantzoner längs vattendrag) är för att minska fosfortransporten i jämförelse med fält utan kantzoner. I projektet undersöks också om man genom att slå av och föra bort växtmaterialet kan minimera risken för fosforanrikning och minska ’by-pass flow’. Projektet är 3-årigt och försöksanläggningen började byggas 2010 vid Krusenberg strax söder om Uppsala och är belägen på ett lerjordsfält med måttlig och jämn sluttning. Efter dikningen har marken i anläggningen kunnat sätta sig under en vinter och skyddszonen hunnit etablera sig.
Det finns därmed en unik möjlighet att nu utnyttja denna anläggning för att samtidigt även studera transport av växtskyddsmedel. Fältet, förutom de bevuxna skyddszonerna, odlas med vårvete efter att det höstplöjts på konventionellt sätt. Det kommer att besprutas med några olika godkända produkter mot ogräs, svamp och insekter, vilka främst väljs baserat på de ingående substansernas olika rörlighet och bindningsförmåga efter avstämning med experter på Växtskyddscentralen. Förslagsvis väljs produkter som innehåller aktiva substanser med kontrasterande egenskaper, t.ex. Cougar med aktiva substanserna isoproturon (Koc 122 ml/g) och diflufenikan (Koc 3 186). Dessa substanser har också fördelen att ha ingått i olika internationella studier vilket ökar möjligheten att jämföra resultaten från denna studie med andra studier (Lacas et al., 2005). Även produkter såsom Tilt Top (propikonazol, Koc 1 086 och fenpropimorf, Koc 2 401) eller Jenton (pyraklostrobin, Koc 11 000 och fenpropimorf) med andra aktiva substanser med varierande bindningsförmåga appliceras.
Försöksplatsen består av fyra upprepningar (fyra block) av varje led. I försöket ingår tre led:
A) försöksrutor utan kantzon (referens)
B) försöksrutor med kantzon (gräsvall) utan avslagning
C) försöksrutor med kantzon (gräsvall, vallen skördas minst en gång per år)
Sluttningen har drygt 1 % lutning och är jämn över hela fältet, vilket medför att ytvattnet lättare sprids som en jämn film utan att kanaliseras ojämnt i svackor. Hela försöksfältet är 60 m x 84 m. Skyddszonsdelen är anlagd som ett randomiserat blockförsök om fyra block med 12 stycken 6 m långa och 6 m breda rutor med eller utan skyddszon. Vid behov kommer vi att bevattna ca hälften av hela fältet inklusive skyddszonsdelen så att varje ruta med eller utan skyddszon tar emot ytvatten 25 m uppströms. Mellan varje ruta avskiljs ytvattnet med 20 cm höga (10 cm i marken) skivor (se vänstra fotot nedan).
Varje försöksruta avgränsas dessutom av byggplast till 1 m’s djup för att inget vatten genom lateral transport ska kunna passera till intilliggande ruta. För insamling av ytvatten finns grunda öppna diken (rännor) för varje ruta varifrån vattnet leds till mätstationen. Under varje skyddszonsdel finns i mitten sex m långa dräneringsledningar på 90 cm’s djup, som leds till en mätstation, för insamling av dräneringsvatten från kantzonen. Vattenflödet registreras med vippkärl samtidigt som flödesproportionella vattenprover samlas in automatiskt. Medel för studier av fosforproblematiken finns preliminärt till och med hösten 2013.
Vi planerar att provta bekämpningsmedel från samtliga 12 rutor, d.v.s. 12 ytvattenprover och 12 dräneringsprover, per provomgång. Intensiv provtagning genomförs under perioder med avrinning för att fånga in toppkoncentrationer. Analyserna genomförs vid pesticidlaboratoriet vid SLU där en analysmetod finns uppsatt som möjliggör analys av ca 80 av de vanligaste förekommande växtskyddsmedlen som är registrerade i Sverige (vilket därmed ökar möjligheten att välja mellan olika lämpliga produkter att sprida på fältet).
Vi kommer att förutom koncentrationerna av de aktuella växtskyddsmedlen, även mäta pH, TOC, och konduktivitet (viktmått). I fosforprojektet (SLF) bestäms koncentrationen TOT-N och fosforfraktioner. Det görs även några enstaka bestämningar av infiltrationen i fält. För att öka tolkningsmöjligheterna är det dock viktigt att göra ytterligare ett antal mätningar för att ha god kontroll på vattenbalansen i fältet. Om en ny ansökan till SJV ’Förbättrad fosforretention i skyddszoner med strukturkalk’ erhåller medel kommer vatteninfiltrationen och markstrukturen att undersökas mer noggrant även med bildanalys. Dessutom kommer läckageexperiment med fosfor då att utföras med jordkolonner (20 cm i diameter och 25 cm höga) och med gräsvegetation från skyddszoner.
MACRO-modellen (Larsbo el al., 2005) är en mekanistisk modell över vattenflödet och lösta ämnens transport. Den kan separera läckage genom dräneringsflöden till dräneringssystem eller diken och bildning av ytvatten. En ny algoritm gör att man kan uppskatta ytvatten när marken är frusen eller på annat sätt tät. Suspenderat material i ytvattnet uppskattas genom att använda en modifiering av ‘Universal Soil Loss Equation’ som tar hänsyn till vegetationstäckning, sluttning och marktäckning.
Förlusterna av växtskyddsmedel via ytavrinning har studerats i ett nyligen anlagt fältförsök med skyddszoner (Krusenberg, Uppsala). Försöket består av 12 försöksrutor på ett jämnt sluttande lerjordsfält. Försöksfältet besprutades under våren 2012, 2013 och 2014 med sex olika substanser med olika rörlighet och bindningsförmåga till marken. Glyfosat sprutades före höstplöjning i oktober 2013 och 2014. Ytavrinning från fältet i Krusenberg skedde endast när markytan var frusen eller när strukturen vid markytan förstörts genom kompaktering. Resultaten från projektet visar att ytavrinning i traktorspår skedde endast vid tre tillfällen med höga regnintensiteter under växtsäsongen 2012. Ytavrinningen innehöll relativt höga koncentrationer (µg l-1 nivåer) av samtliga ämnen som sprutats på fältet. De relativa förlusterna var dock mycket små (≤0,0012-0,0091 %). Under vintern och våren 2013 och 2014 samlades avrinningen av yt- och dräneringsvatten från samtliga 12 skyddszoner in för analys av glyfosat och de vårapplicerade substanserna. Koncentrationerna av glyfosat och nedbrytningsprodukten AMPA var förhöjda (upp till 7,4 respektive 2,1 µg l-1 i ytavrinning och 2,6 respektive 0,97 µg l-1 i dräneringsvatten). Samtliga vårapplicerade substanser detekterades i något av dessa prover men koncentrationerna var ca 20 gånger lägre än för proverna tagna under växtsäsongen. Mätningar med tensionsinfiltrometer visar att den hydrauliska konduktiviteten generellt sett minskar med tid från harvning. Data som genererats under projektet kommer nu att utgöra ett värdefullt underlag för utveckling av ytavrinningsberäkningarna i MACRO-modellen.