Fosfortilbageholdelse ved overrisling

Overrisling af vandløbsnære arealer vil inducere et skift fra overvejende aerobe til overvejende anaerobe tilstande, hvilket har betydning for de forbindelser og stoffer, der ændrer iltningstrin og derved også ændrer karakter eller forsvinder, som f.eks. ferri-jern til ferrojern, mangani-mangan til mangano-mangan, sulfat til sulfid og nitrat til atmosfærisk kvælstof.

Overrisling af vandløbsnære arealer vil inducere et skift fra overvejende aerobe til overvejende anaerobe tilstande, hvilket har betydning for de forbindelser og stoffer, der ændrer iltningstrin og derved også ændrer karakter eller forsvinder, som f.eks. ferri-jern til ferrojern, mangani-mangan til mangano-mangan, sulfat til sulfid og nitrat til atmosfærisk kvælstof. Selvom fosfat ikke skifter iltningstrin under reducerende forhold, kan fosfat påvirkes, fordi andre stoffer i de forbindelser, som fosfor indgår i, reduceres. Typisk indgår fosfat i forskellige jernforbindelser, og når jernet reduceres under iltfrie forhold, fører det til, at fosfat desorberes fra jernforbindelsen og frigives til jordvandet eller den frie vandmasse (ved total vanddækning) og herefter kan føres bort med vandet til nedstrøms liggende recipienter. Det bør dog nævnes, at fosfat også kan udfældes under anaerobe forhold som f.eks. vivianit Fe3(PO4)2 og som calciumfosfater, hydroxyapatit, Ca5(PO4)3(OH) og tricalciumfosfat, ßCa3(PO4)2.
Undersøgelser af fosforretentionen ved overrisling af engarealer med drænvand er nævnt nedenfor, og vist i nedenstående tabel 1. Resultaterne er meget divergerende, og viser alt lige fra meget stor udvaskning af fosfor til meget stor tilbageholdelse. Kendetegnende for områder, der tilbageholder fosfor, ser ud til at være en kombination af lille belastning og infiltration af drænvandet. Resultater fra to overrislingsområder, der blev etableret under VandMiljøPlan 2, viser et tab på henholdsvis 0.43 og 0.5 kg P ha-1 år-1 (se tabel 2), mens to andre overrislede arealer gav positiv tilbageholdelse. En række andre retablerede vådområder med både overrisling og oversvømmelse har vist sig at tilbageholde fosfor – i visse tilfælde ganske store mængder fosfor (se tabel 3). Dette skyldes formentlig, at sedimentation af partikulært fosfor er meget betydelig og helt dækker over, at opløst fosfor eventuelt udvaskes. Man bør dog også huske, at størrelsen jordens fosforpulje og fosfors bindingsforhold er dominerende parametre.
En mulighed for at øge chancerne for at tilbageholde fosfor ved overrisling af tidligere landbrugsarealer, er at fjerne topjorden/pløjelaget (eng. topsoil removal), fordi topjorden har det største indhold af næringsstoffer. Finske undersøgelser har vist, at fjernelse af topjorden giver positiv fosfortilbageholdelse mens der ikke var nogen tilbageholdelse, når topjorden ikke blev fjernet (Koskiaho et al., 2003). Også i andre europæiske lande f.eks. Holland og Tyskland har man med succes anvendt topsoil removal for at give nyetablerede vådområder bedre muligheder for at fjerne eller tilbageholde næringsstoffer – og i øvrigt anvendes top soil removal også ved genetablering af vådområder, hvor det primære sigte er at øge naturindholdet.

Syv Bæk - ingen fosfortilbageholdelse
Ambus og Hoffmann, 1990, fandt ingen tilbageholdelse af fosfor i en eng ved Syv Bæk, der blev overrislet med drænvand. Belastningen var på 6.29 kg P ha-1 år-1, som i forårsmånederne udelukkende bestod af fosfat-P, mens det overvejende var organisk-P, ca. 75 %, i efterårsmånederne. Der kunne dog konstateres en vis omsætning af fosfat, idet den overfladiske afstrømning til bækken viste sig at indeholde fra 50 til 100 % organisk fosfor. Udvaskningen af fosfat fra rodzonen til dybereliggende jordlag (og videre til bækken) var lidt større end den samlede fosfatbelastning.
Stevns Å – stor fosfortilbageholdelse
Et kortvarigt overrislingsforsøg med åvand på en eng ved Stevns Å gav en overraskende stor fosfattilbageholdelse på 14.1 kg PO43--P ha-1 md-1 (Hoffmann et al., 1993). Hovedparten af fosfaten, 81 %, blev bundet på jordoverfladen, mens de resterende 19 % kunne tilskrives immobilisering af fosfat i plantebiomassen. I samme undersøgelse blev der endvidere målt på et engareal, der modtog drænvand fra et rør i ådalskrænten. Også her var der en høj fosfattilbageholdelse, idet fosfatkoncentrationen faldt med ca. 96 % fra 0.43 mg PO43--P l-1 til 0.01 - 0.03 mg PO43--P l-1. Dette skal ses i lyset af, at denne eng havde modtaget drænvand gennem mere end 100 år fra gamle drænsystemer anlagt før ådalen blev inddraget til græsning og høslæt. Da de målte fosforbindings-kapaciter ikke kan forklare fosfortilbageholdelsen, antager Hoffmann et al., 1993, at den markante fosfortilbageholdelse skyldes, at engene ved Stevns Å regelmæssigt oversvømmes, dvs. ca. 2 - 3 gange pr år. Dette medører udsedimentering af materiale (lerkoloider) på overfladen med stor fosforbindingskapacitet, som sætter engene i stand til fortsat at binde fosfat. En anden og måske mere plausibel forklaring er, at der fjernes næsten tre gange mere fosfor fra engene ved græsning og høslæt, end der tilføres med nedbør og grundvand, og engene kan derfor være fosfatbegrænsede.
Glumsø sø – kendskab til forhistorie vigtig
Der er i et enkelt tilfælde set en meget kraftig udvaskning af fosfat ved overrisling af en rørskov ved Glumsø sø med vandløbsvand. Overrislingen foregik over en treårig periode. Rørskoven var opdelt i en række bassiner, 12 i alt. Bassinerne blev sat sammen i grupper på tre (tredobbelt forsøg), der modtog samme belastning. Fire forskellige belastningsniveaer kunne således testes og sammenlignes. De fire sæt fosforbelastningsniveauer udgjorde: 25 - 44 - 88 - 176 kg P ha-1 år-1, som alle resulterede i, at der skete en markant udvaskning af fosfat, uanset om belastningen var stor eller lille. Nettomobiliseringerne lå i området 37 - 294 kg P ha-1 år-1. Undersøgelsen blev senere fulgt op af en fuldskalaundersøgelse i et nærliggende område af rørskoven ved Glumsø sø (Gervin et al., 1990), men resultaterne herfra var de samme, som blev opnået ved pilotprojektet. Dog var belastningen noget mindre, ca. 7.5 kg P ha-1 år-1, og udvaskningen tilsvarende lavere, ca. 36.7 kg P ha-1 år-1 ha-1 år-1, hvilket samlet giver en mobilisering på 29.2 kg P ha-1 år-1.
Forklaringen på den markante udvaskning af fosfat fra rørskoven ved Glumsø sø skal ses på baggrund af søens historie. Søen blev tidligere betegnet som værende hypereutrof (Jørgensen et al., 1973), fordi den havde været belastet med spildevand fra den nærliggende by. Da rørskoven som en del af søen således også havde været stærkt belastet af næringssalte, havde der ophobet sig en stor labil fosforpulje i rørskoven, som kunne udvaskes med overrislingsvandet. Det er blandt andet derfor vigtigt at kende et områdes forhistorie, inden man starter en genetablering af et vådområde.

Tabel 1. Fosfortilbageholdelse i forskellige vådområder der overrisles med dræn- eller åvand.

Overrislingssystemer

Belastning

Retention

%

Reference

Kg P ha-1 år-1

Glumsø, rørskov

(1 Års målinger)

24

-49

-206

Hoffmann, 1985, 1986

(3 års målinger)

52

-21

-41

 

(3 års målinger)

107

-365

-342

 

Glumsø, fuldskala

7,5

-29,2

-389

Gervin et al., 1990

Stevns Å, eng* (overrisling 1 mdm)

15,2

14,1

93

Hoffmann et al., 1993

Stevns Å, eng (drænvand)§

konc,

(460)

konc,

(26)

96

Hoffmann et al., 1993

Syv Bæk, eng

6,29

0,07

1

Ambus & Hoffmann, 1990

Stor Å, genskabt eng

4,8

2,0

42

tal fra fyns amt

Gjern Å, eng* (1 uge)

3,04

2,19

72

Hoffmann, 1996

 

5,28

4,80

91

 

* Korttidsforsøg   § Koncentration af fosfat målt i µg PO4-P l-1.


Tabel 2. Resultater fra overvågningen VMP2 vådområder. Tilbageholdelse af fosfor på genetablerede enge og moser, der overrisles med drænvand (fra Hoffmann et al., 2006).

Retablerede vådområder under VMP2, der overrisles m. drænvand

Jordtype

Belastning

Kg P ha -1 år -1

Retention

Kg P ha -1 år -1

Retention

%

Ulleruplund, eng

tørv

0,49

-0,43

-88

Snaremose, eng - mose

tørv

14,4

2,6

18

Lindkær, eng - mose

tørv

4,5

-0,5

-11

Geddebækken, eng - mose

tørv

2,4

0,5

21


Tabel 3. Fosfor tilbageholdelse målt på retablerede ripariske vådområder der periodevis oversvømmes med åvand og i mindre udstrækning også overrisles med drænvand (fra Hoffmann et al., 2006).

VMP2-Vådområder der oversvømmes med åvand og overrisles med drænvand

P-retention

kg P ha -1 år -1

Retention

%

Gammelby Bæk, overrislet og oversvømmet mose – eng (beregningen er usikker)

-0,4 - 20

-7 - 75

Egebjerg Enge, oversvømmet

0,13

6

Karlsmosen, overrislet og oversvømmet mose – eng

8,1 – 9,0

53 - 60

Nagbøl Å, gensnoet vandløb, overrislet og oversvømmet eng

0,9

11

Hjarup Bæk, gensnoet vandløb, overrislet og oversvømmet eng

12

42


Referencer:

Hoffmann, C.C., A. Baattrup-Pedersen, S.L. Amsinck, and P. Clausen. 2006a. Overvågning af VandmiljøplanII vådområder 2005. Danmarks Miljøundersøgelser. - Faglig rapport nr. 576 fra DMU, 128 pp
Hoffmann, C.C., M. Dahl, L. Kamp-Nielsen, and H. Stryhn. 1993. Vand- og stofbalance i en natureng. Miljøprojekt nr. 231, Miljøstyrelsen, København.
Koskiaho, J., P. Ekholm, M. Räty, J. Riihimäki, and M. Puustinen. 2003. Retaining agricultural nutrients in constructed wetlands - experiences under boreal conditions. Ecol. Eng. 20:89-103.