Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl
DCA Agro Forskning Nyhed

Simuleringsmodellering forudsiger nitratudvaskning fra kunstigt drænede marker

DAISY-modellen er med succes blevet testet til simulering af nitratudvaskning gennem landbrugets drænsystemer, afgrødens kvælstofoptag samt jordens vanddynamik, og udviste høj nøjagtighed.

Foto: Janne Hansen

Når landmandens marker er for våde eller endda oversvømmede har afgrøderne ikke optimale vækstbetingelser, derfor er mange kunstigt drænet. I Danmark gælder det for mere end 50 % af landbrugsarealet.

"Kunstig dræning er en effektiv vandforvaltningspraksis, der anvendes i mange landbrugsområder, ikke bare i Danmark, men over hele verden. Det bruges især i områder, hvor den årlige mængde nedbør er høj, og jorden på samme tid er finstruktureret. Dårlige drænforhold resulterer i mætning og mangel på ilt i afgrødernes rodzone, og en af ​​de mest effektive måder at kontrollere grundvandsspejlet på er at installere kunstige dræn,” siger ph.d.-studerende Saghar K. Motarjemi fra instituttet. i Agroøkologi ved Aarhus Universitet.

Men når en mark er kunstigt drænet, øger det også risikoen for udvaskning af næringsstoffer som kvælstof (nitrat) og fosfor. Udvaskning af nitrat udgør en stor risiko for de vandområder, der modtager drænvandet: floder, søer og kystvande. Saghar K. Motarjemi og kolleger fra Aarhus Universitet og De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønlad (GEUS) har i et af sine studier udviklet en model, som skal vurdere, hvor meget af den tilførte kvælstofs-gødning, der er tilbøjelig til at blive udvasket gennem drænsystemerne, samt hvad sker med markens kvælstofbalance.

VAP – Varslingssystem for udvaskning af pesticider til grundvand

"For at forbedre risikovurderingen af ​​denne kvælstoftransport under øget anvendelse af gødning i landbruget, havde vi brug for data af høj kvalitet," forklarer Saghar K. Motarjemi.

Siden 1999 har det danske pesticidudvaskningsprogram (VAP) på vegne af den danske regering leveret resultater om risiko for udvaskning. De højkvalitetsdata indsamlet af VAP dannede grundlaget for denne undersøgelse.

LÆS OGSÅ: Tyve år med det unikke danske varslingssystem for udvaskning af pesticider til grundvand (VAP)

"Vi valgte en 10-årig periode fra 2000-2009 og brugte dataene til at vurdere risikoen forbundet med kvælstofgødningen og effekten på afgrødens kvælstofoptag og -tab," forklarer Saghar K, Motarjemi.

DAISY modellen

Ved hjælp af den agroøkologiske DAISY-model kunne forskerne vurdere risikoen for N-udvaskning gennem drænsystemet.

"DAISY-modellen tager højde for atmosfæren, planter, jord og vand, som er de grundlæggende komponenter i et landbrugssystem indarbejdet i én model. Ved at bruge Daisy var vi i stand til at simulere næsten alle de væsentlige processer til at lave en risikovurdering af kvælstofudvaskning gennem jorden (såsom kvælstof- og kulstofkredsløbet). Desuden gør modellen brugeren i stand til at aktivere drænsystemet og simulere grundvandets dynamik,” forklarer Saghar K. Motarjemi.

LÆS OGSÅ: Computermodel kan bestemme mineralisering af kvælstof fra efterafgrøder

Ved at krydsreferere data fra VAP med forudsigelser fra modellen fandt forskerne, at modellen gav gode resultater, der simulerede kvælstofudvaskningen gennem drænene samt afgrødens kvælstofoptag.

Frossen jord er svær at arbejde med

”Fra modelleringsaspektet fandt vi for eksempel ud af, at modellen havde svært ved at klare frosne jordbundsforhold. Når jorden fryser om vinteren, falder den hydrauliske ledningsevne, og vandet strømmer langsommere. Vores model kunne ikke klare den situation, så den forudsagde kvælstofudvaskning og drænudledning unøjagtigt ved to forskellige lejligheder, hvilket førte til uoverensstemmelser mellem målinger og simuleringer. Det er én faktor, som bør tages i betragtning ved modellering af kvælstofudvaskning gennem dræn,” siger Saghar K. Motarjemi.

Men samlet set simulerede modellen nitratudvaskning gennem drænsystemer samt afgrødens kvælstofoptag med høj nøjagtighed. Det gav mulighed for at lave nogle omtrentlige skøn på andre komponenter i kvælstofbalancen, som er svære at måle i virkeligheden.

"Baseret på modellens simuleringer, på et årligt gennemsnit over de 10 år, blev 70 % af kvælstoftilførslen udnyttet af afgrøderne, 11 % blev udvasket til grundvandet, 9 % blev udvasket gennem drænsystemet, mens 7 % gik tabt gennem f.eks denitrifikation,” forklarer Saghar K. Motarjemi.

Behov for bedre forvaltningspraksis

Resultaterne af denne undersøgelse tyder på, at der er behov for forbedret forvaltningspraksis for at reducere nitratniveauerne i drænvandet i drænede landbrugsmarker.

“Denne undersøgelse blev udført i Danmark (et tempereret område), under konventionel forvaltning og jordbearbejdningspraksis. Der blev målt relativt høje nitratkoncentrationer i både grundvand og drænudledning i de perioder, hvor jorden var bar. Hvilket får os til at foreslå, at forvaltningspraksis og sædskifte bør forbedres for at mindske denne risiko. En afbødningsstrategi er at sikre, at jorden ikke efterlades udyrket i lange perioder, fordi der efter høst kan være afgrøderester tilbage, og nå de friske rester og jordens organiske stof mineraliseres under nedbrydningen, kan det udgøre en risiko for kvælstofudvaskning, hvis der ikke er planter til at udnytte det,” siger Saghar K. Motarjemi.

Yderligere information

Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:

Samarbejdspartnere

Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet, WATEC - Aarhus Universitets Center for Vandteknologi og Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS)

Finansiering Denne undersøgelse blev delvist finansieret af WATEC og udført på baggrund af overvågningsdata leveret af Danish Pesticide Leaching Assessment Program (PLAP)
Interessekonflikt Ingen
Læs mere

Artiklen "Important factors when simulating the water and nitrogen balance in tile-drained agricultural field under long-term monitoring" er udgivet i Science of the Total Environment. Det er skrevet af Saghar K. Motarjemi, Annette E. Rosenbom, Bo V. Iversen og Finn Plauborg.

Kontakt Ph.d. Saghar K. Motarjemi, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Mail: sa.m@agro.au.dk