Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Vandtransport i jordens makroporer kortlagt

Forskere fra Aarhus Universitet har kortlagt vandtransport i jordens makroporer for hele Danmark. Kortlægningen kan blandt andet bruges til at udpege risikoarealer i forhold til fosfor- eller pesticidudvaskning.

12.02.2021 | Camilla Brodam

Foto: Søren Kjeldgaard; AU-foto

I jorden findes porer i forskellige størrelse, hvor de største kaldes makroporer, der kan forbinde den øverste del af jorden direkte til markdræn eller det øvre grundvand. Tidligere forskning har vist, at disse makroporer kan have en afgørende indflydelse på vandtransporten fra den øverste del af jorden til dræn, og dermed kan de være en vigtig transportvej i forhold til udvaskning af fosfor og forskellige pesticider.

”Fosfor binder sig generelt hårdt til jorden, derfor går vi ud fra, at det i høj grad bliver udvasket kolloidbåret. Det vil sige, at selvom fosfor binder sig hårdt til jordpartikler, så kan det alligevel udvaskes, fordi de små jordpartikler (kolloider), det har bundet sig til, kan blive transporteret med vandet ned igennem makroporerne. Det ses især ved jorde med et høj ler-indhold,” fortæller lektor Bo Vangsø Iversen fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet.

I forbindelse med udarbejdelsen af rapporten ”Fosforkortlægning af dyrkningsjord og vandområder i Danmark”, som er udgivet af DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi i slutningen af 2020, har Bo Vangsø Iversen og kollegaer fra Aarhus Universitet samt University of São Paulo undersøgt og kortlagt vandtransport i makroporer på danske marker med henblik på at kunne udpege risikoarealer for udvaskning af fosfor og pesticider. 

Små jordpartikler transporteres direkte til markdræn

”I forhold til udvaskning af fosfor mener vi, at koblingen mellem de store makroporer og markens dræn spiller en stor rolle, da fosfor bundet til kolloiderne frit kan transporteres med vandet ned i drænene, og når først de er i drænene, så kan de hurtigt blive skyllet videre ud i vandløb,” fortæller Bo Vangsø Iversen. 

Kolloider er små jordpartikler, der er kendetegnet ved at have et stort overfladeareal samt en høj adsorptionskapacitet. De binder således forskellige næringsstoffer, som f.eks. fosfor og visse pesticider, der ellers tidligere har været anset som værende immobile i jorden. 

”Det viser sig, at kolloider under visse forudsætninger kan være mobile, så længe de kan finde en transportvej. Forholdet mellem jordens store og små porer varierer. For visse jordtyper vil der være en stor sandsynlighed for at vandet i forbindelse med kraftige nedbørshændelser transporteres i jordens makroporer, og jo større risiko er der for at kolloiderne kan finde vej til drænene. Og det er netop transportvejen - altså makroporerne, vi har fokuseret på i det her studie. Vi har forsøgt at kortlægge, hvor vi forventer, at risikoen for kolloidtransport via makroporer er størst,” fortæller Bo Vangsø Iversen. 

Jordens hydrauliske ledningsevne

Forskerne har altså kvantificeret, hvordan vand bevæger sig i makroporerne i de danske landbrugsmarker. En måde at gøre det på, er at måle jordens evne til at lede vand; det kaldes også jordens hydrauliske ledningsevne. Aarhus Universitet har opbygget en database, der indeholder målinger af jordens hydrauliske ledningsevne for et stort antal punkter fordelt over hele Danmark. 

”Jordens hydrauliske ledningsevne viser os, hvor godt vand transporteres igennem jorden. Det afhænger blandt andet af, hvor meget vand, der er i jorden. Hvis der kun er lidt vand i jorden, så vil vandet udelukkende blive transporet i jordens små porer i jordmatricen, og det går langsomt. Derfor vil man sige, at en jord med lavt indhold af vand har en lav hydraulisk ledningsevne,” forklarer Bo Vangsø Iversen.  

Når vandindholdet i jorden stiger f.eks. ved kraftig regn, så vil større og større porer bidrage til vandtransporten, og dermed stiger jordens hydrauliske ledningsevne også. Med andre ord kommer makroporerne først i spil, når de mindre porer er vandmættede. 

Strukturerede jorde udgør en risiko

”Vi har forsøgt at opdele Danmark i forhold til, hvor der er størst risiko for, at makroporerne kommer i spil. Der er selvfølgelig forskellige faktorer, der spiller ind såsom jordtype og klimatiske variable” fortæller Bo Vangsø Iversen. 

For at kunne kortlægge risikoen for vandtransport i makroporerne, har forskerne først kortlagt, hvordan jordens lerindhold varierer i Danmark. Jord med højt lerindhold anses for at være mest strukturerede. 

”Og når vandtransporten foregår i strukturerede jorde, filtreres kolloider normalt meget effektivt så længe vandet transporteres igennem det fine poresystem i jordmatricen, men vandtransport igennem makroporer som sprækker, regnormegang og gamle rodkanaler mindsker kolloidtilbageholdelsen, og dermed øges risikoen i for at jordpartikler løsrives og transporteres ned til dræn eller øvre grundvand,” forklarer Bo Vangsø Iversen. 

Risikokort

For at kunne vurdere risikoen for kolloidfaciliteret transport er det afgørende at have kendskab til de forskellige jordtypers risiko for makroporetransport under forskellige mængder nedbør. Og det regner ikke lige meget alle steder i Danmark. Derfor har forskerne udviklet en model, der ved at sammenholde kortlagte jordbundsegenskaber samt jordens hydrauliske ledningsevne kan udpege områder, hvor der er risiko for kolloidtransport igennem makroporerne. 

”Vi har således kunne lave et risikokort over makroporetransport i Danmark, og kobler man det sammen med jordens risiko for kolloidtransport, så vil det være muligt at vurdere risikoen for udvaskning af f.eks. fosfor gennem jordens makroporesystem,” fortæller Bo Vangsø Iversen. 

Fig. 1. Klasseinddelt kort for risiko for makroporeafstrømning. Klasse 4 og 5 har høj risiko, klasse 2 og 3 har middel risiko og klasse 1 har ingen risiko for makroporeafstrømning. Kilde: ”Fosforkortlægning af dyrkningsjord og vandområder i Danmark” – Videnskabelig rapport fra DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi. 

Ifølge kortene er der stor forskel på det vestlige og østlige Danmark, som blandt andet skyldes geologiske aflejringer fra sidste istid.  

”I Østjylland, Sjælland og øerne har vi en mere leret jord. For disse jorde er jordens hydrauliske ledningsevne i jordmatricen meget lav og dermed er der en stor risiko for, at transport i jordens mange makroporer kan komme i spil. Men vi ser også et rødt område i Thy og på Mors f.eks. Det giver os et godt overblik, og det kan give os en forklaring på, hvorfor man ser udvaskning af fosfor og visse former for pesticider fra strukturerede jorde,” fortæller Bo Vangsø Iversen. 

Bag om forskningen
Samarbejdspartnere: Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet, Institut for Bioscience ved Aarhus Universitet og University of São Paulo
Finansiering: Miljø- og Fødevareministeriet
Interessekonflikter: Ingen
Læs mere: Publikationen ”Quantification of macropore flow in Danish soils using near-saturated hydraulic properties” er skrevet af Ali Mehmandoost Kotlar, Quirijn de Jong van Lier, Hans Estrup Andersen, Trine Nørgaard og Bo Vangsø Iversen
Kontakt: Lektor Bo Vangsø Iversen, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Tlf. +4593508045 eller mail: bo.v.iversen@agro.au.dk

Nyhed, Agro, DCA