Transport af vand og pesticid i smeltevandssand - Geus
Transport af vand og pesticid i smeltevandssand - Geus
Transport af vand og pesticid i smeltevandssand - Geus
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
DET STRATEGISKE<br />
MILJØFORSKNINGS-<br />
PROGRAM<br />
april 2000<br />
<strong>Transport</strong> <strong>af</strong> <strong>vand</strong> <strong>og</strong> <strong>pesticid</strong> i<br />
smelte<strong>vand</strong>ssand<br />
Af Ole Stig Jacobsen, Hubert de Jonge <strong>og</strong><br />
Ole Hørbye Jacobsen<br />
Undersøgelserne ved Fladerne Bæk har<br />
bl.a. h<strong>af</strong>t til formål at vurdere, om præferentiel<br />
transport i sandjord på markniveau<br />
har betydning for udvaskning <strong>af</strong> <strong>pesticid</strong>er,<br />
samt at opnå en forståelse <strong>af</strong> de <strong>af</strong>gørende<br />
hydrauliske mekanismer. Ved præferentiel<br />
transport forstås <strong>vand</strong>transport gennem<br />
jorden i et antal foretrukne baner til forskel<br />
fra en hom<strong>og</strong>en transport gennem hele<br />
jordlegemet. Herudover er det forsøgt at<br />
kvantificere, hvor hyppigt præferentiel<br />
transport forekommer. Præferentiel transport<br />
medfører en øget udvaskning <strong>af</strong> stoffer,<br />
herunder <strong>pesticid</strong>er <strong>og</strong> næringsstoffer,<br />
til grund<strong>vand</strong>et. Indsigt i de hydrauliske<br />
processer vil kunne danne et grundlag for<br />
begrænsning <strong>af</strong> udvaskningen. Kartoffeldyrkning<br />
foregår med et relativt stort forbrug<br />
<strong>af</strong> <strong>pesticid</strong>er <strong>og</strong> gødningsstoffer samt<br />
hyppig mark<strong>vand</strong>ing. For at få belyst om<br />
kartoffelkammene giver anledning til præferentiel<br />
transport er der udført forsøg på<br />
kartoffelmark. Til sammenligning er tilsvarende<br />
forsøg udført på bygmark.<br />
Feltobservationer<br />
På to nabomarker blev der i februar 1998<br />
udgravet fire målearealer på hver 4 m 2 ,<br />
<strong>og</strong> i væggene installeredes 28 TDR (Time<br />
Domain Reflectometry) sensorer i 0,4 <strong>og</strong><br />
0,8 m dybde. TDR-teknikken er en højfrekvent<br />
dielektrisk målemetode til bestemmelse<br />
<strong>af</strong> jordens <strong>vand</strong>indhold. De to<br />
marker var udlagt som kartoffelmark <strong>og</strong><br />
mark med vårbyg. Et antal jordprøver blev<br />
udtaget fra 0,1-0,5, 0,4-0,45 <strong>og</strong> 0,7-0,75 m<br />
dybde til måling <strong>af</strong> jordens volumenvægt,<br />
<strong>vand</strong>retentionskurve <strong>og</strong> mættet hydraulisk<br />
ledningsevne.<br />
To infiltrationseksperimenter blev gennemført<br />
dels i september 1998 <strong>og</strong> dels gennem<br />
1999. Det første eksperiment blev udført<br />
på industrikartofler på et areal, som<br />
tilførtes sporstof i form <strong>af</strong> bromid (4 x 4 m,<br />
200 g KBr m -2 ), hvorefter marken blev<br />
<strong>vand</strong>et med 30 mm grund<strong>vand</strong> fra et<br />
<strong>vand</strong>ingsanlæg med en intensitet <strong>af</strong> 30<br />
mm/time. Profilet blev udgravet efter et<br />
døgn, <strong>og</strong> jordprøver blev udtaget til bestemmelse<br />
<strong>af</strong> <strong>vand</strong>- <strong>og</strong> bromidindhold.<br />
Den matematiske model HYDRUS-2D,<br />
som er egnet til simulering <strong>af</strong> todimensional<br />
transport <strong>af</strong> <strong>vand</strong> <strong>og</strong> opløste stoffer,<br />
anvendtes til simulering i forbindelse<br />
med dette infiltrationseksperiment.<br />
Det andet eksperiment udførtes dels på<br />
en bygmark, dels på en kartoffelmark,<br />
hvor der i marts 1999 var installeret 16<br />
teflon-sugeceller i to render vinkelret på<br />
planterækkerne. Alle celler sad i 70 cm<br />
dybde <strong>og</strong> var under stadig vakuum. I juni<br />
1999 blev der på de to 100 m 2 store arealer<br />
tilført bromid-tracer <strong>og</strong> fire <strong>pesticid</strong>er i<br />
normal markkoncentration. Gennem sommeren<br />
<strong>og</strong> efteråret 1999 udt<strong>og</strong>es prøver til<br />
analyse for sporstof, <strong>vand</strong>kemi <strong>og</strong> <strong>pesticid</strong>indhold.<br />
Et varierende respons <strong>af</strong> TDR sensorerne<br />
efter <strong>vand</strong>ing <strong>og</strong> nedbør betyder, at<br />
n<strong>og</strong>le dele <strong>af</strong> jorden bliver fugtet op,<br />
mens <strong>vand</strong>transport mere eller mindre<br />
går uden om andre dele <strong>af</strong> jorden. Det<br />
fremgår <strong>af</strong> de indhentede TDR data, at<br />
<strong>vand</strong>ing <strong>og</strong> nedbør med høj intensitet<br />
kan medføre præferentiel transport helt<br />
ned til 0,8 m dybde.<br />
At kartoffelkammene ikke er en forudsætning<br />
for præferentiel transport fremgår<br />
<strong>af</strong>, at tydelig variation i TDR respons<br />
<strong>og</strong>så forekom efter at kartoffeloptagningen<br />
havde fundet sted i efteråret 1998. Det<br />
må i denne forbindelse d<strong>og</strong> tages med i<br />
betragtning, at nedbørsmængderne var<br />
meget høje i vinteren 98/99. Vandansamlinger<br />
på terrænoverfladen kan derfor<br />
være en årsag til præferentiel transport.<br />
Det andet infiltrationsforsøg i 1999 gav<br />
for kartoffelmarkernes vedkommende til<br />
resultat, at sporstoffet efter 8 dage viste<br />
meget høje koncentrationer mellem kartoffelkammene,<br />
mens koncentrationen<br />
under kammene var små i mere end to<br />
måneder efter udspredningen. Under bygmarken<br />
voksede koncentrationen langsomt<br />
gennem hele 1999, men den nåede<br />
aldrig de samme høje koncentrationer som<br />
på kartoffelmarken. Af infiltrationseksperimentet<br />
fremgår tydeligt, at <strong>vand</strong>et<br />
ved høj nedbørsintensitet fordeler sig ud<br />
fra bunden mellem to kamme (Fig. 1).<br />
14
DET STRATEGISKE<br />
MILJØFORSKNINGS-<br />
PROGRAM<br />
april 2000<br />
Dybde cm<br />
0<br />
-20<br />
-40<br />
-60<br />
-80<br />
mg Br/l<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0 20 40 60 80 100 120 140 160<br />
Længde cm<br />
Fig 1. Bromidkoncentrationen under en kartoffelmark<br />
24 timer efter udspredning <strong>og</strong> efter mark<strong>vand</strong>ing med<br />
30 mm.<br />
Fig. 2. Radioaktiv glyphosat (sorte punkter) adsorberet<br />
til sand fra Fladerne Bæk efter udvaskning gennem en<br />
uforstyrret sedimentsøjle. Det ses at al glyphosat findes<br />
adsorberet i de øverste 1,5 cm <strong>af</strong> jordsøjlen.<br />
30 mm <strong>vand</strong> var nok til at transportere<br />
bromid ned til mere end 90 cm dybde i<br />
løbet <strong>af</strong> et døgn. Lignende effekter er tidligere<br />
observeret efter <strong>vand</strong>ing med konventionel<br />
<strong>vand</strong>ingskanon (Jacobsen et al.<br />
1997). Resultaterne viser, at <strong>vand</strong>ingspraksis<br />
i vækstsæsonen kan være yderst<br />
ineffektiv <strong>og</strong> derudover medfører udvaskning<br />
<strong>af</strong> <strong>pesticid</strong>er <strong>og</strong> næringsstoffer til<br />
under rodzonen. Resultater fra simulering<br />
tyder endvidere på, at forskellen i udtørring<br />
<strong>og</strong> opfugtning <strong>af</strong> jorden kan forårsage<br />
denne form for præferentiel transport.<br />
Laboratorie-eksperimenter<br />
Kolonneeksperimenter, som blev udført<br />
med 14 C mærket glyphosat, har vist, at<br />
mobiliteten <strong>af</strong> dette <strong>pesticid</strong> i pløjelaget<br />
ved Fladerne Bæk er meget begrænset.<br />
Effekten <strong>af</strong> jord/glyphosat kontakttid, pH,<br />
fosforkoncentration <strong>og</strong> kolloidbåren transport<br />
<strong>af</strong> glyphosat i uforstyrrede kolonner<br />
(20 cm højde x 20 cm diameter) blev undersøgt.<br />
Udvaskning fra Fladerne Bæk<br />
kolonnerne var meget lav, u<strong>af</strong>hængig <strong>af</strong><br />
kontakttid, pH, <strong>og</strong> fosforkoncentration,<br />
mens det relative bidrag <strong>af</strong> kolloidbåren<br />
transport var mellem
DET STRATEGISKE<br />
MILJØFORSKNINGS-<br />
PROGRAM<br />
april 2000<br />
søjlens porevolumen. Ved en efterfølgende<br />
måling på 1 cm tykke jordskiver kunne<br />
det konstateres, at glyphosat var bundet<br />
til sediment i de øverste 2 cm (Fig. 2).<br />
Pesticidfund i det øverste grund<strong>vand</strong><br />
Der er analyseret for <strong>pesticid</strong>indhold i<br />
Fladerne Bæk grund<strong>vand</strong>et. Analyserne<br />
bekræfter, at der må ske en meget hurtig<br />
transport <strong>af</strong> <strong>pesticid</strong>er til grund<strong>vand</strong>et,<br />
idet <strong>pesticid</strong>er anvendt i både korn <strong>og</strong> kartofler<br />
findes hyppigt i det øverste grund<strong>vand</strong><br />
<strong>og</strong>så i sommerhalvåret, hvor den<br />
generelle <strong>vand</strong>transport mod grund<strong>vand</strong>et<br />
er ringe eller ikke finder sted på grund<br />
<strong>af</strong> den store fordampning. Bentazon, fenpropimorf<br />
<strong>og</strong> MCPA er fundet ofte.<br />
Konklusioner<br />
Undersøgelserne har vist at <strong>vand</strong>ing <strong>og</strong><br />
nedbør med høj intensitet forårsager<br />
præferentiel transport specielt ved kartoffeldyrkning,<br />
men <strong>og</strong>så i andre <strong>af</strong>grøder,<br />
samt at almindelig <strong>vand</strong>ingspraksis<br />
ofte er ineffektiv <strong>og</strong> vil medføre forøget<br />
udvaskning <strong>af</strong> opløste stoffer til grund<strong>vand</strong>.<br />
Den vigtigste årsag til præferentiel<br />
transport i kartoffeldyrkningsystemer kan<br />
være forskellen i udtørring <strong>og</strong> opfugtning<br />
<strong>af</strong> jorden.<br />
Litteratur<br />
◆ Jacobsen, O.H., Petersen, L.W. &<br />
Edlefsen, O. 1997: Undgå over<strong>vand</strong>ing<br />
<strong>af</strong> kartofler. Kartoffelproduktion<br />
26(3), 20-21.<br />
16
Change language