Har studert hvilken effekt jordbruk og klima har på vannkvalitet

NO_agri_fieldwork_winter_hannah_wenng_cropped

PhD-stipendiat Hannah Wenng sjekker at turbiditetssensoren utplassert i Skuterudbekken virker som den skal. Foto: Joris Stuurop

Mer nedbør, og mer intens nedbør, fører til økt risiko for tap av partikler og næringsstoffer fra jordbruksområder. I doktorgradsarbeidet sitt har Hannah Wenng studert sammenhenger mellom jordbruksdrift, klima og vannmiljø i små nedbørfelt. Torsdag disputerer hun ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU) i Ås.

Jorderosjon betyr at jorden på overflaten løsner og blir dratt av gårde av rennende vann og vind. På dyrket mark, inneholder jorda gjerne viktige næringsstoffer for plantevekst. Dersom denne jorda havner på avveie, kan den utgjøre en miljøtrussel for nærliggende ferskvannsforekomster.

Et viktig næringsstoff som ofte følger med erosjon på dyrket jord, er partikkelbundet fosfor. Tap av fosfor til ferskvann kan føre til eutrofiering, en prosess der algeproduksjonen øker på grunn av tilførsel av næringsstoffet. Dette kan igjen føre til tap  av oksygen nær bunnen der biomassen brytes ned.

For å finne ut hvilke tiltak som er best egnet til å redusere slike fosfortap, er det nødvendig å skaffe til veie god kunnskap om prosessene knyttet til partikkelavrenning.

I forbindelse med sin PhD, har stipendiat Hannah Wenng studert nedbørfeltprosesser knyttet til avrenning av jord og næringsstoffer og hvordan klimaendringer spiller inn.

Torsdag disputerer hun ved Norges miljø- og biovitenskapelig universitet (NMBU) i Ås.

Sensor_HW.jpg
En turbiditetssensor tar kontinuerlige målinger av uklarhet i vann, og brukes som en kvalitetsparameter for å beskrive partikkelkonsentrasjonen. Foto: Hannah Wenng

Har målt partikkelkonsentrasjon i jordbruksbekker

Turbiditet er et mål på uklarhet i vann, og brukes som en kvalitetsparameter for å beskrive konsentrasjonen av partikler. Jo flere partikler, jo mer uklart er vannet.

Hannah Wenng installerte turbiditetssensorer i to av jordbruksbekkene på Østlandet som er med i det nasjonale jord- og vannovervåkingsprogrammet JOVA. Turbiditetsdataene hun fikk ut kombinerte hun med data om avrenning.

– Fordelen med å bruke turbiditetssensorer, er at de har en høy målingsfrekvens, noe som gjør det mulig å studere hvordan partiklene beveger seg i bekkene i nedbørsepisoder, forteller Wenng.

– Det at JOVA registrerer landbruksaktiviteter som datoer for gjødsling, såing og høsting, gjorde det mulig å studere hvordan avrenning og jordbruksdrift påvirker prosessene for mobilisering og transport av partikler og partikkelbundet fosfor i nedbørfeltet. 

 

Områder ved og i bekk bidrar med mest partikler

Resultatene fra målingene til Wenng viste at turbiditet samsvarte godt med mengde partikler og partikkelbundet fosfor i bekkene.

 Sammen med kolleger utviklet hun en indeks for avstand og jordtilstand, som indikerer sannsynligheten for at vann og partikler blir transportert til bekken fra ulike deler av nedbørfeltet.

– I begge nedbørfeltene, oppdaget vi at det var områder nær eller i bekken som ga det høyeste bidraget av partikler, forteller Wenng.

Det var særlig avrenning som ga økt turbiditet, men også lagringskapasiteten for vann i jorda og intensiteten på nedbøren spilte en rolle.

–  I tillegg observerte vi at når to nedbørepisoder fulgte hverandre, var turbiditeten lavere i den andre enn den første. Dette kan skyldes at den første episoden dro med seg mest tilgjengelige sedimenter fra jorda når nedbøren var på topp, forklarer hun.

mg202110_DSC_0062.jpg
Buffersoner med vegetasjon mellom jordet og jordbruksbekken stabiliserer først og fremst jorda, men hvis det er høy vannføring kan trær og planter også bidra til å bremse vann. Tregere vannføring kan bidra til mindre partikkeltap, også når det kommer store mengder nedbør. Foto: Morten Günther

Vegetasjonssoner stabiliserer jorda og bremser vannføring

Mye jordarbeiding med lite vegetasjonsdekke ga de høyeste partikkelkonsentrasjonene i bekkene.

Det finnes flere tiltak som kan bidra til å redusere partikkel- og næringsstofftap fra jordbruksarealer, blant annet å la åkeren overvintre i stubb. Fangvekster er et annet effektivt tiltak. De tar opp næringsstoffer og beskytter jorda mot erosjon og utvasking etter at kornet er høstet.

I tillegg kan bonden legge inn buffersoner med vegetasjon mellom jordet og jordbruksbekken.

– Buffersoner med vegetasjon stabiliserer først og fremst jorda, men hvis det er høy vannføring kan trær og planter også bidra til å bremse vann, sier Hannah Wenng.

– Tregere vannføring kan bidra til mindre partikkeltap, også når det kommer store mengder nedbør. Det er viktig med tanke på at klimaet vårt er i hurtig endring og at det mest sannsynlig vil bli mer nedbør med mer intense nedbørepisoder i tiden som kommer.

KONTAKTPERSON
13-14-15.jpg
Jord- og vannovervåking i landbruket Miljøtilpasset jordarbeiding
Disputas

Hannah Wenng er én av flere stipendiater tilknyttet BIOWATER – Nordic Centre of Excellence som blir ledet av NIBIO og NMBU.

Torsdag 18. november disputerer hun over PhD-avhandlingen “Impact of climate and agricultural management on hydrology and water quality. A headwater catchment scale approach”.

Tema for prøveforelesningen er “Future mitigation of phosphorus loss to waters – upscaling from small scale processes to large scale effects”.

Tid og sted for prøveforelesning og disputas:

Torsdag 18. November kl. 12.15 i auditorium, SKP, Kirkeveien 16, 1430 Ås.

Det er også mulig å delta digitalt: https://nmbu.zoom.us/j/66860298944

Artikler som inngår i doktorgraden

I.

Marttila H, Lepistö A, Tolvanen A, Bechmann M, Kyllmar K, Juutinen A, Wenng H, et al. (2020) Potential impacts of a future Nordic bioeconomy on surface water quality. Ambio49 (11), 1722–1735.

II.

De Wit H, Lepistö A, Marttila H, Wenng H, et al. (2020) Land-use dominates climate controls on nitrogen and phosphorus export from managed and natural Nordic headwater catchments. Hydrological Processes 34 (25), 4831-4850.

III.

Wenng H, Bechmann M, Krogstad T, Skarbøvik E (2020) Climate effects on land management and stream nitrogen concentration in small agricultural catchments in Norway. Ambio49 (11), 1747-1758.

IV.

Wenng H, Barneveld R, Bechmann M, Marttila H, Krogstad T, Skarbøvik E (2021) Sediment transport dynamics in small agricultural catchments in a cold climate: A case study from Norway. Agriculture, Ecosystems and Environment 317.

V.

Wenng H, Croghan D, Bechmann M, Marttila H (2021): Hydrology under change. Long-term annual and seasonal changes in small agricultural catchments in Norway. Hydrology Research.

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.