home    about    browse    search    latest    help 
Login | Create Account

Simulering af DOC og DON i indsatsområde "Søndersø" på Fyn: Endelig rapport for Arbejdspakke 6 i projektet "Regional Grundvandsbeskyttelse ved hjælp af optimerede Økologiske Dyrkningssystemer"

Styczen, M.; Poulsen, R.N.; Gudbjerg, J. and Gjettermann, B. (2005) Simulering af DOC og DON i indsatsområde "Søndersø" på Fyn: Endelig rapport for Arbejdspakke 6 i projektet "Regional Grundvandsbeskyttelse ved hjælp af optimerede Økologiske Dyrkningssystemer". [Simulation of DOC and DON in groundwater protection area "Søndersø" on Funen: Final report for work package 6 of the project "Regional Groundwater Protection by optimised organic farming systems".] DHI Water & Environment, Hydrology, Soil and Waste.

[img] PDF
6Mb

Summary

Der er gennemført en beregning af udvaskning af nitrat, ammonium, DOC og DON for en konventionel og en økologisk situation i et indsatsområde ved “Søndersø” på Fyn. Beregningerne er udført med DAISY-modellen, indeholdende et nyudviklet DOC/DON-modul og MIKE SHE-modellen.
Modelopsætningen, der dækker et noget større område end selve indsatsområdet, baserer sig på den eksisterende arealanvendelse og landbrugssituation for en del af området, og ekstrapoleret i den nordvestlige del. Ekstrapolationen dækker kun en lille del af det faktiske indsatsområde. Modelopsætningerne bygger på tidligere modelleringsstudier i samme område.
Koncentrationerne af DOC og DON er stort set ens i de to scenarier på grund af, at den styrende faktor er jordens organiske pulje. På grund af større forekomst af græsmarker i økologisk landbrug ville man forvente en opbygning af den organiske pulje, men DAISY-modellen synes at undervurdere denne faktor. Forskellen i DOC/DON-produktion mellem konventionelt og økologisk jordbrug forventes derfor også at være undervurderet. For at beskrive DOC/DON-dynamikken i grundvandet, er den udvaskede mængde opdelt i forskellige puljer, med forskellige C/N-forhold og nedbrydningstid.
Mængden af uorganisk nitrat udvasket fra rodzonen er væsentligt lavere i indsatsområdet efter omlægning til økologisk brug, nemlig 29 kg N/ha i forhold til 70 kg N/ha i gennemsnit før omlægningen.
Effekten af omlægningen er noget forsinket. Nitratkoncentrationen til dræn falder fra 13.2 kg nitrat-N/ha (2003-2012) i det konventionelle scenarie til 9.5 kg nitrat-N/ha i det økologiske scenarie, opgjort som gennemsnit for de første 10 år af omlægningen (samme klimaserie og periode). For koncentrationerne i det øverste grundvandsmagasin bliver koncentrationsændringerne først rigtigt synlige mod slutningen af simuleringsperioden, men ikke i alle beregningspunkter. I 2013 er forskellen mellem den gennemsnitlige nitratkoncentration i det konventionelle og økologiske scenarie 9 procent (af koncentrationen for det konventionelle scenarie med redoxzone og DOC-nedbrydning implementeret), men det skylles at kun en lille del af det øverste magasin har en alder på 0-10 år. Fortsættes beregningerne derfor i yderligere 30 år, vil den lavere udvaskning i det økologiske scenarie også slå væsentligt kraftigere igennem på grundvandskoncentrationerne. Men man kan altså ikke forvente en umiddelbar effekt af en dyrkningsomlægning på en nitrattruet grundvandsindvinding.
Omkring 52 % af nitraten, der forlader rodzonen i indsatsområdet, reduceres i redoxzonen. Da dette gælder for begge scenarier, er der i de pågældende områder ingen effekt af omlægning. DOC-betinget denitrifikation har fjernet yderligere ca 6 % af nitraten i det konventionelle scenarie. Da den nedvaskede DOC-mængde er lille i beregningerne, kan dette tal være undervurderet, især i det økologiske scenarie. På den anden side er det antaget, at alt DOC-nedbrydning medvirker til denitrifikation, hvilket er en overvurdering. Forskellen mellem denne beregning og det økologiske scenarie er kun yderligere 4 procent i 2013 (konservativ transport og konventionelt scenarie = 100 %).
I denne rapport er gjort en række simple antagelser om nedbrydning, nitrifikation, denitrifikation og sorption i grundvandszonen. Antagelserne fører til en udvikling i DOC og DON, der nogenlunde svarer til generelle observationer vedrørende koncentrationer og C/N-forhold, men der foreligger ikke måledata eller detailundersøgelser, der kan anvendes til en mere detaljeret parameterisering og procesforståelse. For at opnå en bedre forståelse af betydningen af DOC-produktion på denitrifikation, ikke mindst i økologisk produktion, kræves derfor yderligere undersøgelser.

Summary translation

Calculations of leaching of nitrate, ammonia, DOC and DON were carried out for conventional and organic farming systems in a groundwater protection area “Søndersø” on Funen. The calculations were performed with the DAISY model equipped with a newly developed DOC/DON-module and the MIKE SHE model.
The model setup, covering a much larger area than the protection area, is based on the existing land use and agricultural situation for a part of the area and extrapolated in the north-western part. The extrapolation only covers a small part of the groundwater protection zone. The model set-up is based on earlier model studies in the same area.
The concentrations of DOC and DON are almost equal in the two scenarios due to the fact that the governing factor is soil organic matter. Due to the higher frequency of grass fields in organic farming, an increase in soil organic matter is expected, but the DAISY model appears to underestimate this factor. The difference in DOC/DON-production between conventional and organic farming is therefore also expected to be underestimated. To describe the DOC/DON-dynamics in groundwater, the leached amount is divided into different pools with different C/N-ratio and degradation time.
The amount of inorganic nitrate leached from the root zone is considerably lower in the groundwater protection area after conversion to organic farming, 29 kg N/ha compared to 70 kg N/ha in average before the conversion.
The effect of the conversion is delayed. Nitrate concentrations to drain drops from 13.2-kg nitrate-N/ha (2003-2012) in the conventional scenario to 9.5-kg nitrate-N/ha in the organic scenario, calculated as average for the first 10 years of the conversion (same climate and period). For the concentrations in the upper groundwater aquifer the change become very visible only towards the end of the simulation period, and not in all calculation points. In 2013, the difference between the average nitrate concentration in the conventional and organic scenario is 9% (of the concentration in the conventional scenario with redox zone and DOC-degradation implemented), but this is due to the fact that only a small part of the aquifer has an age of 0-10 years. If the calculation is continued for another 30 years, the lower leaching in the organic scenario will influence the groundwater concentrations more significantly. But an immediate effect of a change in land use on a nitrate threatened groundwater extraction site cannot be expected.
Around 52 % of the nitrate leaving the root zone in the groundwater protection area are reduced in the redox zone. This happens in both scenarios, and in the respective areas, there is no effect of the land use change. DOC-caused denitrification has removed further 6 % of the nitrate in the conventional scenario. Because the amount of leached DOC is small in the calculations, this figure may be underestimated, particularly in the organic farming scenario. On the other hand, it is assumed that all DOC-degradation is linked to denitrification, which is an overestimation. The difference between this calculation and the ecological scenario is only further 4 % in 2013 (conservative transport and conventional scenario being 100 %)
In this report, a number of simple assumptions are made concerning degradation, nitrification, denitrification and sorption in the groundwater zone. The assumptions cause a development in DOC and DON, which corresponds to general observations concerning concentrations and C/N-relationship, but no measurement data or detailed investigations are available that can be used for a more detailed parameter- and process understanding. To reach a better understanding of the importance of DOC-production on denitrification, not least in organic farming, further investigations are required.

EPrint Type:Report
Keywords:DOC, DON, groundwater protection, nitrogen leaching
Subjects: Farming Systems
Research affiliation: Denmark > DARCOF II (2000-2005) > I.16 (OKOVAND) Regional groundwater protection by optimised organic farming systems
Deposited By: Styczen, PhD Merete
ID Code:5401
Deposited On:01 Sep 2005
Last Modified:12 Apr 2010 07:31
Document Language:Danish - Dansk
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:We expect to produce a paper for an international journal describing the content of the report.

Repository Staff Only: item control page