sou · GVB360d10 · 2008-01-01 00:00:00 — Dessa klimatfaktorer har därför stor betydelse för förekomsten av lättrörligt kväve i marken. Grödans upptag av markkväve styrs i sin tur av en rad klimatfaktorer såsom ljus, temperatur och vattentillgång. Ett effektivt upptag av kväve under växtsäsongen minskar risken för utlakning av kväve från rotzonen under pågående växtsäsong, men eliminerar inte den utlakning som är kopplad till nedbrytning av skörderester och annat organiskt material. En hög produktionsnivå medför större mängd skörderester och därmed högre utlakningsnivåer och vinter om marken ligger obevuxen. För att minska risken för utlakning av växtnäring och främst kväve och vinter har man arbetat för att införa en rad åtgärder – t.ex. begränsning av höstgödsling, minimerad jordbearbetning , förbud mot spridning av stallgödsel och på snöttäckt eller tjälad mark, arealstöd för höst och vinterbevuxen mark (fånggrödor) mm. Fånggrödor, vanligtvis ett gräs, kan sås in i stråsäd och får växa vidare och vinter, efter skörd av huvudgrödan. Fånggrödans upptag av kväve och vinter i har visat sig betydande och kan minska kväveutlakningen . Fånggrödan brukas ner innan sådd av nästa gröda och kan i viss mån fungera som en slags gröngödsling. Även höstgrödor kan fungera som s.k. fånggrödor men är vanligtvis mindre effektiva pga mindre rotdjup samt pga en del höstgrödor höstgödslas. Fleråriga minskar också risken för kväveutlakning eftersom marken då är vinterbevuxen. Kväveutlakningen efter en vall (efter s.k. vallbrott) kan däremot vara mycket hög pga den stora mängden skörderester. SOU 2007:60 Bilaga B 24 217 omfattande rotbiomassa som är förhållandevis lättnedbrytbar pga en låg kol-kväve-kvot i materialet. Risken för kväveutlakning från jordbruksmark är alltså starkt kopplad till nederbördsmönster och temperaturförhållanden. Förändringar i klimatet kommer därför att ha en direkt inverkan på risken för kväveförluster från jordbruksmark. Risken för kväveutlakning styrs också av tidpunkt för jordbearbetning, sådd, gödsling och skörd. Förändringar av tidpunkten för olika odlingsåtgärder kommer därför påverka risken för kväveutlakning. Utlakningsrisken är även starkt kopplad till produktionsnivåer och val av grödor och växtföljder. Förändringar i grödval och markanvändning kommer därmed att ha stor betydelse för utlakningsrisken. Fosforförluster från jordbruksmark är främst kopplad till transport av partikelbundet fosfor och styrs därmed av nederbördsmönster, topografi och jordens erosionsbenägenhet, samt av aktuell marktäckning (grödans förmåga att binda jorden). På lerjordar sker fosfortransport från markytan vid vattenflöde i stora porer och sprickor (makroporflöde). Fosforförluster påverkas också av tidpunkter och nivåer för gödsling och grödans fosforupptag. Förbud mot stallgödsling har införts i hela landet för att minska risken för betydande förluster av fosfor i samband med ytavrinning och snösmältning. Fosfor frigörs även vid utlakning av fryst växtmaterial , vilket i kombination med ytavrinning vid nederbörd eller snösmältning också bidrar till fosforförluster från jordbruksmark. Betydande utlakningsförluster har observerats från (främst baljväxter), höstoljeväxter och bevuxna trädor (M. , SLU; pers komm.). Risken för fosforförluster från jordbruksmark är alltså starkt kopplad till partikelerosion och nederbördsmönster, samt till klimatfaktorer som styr övervintringen av olika grödor. Förändringar i nederbördsmönster och övervintringsförhållanden kommer därför att påverka risken för fosforförluster från jordbruksmark. Fosforförluster styrs också av val av gröda och växtföljd samt gödslingsstrategi. Framtida förändringar i grödval och markanvändning kommer därför också att påverka risken för fosforutlakning. Risken för kväve- och fosfor förluster från jordbruksmark i ett framtida klimat kommer att bero av hur väl vi klarar att anpassa grödval, sorter, jordbearbetnings- och gödslingsåtgärder, tidpunkter för sådd och skörd samt markanvändning till de ändrade klimatförhållandena. Klimatet kommer att ha en direkt inverkan på Bilaga B 24 SOU 2007:60 218 kväve och fosforförluster som vi i viss utsträckning kan påverka genom anpassning av jordbruket. Den i klimatscenarierna predikterade ökade variabiliteten i klimatet mellan olika år, samt ökad frekvens av extrema väderhändelser, innebär en osäkerhetsfaktor som komplicerar anpassningen och som generellt kan leda till en ökad sårbarhet med avseende på oönskade näringsförluster från jordbruksmark. Följande analys av hur klimatförändringen kan tänkas påverka växtnäringsläckaget från jordbruksmark i är uppdelad i: A. Direkta klimateffekter; B. Indirekta effekter på nuvarande jordbruk/grödor; C. Effekter av förändringar i markanvändning. 6.2 Direkta klimateffekter på utlakning Bedömningen baseras på förändringar i nedanstående variabler, utifrån kartmaterial/och eller data från andra ingående delavsnitt (Vattentillgång) Växtperiodens längd, Nederbördsmängd (höst/vinter), Temperatur (höst/vinter) Snösmältning/Ytavrinning Växtperiodens längd kommer att öka i alla regioner (Tabell A2.2 och A2.4). Perioden med obevuxen mark /vinter kommer därmed att minska något i tidslängd. Nederbörden kommer dock att öka i hela landet (Tabell A6.1). Avdunstningen är låg eller måttlig. Avrinningen kommer därför att öka generellt då väsentlig areal av jordbruksmarken ligger obevuxen. Enligt uppskattningar i avsnittet Vattentillgång kommer avrinningavdunstning (nederbörd minus avdunstning, Tabell A6.2) att öka med minst +25 mm okt- februari, i hela landet. Dec-Feb kommer denna differens att öka med +45 till + i alla regioner. Störst blir ökningen i landets västra delar. Detta innebär en signifikant ökning av avrinningen , då marken ej är frusen. Högre vintertemperaturer (Tabell A2.7) och högre frekvens av mildväder kommer att bidra till ökad kvävemineralisering . I kombination med högre avrinning kommer SOU 2007:60 Bilaga B 24 219 detta med stor sannolikhet att leda till ökad risk för utlakning av kväve i hela landet, då marken ej är frusen. Variabiliteten i klimatet förväntas öka. Om perioder med omväxlande frysning och tining inträffar oftare, finns risk för en relativ ökning av fosforläckaget från fryst växtmaterial i t.ex. och höstoljeväxter. Ökad nederbörd och högre frekvens av intensiv nederbörd och vinter medför även ökad transport av partikelbundet fosfor från markytan via såväl markyteavrinning som makroporflöde. Dessa klimatförändringar kommer sannolikt bidra till ökad risk för fosforläckage och vinter. Snötäckets varaktighet kommer å andra sidan att minska och en mindre andel av nederbörden kommer att falla som snö jämfört med i dagens klimat (Tabell A2.5). Detta leder till minskad aytavrinning i samband med snösmältning, vilket i viss mån kan dämpa den totala ökningen av fosforförluster orsakad av faktorerna ovan. Nedan följer en mer specifik redogörelse för konsekvenserna av en klimatförändring med avseende på olika regioner och grödor. slättbygder utgör referensexempel. Övriga regioner diskuteras i relation till referensexemplet. slättbygder ~2085 Som ett exempel på hur en klimatförändring kan påverka näringsläckaget görs här en utförligare analys för Slättbygder (Ss), Scenario A2, ~2085, ECHAM4. Höstsäd Sådd av höstsäd kommer att ske senare () än för , (Tabell 2.2). kommer skörd av såväl höstsäd som vårsäd att ske något tidigare () än förut. Detta medför sannolikt att perioden med bar mark mellan skörd av förfrukt och höstsådd, blir längre. Aug-Sept förväntas bli torrare (Tabell A6.1). Eftersom nederbörden även förväntas minska kommer markvattenunderskottet i aug-sept vara stort. Eventuell nederbörd i Aug-Sept kommer därför främst fylla på markvattenförrådet och avrinningen kan förväntas bli liten eller obefintlig. Risken för N-läckage är därför generellt liten. Under senhöst och vinter (Okt-Feb) Bilaga B 24 SOU 2007:60 220 förväntas nederbörden öka med i genomsnitt /månad. Stora nederbördsmängder då marken ännu ligger obevuxen eller då höstgrödans rotdjup är litet medför stor risk för betydande N-läckage, pga relativt höga marktemperaturer i kombination med mineralisering av skörderester. Höstgrödan kan i viss mån fungera som fånggröda /vinter och minska risken för kväveläckage . Problemet är dock att övervintringen av höstgrödan försämras om den tillväxer alltför starkt före invintring. Risken för kväveutlakning och vinter är svår att förutspå och kommer att vara starkt beroende av etablering och övervintring av höstgrödan och grödans förmåga att ta upp mineraliserat markkväve under mildare perioder /vinter. Grödans upptag av kväve kommer, på våra breddgrader, dessutom att begränsas av den låga instrålningen. Risken för försämrad övervintring i ett klimat med ökad variabilitet är betydande. En mindre andel av nederbörden kommer att falla som snö och snötäckets varaktighet kommer att minska. Därmed kommer en större andel av nederbörden att infiltrera genom marken. Detta i kombination med risk för försämrad övervintring och ökad nederbörd, ökar risken för kväveläckage . Tillväxten börjar tidigare, vilket medför tidigare upptag av mineraliserat markkväve och därmed minskad risk för Nläckage. Nederbörden förväntas dock öka under tidig vår (/månad i FebMars), vilket medför ökad risk för N-läckage, i synnerhet från markskikt under rotzonen. Dålig etablering, eller övervintring av grödan, samt litet rotdjup förhöjer risken för Nläckage ytterligare i samband med omfattande nederbörd. Sammanfattningsvis kommer sannolikt N-läckaget från höstvete att öka. Effekten av högre temperaturer och därmed ökad kvävemineralisering i kombination med ökad nederbörd och avrinning under senhöst-vinter-tidig vår kommer att få större kvantitativ betydelse än höstvetets förmåga att ta upp kväve . Även fosforläckaget kan öka om högre frekvens av intensiva nederbördstillfällen och utlakning av fryst material i ett klimat med omväxlande kalla och varma vinterperioder får större kvantitativ betydelse än minskningen av ytavrinning kopplat till snösmältning. För att fastställa den kvantitativa effekten av olika faktorer behövs dock nogrannare beräkningar och studier. Resultatet kan dessutom bli olika för olika platser beroende på att nederbördsökningen är högre i västra jämfört med östra SOU 2007:60 Bilaga B 24 221 , och pga olika faktorer kommer att ha olika kvantitativ effekt på olika typer av jordar. Vårsäd Temperaturmässigt skulle vårsådden kunna ske ~2085. Tidpunkten för sådd kommer dock att senareläggas pga för hög markfuktighet . I praktiken kommer därför vårsådden att tidigareläggas med max . Skörd av vårsäd kommer att ske tidigare . Vattentillgången för grödan under växtsäsongen förväntas minska, pga minskad nederbörd under junijuli. Detta medför viss ökad risk för att säden brådmognar och därmed lägre totalt upptag av markkväve och/eller gödselkväve under växtsäsongen. Konsekvensen blir viss ökad risk för att outnyttjat kväve finns kvar i markprofilen efter skörd, vilket sedan kan bidra till ökad kväveutlakning /vinter. Sådd av efterföljande höstgrödor kommer att ske , pga nederbörden och därmed markfuktigheten förväntas vara låg . Förskjutningen av odlingsperioden för vårstråsäd innebär därmed att perioden med obevuxen mark innan sådd av nästa gröda kommer att förlängas – se ovan. Även utvecklingen av en insådd fånggröda kan hämmas pga sensommartorka vilket resulterar i sämre utveckling av fånggrödans rotsystem och därmed sämre kväveupptag under höstvinter. Sammanfattningsvis kommer vattenbrist under växtsäsongen att inträffa med högre frekvens. Effekten av detta på vårsäden beror på vid vilket utvecklingsstadium som vattentillgången blir kritisk för grödan. Ökad frekvens av vattenstress under växtsäsongen medför ökad risk för brådmognad, vilket i sin tur medför ökad risk för överskottskväve i markprofilen efter skörd. Även tillväxten av fånggrödor kan hämmas. Båda dessa faktorer medför ökad risk för kväveutlakning och vinter. Kväveläckaget efter skörd av vårstråsäd kommer med stor sannolikhet att bli högre under höstvinter pga den direkta effekten av ökad nederbörd och temperatur, såvida man inte lyckats etablera en effektiv fånggröda. En fånggröda minskar även risken för fosforläckage kopplat till partikelerosion, men ökar å andra sidan risken för fosforutlakning från fryst växtmaterial. För att fastställa i vilken omfattning dessa två faktorer tar ut varandra behövs mer detaljerade beräkningar och Bilaga B 24 SOU 2007:60 222 studier kopplat till mellanårsvariationer i ett förändrat klimat och olika jordar och platser. Höstoljeväxter Höstoljeväxter kommer liksom höstsäd att sås senare . Höstoljeväxter har stort kväveupptag och fungerar därför i viss mån som fånggröda (H. , SLU, pers komm; G. , SLU.). Effekten motverkas dock av att höstoljeväxter ofta höstgödslas. Höstoljeväxter är dessutom känsligare för övervintringsförhållanden jmf höstsäd. Höstoljeväxter efterlämnar även stora mängder skörderester med relativt låg kol-kväve kvot. Detta material mineraliseras snabbt och kan ge upphov till betydande kväveläckage efter skörd. Insådd av fånggrödor görs sällan i praktiken pga konkurrensen med huvudgrödan riskerar att bli för stor. Ökad vinternederbörd och avrinning i kombination med högre marktemperaturer kommer att medföra ökat kväveläckage och vinter efter skörd av höstoljeväxter, såvida man inte lyckas etablera en efterföljande höstsådd gröda som har ett mycket effektivt kväveupptag. Risk för utvintring av höstoljeväxter i ett klimat med ökad variabilitet kan även bidra till ökat kväveläckage under tidig vår. Våroljeväxter Kväveläckage efter skörd av våroljeväxter kan liksom för höstoljeväxter vara betydande pga grödan efterlämnar lättnedbrytbara skörderester. I ett varmare klimat med större höst- och vinternederbörd kommer därför sannolikt kväveläckaget efter skörd av våroljeväxter att öka jämfört med nuvarande nivåer. marktemperaturer /vinter medför ökad mineralisering. Detta i kombination med ökad höst/vinter nederbörd medför risk för en relativ ökning av kväveläckaget efter ett vallbrott. Ökad nederbörd i kombination med ökad frekvens av omväxlande varma och kalla perioder medför även risk för en relativ ökning av fosforläckaget från växande . SOU 2007:60 Bilaga B 24 223 Övriga regioner ~2085 Ökningen i nederbörd och temperatur under senhöst-vinter (OktFeb) är generell i hela landet. Risken för ökat växtnäringsläckage kommer därför följa samma principer för övriga regioner, som diskuterats för exemplet slättbygder. Det finns en större gradient i nederbördsökningen mellan öst och väst i regioner och än mellan dessa regioner. Risken för ökat växtnäringsläckage kommer därför vara högre i de västra regionerna än i öst. Nederbördsökningen är i vissa delar av något mindre än i sydligare regioner. Ökningen i differensen mellan nederbörd och avdunstning är emellertid ungefär densamma som för sydligare regioner. Temperaturökningen är något större i de norra regionerna men av samma storleksordning i alla regioner. Man kan därför förvänta sig en generell ökning av käveläckaget från jordbruksmark i alla regioner pga den direkta effekten av ökad temperatur och därmed ökad mineralisering och ökad avrinning . I landets sydliga regioner kommer sannolikt risken för utvintring av höstgrödor att minska pga frost blir mindre förekommande. Minskat snötäcke kommer att få störst effekt i och nordligare regioner. Detta kommer att leda till minskad ytavrinning i samband med snösmältning, vilket kan minska därtill kopplade förluster av partikelbundet fosfor. Å andra sidan kan utlakningen av fosfor från fryst växtmaterial komma att öka i dessa regioner. Högre vinternederbörd leder dessutom sannolikt till en generell ökning av partikelbunden transport av fosfor. ~2025 Förändringarna Echam4-scenarier i nederbörd under senhöst och vinter år ~2025 är i storleksordning ca hälften av den för ~2085, men följer samma regionala mönster (Tabell A6.1). Ökningen av temperaturen är av den för ~2085. Slutsatser rörande kvantitativa förändringar av näringsläckaget förblir osäkra utan nogrannare beräkningar för olika regioner. Generellt kan man förvänta sig en viss ökning av växtnäringsläckaget år ~2025 jämfört med referensperioden; men betydligt lägre än för ~2085. På basis av predikterade temperatur Bilaga B 24 SOU 2007:60 224 och nederbördsförändringar kan ökningen ~2025 vara i storleksordningen av ökningen ~2085. HADAM3H De scenarier för ~2085 som baserar sig på HADAM3H ger ungefär samma mönster som ECHAM4, vad beträffar ökningen i differensen mellan nederbörd och avdunstning Dec-Feb för olika regioner (Tabell A6.2). Perioden Sept-Nov kontrasterar emellertid och indikerar en svag minskning (-) enligt HADAM3H medan ECHAM4 indikerar en ökning (+30 till +50 mm). Prediktioner av växtnäringsläckage baserade på klimatscenarier från HADAM3H kan därför förväntas ge måttligare ökningar av växtnäringsläckaget jämfört med prediktioner baserade på ECHAM4. En tidigare studie av klimatförändringens effekter på kväveläckaget från ett jordbruksdominerat avrinningsområde i bekräftar detta antagande (Arheimer et al., 2005). 6.3 Indirekta klimateffekter på utlakning Kommer avkastningsnivåerna för befintliga grödor att öka pga gynnsammare klimat, längre växtsäsong och högre CO2-halt i luften, eller kommer andra motverkande faktorer, t.ex. sommartorka/brådmognad och sjukdomstryck leda till i stort sett bibehållna avkastningsnivåer? Enligt de beräkningar som redovisas i avsnittet om Markanvändning skulle hektarskördarna av höstvete, vårvete, höstraps, korn och vall öka med i . I beräknas höstveteskördarna öka (Tabell 1.17). En ökning av utlakningen kopplad till skördeökning bör sättas i relation till insatsmedel, samt relateras till ökningen i utbytet (avkastning). Generellt sett gäller dock att ökade avkastningsnivåer leder till större kvantitet skörderester och därmed risk för ökad utlakning av kväve i samband med nedbrytning och mineralisering av skörderester (et al., 2006). Högre produktionsnivåer kräver också högre fosforgödsling, vilket i sin tur medför ökad risk för fosforläckage. Längre växtsäsong gör att produktionsnivåerna för vall kan öka. Produktionen kan dock hämmas av vattenbrist /tidig SOU 2007:60 Bilaga B 24 225 höst. Torra markförhållanden medför även lägre kvävemineralisering under växtsäsongen. Den positiva effekten av längre växtsäsong för kan således motverkas av såväl vattenbrist som lägre kväveleveranser från marken. Preliminära simuleringar av vallproduktionen i ett framtida klimat tyder dock på att vattenfaktorn ej kommer att inverka negativt på första vallskörden och ej heller starkt begränsa andra skörden (Se avsnitt 2. Simuleringarna indikerar snarare en viss produktionshöjning av den totala vallskörden. Högre produktionsnivåer medför risk för större kväveläckage efter vallbrott. Efterföljande höstgrödor kan i viss mån minska denna risk genom effektivt kväveupptag. De vanligtvis stora mängderna mineralkväve i marken efter ett vallbrott kommer dock sannolikt att vara större än någon höstgröda förmår ta upp. Eftersom nederbördsmängderna /vinter beräknas öka liksom temperaturen, är risken stor för en relativ ökning av kväveläckaget efter vallbrott. 6.4 Effekter av förändringar i markanvändning Nordgränsen för odling av flera höstgrödor, t.ex. höstraps och höstvete, kommer att flyttas norrut. Detta innebär en större total areal av höstbevuxen mark ur ett nationellt perspektiv. I viss mån kan höstsådda grödor fungera som s.k. fånggrödor och därmed minska kväveläckaget /vinter. Många höstgrödor höstgödslas emellertid. Detta minskar höstgrödans fånggrödeeffekt och medför också ökad risk för kväveutlakning, om kraftig nederbörd inträffar strax efter gödslingstillfället. Ökad areal höstsäd kan leda till ökning eller minskning av kväveutlakningen från jordbruksmark, beroende på gödslingsstrategin för de höstsådda grödorna. Höstsådda grödor har generellt en högre avkastningsnivå än vårsådda grödor. En större areal höstsådda grödor kan därför, generellt, bidra till högre förluster av växtnäring /vinter pga nedbrytning av större mängder skörderester. Höstvete och höstraps förväntas öka på bekostnad av vallarealen. Nettoeffekten av denna markanvändningsförändring är svår att förutsäga utan nogrannare beräkningar. Generellt sett kommer dock förändringen leda till en större jordbruksareal i öppen odling, vilket sannolikt ökar utlakningen av växtnäring från jordbruksarealen ur ett nationellt perspektiv. Bilaga B 24 SOU 2007:60 226 Odlingen av majs förväntas öka i ett varmare klimat. Majsensilage har bättre fodervärde än gräsensilage. Man kan därför förvänta sig en övergång från gräsvallar och gräsensilage till odling av fodermajs. Denna förändring leder till minskad vallareal. Fodermajs gödslas kraftigare än . En ökning av majsarealen skulle därför medföra att mer mark kommer att vara i s.k. öppen odling, där marken bearbetas och plöjs och till ökad gödsling av foderarealen. Båda dessa faktorer leder med stor sannolikhet till ökad utlakning/transport av såväl fosfor som kväve från motsvarande arealer. En ökad areal av höstoljeväxter kan leda till ökad risk för fosforläckage kopplat till utlakning från fryst växtmaterial. En minskad vallareal kan i viss mån kompensera för ökningen av arealen höstoljeväxter i detta avseende. Den minskade vallarealen medför å andra sidan att större markarealer kommer att vara i öppen odling och därmed mer utsatta för fosforläckage kopplat till transport av partikelbundet fosfor. Sammanfattningsvis kommer sannolikt arealen höstsådda grödor öka, vilket kommer att medföra ökad höstgödsling och minskad odling av . Dessa faktorer leder till risk för en relativ ökning av näringsläckaget. Övergång från gräsensilage till majsensilage kan öka näringsläckaget pga kraftigare gödsling och större areal öppen mark. 6.5 Sammanfattning och jämförelse med tidigare studier Kväveläckage Många faktorer pekar på att en klimatförändring kommer att medföra ökad risk för kväveläckage från svensk jordbruksmark: Aktuella klimatscenarier indikerar att både temperatur och nederbörd kommer att öka /vinter i hela landet. Ökad temperatur kommer att bidra till ökad mineralisering av kväve i jordbruksmark /vinter. Ökade nederbördsmängder kommer att bidra till mer omfattande utlakning av lättrörligt kväve från jordbruksmark . Av vinternederbörden kommer andelen snö att minska liksom snötäckets varaktighet. Andelen av vinternederbörden som SOU 2007:60 Bilaga B 24 227 infiltrerar marken kommer därför att öka, vilket kan öka kväveutlakningen ytterligare. Den direkta effekten av förändringar i klimatet /vinter kommer alltså sannolikt att leda till en generell ökning av kväveläckaget från jordbruksmark. Ökad variabilitet i klimatet medför ökad risk för utvintring av höstgrödor, i vissa regioner, vilket ökar risken för kväveläckage under vinter-tidig vår. Produktionsnivån per areal kommer sannolikt att öka, vilket bidrar till ökad risk för kväveläckage och vinter. Större diskrepens mellan grödans kvävebehov och markens förmåga att leverera kväve under växtsäsongen kan medföra behov av ökad kvävegödsling, för vissa grödor, vilket medför risk för ökat kväveläckage. Större diskrepens mellan grödans kvävebehov och markens förmåga att leverera kväve under växtsäsongen kan medföra behov av ökad kvävegödsling, för vissa grödor, vilket medför risk för ökat kväveläckage. Ökningen av växtperiodens längd kommer ej att kompensera för ökningen av kväveläckaget. En minskning av vallarealen och en större areal mark i öppen odling medför att en större areal bearbetas och plöjs , vilket i sin tur sannolikt kommer att bidra till ökat kväveläckage. En ökning av arealen fodermajs på bekostnad av vallodling medför ökad gödsling och därmed risk för större kväveläckage. En ökad areal höstsådd mark kan i viss mån minska kväveläckaget genom att höstsådda grödor kan fungera som fånggrödor under milda höst/vinter perioder.