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"

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

Discharge of nitrate-containing groundwater into a coastal marine environment

The discharge of nitrate-containing fresh groundwater from a sandy coastal aquifer and into the adjacent shallow marine environment was investigated near Esbjerg at the northern end of the Wadden Sea in Denmark. The geological structure of the coastal site was determined from drilling data and geoelectrical methods such as multi-electrode profiling (MEP). The distribution of shoreface sediment containing freshwater was mapped using MEP, underwater multi-electrode profiling (UMEP) and the electrical conductivity measured on pore waters. Freshwater discharge fluxes were measured using seepage meters and estimated from observed head gradients and measured hydraulic conductivities in the aquifer sediments. The nitrate distribution in the coastal sediments was obtained from water samples. A groundwater flow model was established to quantify the groundwater flow and travel times, and the distribution of freshwater discharge along the coastline. Results show that on the watershed scale the fresh groundwater discharge is controlled by sand filled buried channels that connect the aquifer with the shoreface sediments. The freshwater discharge along the coastline is at this scale probably best estimated by the groundwater flow model. However, at a more detailed scale the distribution of freshwater discharge in the intertidal zone is controlled by small scale geological heterogeneity and models are unable to predict what happens at a small scale on the beach and offshore. For that purpose UMEP, seepage meters, pore water sampling and local hydraulic gradients are more useful. These measurements indicate that the freshwater discharge occurs in distinct zones and that the highest discharge is near the high tide line, decreasing rapidly in a seaward direction. Nitrate is abundant in the shallow groundwater of the coastal aquifer and is also present in the discharging fresh groundwater at certain patches along the coast. However, on average very little nitrate is observed in the f