Quantifications of the total nitrogen and total phosphorus loads and retention changes in the Mūša river catchment using FyrisNP 3.1 model

Abstract

Straipsnyje pateiktos taikant FyrisNP 3.1 modelį apskaičiuotos bendrojo azoto (NB) ir bendrojo fosforo (PB) apkrovos, patenkančios iš žemės ūkio ir sutelktosios taršos šaltinių, įvertintas modelio patikimumas, azoto ir fosforo sulaikymas Mūšos upėje ir jos pagrindiniuose intakuose 2000-2010 metais. Mūšos upės baseino NB ir PB 2000-2010 m. modelio efektyvumas atitinkamai E = 0,42 ir 0,31, koreliacijos koeficientas r = 0,65 ir 0,58, santykinė paklaida 46,0 ir 37,2 %. Taikant FyrisNP modelį nustatyta, kad NB žemės ūkio tarša ir sutelktoji tarša sudaro atitinkamai 91,6 ir 6,1 %, o PB - 42,2 ir 38,9 %. Skaičiavimų rezultatai rodo, kad NB tarša iš žemės ūkio veiklos yra šiek tiek padidėjusi, o PB sutelktoji tarša gerokai sumažėjusi. Mažiausios NB ir PB vienetinės apkrovos buvo Lėvens upės pabaseinyje aukščiau Kupiškio, atitinkamai 5,1 ir 0,035, o didžiausios - Tatulos pabaseinyje aukščiau Trečionių - 12,7 ir 0,08 kg ha-1. NB ir PB taršos sulaikymas, apskaičiuotas taikant FyrisNP modelį, Mūšos upės ir intakų vagose yra atitinkamai 22,2 ir 11,5 %. Lyginant Mūšos baseino septynių upių pabaseinių 1997-2006 m. modeliavimo rezultatus su keturių upių pabaseinių modeliavimo 2000-2010 m. rezultatais nustatyta, kad NB tarša beveik nepakito, tuo tarpu PB sutelktoji tarša sumažėjo 4,1 %. Pakeitus vandens kokybės stebėsenos vietas ir sumažinus stebėsenos kiekį NB ir PB santykinė paklaida padidėjo atitinkamai 24,8 ir 7,0 %. Norint užtikrinti tinkamą modeliavimo efektyvumą, vandens kokybė visų didesnių upių žiotyse potvynio metu turi būti stebima 2-4 kartus per mėnesį, o likusį laiką - kartą per mėnesįThe paper presents the data-oriented FyrisNP 3.1 model based quantification and discussion of total nitrogen (NB) and total phosphorus (PB) transport, retention, loads and model reliability in the catchment of the River Muša and its tributaries during 2000-2010. NB and PB model effectiveness is 0.42 and 0.31, correlation coefficient - 0.65 and 0.58 and relative error - 46.0 and 37.2 %, correspondingly. Model source apportionment calculation assigns 91.6 and 6.1 % of the total NB load to agriculture and point sources correspondingly, while 42.2 % of the PB is assigned to agriculture and 38.9 % to point sources. Calculations show negligible increase of agriculture load and significant decrease of point source load during the investigated period. The lowest specific NB and PB loads are in the sub catchment L vuo upstream Kupiškis – 5.1 and 0.035 kg ha-1 correspondingly and the highest - in the Tatula sub catchment at Trecionys 12.7 and 0.08 kg ha-1. NB and PB retention in streams and lakes is estimated, correspondingly, 22.2 and 11.5 %. Comparison of the result of two periods (1997-2006 and 2000-2010) and different number of sub catchments has determined no change of load form agriculture, and increase of PB load by 4.1 %. Reduction of monitored catchments and transfer of monitored sites upstream increases relative error by 24.8 and 7.0 % for NB and PB correspondingly. To increase model accuracy it is necessary to establish water quality measurement sites in outlets of all larger tributaries and take composite samples 2-4 times per month during peak flow and once a moth in the rest of the yearVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij