Ravinteiden reitti pellolta vesistöön - tuloksia peltovaltaisten valuma-alueiden automaattimittauksista Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry
Esityksen sisältö Automaattinen veden laadun seuranta ja sen tuomat hyödyt hajakuormituksen seurannassa Veden aiheuttama eroosio Maatalousvaltaisen valuma-alueen vedenlaatuun vaikuttavat tekijät Lepsämänjoelta RaHa-hankkeen pienille valuma-alueille Valuma-aluetasolta lohkotasolle Kuormituksen alueellinen tarkentaminen ja toimenpiteiden kohdentamisen merkitys Tehokkaat toimenpiteet kuormituksen vähentämisessä?
- Hajakuormituksen mittaaminen on haastavaa! - Suurin osa kuormituksesta kasvukauden ulkopuolella, kevät- ja syystulvan aikana nopeina pulsseina - Uudet mittausmenetelmät Kirsti Lahti
Automaattiantureilla voidaan mitata esim. sameutta sähkönjohtavuutta lämpötilaa vedenkorkeutta ja virtaamaa nitraattipitoisuutta sameutta DOC-pitoisuutta happipitoisuutta Maataloustieteen Päivät 2010
Automaattimittausten hyöty kuormitusseurannassa Päästään huomattavasti tarkempiin kuormituslukuihin!
kokonaisfosfori (µg/l) Suspended solids (mg/l) kiintoaine (mg/l) Total phosphorus (µg/l) Mitä sameampaa on vesi, sitä enemmän se sisältää kiintoainetta. Mitä enemmän kiintoainetta, sitä enemmän fosforia. 600 500 400 y = 1,15x + 43,29 R² = 0,93 n = 122 400 350 300 250 y = 0,88x + 2,60 R² = 0,97 n = 122 300 200 200 100 150 100 50 0 0 100 200 300 400 500 Sensor sameus turbidity (NTU) (NTU, FTU) 0 0 100 200 300 400 500 Sensor sameus turbidity (NTU) (NTU, FTU) Esim. anturin mittaaman sameuden ja laboratoriossa määritetyn kiintoaine- tai fosforipitoisuuden välinen yhteys jatkuva pitoisuusdata
Veden aiheuttama eroosio samentaa vesiä Sateen aiheuttama roiske-eroosio Virtaavan veden aiheuttama ura/noroeroosio
Maahiukkasen koon vaikutus eroosioon Erikokoisten mineraalipartikkelien laskeutumisnopeudet (Häikiö & Laitinen 1996). raekoko laskeutumisnopeus (mm) (m h -1 ) hiekka >0,2 >75 hieta 0,02-0,2 1-75 hiesu 0,002-0,02 0,01-1 savi <0,002 <0,001
Eroosioaltteimmat alueet löytyvät lounais- ja etelärannikon savisilta maatalousalueilta Esimerkki
Lepsämänjoen tutkimusalue Sijainti Maaperä Maankäyttö (Corine 2006) 23,0 km 2 Mittausasema Mittausasema 51,8 Clay 9,6 1,3 5,1 14,6 9,7 3,1 37,0 11,5 2,47,7 8,1 33,2 Peltoa pohjaveden osuus virtaamasta ajoittain merkittävä
Lepsämänjoen pitkä aikasarja 2005-2013 helmikuu 2008 2010
Fosforikuormituksen vuosittainen vaihtelu Valunta kasvattaa kuormitusta P-kuorma Sadanta 2012 1450 kg 2013 550 kg tähän mennessä
pitoisuus Ravinnekuorma = pitoisuus vedessä X virtaama Mitä suurempi virtaama, sitä suurempi kuorma Mitä suurempi pitoisuus, sitä suurempi kuorma Molemmat suuria hyvin suuri kuorma 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 virtaama
Sääolojen ja peltoviljelyn välinen yhteys (typpi) Sateinen alkukesä 2012 Ennen kuin ravinteet ovat käytössä, huuhtoutumisriski kasvaa Luminen talvi Suuri typen huuhtouma Suuri pitoisuus, suuri virtaama Huono kasvukausi Kuiva, lämmin syksy 2011: 25 000 kg
nitraattipitoisuus (mg/l) virtaama (l/s) TP-pitoisuus (μg/l) virtaama (l/s) Fosfori- ja typpikuormituksen erot 900 1200 800 700 600 500 400 300 200 100 TP-pitoisuus virtaama 1000 800 600 400 200 P pintavalunnan mukana eroosioainekseen sitoutuneena 0 29.3. 8.4. 18.4. 28.4. 8.5. 18.5. 0 6 1200 N salaojien kautta 5 nitraattipitoisuus 1000 4 virtaama 800 3 600 2 400 1 200 0 0 29.3. 8.4. 18.4. 28.4. 8.5. 18.5.
Salaojien kautta tuleva kuorma Metsästä tuleva oja Pellolta tuleva salaojan purkukohta
Nitraatti+ nitriittityppipitoisuus 42- kertainen Salaojien kautta voi huuhtoutua myös merkittävä osa kiintoaineesta ja fosforista
RaHa-hankkeen seuranta-alueet Pelto-oja 124 ha 48 % peltoa Viemäröimätön hajaasutusalue Edustaa Uusimaalaista hajakuormitettua aluetta
Metsän puolelta otetussa näytteessä < 1,5 mg/l
P-luku metsässä < 1,5, mittapadolla 1,9 Metsäpuro 137 ha Luonnontilaista metsää Ei haja-asutusta Edustaa Uudenmaan alueen luonnonhuuhtoumaa
Tuloksia vesinäytteistä Liukoinen fosfaattifosfori (µg/l) 30 2
Tuloksia vesinäytteistä Pelto-ojan kuljettama kiintoaine sisältää fosforia keskimäärin 1,4 mg/g Metsäpuron kuljettama kiintoaine sisältää fosforia keskimäärin 0,9mg/g
Sade virtaama vedenlaatu -Sade vaikuttaa pelto-ojan virtaamaan nopeasti - Viive on luonnontilaisella alueella suurempi -Yksittäisen tapahtuman kesto on luonnontilaisella alueella pidempi - Pelto-oja on virtaamaltaan äärevämpi
Sade virtaama vedenlaatu -Yksittäisen sadetapahtuman yhteydessä veden samennus on voimakkaampaa peltovaltaisella valuma-alueella -Sameus reagoi voimakkaasti virtaaman muutokseen pelto-ojassa -Pelto-oja on vedenlaadultaan äärevämpi
Typen huuhtouma syksyllä 640 kg 140 kg Sateisuus? Edeltävä kasvukausi? 930 kg 84 kg
Typen huuhtouma keväällä 570 kg 51 kg Edeltävä syksy? Routa? 1200 kg 100 kg
Fosforin huuhtouma syksyllä 61 kg 6 kg Sademäärä? Sateen intensiteetti? 24 kg 3 kg
Fosforin huuhtouma keväällä vesisade 36 kg 8 kg Paljon lunta Routa? 29 kg 8 kg
Ravinnehuuhtoumat keväällä 2013 NO3-N 700 kg 130 kg PP 53 kg 6 kg
Tietopaketti RaHa-hankkeen vedenlaadun seurannan tuloksista
Mikä osuus ravinnekuormasta tulee pelloilta? Lähtökohtana mahdollisimman tarkka kuormitustieto Erotetaan peltovaltaisen valuma-alueen kokonaisfosforikuormasta: Taustakuorma luonnonhuuhtouma, laskeuma Haja-asutuksen osuus (arvio) Muu kuorma? Tuloksena alueen peltojen laskentajakson mahdollinen maksimikuorma
Mikä osuus fosforikuormasta tulee Esim. syksy 2012 pelloilta? Pelloilta huuhtoutuva fosfori Keskimäärin 2011-2013
Kuormitus ei synny tasaisesti kaikilta pelloilta Maataloustieteen Päivät 2010
Fosforihuuhtouman alkuperä? 2 3 1 4 5 6
Eroosio peltoalueilla syksyllä 2013 29.10.2013 Kynnöt tehty
1.11.2013
Näkyykö kasvipeitteisyyden lisääminen? Kasvipeitteisyys keväällä 2011 27 % Kevät 2012 68 % Kevät 2013? Ei näy! kuormittavimmat lohkot edelleen ilman kasvipeitettä
Miten viljelijä voi seurata huuhtouman alkuperää? Mistä samea vesi tulee? Typpiliuskat salaojien nitraattipitoisuuden mittaamiseen
Esimerkki toimivasta vesiensuojelumenetelmästä Miten kipsi vaikuttaa eroosioon ja fosforin huuhtoutumiseen? Kipsiä levitettiin koealueen pelloille syksyllä 2008 Pelto-ojan sameutta ja virtaamaa mitattiin tunnin välein ennen kipsin levitystä ja sen jälkeen Petri Ekholm, Syke
Kipsin vaikutus fosforikulkeuman vähentämisessä Kuvaajat, Petri Ekholm, Syke
Kipsin vaikutus orgaanisen hiilen huuhtoutumiseen Pitoisuus Huuhtouma DOC (mg/l) 60 DOC (kg/h) 60 50 40 Ennen kipsiä 2008 50 40 Ennen kipsiä 2008 30 30 20 20 10 0 0 100 200 300 400 500 10 0 13 kg /ha 0 100 200 300 400 500 valunta (l/s) valunta (l/s)
4. vuosi, vaikutus hiipuu..? Pitoisuus Huuhtouma DOC (mg/l) 60 DOC (kg/h) 60 50 40 2012 50 40 2012 30 30 20 20 10 0 10 0 0 100 200 300 400 500 valunta (l/s) 18 kg/ha 0 100 200 300 400 500 valunta (l/s)
Mitä havaittiin? Kipsi vähensi maahiukkasiin sitoutuneen fosforin kuormaa noin puolella Kipsi vähensi myös liuenneen fosforin huuhtoumaa Kipsi vähensi liuenneen orgaanisen hiilen huuhtoumaa lähes puolella Vaikutus kestää vähintään neljä vuotta
Automaattianturiseurannasta opittua Hajakuormitusmittaukset tarkentuvat huomattavasti perinteiseen seurantaan nähden Toimenpiteiden vaikutuksia ei voida todentaa perinteisellä seurannalla Talvien leudontuminen kasvattaa kuormia Kuormitus ei tule tasaisesti kaikilta pelloilta Toimenpiteiden kohdentamisen tärkeys! Riskikohteet<> toimenpiteiden kohdentaminen koko peltopinta-alalle Riskikohteiden tunnistaminen
Periaatteita On järkevintä pyrkiä pitämään ravinteet pelloilla kasvien käytössä ja poissa vesistöistä Panostus toimenpiteisiin jotka tehoavat silloin kun suurin osa kuormituksesta tapahtuu kasvukauden ulkopuolella
Ajankohtaista tilannetta voi seurata osoitteessa: www.luodedata.fi/lepsama ja http://www.luodedata.fi/raha
Kiitos!