Kalibrering och validering av jordbruksläckagekoefficienter och beräkning av retention i små sjölösa områden

De svenska PLC-beräkningarna av näringsämnesbelastning från jordbruksmark är baserade på läckagekoefficienter som är framtagna med NLeCCS systemet med ingående modellerna SOILNDB (för kväve) och ICECREAMDB (för fosfor) samt verktyg för växtföljdsgenerering och för beräkning av läckagekoefficienter. Dessa beräkningar utförs för en upplösning motsvarande ett fält. Utifrån dessa läckagekoefficienter beräknas enligt PLC5-metodiken arealviktade läckagehalter för varje delavrinningsområde där rådande grödfördelningen (för ett specifikt år) används tillsammans med delavrinningsområdesspecifika uppgifter om dominerande jordart, tillhörighet till produktionsområde, lutning (enbart fosfor) och fosforhalt (enbart fosfor). Genom att testa läckagehaltsberäkningarna i jordbruksdominerade små, sjölösa avrinningsområden kan både läckagekoefficienter och indata till läckagehaltsberäkningarna utvärderas. Därför har vi inom ramen för detta projekt testat och utvärderat läckagekoefficienter och arealviktade läckagehalter i sju små avrinningsområden som domineras av jordbruksmark och där jordbruket är den största bidragande källan till näringsämnesförluster. Detta gjordes genom tillämpning av källfördelningsmodellering i ovan nämnda små avrinningsområden där två huvudscenarier simulerades. I det första scenariot utnyttjades samma indata som användes i respektive område vid PLC5-beräkningarna. I det andra scenariot togs alla tillgängliga lokala data fram för att försöka förbättra indata med avseende på jordartsfördelning, fosforhalter i marken, lutning, odlingsdata mm. Ytterligare två scenarier modellerades i de fall där enbart anpassning till bättre lokala indata inte kunde förklara avvikelser mellan uppmätta och modellerade värden. I dessa scenarier ändrades även läckagekoefficienterna genom att nya läckagekoefficienter togs fram antingen från NLeCCS genom bättre anpassad växtföljd, eller genom omkörning av ICECREAMDB-modellen. Både kväve och fosfor modellerades med FyrisNP-modellen och resultaten jämfördes med uppmätta halter och transporter. Modelleringsperiod var nio och ett halvt år med ett tidssteg på en vecka vilket harmoniserar med kalibreringsdata från befintliga miljöövervakningsprogram.

Generellt visar resultat i detta projekt att arealviktade läckagehalter framräknade utifrån läckagekoefficienter kan beskriva transporter av näringsämnen på ett tillfredställande sätt, oftast dock först efter att hänsyn tagits till lokala förhållanden. Med tanke på vald skala kan man också konstatera att vissa avvikelser är en logisk konsekvens av den valda metodiken med läckagekoefficienter som representerar ett årsmedelvärde. I vissa fall visade det sig också att rimliga förklaringar för de avvikande resultaten ibland saknas, och att en djupare förståelse av styrande processer är nödvändigt innan vi ens på ett konceptuellt sätt kan förbättra modellerna.

Retentionsberäkningar ingick också i modelleringen där framförallt fosforretention mellan fältets kant och vattendragen är intressant eftersom hänsyn inte tagits till dessa processer vid PLC5-beräkningar. Även om en viss relation mellan fosforretention och områdens storlek framträder i modelleringar så är underlaget för litet för att kunna ge generella rekommendationer för de nationella beräkningarna.

Eftersom rimliga resultat kunde uppnås i de flesta fall med tämligen enkla anpassningar och förbättringar av indata anser vi att den tillämpade metodiken kan vara ett sätt att validera erhållna läckagekoefficienter från fältmodellerna i ett tidigt stadium innan de används för nationella beräkningar. Därför föreslår vi att detta steg inkorporeras i kommande PLC-beräkningar som en extra utvärdering och justering av framtagna läckagekoefficienter innan de används för de nationella beräkningarna.