Transcript Põllumajanduse mõju veekogude seisundile Eestis ja teistes

Põllumajanduse mõju veekogude
seisundile Eestis ja teistes Läänemere
äärsetes riikides
Arvo Iital
Tallinna Tehnikaülikool
Keskkonnatehnika instituut
Allikad




Iital et al., 2014. Nitrogen content and trends in agricultural
catchments in Estonia. Agriculture, Ecosystems & Environment.
Pengerud et al. Temporal trends in phosphorus concentrations and
losses from agricultural catchments in the Nordic and Baltic
countries. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B - Plant Soil
Science. In Press.
Stålnacke et al., 2014. Temporal trends in nitrogen concentrations
and losses from agricultural catchments in the Nordic and Baltic
countries. Agriculture, Ecosystems & Environment.
Iital et al., 2010. Recent trends in nutrient concentrations in Estonian
rivers as a response to large-scale changes in land-use intensity and
life-styles. Journal of Environmental Monitoring.
Mõju vee kvaliteedile avaldub:



Suurenenud toitainete (eelkõige N ja P)
koormusena
Muude ainete (taimekaitsevahendid, ravimite
jäägid, kasvuhormoon jm) koormusena
Vee viibeaja lühenemise ja vähesema
isepuhastuspotentsiaali kaudu
(kuivendussüsteemide tihedus, korrashoid)
Põllumajandusmaastike koormusallikad


Inimtekkeline
Looduslik
Inimtekkelised:

Punkallikad (modelleerimisel võimalik lähendada
punktile analüüsi hõlbustamiseks)

Hajuallikad
Hajuallikad:

Põllumaa

Hajaasustus

Õhukoormus
Reostus on inimtekkeline, täiendav koormus keskkonnale
Lämmastiku ja fosfori päritolu (EEA, 2005)
Toitainete koormus Läänemerele.
Mis nende “pirukate” sisu on?
HELCOM koormuste vähendamise
kava baas-aastatega (1997-2003)
võrreldes :
Lämmastiku koormus: < 27000 t
– 1800 tonni (~7%)
Fosfori koormus 965 t
– 320 tonni (~33%)
Läänemere toitainete koormus


Antropogeenne hajukoormus: ca 45% kogu
jõgedega Läänemerre tulevast N ja P koormusest
(HELCOM, 2011).
Suurem osa N (70-90%) ja P (60-80%)
hajukoormusest põllumajandusest
Punktallikad – mõõdetav
Hajukoormus – hinnanguline (seire andmed
põllu ja valgla tasandil, suur ruumiline ja
ajaline varieeruvus, mudelid).
Looduskoormus – hinnanguline, tuginedes
suhteliselt vähestele seireandmetele
Siseveekogudele tuleva N (ülemine) ja P
(alumine) hajukoormuse jagunemine Eestis
3%
0% 3%
Mets (sisaldab ka foonikoormust
põllumajanduslikelt maakattetüüpidelt)
Lageraie
32%
Looduskoormus
34%
Märgalad
Põllumajanduslikud maakattetüübid
Inimkoormus
66%
Sademete koormus siseveekogudele
1%
Asulate kanaliseerimata sademevesi
4%
57%
Kaod sõnnikuhoidlaist
86% N inimkoormusest PM hajukoormus
1%
Mets (sisaldab ka foonikoormust
põllumajanduslikelt maakattetüüpidelt)
Lageraie
4%
9%
Märgalad
Looduskoormus
54%
51%
Inimkoormus
46%
Põllumajanduslikud maakattetüübid
Sademete koormus siseveekogudele
29%
Asulate kanaliseerimata sademevesi
Kaod sõnnikuhoidlaist
5%
63% P inimkoormusest PM hajukoormus
1%
Kui palju me tegelikult teame? Kas eri riikide andmed võrreldavad?
N ja P loodusmaastike ühikkoormus ja kontsentratsioonid
Läänemere riikides (Andmed: HELCOM PLC-5).
10
0.3
kgN/ha
6
4
0.2
0.1
2
La
tv
ia
en
m
ar
k
Fi
nl
an
d
Es
to
ni
a
D
2
Li
th
ua
ni
a
Po
la
nd
Sw
ed
en
0
La
tv
ia
Li
th
ua
ni
a
Po
la
nd
Sw
ed
en
D
en
m
ar
k
Fi
nl
an
d
Es
to
ni
a
0
0.25
mgP/l
mgN/l
0.2
0.15
0.1
0.05
ed
en
Sw
us
si
a
R
en
m
ar
k
Es
to
ni
a
G
er
m
an
y
Li
th
ua
ni
a
Po
la
nd
D
ed
en
Sw
us
si
a
0
R
en
m
ar
k
Es
to
ni
a
G
er
m
an
y
Li
th
ua
ni
a
Po
la
nd
0
D
•Looduslik eripära?
•Loodusmaastike
defineerimise erinevus?
•Seire (mudelite)
tulemuste usaldusväärsus?
kgP/ha
8
Isepuhastus jõesüsteemides, % Läänemere
koormusest (Andmed: HELCOM, PLC-5)
Retention - P total
60
50
30
20
10
0
-10
en
m
ar
Es k
to
ni
Fi a
nl
an
G
er d
m
an
y
La
t
Li v ia
th
ua
ni
a
Po
la
nd
R
us
s
Sw i a
ed
en
%
40
D
en
m
a
Es rk
to
ni
Fi a
nl
an
G
er d
m
an
y
La
t
Li v ia
th
ua
ni
a
Po
la
n
R d
us
s
Sw i a
ed
en
60
50
40
30
20
10
0
D
%
Retention - N total
Lämmastiku sisaldus põllumajandusvalgla
jõgedes seireperioodil
N kontsentratsioonide jagunemine – looduslikud jõed
0.9 kvantiil isegi >3 mgN/l, mediaanväärtus > 2 mgN/l
Seni looduskoormust arvutatud eeldusel et keskmine
kontsentratsioon 1,1 mgN/l
Pudisoo jõe äravool ja lämmastiku sisaldus.
Kliimamuutuse mõju?
N ja P sisaldus ja koormus Eestis suundumused
Eesti 53 lävendit (Iital et al. 2010). Sisaldas ka
põllumajanduslikke valglaid)
18 langevat N sisalduse suundumust
13 langevat P sisalduse suundumust
7 kasvavat P sisalduse suundumust
8 põllumajandusvalglat Eestis (Iital et al., 2014). Sisaldab
hilisemaid aastaid.
2 tõusvat NO3-N ja üks TN kontsentratsiooni trend
2 tõusvat N ärakande trendi (Räpu, Jänijõgi)
3 põllumajandusvalglat Eestis (Pengerud et al., ilmumas)
P trendi ei ole
60
Räpu
Rägina
TN loss, kg N ha-1
50
Jänijõgi
40
Vodja
30
20
10
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
0
Äravooluga korrigeeritud N ärakanne põllumajanduslikes
valglates
Nitraatlämmastiku sisaldus – PõltsamaaRutikvere
Haritava maa pindala ja üldlämmastiku
kontsentratsioon (seireperioodi 0.9 kvantiil, 9 valglat)
14
y = 0.1414x - 0.6434
R² = 0.5065
12
TN, mg N l-1
10
8
6
4
2
0
20
30
40
50
60
70
80
Haritav maa, %
ca 51% kontsentratsioonide erinevusest
kirjeldatav haritava maa osakaaluga
Seireperioodi aasta keskmine N ärakanne
põllumajandusmaalt ja äravool Räpu, Rägina ja
Jänijõe valglas
90
80
y = 0.1103x - 12.715
R² = 0.5144
70
TN, kg ha-1
60
50
40
30
20
10
0
100
200
300
400
500
600
Q, mm
51% ärakandest kirjeldatav äravooluga
Pikaajaline keskmine lämmastiku sisaldus
põllumajanduslikes valglates (Eestist vaid 3 valglat)
Pikaajaline keskmine lämmastiku ärakanne
põllumajanduslikes valglates põllumaa ha kohta
Fosfori ärakanne põllumajanduslikes valglates
Läänemere regioonis (Pengerud, et al., ilmumas)
P kontsentratsioonide jagunemine – looduslikud jõed
0.9 kvantiil valdavalt <0.1 mg/l
Fosfori (34 valglat, Pengerud, et al., ilmumas) ja
lämmastiku (35 valglat, Stålnacke, et al., 2014)
ärakanne ja äravool Läänemere valglas
 79% TP ärakande varieeruvusest on seletatav muutustega äravoolus.
 Ainult 18% TP ärakande varieeruvusest seletatav äravoolu muutustega,
kui eemaldada Norra suure äravoolumooduliga valglad. Seega muud
põhjused.
 Ca 54% TN ärakandest seletatav muutustega äravoolus.
35 Läänemere valglat (Stalnacke et al, 2014)



10 langevat N kontsentratsioonide
suundumust (põllumajandusmaalt)
9 langevat N ärakande trendi
2 tõusvat suundumust (Läti, Eesti)
Põllumajandusmaa, väetisekasutus ja loomühikud
Läänemere riikides 2008 (Eurostat, 2011).
Taani Rootsi Soome Poola Leedu Läti
Norra Eesti
Põllumajandusmaa (1000 ha)
Põllumajandusmaa (%)
Haritav maa (%)
2696
63
58
3066
7
6
229415608
7
50
7
39
2668
41
29
1825
28
18
1024
3
946
21
14
Väetisekasutus 2008
Mineraalväetised
Sõnnik
85.3
98.1
61.7
40.3
71.1
46.4
73.2
37.9
53.3
27.2
26.3 102.5
16.6 81.6
44.2
16
Loomühikud
Piimalehmad
Sead
0.21
4.52
0.12
0.55
0.13
0.61
0.17
0.91
0.15
0.34
0.09
0.21
0.26
1.41
0.13
0.45
Saagikus
Talinisu
Oder
72.2
52.7
62.1
43.5
38.4
34.9
42.4
33
40.2
28.3
37.6
24.4
45.6
36.9
34.1
26.2
Lämmastikväetise kasutus Läänemere riikides
1989-2010 (Andersen et al., 2014)
Konvergents: tasemed ühtlustuvad
Aasta lämmastikväetise kogused ja saagiga
eemaladatav lämmastik Läänemere 27 valglas
(Bechmann et al., 2014)
Taani näide (Wiberg-Larsen et al., 2013).






Punktallikate koormus moodustas 80% kogu
Läänemere P koormusest 1990. a.
Punktkoormus vähenenud ca 85%
Hajukoormuses erilist vähenemist pole olnud.
Ka N hajukoormuse suhteline osakaal suureneb, kuna
punktkoormus vähenenud rohkem kui hajukoormus.
75% 1990. aastal
90% 2012. aastal
N ja P hajukoormuse kontroll



Koormuse vähendamiseks vaja teada, kust see
pärineb.
Hajukoormuse määratlemine keeruline.
Seetõttu ka meetmete rakendamine
komplitseeritud:




Seadlusandlikud (sh majandushoovad)
organisatoorsed/vabatahtlikud
agro-tehnilised
Meetmed erinevad sõltuvalt eesmärgist
Kolme kuu (märts november ja detsember) ärakanne dreenide
kaudu: 93% nitraatlämmastikust ja 97% fosforist
Kontsentratsioonid: > 240 mg/l
9.2007
8.2007
7.2007
6.2007
5.2007
2.2007
4.2007
1.2007
10.2007
11.2007
12.2007
9.2007
0%
8.2007
0%
7.2007
20%
6.2007
20%
5.2007
40%
2.2007
40%
4.2007
60%
1.2007
60%
10.2007
80%
11.2007
80%
12.2007
100%
3.2007
100%
3.2007
Nitraatlämmastiku ja fosfori kumulatiivne ärakanne
Räpu valgla dreenide kaudu 2007. aastal
(Põllumajandusuuringute keskus)
Üldlämmastiku ärakanne Räpu-Arkma seirejaama
lävendis kuude lõikes 2007. aastal.
Üldlämmastiku ärakanne Räpu-Arkma seirejaamast
kuude lõikes 2007. a.
Meetmed?
• Kadude vähendamiseks
vajalikud lühikese perioodi
kestel
• Veekvaliteedi tagamiseks –
teist laadi meetmed.
30000
25000
Kg
20000
15000
10000
5000
0
1
2
3
4
5
11
3
10
6
7
8
9
10
5
7
11
12
100%
80%
60%
40%
20%
0%
12
1
4
2
Kuu
6
9
8
Muutused äravoolus. Talvise äravoolu
suurenemine. Kuidas kohaneda?


Looduslike süsteemide
toetamine
Hajukoormuse kontrolliks



Dreenisüsteemide tihedus
Kuivendussüsteemi
hooldamine
Äravoolu kontroll (SCIEN),
märgalad, settebasseinid jm
Tänan!
[email protected]