Particulate phosphorus accumulation and net retention in constructed wetlands receiving agricultural runoff : Critical analysis of factors affecting retention estimates

Abstract: Övergödning är ett allvarligt miljöproblem, som bland annat orsakar omfattande blomningar av alger och blågrönbakterier. I söt- och brackvatten är fosfor ofta det mest begränsande näringsämnet för dessa organismer, varför en minskning av fosfortillförseln är nödvändig för att nå förbättringar. I Sverige beräknas jordbruket bidra med 44 % av fosforbelastningen till Egentliga Östersjön, och olika åtgärder för att minska fosforförlusterna från jordbruksmark tillämpas runtom i Sverige.Våtmarker anläggs ofta för att fånga näringsämnen och partiklar från jordbruksmark innan de läcker ut i vattendrag och slutligen i Östersjön. Tidigare utvärderingar av anlagda våtmarker i Sverige har visat på en varierande och relativt låg fastläggning av fosfor. Osäkerheten kring dessa utvärderingar är dock ganska hög, och bottnar i kunskapsluckor både vad gäller processer för fastläggning och transport av fosfor från mindre jordbruksområden. I denna avhandling utreds därför hur anlagda våtmarker fungerar som fällor för jordpartiklar och partikelbunden fosfor i områden med höga fosforförluster.Sju anlagda våtmarker i jordbruksområden med mycket lerjordar studerades, och mängden fosfor och partiklar som fastlades på botten varierade mycket mellan olika våtmarker (13-108 ton partiklar/ha/yr och 11-175 kg fosfor/ha/yr). De faktorer i området uppströms som var kopplade till fosforfastläggning var lutningen i området, markens lerhalt och innehåll av växttillgänglig fosfor samt områdets djurtäthet.Resultat från fyra våtmarker visade på en hög resuspension (partiklar från botten virvlas tillbaka upp i vattnet), men en del av de uppvirvlade partiklarna kom troligtvis från erosion från våtmarkernas sidor och inte från det material som fastlades på botten. Man såg även indikationer på resuspension från vattenprover tagna i utloppet av en annan våtmark. Där var partikelbunden fosfor klart dominerande, vilket kan ha varit en konsekvens av resuspension från botten.Variationerna av fosforkoncentrationer vid in- och utlopp i sju anlagda våtmarker studerades, för att kritiskt kunna granska tidigare retentionsskattningar. Det var stora variationer i sambanden mellan vattenflöde och fosforkoncentrationer mellan de olika våtmarkerna. De faktorer som påverkade sambandet mellan flöde och koncentration var 1) om det var varm eller kall årstid (d v s sommar eller vinter), 2) om det var högt eller lågt vattenflöde, samt 3) om inflödet bestod av ett dräneringsrör eller ett öppet dike/åfåra. I våtmarker med öppet dike som inflöde var flödes-koncentrationssambandet av totalfosfor negativt vid låga flöden och positivt vid höga flöden. De olika sambanden visar hur viktig sättet att provta vatten är, då inkommande mängd fosfor både kan över- och underskattas om man inte är medveten om sådana variationer. Vid automatisk provtagning styrd av flödesmätningen sker detta ofta i utloppet, men eftersom vattnet har en viss uppehållstid i våtmarken (speciellt sommartid) kan retentionsberäkningen påverkas av att all provtagningen styrs av flödet i utloppet.    För att identifiera vilka områden som bidrar med mest näring och partiklar valdes ett stort område dominerat av jordbruksmark ut – för att undersöka hur man skulle kunna bedöma var anlagda våtmarker skulle kunna göra mest nytta. Området delades in i tio mindre områden, och vattenprover samlades in från diken och åfåror. Resultaten visade på stora skillnader i fosfordynamik mellan olika delområden med olika jordtyper, trots att de hade liknande markanvändning. Det fanns ofta en koppling mellan höga fosforkoncentrationer i vattnet och en hög andel lerjordar i området. För partiklar fanns det en tendens till samband mellan höga koncentrationer och hög andel vinterbar mark. En anlagd våtmark skulle antagligen ha högst effekt om den placerades nedströms områden som är känsliga för erosion – områden med hög andel lerjordar eller med hög andel vinterbar mark.