Frysing og tining av jord gir økt utlekking av plantevernmidler

I enkelte feltforsøk i Norge og andre nordiske land er det observert høye konsentrasjoner av plantevernmidler i sigevann, drensvann og overflateavrenning fra jord i perioder med frysing/tining sent om vinteren eller tidlig om våren. Vi vet i dag lite om hvordan frysing og tining av jord påvirker vanntransport og utlekking av plantevernmidler.

Et treårig doktorgradsarbeid ved NIBIO (gjennomført som en del av SMARTCROP-prosjektet) har undersøkt transporten av plantevernmidler gjennom intakte frosne jordsøyler i laboratoriet. Resultatene bekrefter at frysing av jord gir en betydelig økning i utlekkingen av plantevernmidler i en påfølgende periode med nedbør og tining av jorda.

Høye konsentrasjoner

- Vi målte høye konsentrasjoner av plantevernmidler fra frosne jordsøyler raskt etter starten av en nedbør- og tineepisode. Dette indikerer at den foretrukne transportveien er gjennom åpne makroporer som markganger eller rotganger i jorda, forklarer Roger Holten, doktorgradsstudent ved NIBIO.

- Det har ikke vær gjort mye forskning på dette. Norden er et relativt lite marked for plantevernmidler, så forskningen på plantevernmidler er i stor grad gjort i de store landbrukslandene som ikke har vårt kalde klima.

Han forteller at man har antatt at det ikke skjer så mye med plantevernmidlene i frossen mark, at de f.eks. hverken brytes ned eller transporteres noe særlig.  

- Men i brytningsfasen vinter-vår, der jorda begynner å tine, kan det være at man får en del utlekking. Denne økte utlekkingen skjer uavhengig av plantevernmidlenes egenskaper. Konsekvensene kan være ganske høye konsentrasjoner av plantevernmidler i grunnvann og eller bekker og i verste fall forurensing av grunnvann som er drikkevann, påpeker NIBIO-forskeren.

Ny modell

En av grunnene til at vi vet lite om hvordan frysing og tining av jord påvirker vanntransport og utlekking av plantevernmidler, er at de prosessene og mekanismene som ligger bak er veldig komplekse.

Datamodeller kan beskrive denne kompleksiteten og hjelpe oss med å forstå det som skjer på en bedre måte slik at vi kan forutsi hvordan plantevernmidler vil transporteres i frossen jord og hvordan f.eks. klimaendringer kan virke inn på vannkvaliteten.

- En av målsetningene med dette PhD-prosjektet har vært å fremskaffe ny kunnskap slik at vi kan forstå mer av de kompliserte fryse-tine prosessene i jord og effektene på transporten av vann og plantevernmidler. En annen målsetning har vært å utvikle og evaluere en modell for utveksling og transport av vann og varmeenergi i og mellom makro- og mikroporer i jord som utsettes for frysing og tining, forteller Holten.

Modellen så langt gir resultater i henhold til allerede publisert litteratur og ellers de forventningene vi har.

Opptil 5000 ganger mer

Ifølge Holten ble det samlet inn intakte jordsøyler av toppjord og undergrunnsjord fra to ulike typer landbruksjord (silt og lettleire) i Sørøst-Norge. Sporingsstoff og plantevernmidler ble tilsatt på overflaten av alle søylene. Halvparten av søylene ble frosset mens de resterende ble satt på kjølerom. Så ble søylene utsatt for gjentagende vanninger som ble etterfulgt av frysing/kjøling.

- Sigevann fra søylene ble samlet opp og analysert for bromid og plantevernmidler. Parallelt med dette er matematiske funksjoner for frysing og tining lagt inn i modellen MACRO. Vi har testet og evaluert den nye modellen og undersøkt hvordan den modellerer vanntransporten i mikroporene. Resultatet er sammenlignet med tilgjengelige målte data på omfordelingen av vann i jord som fryser. I tillegg har vi utført simuleringer som illustrerer hvordan tilstedeværelsen av makroporer påvirker vann- og varmeenergitransporten i delvis frossen jord, forklarer han.

Resultatene av søyleforsøket viste at opptil 5000 ganger mer plantevernmidler ble transportert ut av de frosne søylene enn fra de ikke-frosne søylene.

Kan bli et større problem

Ifølge Holten er omfanget av denne typen utlekking ukjent i dag. Han påpeker imidlertid at klimaendringene kan føre til mer frysing og tining gjennom en vinter, samt lenger vekstsesong med både varmere og våtere somre. Dette kan føre til et høyere press fra skadegjørere og mer sprøyting:

- Lenger sprøytesesong og hyppigere behandlinger er sannsynlig i fremtiden. I teorien kan vi da få mer forurensing av overflatevann og grunnvann.

Men han understreker at det også handler om hvordan vi bruker plantevernmidler.

- Med lengre vekstsesong kan plantevernmidler i teorien bli brukt langt utover høsten. Det er de plantevernmidlene som brukes sent på året som gir høyest fare for utlekking. Midler som sprøytes tidligere om sommeren kan i stor grad brytes ned, selv om plantevernmidler som ikke så lett brytes ned, potensielt også kan vaskes ut med smelting.

- Vi vet som sagt lite om hvordan dette er ute i felt under slike fryse-tineepisoder. Det hadde vært fint å få fulgt opp dette, f.eks. gjennom prøvetaking i JOVA-programmet for jord- og vannovervåking i landbruket. Det hadde også vært interessant å kjøre mer kontrollerte feltforsøk for å eventuelt kunne få bekreftet funnene i søyleforsøket. Kanskje kan en konsekvens av disse funnene bli at man må begrense sprøyting sent på høsten, sier Holten.