Pesticidutlakning i relation till nederbördsmönster och markfuktighet - riskanalys och anpassning av bekämpningstidpunkter.

Sammanfattning av slutrapport
Kopplingen mellan nederbördsmönster och bekämpningstidpunkt bedöms ha stor betydelse för diffusa förluster av lättrörliga herbicider på jordar där makroporflöde är vanligt. Syfte: att analysera betydelsen av olika nederbördsmönster för pesticidutlakning och utifrån detta testa enkla kriterier för lämplig spridningstidpunkt för att reducera utlakningsrisken. Utlakning simulerades med 20 olika klimatdata-set och för många olika spridningsdatum. Vid vårspridning styrdes förlusten främst av nederbörden ett par dygn efter spridningstillfället och vid höstspridning av aktuellt markvattendeficit vid spridningstidpunkt, samt totalnederbörd under höst- och vinter. Genom att undvika vårspridning då väderprognosen indikerar >10 mm regn, närmsta 5 dygnen, kan max-förlust och max-koncentration av typiska herbicider reduceras med en faktor 10. Vid höstspridning kan enkla kriterier för markvattendeficit i kombination med tillåten tidig spridning bidra till effektiv reduktion av utlakningsförlusterna.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Titel:
Pesticidutlakning i relation till nederbördsmönster och markfuktighet – riskanalys och anpassning av bekämpningstidpunkter

Syfte:
Kopplingen mellan nederbördsmönster, bekämpningstidpunkt och utlakningsrisk bedöms ha särskilt stor betydelse för diffusa förluster av lättrörliga herbicider på jordar där makroporflöde är vanligt. Syftet med denna studie var att analysera betydelsen av olika nederbördsmönster och markfuktighet för pesticidutlakning och utifrån detta testa enkla kriterier för lämplig spridningstidpunkt med målet att reducera utlakningrisken.

Metod:
MACRO-modellen parameteriserades för moränlera baserat på data från Näsbygård (Vemmenhög, Skåne). Ett stort antal simuleringar genomfördes i vilka appliceringstidpunkten för en typisk herbicid varierades inom ett rimligt ”tidsfönster”. Appliceringstidpunkterna baserades på en svensk databas för applicering av olika pesticider (CKB, SLU). Varje simulering omfattar 4 år och applicering av pesticiden sker ”år 2”. Simuleringarna omfattar såväl vår-applicering som höst-applicering av en typisk herbicid. För att beakta naturliga mellanårsvariationer i klimatet genomfördes simuleringarna med 20 olika 4-årsserier av klimatdata. För varje 4-årsserie flyttas appliceringsdatum inom ramen för ett tidsfönster på 50 dagar. På så vis erhålls ett statistiskt sett stort material med många olika kombinationer av appliceringstidpunkt, markfuktighet vid applicering och efterföljande olika nederbördsserier. Resultaten analyserades statistiskt med avseende på följande ”mål-variabler”:
- Totalt utlakad mängd via perkolation till grundvattnet, Ltot
- Totalt utlakad mängd till dräneringssystemet, Dtot
- Maximal dygnsförlust till dräneringsssystemet, Dmax
- Maximal dygns-koncentration i dräneringsvattnet, Cmax

Variationen i ”mål-variablerna” (utlakningsvariabler) testades med avseende på ett antal möjliga ”förklarings-variabler”:
i) Markvattendeficit vid applicering (markfuktighet) i marken ner till 2 m djup, SWDtot
ii) Ackumulerad nederbörd 0-5, 5-30, 30-90, 90-180 samt 180-360 dagar efter pesticid applicering: P0-5, P5-30, P30-90, P90-180, P180-360

Resultat:
Medianvärdet för total förlust till dräneringsrören låg på 0.028 mg/m2 vid vår-applicering och 0.822 mg/m2 vid höst-applicering. Motsvarande max-värden var 14.2 mg/m2 och 21.5 mg/m2, vilket motsvarar 14.2% respektive 21.5% av applicerad mängd. Skillnaden mellan vår- och höst-applicering var störst med avseende på median-värdet av max-koncentrationer i dräneringsvattnet (0.618 respektive 27.1 mg/m3; timvärden). Resultaten visar som väntat att risken för stora utlakningsförluster liksom höga exotoxikologiska koncentrationer i dräneringsvattnet är väsentligt högre vid höstspridning av herbicider jämfört med vårspridning.

Vid vårspridning styrdes höga utlakningsförluster främst av nederbördsförekomsten ett par dagar närmast efter spridningstillfället. Vid höstspridning styrdes utlakningsförlusten av aktuellt markvattendeficit vid spridningstidpunkt, samt totalnederbörd under påföljande höst- och vinterhalvår.
Genom att undvika vårspridning då väderprognosen indikerar >10 mm regn, under de närmsta 5 dygnen, kan max-förlust och max-koncentration av typiska herbicider reduceras med en faktor 10. Vid höstspridning kan enkla kriterier för markvattendeficit i kombination med tillåten tidig spridning bidra till effektiv reduktion av utlakningsförlusterna. Baserat på resultat från denna studie testades enkla beslutskriterier för lämpliga spridningstidpunkter under vår och höst:

För vårspridning: ”Bekämpningsmedel får endast spridas när 5-dygnsprognosen för regn = <10 mm.”
Detta reducerade max-förlust och max-koncentrationer med en faktor 10 och medgav spridning vid 79% av alla vårspridningstidpunkter totalt sett.

För höstspridning: ”Bekämpning får endast ske när utlakningsrisken är < 1% av applicerad pesticidmängd.” Detta motsvarar ett visst tröskelvärde på minsta acceptabla markvattendeficit (= 136 mm) – dvs en högsta acceptabel markfuktighet - vid spridningstillfället på den aktuella jorden i det aktuella klimatet. Eftersom markvattendeficit vissa år alltid låg över tröskelvärdet, kombinerades kriteriet med ett ”senaste datum för spridning” = 1 oktober (spridning tillåten under de första 10 dagarna av spridningsfönstrets 50 dygn) . Kombinationskriteriet resulterade i 30% reduktion av medianvärdet för både totalförlust och maximal dygnsförlust till dräneringrören, samt max-koncentration i dräneringsvattnet. Max-värdena på alla målvariabler reducerades med minst en faktor 3. Kombinationskriteriet medgav spridning vid 68% av alla spridningsdatum inom fönstret. Detta jämfördes med ett kriterium som endast tillät spridning före ett visst datum (8 oktober), vilket gav liknande reduktioner av olika utlakningsvariabler, men endast medgav spridning vid 34% av alla spridningsdatum på hösten. Ett enkelt modell-redskap för beräkning av aktuellt markvatten-deficit, i kombination med tillåten tidig spridning skulle alltså ge jordbrukaren större flexibilitet att välja spridningstidpunkt för att uppnå effektiv reduktion av pesticidutlakningsrisken. Tröskelvärdet som beräknats ovan kan variera mellan olika jordtyper och bör beräknas för ett antal typjordar samt baserat på väderdata från aktuell region.

Slutsatser och Råd:
- Enkla beslutskriterier kopplat till information om korttidsnederbörd samt markvattenförhållanden kan bidra till att minska risken för stora utlakningsförluster av typiska herbicider från jordbruksmark.

- Att undvika vårspridning då väderprognosen indikerar >10 mm regn de närmsta 5 dygnen, kan minska max-förlust och max-koncentration av typiska herbicider i dräneringsvatten från jordbruksmark med en faktor 10.

- Vid höstspridning kan enkla kriterier för markvattendeficit i kombination med tillåten tidig spridning bidra till effektiv reduktion av utlakningsförlusterna.

- Tillgång till ett enkelt modellredskap för beräkning av markvattendeficit skulle öka jordbrukarens valmöjlighet vad gäller ”miljövänlig” bekämpningstidpunkt, jämfört med om man endast använder sig av ett datum för senast tillåten spridning på hösten.

- Förändringar i klimatet kan medföra ökad areal av höstgrödor i Sverige, vilket i sin tur kan leda till ökad höstspridning av herbicider. Aktuella klimatscenarier indikerar väsentligt ökad vinternederbörd i Sverige. Kombinationen av dessa förändringar medför, enligt resultat från denna studie, en risk för högre utlakning av herbicider från jordbruksmark.

- För att minska risken för ökad förlust av pesticider till yt- och grundvatten – är det angeläget att följa upp och kartlägga förändringar över tiden i både odlingsmönster, spridningstidpunkter och nederbördsmängder.

- Resultat från detta projekt utgör en värdefull grund för fortsatta studier när det gäller att belysa möjliga konsekvenser av förändringar i klimat och odlingsmönster för utlakningsrisken av pesticider från jordbruksmark.