Vi kan både få vækst og god grundvandskvalitet

Mere end halvdelen af verdens mad bliver til i landbrug, hvor man bruger kunstgødning. Men hvad betyder det for miljøet?

I takt med at verdens befolkning vokser, og levestandarden stiger, øges den globale fødevareproduktion. Det betyder, at mere og mere kvælstof kan forurene miljøet.

Blandt forskere er der enighed om, at det gør jordens tilstand mere ustabil - ligesom det er tilfældet med den globale opvarmning.

Det skaber for eksempel dårligere drikkevandskvalitet, lavere biodiversitet og for mange nærringstoffer i vandmiljøet, hvilket fører til alger, der giver iltsvind.

Vores danske analyse viser imidlertid, at det er muligt at skabe økonomisk vækst og samtidig begrænse forringelser af miljøet.

Derfor beskytter vi grundvandet

Produktion af kunstgødning blev mulig i begyndelsen af det 20. århundrede med Haber-Bosch-processen.

• Den omdanner inaktivt frit kvælstof (N) i atmosfæren til reaktive kvælstofformer, som planterne let kan optage.
• I den del af jorden, hvor rødderne vokser, dannes blandet andet letopløseligt nitrat (NO₃^-), der let udvaskes.
• Den udvaskning af nitrat, der sker fra landbruget, er ansvarlig for langt størstedelen af nitrat i vores grundvand.

I Danmark beskytter vi grundvandet i mod nitrat både af hensyn til vores sundhed og miljøet. Vi ønsker, at drikkevandet skal være baseret på grundvand af høj kvalitet uden sundhedsrisiko, og at det grundvand, som strømmer ud i åer, søer og havet, ikke forurener.

Samfundets krav til rent drikkevand betyder, at beskyttelse af grundvandet har høj prioritet. Det har været en af de vigtigste årsager til reguleringen af kvælstofanvendelsen i landbruget.

Hvordan har reguleringen af kvælstof i landbruget så virket i praksis?

Det har vi og andre forskere undersøgt i et forskningssamarbejde mellem De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) og Aarhus Universitet på baggrund af data, der dækker 70 år i dansk landbrug og tilsvarende målinger i grundvandet.

Helt kort viser analysen, at reguleringen har virket. Hvorfor, hvordan og hvor meget handler resten af artiklen om.

Hvad gør landbruget for at mindske nitratudvaskningen?

Når landmanden dyrker sine afgrøder, er han nødt til at dosere mere kvælstof med gødningen, end planterne kan optage, for at opnå et godt udbytte. Overskuddet af kvælstof bliver blandt andet udvasket fra markerne og kan ende i grundvandet.

Jo mere landmanden gør for at udnytte så meget som muligt af kvælstoffet i jorden, jo mindre bliver udvasket, og jo mindre når ned til grundvandet.

Siden den første miljøplan fra 1985 er der blevet brugt forskellige virkemidler til at reducere miljøpåvirkningen fra kvælstof. Nogle af de vigtigste virkemidler har været krav til:

• maksimal antal dyr per arealenhed
• håndtering af husdyrgødning
• gødningsplaner
• normer for hvor meget kvælstof, der må tilføres specifikke afgrøder
• efterafgrøder efter at hovedafgrøden er høstet
• økologisk jordbrug
• skovrejsning og bufferzoner omkring sårbar natur, vandløb og søer.

I landbruget har især teknologisk udvikling, forbedrede arbejdsgange omkring håndtering af husdyrgødning og mindre mængder kvælstof til afgrøderne været afgørende for, at miljøpåvirkningen fra nitrat er blevet mindre, og nitratindholdet i grundvandet er mindsket.

De danske data er unikke

Vi har anvendt målinger af nitrat i iltet grundvand, der er dannet fra 1940-2012. Disse danske grundvandsdata stammer fra det nationale overvågningsprogram og er unikke, fordi de dækker en lang årrække.

Vi har sammenlignet grundsvandsdata med det årlige overskud af kvælstof i det danske landbrug. Kvælstofoverskuddet er beregnet som forskellen mellem landbrugets kvælstofinput og -output. Det viser, hvor meget kvælstof, der risikerer at blive udvasket fra markerne og tabt til miljøet.

Dateringer af grundvandet er den tredje type af data, vi har anvendt. De hjælper med at fastlægge alderen af grundvandet.

Alderen af grundvandet er essentiel for analysen, da det gør det muligt at relatere nitratindholdet i grundvandet til det tidspunkt, det blev udledt (frem for prøvetagningstidspunktet). Det gør det muligt direkte at sammenligne nitrat i grundvandet med landbrugets kvælstofoverskud.

Mindre kvælstof i landbrug, mindre nitrat i grundvand

Vi har analyseret dansk landbrugs årlige kvælstofoverskud og nitrat i grundvandet over godt 70 år (1940-2012). Dermed kan vi evaluere den effekt kvælstofreguleringen og landbrugets kvælstofstab har på grundvandskvaliteten.

Fokus er på det iltede grundvand, da nitrat er stabilt, når ilt er tilstede. Iltet grundvand findes overalt i landet i de øvre jordlag ned til en dybde af ca. 50 meter under terræn, hvor alderen af grundvandet er op til ca. 50 år.

Hvad viser analysen så?

At der er en klar sammenhæng mellem kvælstofoverskuddet og nitratindholdet i iltet grundvand:

• Fra 1940’erne og frem til begyndelse af 1980’erne steg kvælstofoverskuddet løbende.
• På samme vis nåede nitratindholdet i grundvandet sit højdepunkt omkring begyndelsen af 1980’erne.
• Siden starten af 1980'erne er de begge faldet.

Jo mindre kvælstof, landbruget udleder til miljøet, desto mindre bliver nitratindholdet i grundvandet altså.

Det er værd at bemærke, at højdepunktet sker før indførelsen af de nationale miljøplaner. Landmændene begyndte altså at opføre sig mere bæredygtigt, før den første vandmiljøplan blev igangsat – sandsynligvis ved at udnytte deres husdyrgødning bedre. Tallene viser også, at det nytter, når landbruget udleder mindre kvælstof til miljøet. Nitratindholdet falder, når kvælstofoverskuddet falder.

Landbruget er bedre til at udnytte kvælstof

I landbrugsproduktionen er det meget svært at opnå et lukket kvælstofkredsløb - altså et kredsløb, hvor al kvælstoffet bliver brugt i landbruget frem for at ende som for eksempel nitrat i grundvandet. Det skyldes dels meteorologiske og driftsmæssige forhold, der er afgørende for nitratudvaskningen, og dels at landmændene skal have høje afgrødeudbytter.

Hvor godt landbruget udnytter kvælstof kan opgøres som forholdet mellem landbrugets kvælstofoutput og -input. Jo tættere på 100 procent, jo bedre er udnyttelsesgraden.

I 1940’erne lå landbrugets udnyttelsesgrad på omkring 40 procent. Frem mod begyndelsen af 1980’erne faldt den imidlertid til omkring 20 procent i takt med, at landbrugsproduktionen var i kraftig vækst. I samme periode steg koncentrationen af nitrat i grundvandet.

Vi kan i dag konstatere, at den udvikling ikke var bæredygtig.

Siden vendepunktet omkring 1983 er udnyttelsesgraden af kvælstof igen steget til omkring 40 procent. Samtidig er koncentrationen af nitrat i grundvandet generelt faldet, og landbrugsproduktionen er faktisk øget. Landbrugets udnyttelse af kvælstof er altså blevet mere bæredygtig.

Analysen indikerer dog også, at der er mulighed for at udnytte kvælstof endnu bedre for eksempel gennem nye teknologier i mark og stald eller bedre sædskifter med mere græs.

Velfærd, vækst og grundvandskvalitet

Vi har også analyseret, hvordan det intensive landbrugs kvælstofforbrug spiller sammen med beskyttelse af grundvandet og økonomisk vækst. Denne type analyse har tidligere været anvendt i forbindelse med andre indikatorer for miljøkvalitet og kaldes EKC-metoden (Environmental Kuznets Curve).

EKC-metoden antager, at sammenhængen mellem miljøforringelser og indkomst har en omvendt U-form, sådan at forureningen stiger ved indkomststigning fra lave indkomster og aftager ved høje indkomstniveauer. Det er første gang, at metoden anvendes til fortolkning af målinger af nitrat i grundvandet over lang tid.

Vores analyse passer godt med EKC-metodens antagelser. Analysen viser, at forureningen af nitrat i grundvandet er øget i takt med stigningen i den danske velfærd efter 1940’erne.

Omkring vendepunktet i 1980’erne opstod der en stigende miljøbevidsthed i den danske befolkning. Der blev iværksat nationale miljøplaner, der muliggjorde, at miljøpåvirkningen med nitrat blev mindre frem til 2012.

Vi har altså i 30 år oplevet vækst i samfundet parallelt med en mindre miljøpåvirkning af vores grundvand.

Analyser viser derfor, at det er muligt at forene økonomisk vækst med en mere bæredygtig udvikling, som begrænser forringelsen af miljøet – i dette tilfælde nitratindholdet i grundvandet.

Det er værd at vide. Både når det kommer til fortsat økonomisk udvikling og regulering af kvælstof i Danmark, men også når vi eksporterer dansk viden og danske metoder til udlandet.