Advanced

Produktionsvåtmarker och deras förutsättningar för näringsretention och biologisk mångfald - effekter av vegetationssammansättning och svämplanskonstruktion

Ljungström Rautiainen, Ville LU (2015) MVEM12 20151
Studies in Environmental Science
Abstract
Modern agricultural practices give rise to environmental issues such as the eutrophication of waters (e.g. rivers and oceans). Increased knowledge and understanding of the negative consequences of nutritional leakage have led to comprehensive mitigation measures, one of which is the construction of wetlands. In order to achieve successful, cost-effective and sustainable measures it is essential to facilitate the creation of wetlands but also to optimize the functions and services they provide. This study analyses the effects of specific wetland design with respect to nitrogen (Tot-N), ammonium (NH4-N), nitrate-nitrite (NO3,2-N), phosphorus (Tot-P) and phosphate (PO4-P) retention and biodiversity of benthic invertebrates. Wetland design... (More)
Modern agricultural practices give rise to environmental issues such as the eutrophication of waters (e.g. rivers and oceans). Increased knowledge and understanding of the negative consequences of nutritional leakage have led to comprehensive mitigation measures, one of which is the construction of wetlands. In order to achieve successful, cost-effective and sustainable measures it is essential to facilitate the creation of wetlands but also to optimize the functions and services they provide. This study analyses the effects of specific wetland design with respect to nitrogen (Tot-N), ammonium (NH4-N), nitrate-nitrite (NO3,2-N), phosphorus (Tot-P) and phosphate (PO4-P) retention and biodiversity of benthic invertebrates. Wetland design (with and without temporarily flooded shallow plateaus) and different macrophyte assemblages (exclusively Phragmites australis and together with Characeae sp.) were conducted on twelve, small constructed wetlands in southern Sweden. This study shows that there were no significant differences between the different wetland designs during the 10 month study period. The results show that nutrient loading varies significantly over time (Tot-N; 6,9-15,0 mg∙L-1, Tot-P; 16,0-186,7 μg∙L-1, ) and that benthic invertebrate communities relatively quickly (4 months) may colonize small constructed wetlands provided connectivity to source habitats. Nitrogen retention was to a greater extent positive than negative relative to phosphorus retention, suggesting differences in wetland retention capacity between the two fractions. The results of this study show that wetlands represent dynamic ecosystems in which functions are highly affected by various aspects not completely covered in this experimental design. Further and more long-term studies with adequate wetland water residence times are most likely a requirement in order to answer the hypotheses of this study. The study highlights the need to take a multidisciplinary approach in order to achieve optimization of wetland functions and services. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Produktionsvåtmarker – lika bra för alla syften?

Produktionsvåtmarker kan vara ett bra verktyg för att motverka övergödningen av våra hav och vattendrag. Detta eftersom produktionsvåtmarker genom till exempel växtupptag kan fånga in näring samtidigt som växter och djur får ett bättre och mer varierat landskap. Växtbiomassan kan sedan skördas och användas som resurs för biogasproduktion. Hur väl våtmarkerna förmår bidra med dessa funktioner beror däremot på en rad olika saker som man måste ta hänsyn till om man vill uppnå ett effektivt åtgärdsarbete.

Övergödning är ett stort problem som hotar ekosystem i hav och vattendrag. Den största orsaken till problemet är att stora mängder näringsämnen som kväve (N) och fosfor (P) läcker ut... (More)
Produktionsvåtmarker – lika bra för alla syften?

Produktionsvåtmarker kan vara ett bra verktyg för att motverka övergödningen av våra hav och vattendrag. Detta eftersom produktionsvåtmarker genom till exempel växtupptag kan fånga in näring samtidigt som växter och djur får ett bättre och mer varierat landskap. Växtbiomassan kan sedan skördas och användas som resurs för biogasproduktion. Hur väl våtmarkerna förmår bidra med dessa funktioner beror däremot på en rad olika saker som man måste ta hänsyn till om man vill uppnå ett effektivt åtgärdsarbete.

Övergödning är ett stort problem som hotar ekosystem i hav och vattendrag. Den största orsaken till problemet är att stora mängder näringsämnen som kväve (N) och fosfor (P) läcker ut från jordbruksmarker. Att anlägga produktionsvåtmarker kan vara en bra lösning som ger flera fördelar utöver att tillvarata näring. Frågan är om och hur man kan optimera våtmarkerna för att de ska ha en så fördelaktig verkan som möjligt.

För att besvara denna fråga har tolv våtmarker anlagts och behandlats olika för att ta reda på om en viss behandling kan förbättra våtmarkens förmåga att fånga näring och bidra med en högre biologisk mångfald för bottenlevande djur. Våtmarkerna planterades med antingen enbart övervattensvegetation eller tillsammans med undervattensvegetation. Våtmarkerna hade ett grundare parti som översvämmades med jämna mellanrum i hälften av våtmarkerna för att efterlikna naturliga flödestillstånd.

Resultaten visar att våtmarkernas verkan inte påverkades av behandlingarna i detta experiment. Förmodligen beror detta på att det finns ännu viktigare aspekter som inte kontrollerades i försöket. En sådan aspekt är troligtvis den tiden vattnet uppehåller sig i våtmarkerna. Då denna var generellt kort och våtmarkerna var nyanlagda har förmodligen effekten av behandlingarna inte hunnit visa sig. Däremot visade resultaten att de våtmarker med undervattensvegetation hade betydligt fler individer av tre arter bottenlevande djur. Detta indikerar att undervattensvegetation har en betydelse för dessa organismer.

Resultaten visar att ett tvärvetenskapligt angreppssätt är ett måste för att kunna uppnå optimering av våtmarker. Tiden vattnet uppehåller sig i våtmarken verkar vara av yttersta vikt. En mer långvarig studie med längre uppehållstider krävs för att påvisa skillnader mellan behandlingar, likt de i denna studie. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Ljungström Rautiainen, Ville LU
supervisor
organization
alternative title
Constructed wetlands and the conditions for nutrient retention and biodiversity - effects of macrophyte assemblages and flooded shallow plateaus
course
MVEM12 20151
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
våtmark, vattenvård, näringsretention, biologisk mångfald, övergödning, fosfor, kväve, phragmites australis, characeae sp, wetland, water management, nutrient retention, biodiversity, phosphorus, nitrogen, eutrophication
language
Swedish
id
5470876
date added to LUP
2015-06-10 14:48:15
date last changed
2015-06-10 14:48:15
@misc{5470876,
  abstract     = {Modern agricultural practices give rise to environmental issues such as the eutrophication of waters (e.g. rivers and oceans). Increased knowledge and understanding of the negative consequences of nutritional leakage have led to comprehensive mitigation measures, one of which is the construction of wetlands. In order to achieve successful, cost-effective and sustainable measures it is essential to facilitate the creation of wetlands but also to optimize the functions and services they provide. This study analyses the effects of specific wetland design with respect to nitrogen (Tot-N), ammonium (NH4-N), nitrate-nitrite (NO3,2-N), phosphorus (Tot-P) and phosphate (PO4-P) retention and biodiversity of benthic invertebrates. Wetland design (with and without temporarily flooded shallow plateaus) and different macrophyte assemblages (exclusively Phragmites australis and together with Characeae sp.) were conducted on twelve, small constructed wetlands in southern Sweden. This study shows that there were no significant differences between the different wetland designs during the 10 month study period. The results show that nutrient loading varies significantly over time (Tot-N; 6,9-15,0 mg∙L-1, Tot-P; 16,0-186,7 μg∙L-1, ) and that benthic invertebrate communities relatively quickly (4 months) may colonize small constructed wetlands provided connectivity to source habitats. Nitrogen retention was to a greater extent positive than negative relative to phosphorus retention, suggesting differences in wetland retention capacity between the two fractions. The results of this study show that wetlands represent dynamic ecosystems in which functions are highly affected by various aspects not completely covered in this experimental design. Further and more long-term studies with adequate wetland water residence times are most likely a requirement in order to answer the hypotheses of this study. The study highlights the need to take a multidisciplinary approach in order to achieve optimization of wetland functions and services.},
  author       = {Ljungström Rautiainen, Ville},
  keyword      = {våtmark,vattenvård,näringsretention,biologisk mångfald,övergödning,fosfor,kväve,phragmites australis,characeae sp,wetland,water management,nutrient retention,biodiversity,phosphorus,nitrogen,eutrophication},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Produktionsvåtmarker och deras förutsättningar för näringsretention och biologisk mångfald - effekter av vegetationssammansättning och svämplanskonstruktion},
  year         = {2015},
}