Norwegian University of Life Sciences 1
Algevekst – innvirkning av klima,
næringsstoffer og lyset langtiddstudie fra en landbrukspåvirket innsjø
(1999-2016)
Gunnhild Riise, Sverre Anmarkrud, Inggard Blakar, Ståle
Haaland, Nils-Otto Kitterød, Thomas Rohrlack
Bakgrunn
• Gjennomført mange tiltak for å redusere tilførsler av fosfor til
Årungen – en eutrof innsjø i SØ-Norge
– Algeveksten er redusert siden 1960-1970 tallet, men er
fremdeles høy og tilfredsstiller ikke vannforskriften
• Dynamisk innsjø som er sterkt regulert av værforhold og tilførsler av
partikler
– Endringer i temperatur og avrenning har stor innvirkning på
• eksterne tilførsler av næringsstoffer og partikler
• innsjøinterne prosesser
– Spesielt er tidlige perioder av vekstsesongen viktig
• Følsom for endringer i klima
• Våren kommer tidligere
– Forlenget vekstsesongNorwegian University of Life Sciences 2
Målsetning
• Vurdere ulike faktorer som påvirker
algevekst tidlig i vekstsesongen
– Klima – temperatur og nedbør
– Næringsstoffer
– Lysforhold
• Langtidsstudie i en eutrof innsjø –
første uke av juni 1999-2016
– Vertikal fordeling av sentrale limnologiske
variable
Norwegian University of Life Sciences 3
Outline• Lokalisering/bakgrunnsdata
–Historisk utvikling av pigmenter
–Temperaturfordeling gjennom året
• Resultater
–Første uke av juni (1999-2016)
• Vertikal fordeling av Chl a, næringsstoffer,
partikler, temp.,O2,
• Lysforhold
• Værforhold
• Tidsutvikling – Mann Kendall
• Konklusjon
Norwegian University of Life Sciences 4
Accumulation of nutrients and trace metals in eutrophic lake sediments 5
Photo: Ulf Larson
Årungens nedbørsfelt
Årungens nedbørsfelt med Universitets Campus i forkant
Catchment area: 52 km2
Lake surface area: 2,3 %
Agriculture: 53 %
Forest: 34 %
Settlement: 10 %
6
Max dyp 13,2 m
Gjennomsnittsdyp 8,1 m
Overflateareal 1,2 km2
Oppholstid vann: 4,5 mnd
Kurve over areal vs dyp
Dybdefordeling Årungen
Sedimentprøver fra Årungen
(Photo Vibeke Hoff)
Lake Årungen - sediments 2016
Pigments (µg g C)*
0 500 1000 1500 2000
De
pth
(cm
)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Total algaeCyano_1 (Echinenone)Cyano_2 (Myxoxantophyll)
*Spectrophotometric analysis of pigments according to Kyle et al. 2015, PLOSE ONE Sep. 11
1980
1950
9
Shallow dimitic lake that stratify – dynamic temperature distribution
Water temperature 2014-2016
Hobo loggers – 1 h resolution (0,5, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 13 m)
Tot P (µg L-1)
0 20 40 60 80 100 120
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
Tot. N (mg L-1)
0 1 2 3 4 5
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
Color (Pt mg L-1)
20 25 30 35 40 45 50 55
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
Turbidity
0 5 10 15 20 25 30
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
Lake Årungen - first week June (1999-2016)
- Average values +/- standard deviation
Årungen har høye verdier for næringsstoffer og partikler – store årlige variasjoner
Oxygen saturation (%)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
Årungen - first week June (1999-2016)
Temperature (°C)
6 8 10 12 14 16 18 20
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
pH
6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
Chla (µg L-1)
0 10 20 30 40 50 60
Depth
(m
)
0
2
4
6
8
10
12
Med unntak av ett år (2015) har innsjøen vært lagdelt i første uke av juni. Høy algeproduksjon fører til
høye pH verdier og overmetning av oksygen i øvre sjikt av innsjøen
Light transmission (%)
0,01 0,1 1 10 100
De
pth
(m
)
0
1
2
3
4
5
6
7
Secchi depth
1,3 m (SD 0,5m)
Årungen – første uke av juni (1999-2016)
Secchi depth (m)
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5V
ert
ica
l ext
inctio
n c
oe
ffic
ient (m
-1)
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4r
2 =0,76
Lyset svekkes raskt med dypet (PAR)
Relativt lavt siktedyp (1,3 +/- 0,5 m) og grunn eufotisk sone (ca. 3 m).
13
Chl a (µg L-1) at 1 m depth
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Vert
ical extinction c
oeffic
ient (m
-1)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Lake Årungen - first week June (1999-2016)
Turbidity at 1 m depth
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Vert
ical extinction c
oeffic
ient (m
-1)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Color (Pt mg L-1) at 1 m depth
20 30 40 50 60 70
Vert
ical extinction c
oeffic
ient (m
-1)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
r2 =0,92 r
2 =0,39r
2 =0,39
Værforhold vår – mars, april og mai
(avvik fra normalperioden 1960-1990)
Norwegian University of Life Sciences 14
March
Year
1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016
Te
mp
era
ture
(°C
)
-6
-4
-2
0
2
4
6
March
Year
1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016
Pre
cip
itatio
n (
mm
)
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
April
Year
1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016
Pre
cip
itatio
n (
mm
)
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
May
Year
1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016P
reci
pita
tion
(m
m)
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
May
Year
1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016
Te
mp
era
ture
(°C
)
-6
-4
-2
0
2
4
6
April
Year
1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016
Te
mp
era
ture
(°C
)
-6
-4
-2
0
2
4
6
Temp. Turbidity Tot-P PO4-P Chla O2 (mg L-1) O2 (%) Tot N NO3-N
Depth Test Z S Test Z S Test Z S Test Z S Test Z S Test Z S Test Z S Test Z S Test Z S
0,5 m 0,21 2,93** 2,92** -0,05 0,87 1,19 -0,16 1,62
1 m -0,08 3,05** 2,98** 0,09 1,28 1,07 1,34 0,16 1,58
2 m -0,08 2,97** 3,38*** 0,05 0,89 1,28 1,59 1,37 1,58
3 m 0,00 3,22** 2,92** 0,91 0,08 1,61 1,24 0,66 1,58
4 m -1,69+ 3,13** 2,89** 1,04 -0,31 1,28 0,05 0,27 1,71+
5 m -1,53 2,72** 2,73** 0,86 1,24 0,15 0,55 1,49
6 m -0,74 2,72** 2,89** 1,26 * 2,02* 1,29 0,77 1,54
7 m -0,41 2,56* 2,97** 1,13 -0,47 2,14* 1,78+ 1,20 1,94+
8 m 0,33 2,64** 2,47* 1,94+ 1,69+ 1,78+ 1,31 1,76+
9 m 0,33 2,56* 2,53* 1,89+ 1,90+ 2,28* 1,53 1,80+
10 m 0,33 2,56* 2,66** 2,30* -0,72 1,65+ 1,73+ 1,75+ 1,94+
11 m 0,00 2,39* 2,52* 2,66** 1,61 2,18* 1,64 2,39*
12 m 0,62 2,47* 2,43* 2,52* 1,90+ 2,23* 1,64 2,84**
12,5 m 0,58 2,47* 1,98* 2,21* 1,69+ 1,83+ 1,75+ 2,61**
*Mann-Kendall Test and Sen's Slope Estimates for the Trend of Annual Data, Version 1.0
Freeware, Copyright Finish Meteorological Inst. 2002
Mann-Kendall trend* - Første uke av juni (1999-2016)
S = Significance
-20,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
1995 2000 2005 2010 2015 2020
PA
R (
%)
0,5
m
Year
Data
Sen'sestimate99 % conf.min99 % conf.max95 % conf.min
Vertikal svekking av lyset øker med tiden
Norwegian University of Life Sciences 17
-20,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
1995 2000 2005 2010 2015 2020
Year
-5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
1995 2000 2005 2010 2015 2020
Year
Data
Sen's estimate
99 % conf. min
99 % conf. max
95 % conf. min
95 % conf. max
Residual
Turbidity
Tot P (µg L-1)
Lake Årungen – 1 m depth
Norwegian University of Life Sciences 18
-40,00
-20,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
1995 2000 2005 2010 2015 2020
1 m
Year
Data
Sen's estimate
99 % conf. min
99 % conf. max
95 % conf. min
95 % conf. max
Residual
Chl a (µg L-1)
Ingen signifikant trend for Chl-a med tiden
Norwegian University of Life Sciences 19
Årungen week 23 (1 m)
Temperature (°C)
6 9 12 15 18 21 24
Chl a (
µg L
-1)
0
20
40
60
80
Samspill mellom ulike faktorer (temperatur, lys og næringsstoffer)
Årungen week 23 (1 m)
Tot P (ug -1
)
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Chl a (
µg L
-1)
0
20
40
60
80
r2=0,72
Årungen week 23 (1 m)
Light extinction coefficient (m-1
)
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Chl a (
µg L
-1)
0
20
40
60
80
r2=0,39
Konklusjon
• Ingen signifikant økning i vanntemperaturen med tiden
(tidlig juni)
• Signifikant økning i partikler (turbiditet) og Tot P
• Økt avrenning og intensitet av nedbørsepisoder bidrar til:
– økte tilførsler av næringsstoffer
– redusert lystilgang for algevekst
• Ingen signifikant endring i klorofylla
– dynamisk situasjon som er veldig
væravhengig
–Krever integrerte tilnærminger
Norwegian University of Life Sciences 20