ORIENTERING 125 Askåterföring till skogsmark - tillväxtrevision av fältförsök

Transkript

1 ORIENTERING 125 Askåterföring till skogsmrk - tillväxtrevision v fältförsök Ulf Sikström och Stffn Jcobson

2

3 Askåterföring till skogsmrk tillväxtrevision v fältförsök Ulf Sikström och Stffn Jcobson Q6-624 VÄRMEFORSK Service AB STOCKHOLM Tel Jnuri 27 ISSN

4

5 BAKGRUND Biobränslen, bl.. i form v hyggesrester (GROT; grenr och toppr), utgör redn nu en viktig del v den svensk energiförsörjningen. Ett ökt uttg v biomss innebär också ett ökt uttg v näringsämnen från skogen jämfört med ett uttg v endst stmved. För tt kompenser för det ökde näringsuttget är Skogsstyrelsens rekommendtion tt vedsk bör återförs till skogsmrken efter GROT-uttg (Skogsstyrelsen 21). Ett v de skoglig sektorsmålen nger tt på sikt sk den rel som erhåller sk vr minst lik stor som den där GROT skörds. Huvudsyftet med tt återför sk till skoglig fstmrk nses vr tt motverk en långsiktig utrmning v mrkens näringsförråd (exv. Skogsstyrelsen 21b) och inte tt i först hnd åstdkomm en ökning v skogstillväxten på kort sikt. Tillförsel v sk till såväl fst- som torvmrk, kn dock påverk skogsproduktionen. Tillgänglig resultt ntyder tt det på kort sikt finns en tendens till ökd tillväxt ( 1 %) på bördig fstmrker och minskd tillväxt ( 1 %) på intermediär och svg fstmrker, efter tillförsel v såväl lös som stbiliserd sk (Jcobson 23). Den mest snnolik förklringen till båd dess tillväxtförändringr är förändrd tillgång på växttillgängligt kväve (Persson et l., 1991). En minskd tillväxt kn dock motverks genom tillförsel v kväve (Jcobson 21). Kvoten melln kol och kväve (C/N) i humusen hr föreslgits som ett mått för tt bedöm om en ph-höjning i mrken kommer tt medför en ökd eller minskd nettominerlisering v kväve. Enligt en grov tumregel, bserd på erfrenheter från skogsklkningsförsök, sker en ökd nettominerlisering efter klkning om C/N i humusen är lägre än 3 (Persson 1988, Persson & Wirén 1996). En ökd skogsproduktion kn således troligen förvänts på fstmrker med C/N < 3 (de bördig fstmrkern) och tvärtom på fstmrkern med C/N > 3 (de svg fstmrkern). I börjn v 199-tlet nlde Skogforsk ett försök i SV Sverige där bl.. ett försöksled med sk ingick. Försöket ligger i grnskog på reltivt bördig skogsmrk. Vid en tillväxtrevision fem år efter behndling vr tillväxten i medeltl 1 % högre i skledet, dock ej sttistiskt signifiknt (p behndling =,49) (Jcobson 23). I dett PM redoviss resultten efter tio år. SYFTE Syftet med denn studie vr tt beräkn tillväxteffekten 1 år efter behndling i ett fältförsök i grnskog på reltivt bördig skogsmrk i SV Sverige. Behndlingrn vr tillförsel v sk, klk, årlig kvävetillförsel smt någr kombintioner v dess. 1

6 MATERIAL OCH METOD Försöket 244 Åled är beläget c 1 mil NO Hlmstd. År 1991 etblerdes det i 64-årig grnskog på reltivt bördig skogsmrk (ståndortsindex = G32; bonitet = 12 m 3 sk h -1 år -1 ). Vid nläggningen fnns 8 träd h -1 och beståndsvolymen vr 45 m 3 sk h -1. Mrktypen är en sndig-moig morän med ett humustäcke på c 6 cm. Mrkens ph vr lågt, 3,8 i humusen och 3,9 4,1 i övre delen v minerljorden ( 1 cm), och dess C/N i humusen vr 25. Försöket finns beskrivet v Sikström (22) och Jcobson (23). Försöksdesignen vr ett rndomisert blockförsök med tre block (upprepningr) och ått försöksled (Tbell 1). Provytorns storlek vr 3 3 m 2. Behndlingrn gjordes våren 1992, i de flest fll som engångsgivor. Undntget vr försöksledet med den låg N-givn, där N tillfördes årligen under den 1-årig studieperioden. Ett v försöksleden vr tillförsel v sk (4,2 ton h -1 ). Askn vr en pelleterd sk, som vid pelleteringen blnddes med vtten och kompost. Kompostinblndningen medförde tt skprodukten innehöll en del kväve [c 4 mg (g vikt) -1 ]. Klken tillfördes i givorn 3 ton h -1 ( Klk ) och 6 ton h -1 ( 2Klk ) (Tbell 1). Tbell 1. Försöksled i försök 244 Åled. Givor ngivn i kg h -1. Ämne Försöksled Kontroll (1) Klk + PK b (2) Klk (3) N c (4) Klk + PKN b,c (5) 2Klk + 2P2K b (6) 2Klk (7) Ask d (8) C P K Mg N Cu - 1, ,2 2,3 - - S Cl Klken vr en blndning v lik delr klksten (CCO3) och dolomit [CMg(CO3)2]. b P och K tillfördes som PKCu 7-21 ; P i form v superfosft och K som kliumklorid. c Tillförsel v mmoniumnitrt (NH4NO3) vid två tillfällen per år (2 1 kg N h -1 år -1 ) under 1 år. d Pelleterd sk, 3 ton h -1 (se även löptexten ovn). Askn innehöll följnde koncentrtioner (från Jcobson 23); [mg (g t.s.) -1 ]: N 4, C 27, Mg 17, K 31, P 12, Al 17, S 3, Si 83; [µg (g t.s.) -1 ]: Pb 125, Cd 2, Cu 3, Cr 4, Zn 535, B 232. Tio år efter behndlingen gjordes en tillväxtrevision, vrvid smtlig träd på provytorn (en nettoyt med 1 m rdie) korsklvdes och höjdmättes. Träden borrdes också och borrspånen årsringsmättes t.o.m. fem år före behndling. Trädens stmvolym beräkndes med hjälp v empirisk funktioner (Näslund 1947). Fem vegettionsperioder efter strten v behndlingrn (hösten 1996) gllrdes försöket. Vid gllringen uppmättes gllringsuttget. Tillväxten på de utgllrde träden ingår i här redovisde tillväxtdt. 2

7 Eventuell behndlingseffekter utvärderdes med sttistisk nlys (vrinsnlys / kovrinsnlys). Beräkningsprogrmmet SAS/STAT, procedur GLM nyttjdes (SAS Institute Inc. 1999). De responsvribler som testdes vr grundyte- och volymtillväxten under den 1-årig effektperioden. Block och försöksled ingick som oberoende vribler i den sttistisk modellen. För tt korriger för eventuell skillnder melln olik ytor innn behndling testdes ett flertl vribler som kovrit. Dess vribler vr: 5-års grundyte- resp. volymtillväxt innn behndling, stående grundyt och volym smt stmntl vid behndling, liksom storleken på gllringsuttget efter fem år. I de fll en signifiknt (p <,5) effekt v försöksled kunde påviss i den sttistisk modellen testdes också eventuell skillnder melln enskild försöksled med Tukey s test för multipl jämförelser. Dessutom testdes någr kontrster där olik försöksled med liknnde behndlingr slogs ihop. I dess fll nyttjdes LSD-test ( The lest significnt difference method ) för prvis jämförelse. Dett test är ett mindre konservtivt test jämfört med Tukey s test och kräver mindre skillnder för tt erhåll en signifiknt effekt. RESULTAT För volymtillväxten kunde ing sttistiskt signifiknt (p <,5) effekter v behndlingrn (p försöksled =,19) påviss (Tbell 2). Däremot vr grundytetillväxten för försöksledet med Klk + PKN skiljt från kontrollen (p =,47) (Tbell 2). Eftersom den sttistisk nlysen v grundytetillväxten visde på en effekt v behndling (p försöksled =,32) (Tbell 2) testdes någr kontrster där olik försöksled med liknnde behndlingr slogs ihop. Tillförsel v Klk + PK (Försöksled 2 och 6) gv en signifiknt (p =,32) tillväxtökning jämfört med obehndld kontroll (Tbell 3). En liknnde effekt erhölls när de båd försöksleden med Klk + PK gemensmt med skledet testdes mot kontrollen, liksom när ll försöksled som fått klk, klk + PK eller sk jämfördes med kontrollen. Tillförsel v ren klk (Försöksled 3 och 7) gv en tendens (p =,12) till ökd tillväxt (Tbell 3). Det fnns även en tendens (p =,62) till högre grundytetillväxt i försöksleden med Klk + PK jämfört med de ren klkleden (Tbell 3). Beträffnde vrktigheten v de olik behndlingrn låg tillväxten i försöksledet med N på en liknnde nivå som kontrollen i slutet v perioden (figur 1 och 2). Under de sist åren vr den årlig tillväxten i medeltl melln c 1 % och c 4 % högre än kontrollen i de övrig försöksleden. 3

8 Tbell 2. Tillväxt i de olik försöksleden under 1 år efter behndling i försök 244 Åled. Dt vser tillväxten i medeltl ± medelfel (n = 3). Värden inom prentes nger reltiv tl i förhållnde till den obehndlde kontrollen. Värden som nges med olik bokstäver är sttistiskt signifiknt (p <,5) skiljd enligt Tukey s test för multipl jämförelser. Försöksled Kontroll Klk+ Klk N Klk+ 2Klk+ 2Klk Ask PK PKN 2P2K () (CPK) (C) (N) (CPKN) (2C2P2K) (2C) (Ask) Grundytetillväxt (m 2 h -1 år -1 ),68 ±,44 (1),86 ±,44 (126),75 ±,47 (11),71 ±,47 (14),91 ±,46 (134) b,87 ±,44 (128),81 ±,44 (119),82 ±,47 (121) Volymtillväxt (m 3 sk h -1 år -1 ) b 11,4 ±,86 (1) 14,4 ±,87 (126) 12,8 ±,91 (112) 12,3 ±,91 (18) 14,9 ±,89 (131) 13,8 ±,87 (121) 13,6 ±,85 (119) 13,2 ±,91 (116) p-värden från den sttistisk nlysen: pmodell =,9; pblock =,24; pförsöksled =,32; pgrundytetillväxt före =,53. b p-värden från den sttistisk nlysen: pmodell =,18; pblock =,48; pförsöksled =,19; pvolymtillväxt före =,16. Tbell 3. Kontrster för någr kombintioner v olik försöksled (F-led) vseende grundytetillväxten i försök 244 Åled. Dt vser skillnder i årlig tillväxt under 1 år efter behndling i medeltl ± medelfel. De p-värden som nges vser LSD-test för prvis jämförelse. För beskrivning v försöksleden se tbell 1. Kontrst Skttd skillnd i grundytetillväxt (m 2 h -1 år -1 ) Klk mot Kontroll (F-led mot F-led 1),93 ±,56,12 p-värde Klk+PK mot Kontroll (F-led mot F-led 1),18 ±,55,32 Klk+PK mot Klk (F-led mot F-led 3 + 7),9 ±,44,62 Klk+PK och Ask mot Kontroll (F-led mot F-led 1),17 ±,51,32 Klk, Klk+PK och Ask mot Kontroll (F-led mot F-led 1),14 ±,49,32 p-värden från den sttistisk nlysen: pmodell =,9; pblock =,24; pförsöksled =,32; pgrundytetillväxt före =,53. 4

9 16 14 Grundytetillväxt, m 2 h CPK C N CPKN 2C2P2K 2C Ask År Figur 1. Reltiv grundytetillväxt för de olik försöksleden i förhållnde till kontrollen (1) i försök 244 Åled. Dt vser tillväxten fem år före och 1 år efter behndling. Den streckde linjen nger tidpunkten för behndling. Förklringr till beteckningrn v försöksleden finns i tbell Grundytetillväxt, m 2 h Ask År Figur 2. Reltiv grundytetillväxt för skledet i förhållnde till kontrollen (1) i försök 244 Åled. Dt vser tillväxten fem år före och 1 år efter behndling. Den streckde linjen nger tidpunkten för behndling. Förklringr till beteckningrn v försöksleden finns i tbell 2. 5

10 Block 1 Block 2 Grundytetillväxt, m 2 h Block 3.2. CPK C N CPKN 2C2P2K 2C Ask Försöksled Volymtillväxt, m 3 h -1 år b Block 1 Block 2 Block 3 CPK C N CPKN 2C2P2K 2C Ask Försöksled Figur 2. Uppmätt tillväxt, () grundyte- och (b) volymtillväxt, på de enskild provytorn i försök 244 Åled. Dt vser årlig tillväxt i medeltl under 1 år efter behndling. Förklringr till beteckningrn v försöksleden finns i tbell 2. DISKUSSION Det är troligt tt den påvisde effekten på grundytetillväxten v Klk + PKN vr överskttd, eftersom den uppmätt tillväxten på den yt i block 3 som fått denn behndling krftigt vvek från ytorn med smm behndling i de två övrig blocken (figur 2). Av smm figur frmgår tt tillväxten på den yt som behndlts med N i block 2 mrknt vvek från övrig block, vilket tyder på en underskttning v effekten v den behndlingen. Med bektnde v dess trolig över- och underskttningr vr tillväxten i medeltl i storleksordningen % högre i smtlig behndlingr jämfört med kontrollen. Med tnke på resonemnget ovn smt vsknden v en sttistiskt påvisbr effekt på 6

11 volymtillväxten går det inte tt dr någr säkr slutstser om tillväxteffekter v de olik tillförd medlen under den observerde 1-års perioden. Försök 244 Åled ingick i en försöksserie med två ndr försök (246 Brekille och 247 Össjö). Även dess två ytterligre försök vr etblerde i grnskog på reltivt bördig mrk. De sex först försöksleden i tbell 1 ingick i smtlig försök, d.v.s. ej 2Klk och Ask. En tidigre smberbetning v försöken visde på en sttistiskt signifiknt (p <,5) ökning v volymtillväxten på 15 % v enbrt klktillförsel ( Klk ) (Sikström 26). De behndlingr som inkluderde både klk och PK-gödsel växte 2 25 % bättre än kontrollen. I det här redovisde försöket fnns en tendens till högre grundytetillväxt när PKgödsel kombinerdes med klk jämfört med ren klktillförsel (Tbell 3). Någon mereffekt v PK-tillförseln kunde dock inte påviss sttistiskt för hel försöksserien (Sikström 26). Dett trots tt mängden lätt extrherbrt P i mrken vr högre fyr år efter behndling i de försöksled som fått PK-gödsel, speciellt i försöksledet med den högre PK-givn (Nohrstedt 22). Utifrån den redovisde tendensen till PK-effekt i det här försöket går det inte tt dr någon slutsts om hur en ren PK-tillförsel kn påverk tillväxten i denn och liknnde skogs- och ståndortstyper. De få tidigre erfrenhetern hr inte kunnt påvis någr påtglig effekter (Nilsson och Wiklund 1992, Nohrstedt et l. 1993). Tidigre erfrenheter hr vist tt effekten v klkning på tillväxten hos brrträd vrierr (se Sikström 21) och tt effekten hr ett smbnd med mrkens bördighet uttryckt som bonitet eller C/N i humuslgret (Sikström 21b). På lågproduktiv mrker (hög C/N) minskr vnligtvis tillväxten något, den är opåverkd på medelproduktiv mrker, medn tillväxten ökr något på högproduktiv (låg C/N) mrker. Liknnde effekter på tillväxten efter sktillförsel på minerljordr hr redovists v Jcobson (23). I det här redovisde försöket gv tillförsel v klk och sk liknnde tillväxt (tbell 2, figur 2 och 3). En mrkprovtgning fyr år efter behndling i smm försöksserie visde tt de störst mrkförändringrn hde skett i de försöksled där klk hde tillförts (Nohrstedt 22). I O-horisonten hde ph ökt med,6 1 ph-enhet, den potentiell nettominerliseringen v N vr 5 % högre och den potentiell nitrifiktionen hde ökt mångflt. Dett indikerr tt klkningen bidrgit till tt ök omsättningen v N och därigenom troligen utbudet v växttillgängligt N. Det är en möjlig förklring till ökd tillväxt på bördig mrker (låg C/N) i enlighet med Persson och Wirén (1996). I en studie v mrk- och mrkvttenkemin i skledet i 244 Åled drog förfttrn slutstsen tt kväveomsättningen hde påverkts v skningen (Högbom et l. 21). ph vr c,2 enheter högre i humuslgret på skde ytor än på kontrollen. Det fnns även en tendens till tt produktionen och mängden v oorgniskt kväve hde ökt på de skde ytorn. Vidre vr det tydligt förhöjd hlter v nitrt i mrkvttnet på 5 cm djup. Studien genomfördes 7 8 år efter behndlingen (Högbom et l. 21). 7

12 Tyvärr går det inte tt få frm ytterligre informtion om vrktigheten v behndlingrn, eftersom försöket blev krftigt skdt v stormen Gudrun vintern 25. Försöket är nu nedlgt. En viktig erfrenhet v studien är tt det krävs väl nlgd försök för tt med hög precision kunn detekter och kvntifier tillväxteffekter v den här typen v behndlingr. Ett sätt är tt ök ntlet upprepningr i frmtid försök. Det finns få försök som belyser eventuell effekter på tillväxten efter sktillförsel. Därför är det också viktigt tt etbler fler sådn för tt klrgör effektern, exv. på olik mrktyper, speciellt om åtgärden sk tillämps i stor skl i Sverige. SLUTSATSER Resultten från försöket visde tt på de provytor som fått enbrt sk, enbrt klk eller kombintionen v klk och PK-gödsel vr tillväxten i medeltl c % högre än på de obehndlde kontrollytorn under 1 år efter tillförseln. Ingen effekt vr dock sttistiskt säkerställd vseende volymtillväxten. REFERENSER Högbom, L., Nohrstedt, H.-Ö. & Nordlund, S. 21. Effects of wood-sh ddition on soil-solution chemistry nd soil N dynmics t Pice bies (L.) Krst. site in southwest Sweden. Skogforsk, Report No p. Uppsl. ISSN Jcobson, S. 21. Fertiliztion to increse nd sustin tree growth in coniferous stnds in Sweden. Doctorl thesis. Silvestri 217, Act Universittis Agriculture Suecie, 34 pp. Jcobson, S. 23. Addition of stbilized wood shes to Swedish coniferous stnds on minerl soils effects on stem growth nd needle nutrient concentrtions. Silv Fennic 37(4): Nilsson, L.-O. & Wiklund, K Influence of nutrient nd wter stress on Norwy spruce production in south Sweden the role of ir pollutnts. Plnt nd Soil 147, Nohrstedt, H.-Ö., Sikström, U. & Ring, E Experiments with vitlity fertilistion in Norwy spruce stnds in southern Sweden. The Forestry Reserch Institute of Sweden, Report No. 2. Uppsl. 38 pp. ISSN Nohrstedt, H.-Ö. 22. Effects of liming nd fertiliztion (N, PK) on chemistry nd N turnover in cidic forest soils in SW Sweden. Wter, Air, Soil Pollut 139: Näslund, M Functions nd tbles for computing the cubic volume of stnding trees Pine, spruce nd birch in southern Sweden, nd in the whole of Sweden. Reports of the Forest Reserch Institute of Sweden 36: (In Swedish with English summry.) Persson, T Effects of cidifiction nd liming on soil biology. I: Andersson, F. & Persson, T. (red.). Liming s mesure to improve soil nd tree condition in res ffected by ir pollution. Ntionl Swedish Environmentl Protection Bord, Report 518: Persson, T., Wirén, A. & Andersson, S Effects of liming on crbon nd nitrogen minerliztion in coniferous forests. Wt. Air Soil Pollut. 54: Persson, T. & Wirén, A Effekter v skogsmrksklkning på kväveomsättningen. I: Stf, H., Persson, T. & Bertills, U. (red.) Skogsmrksklkning. Nturvårdsverket, Rpport s

13 SAS Institute Inc SAS/STAT TM, Guide for personl computers, version 8, edition. Cry, NC: SAS Institute Inc pp. Sikström, U. 21. Effects of pre-hrvest soil cidifiction, liming nd N fertiliztion on the survivl, growth nd needle element concentrtions of Pice bies L. Krst seedlings. Plnt Soil 231: Sikström, U. 21b. Growth nd nutrition of coniferous forests on cidic minerl soils sttus nd effects of liming nd fertiliztion. Ph.D. Thesis, Act Universittis Agriculture Suecie, Silvestri 182. SLU Service/Repro, Uppsl. 54 pp. plus five ppendices. ISBN Sikström, U. 22. Effects of liming nd fertiliztion (N, PK) on stem-growth, crown trnsprency, nd needle element concentrtions of Pice bies stnds in Southwestern Sweden. Cn. J For. Res. 32: Sikström, U. 26. Stem growth of Pice bies in south western Sweden in the ten yers following liming nd ddition of PK nd N. Wter, Air, Soil Poll.: Focus. (ccepted) Skogsstyrelsen, 21. Rekommendtioner vid uttg v skogsbränsle och kompenstionsgödsling. Skogsstyrelsen, Meddelnde s. Skogsstyrelsen, 21b. Åtgärder mot mrkförsurning och för ett uthålligt bruknde v skogsmrken. Skogsstyrelsen, Meddelnde s. plus bilgor. Jönköping. 9