Åtgärder för ett uthålligt brukande av skogsmarken

Transkript

1 RAPPORT Åtgärder för ett uthålligt brukande av skogsmarken - resultat från studier finansierade inom Movib Karin Hjerpe, Per Olsson

2 Skogsstyrelsen mars 2008 Författare Karin Hjerpe Per Olsson Projektledare Karin Hjerpe Projektgrupp Hillevi Eriksson Anna Wallstedt Anders Pollack Stefan Anderson Per Olsson Fotograf Michael Ekstrand Papper Colotech+ Tryck SJV, Jönköping Upplaga 120 ex ISSN BEST NR 1800 Skogsstyrelsens förlag Jönköping

3 Innehåll Förord...1 Bakgrund...2 Uthålligt skogsbruk...2 Beskrivning av projektet...2 Skogsbrukets effekt på markens ämnesbalans och bidrag till försurning av mark och vatten...5 Olika uttagsintensiteters påverkan på försurning och ämnesbalans...5 Försurning av mark och vatten...5 Skattning genom överskottsaciditet...5 Skattning genom baskatjonbalans...7 Skattning genom dynamisk modellering...8 Skattning genom fältförsök...9 Jämförelse mellan modeller och fältförsök...10 Mål och råd angående skogsbrukets försurning...11 Påverkan på markens ämnesbalans...12 Kväve...12 Fosfor...12 Baskatjoner...12 Risk för näringsbrist...18 Mål och råd angående skogsbrukets effekt på ämnesbalanser...18 Åtgärder för att minska skogsbrukets försurande och utarmande effekt på skogsmarken...19 Återför aska...19 I kompensationssyfte...19 I gödslingssyfte...23 Mål och råd angående askåterföring...26 Anpassa val av trädslag...26 Trädslagets inverkan på markkemin...27 Mål och råd angående trädslag...28 Skogsbrukets effekt på kväveupplagring och -läckage...29 Kväveupplagring i marken...31 Utlakning av kväve från skogsmark...33 Från hyggen...33 Från stormskadade områden...34 Påverkan på utlakning från andra skogsbruksåtgärder...36 Åtgärder för att minska kväveläckaget i samband med föryngringsavverkning...38 Skärmställningar...38 Kantzoner...39 Mål och råd angående kväveupplagring och -läckage...40 Läckage av kvicksilver från skogsmark...42 Effekt av körning på kvicksilverläckage...42 Effekt av avverkning och storm på kvicksilverläckage...44 Mål och råd angående läckage av kvicksilver...44 Litteratur/källförteckning...45

4 Förord Skogsstyrelsen har bedrivit försöksverksamhet kring åtgärder mot markförsurning under drygt 15 år. Mot bakgrund av vunna insikter och erfarenheter presenterades år 2001 ett åtgärdsprogram Åtgärder mot markförsurning och för ett uthålligt brukande av skogsmarken (Skogsstyrelsen, 2001a). Åtgärdsprogrammet inriktade sig på åtgärder mot försurning orsakad av luftföroreningar, kompensation för det näringsuttag som sker vid skörd av skogsbiomassa, främst grot-uttag, samt anpassade skogsbruksåtgärder för uthålligt brukande av skogsmarken. Genomförandet av åtgärdsprogrammet föreslogs omfatta en förberedelsefas på tre år och en påföljande åtgärdsfas på omkring tio år. Förberedelsefasen gick i åtgärdsprogrammet ut på att utreda och besvara de kvarstående frågeställningar som hade identifierats. Även en relativt omfattande praktisk verksamhet ingick i syfte att utveckla verktyg för det praktiska genomförandet. Hösten 2004 beslutade regeringen att via Naturvårdsverkets kalkningsanslag avsätta högst 10 miljoner kronor till Skogsstyrelsens arbete med åtgärder mot skogsmarksförsurning. Skogsstyrelsen arbetade, i samråd med Naturvårdsverket, fram en projektplan för perioden 2005 till Denna baserades på förberedelsefasen i Skogsstyrelsens åtgärdsprogram men fokuserades mer på forskning och utvärdering och namnet ändrades från förberedelsefasen till utvecklingsfasen. Inom projektet finansierades ett antal studier. Flera av dessa var inriktade på hur skogen kan brukas uthålligt. I denna rapport sammanställs de resultat som tagits fram inom studierna. Rapporten ingår i Skogsstyrelsens rapportserie där författarna står för innehåll och slutsatser. Jönköping 2008 Karin Hjerpe Projektledare 1

5 Uthålligt skogsbruk Bakgrund Skogen ska nyttjas hållbart ur ett ekonomiskt, ekologiskt så väl som socialt perspektiv. Enligt dagens skogspolitik ska produktions- och miljövärdena väga lika tungt vilket innebär att båda dessa aspekter bör övervägas i samband med alla skogliga åtgärder. Över hälften av Sveriges areal (23 miljoner hektar) består av produktiv skogsmark och skogen spelar en mycket viktig roll för Sveriges ekonomi (Skogsstyrelsen, 2007a). Samtidigt är skogen en hemvist för en stor biologisk mångfald och skogen fyller en mängd funktioner som är viktiga för miljötillståndet. Till exempel lagras en del ämnen som når skogen via depositionen i skogsmarken vilket förhindrar att de hamnar i ytvatten där de kan skada livsbetingelserna för flora och fauna. Skogsbruket berörs direkt eller indirekt i flera av de 16 miljökvalitetsmål som fastställts av Sveriges riksdag. Skogsbruket kan till exempel bidra till uppfyllelsen av målet Begränsad klimatpåverkan genom att biomassa från skogen kan ersätta fossila bränslen i energiproduktionen. Dessutom kan trä ersätta cement och stål i byggnadsindustrin. Samtidigt kan skogsbruket ge upphov till negativa effekter som minskar möjligheterna att uppnå andra miljökvalitetsmål, så som Bara naturlig försurning, Ingen övergödning, Myllrande våtmarker och Levande sjöar och vattendrag. För att skogsbruket ska kunna klassificeras som uthålligt ur ett ekologiskt perspektiv bör åtgärder vidtas för att minimera sådana negativa effekter. Beskrivning av projektet Skogsstyrelsen har under 17 år bedrivit försöksverksamhet kring försurning och åtgärder mot denna. År 2001 presenterades ett åtgärdsprogram - Åtgärder mot markförsurning och för ett uthålligt brukande av skogsmarken (Skogsstyrelsen, 2001a). Åtgärdsprogrammet inriktade sig såväl på åtgärder mot försurning orsakad av luftföroreningar som på kompensation för det näringsuttag som sker vid skörd av skogsbiomassa, främst grot-uttag, samt anpassade skogsbruksåtgärder för uthålligt brukande av skogsmarken. Genomförandet av åtgärdsprogrammet föreslogs omfatta en förberedelsefas på tre år och en påföljande åtgärdsfas på omkring tio år. Förberedelsefasen gick i åtgärdsprogrammet ut på att utreda och besvara de kvarstående frågeställningar som hade identifierats. Även en relativt omfattande praktisk verksamhet var tänkt att bedrivas under förberedelsefasen för att utveckla verktyg för åtgärdsfasen. Hösten 2004 beslutade regeringen via Naturvårdsverkets kalkningsanslag avsätta högst 10 miljoner kronor till Skogsstyrelsens arbete med åtgärder mot försurning. Skogsstyrelsen arbetade då, i samråd med Naturvårdsverket, fram en projektplan för perioden 2005 till Den av Skogsstyrelsen föreslagna förberedelsefasen i åtgärdsprogrammet reviderades och fokuserades mer på forskning och utvärdering och namnet ändrades till utvecklingsfasen. Projektplanen som man enades om angav två övergripande syften med projektet, varav det ena var att ge ökad kunskap och rekommendationer om anpassade skogsskötselmetoder för uthålligt brukande av skogsmarken. (Det andra övergripande syftet rörde kalkning och det arbete som bedrivits inom projektet rörande detta syfte presenteras i en annan 2

6 rapport Hjerpe m.fl., i tryck). Projektet kallades Mark och vatten i balans (Movib). Fokus låg på försurningen och de skötselmetoder som främst diskuterades var anpassning av biomassauttag, kompensation med askåterföring, trädslagsval, kvarställande av trädskikt i samband med slutavverkning och kantzoner. Skogsstyrelsen och Naturvårdsverket kom även överens om att finansiera studier om kvicksilverläckage inom Movib, trots att problemet med kvicksilverläckage inte har någon direkt koppling till försurningen. De studier som finansierades återfinns i tabell 1. Studierna redovisas även i enskilda rapporter. I vissa fall ansågs inte rapporterna ha tillräckligt stort allmänintresse för att motivera en tryckning. Dessa rapporter står angivna som internrapporter i referenslistan och materialet kan beställas genom de personer på Skogsstyrelsen som arbetar med mark- och vattenfrågor. Syftet med denna rapport är att sammanställa resultaten från studierna som finansierats inom Movib. Förutom en översiktlig genomgång av litteratur kring skogbruksåtgärders inverkan på kväveläckage har litteraturgenomgångar inte genomförts inom projektet. Därmed görs heller ingen ansats i sammanställningen att sätta in resultaten från studierna i ett vetenskapligt perspektiv. Däremot jämförs resultaten med miljökvalitetsmål samt rekommendationer och råd från myndigheter (i första hand Skogsstyrelsen men även Naturvårdsverket) i de fall sådana finns. Avsikten med detta är att peka ut eventuella revideringsbehov som uppkommit genom den kunskap som tagits fram med finansiering från Movib. 3

7 Tabell 1. Studier som finansierats inom Movib. Studie Utförare Referens Uttag av biomassa Helträdsuttag i samband med gallring/röjning och IVL Zetterberg m.fl. (2008) föryngringsavverkning, påverkan på markvattnet och modellerad försurningsutveckling Skogsbrukets försurningsbidrag (bidrag till det av IVL Akselsson m.fl. (2007 a) Naturvårdsverket finansierade arbetet) Skogsbrukets effekt på ämnesbalanser (bidrag till det av Naturvårdsverket finansierade arbetet) IVL Akselsson m.fl. (2007 a); Akselsson m.fl. (2007 b) Askåterföring Tillförsel av aska på dränerad beskogad torvmark Skogforsk Ring och Sikström (2007) vattenkemiska effekter. Preliminära resultat Tillförsel av aska på hyggen Skogforsk Högbom m.fl. (2007) preliminära resultat Askåterföring och skogsproduktion Skogforsk Jacobson och Sikström (2007) anläggning av fältförsök Körskador vid askåterföring Skogsstyrelsen Pollack (2006) Trädslagsval Trädslagets betydelse för markens syra-basstatus resultat från Ståndortskarteringen SLU Nilsson m.fl. (2007) Skogsbrukets effekt på markens kväveinnehåll Regionala förutsättningar och miljörisker till följd av skogsmarksgödsling vid olika scenarier för skogsskötsel och kvävedeposition IVL Zetterberg m.fl. (2006) Kväveläckage från skogmark Kväveutlakning från föryngringsavverkad skog IVL Zetterberg (2007) Långsiktiga effekter på vattenkemi och öringbestånd (Salmo trutta) efter ask- och kalkbehandling i hela avrinningsområden IVL Zetterberg (2008) Skärmställning Skärmställningars för- och nackdelar Skogsstyrelsen Gustafsson (2006) Kantzoner Kväveretention i kantzoner längs ett litet vattendrag i Skogforsk Ring och Högbom (2007) Västerbotten. Preliminära resultat Kantzonens ekologiska roll i skogliga vattendrag en litteraturöversikt Skogsstyrelsen Lindegren (2006) Kvicksilverläckage Kvicksilverutlakning från växande, avverkad och IVL Karlsson m.fl. (2007) stormskadad skog Mercury loading from forest to surface waters: The effects of forest harvest and liming SLU Bishop m.fl. (2008) 4

8 Skogsbrukets effekt på markens ämnesbalans och bidrag till försurning av mark och vatten Olika uttagsintensiteters påverkan på försurning och ämnesbalans Försurning av mark och vatten I dagens skogsbruk ökar uttaget av avverkningsrester i form av grenar och toppar (grot) vilket kan öka skogsbrukets försurningspåverkan. Trädens näringsupptag medför en anrikning av sura ämnen i marken och en anrikning av basiska ämnen i trädet. Detta beror på att de flesta näringsämnen i marken är positivt laddade och vid upptag av positivt laddade näringsämnen släpper träden ifrån sig försurande vätejoner. Bland de positivt laddade näringsämnena återfinns baskatjoner. De ämnen som kallas för baskatjoner är natrium, kalium, kalcium och magnesium och av dem är alla utom natrium också näringsämnen som träden behöver. Baskatjoner spelar en viktig roll i försurningssammanhang genom att de buffrar marken mot försurning. När biomassa förs bort i samband med skörd förs även kalkverkan och baskatjoner bort från systemet. Vittringen och depositionen kan kompensera för bortförseln men ju mer biomassa som förs bort desto större är risken för att en nettoförsurning uppstår. Movib bidrog till Naturvårdsverkets finansiering av en studie om skogsbrukets bidrag till försurningen. Resultaten från studien redovisas i en bilaga till den fördjupade utvärderingen av miljökvalitetsmålet Bara naturlig försurning (Akselsson m.fl., 2007a). I studien beräknades försurningspåverkan av skogsbruk på olika sätt och de olika metoderna jämfördes. Metoderna var 1) beräkning av överskottsaciditet och baserat på detta skattades andelen av försurningen som kommer från skogsbruket, 2) beräkning av baskatjonbalanser, 3) dynamisk modellering samt 4) utvärdering av fältstudier. Inom Movib har även en uppföljning av markvattenkemin i områden där grot tagits ut genomförts (Zetterberg m.fl., 2008). De viktigaste resultaten från studierna redovisas nedan. Skattning genom överskottsaciditet Överskottsaciditet är ett sätt att skatta försurningsbelastningen på marken och beräknas genom en aciditetsbalans, dvs. balansen av laddningsekvivalenter mellan tillförseln av aciditet (via försurande nedfall av svavel (S), kväve (N) och klor (Cl) och nettoupptag av baskatjonerna kalcium (Ca), magnesium (Mg), kalium (K) och natrium (Na)) och bortförsel av aciditet (via nedfall av baskatjoner och nettoupptag av kväve) (Akselsson m.fl., 2007a). Både nedfall av nitrat- och ammoniumkväve leder i dessa beräkningar till tillförsel av aciditet. Detta beror på att allt ammoniumkväve antas tas upp eller nitrifieras, ett antagande som ofta används vid massbalansberäkningar. Utlakning finns inte med i balansen utan beräkningen ger ett mått på överskottsaciditeten i marken. Denna kan antingen exporteras till ytvatten via försurat avrinningsvatten eller öka markförsurningen via jonbyte. Överskottsaciditeten beräknas således enligt formeln: 5

9 Överskottsaciditeten = Deposition (S+N+Cl) + Nettoupptag (Ca+Mg+K+Na) Deposition (Ca+Mg+K+Na) Nettoupptag (N) Vittring (Ca+Mg+K+Na) där nettoupptaget endast avser den del av upptaget som förs bort efter avverkning, alltså inte den del som cirkulerar i systemet via förnafall eller den del som lämnas kvar i samband med avverkningen. I beräkningar enligt formeln ovan är allt kväve utom det som tas upp av träden försurande (Akselsson m.fl., 2007a). Detta kan ses som "värsta möjliga scenario". I nuläget är enbart en liten del av kvävet försurande, motsvarande den mängd som lakas ut, men vid fortsatt upplagring i marken kan en större del av kvävet komma att bli försurande. Mot bakgrund av detta användes tre kvävescenarier i beräkningarna av överskottsaciditet: ett där nästan allt kväve togs om hand av träd och mark (N-min) vilket motsvarar hur det vanligtvis fungerar i nuläget, ett där allt deponerat kväve som inte togs upp av vegetationen läckte ut från marken (N-max) vilket är det "värsta möjliga scenariet" enligt formeln ovan, och ett mellanscenario där 50 % av det upplagrade kvävet nitrifierades och utlakades (N-medel). Modellen applicerades på tall- och granbestånd och olika skogsbruksintensitet testades: inget skogsbruk, stamvedsuttag och helträdsuttag (stamved + grot). Uttag av grot innebar i beräkningarna 75 % av grenar och toppar samt 56 % av barren i gallring och föryngringsavverkning. De olika kvävescenarierna påverkade i stor utsträckning utfallet (Akselsson m.fl., 2007a). Medan helträdsuttag resulterade i större överskottsaciditet än stamvedsuttag i scenario N-min och N-medel på grund av ett större uttag av baskatjoner (Ca, Mg, Na och K) vid grot-uttag, orsakade uttaget av grot en minskad överskottsaciditet i N-max scenariet eftersom kväveuttaget i detta scenario minskade kvävets försurande effekt, och minskningen var större än den ökade försurningen orsakad av baskatjongförlusterna. Uttag av grot innebär alltså, enligt beräkningarna, i de flesta fall en ökad försurning av marken i nuläget. Om markens förmåga att lagra kväve överskrids i sydvästra Sverige kan dock grot-uttag bli positivt ur ett försurningsperspektiv trots att baskatjoner och kalkverkan förs bort med avverkningsresterna. Skillnaderna mellan olika skogsbruksintensiteters effekt på överskottsaciditeten var mindre för tall än för gran. Detta berodde på att mindre biomassa förs bort vid avverkning i tallbestånd än i granbestånd. Skogsbrukets bidrag till försurningen skattades genom överskottsaciditeten vid kvävescenario N-min, som var det scenario som avspeglade dagens förhållanden bäst (Akselsson m.fl., 2007a). Uttag av biomassa vid avverkning beräknades orsaka % av försurningen i större delen av Sverige i tallskog och % i granskog, de högre siffrorna gällde vid grot-uttag (Figur 1). Andelen av försurningen som tillräknades skogsbruket var högst i sydöstra delen av Sverige, vilket berodde på att biomassauttaget där är högre än i norra och mellersta Sverige samtidigt som depositionen är lägre än i de sydvästra delarna. Räknade man i absoluta tal i stället för andel av den totala försurningen var skogsbrukets bidrag lika stort i sydvästra som i sydöstra Sverige. 6

10 Figur 1. Skogsbrukets bidrag till överskottsaciditeten (i %) i tall- och granbestånd vid stamveds- och helträdsuttag. Från Akselsson m.fl. (2007a). Skattning genom baskatjonbalans Beräkningen av baskatjonbalanser gjordes genom att jämföra tillförseln via deposition och vittring med uttaget vid avverkning och utlakning för tall- och granbestånd vid olika skogsbruksintensitet (Akselsson m.fl., 2007a). Förlusterna av baskatjoner var mindre i tallbestånd jämfört med granbestånd (Figur 2). Förlusterna var också större vid helträdsuttag (stamved + grot) jämfört med om endast stam- 7

11 marna togs ut vid avverkning (Figur 2). Skillnaderna mellan uttag av enbart stammar och helträdsuttag var större för gran än för tall. Beräkningarna tydde därmed på att mängden biomassa som tas ut från skogen i hög grad påverkar förlusten av baskatjoner och därmed markens buffringsförmåga mot försurning kekv/ha*år Götaland kekv/ha*år Svealand kekv/ha*år Norrland Gran Med GROT Gran Stam Tall Med GROT Tall Stam All skog Med GROT All skog Stam Figur 2. Genomsnittlig baskatjonbalans (Ca, Mg, Na och K) för tall- och granbestånd med eller utan grot-uttag i tre delar av landet. Uttag av grot innebar att 75 % av grenar och toppar samt 56 % av barren togs ut i gallring och föryngringsavverkning. Från Akselsson m.fl. (2007a). Skattning genom dynamisk modellering Den dynamiska modelleringen gjordes för sex olika områden i olika delar av Sverige med modellen ForSAFE (Akselsson m.fl., 2007a). Resultaten visade att ph, basmättnadsgrad (andelen av de negativt laddade ytorna på markens partiklar som upptas av baskatjoner) och ANC (den syraneutraliserande förmågan) blev något lägre om grot togs ut än om grot lämnades kvar. Effekten skiljde sig dock kraftigt åt mellan olika lokaler. Generellt indikerade modellkörningarna att effekten av grot-uttag är större i gran- än i tallbestånd. Modellberäkningar gjordes även med MAGIC-modellen och också resultaten från den körningen visade på minskad ANC efter grot-uttag. 8

12 Skattning genom fältförsök I Akselsson m.fl. (2007a) hänvisades till Egnell m.fl. (2006) som redovisade en uppföljning av markkemidata i områden där grot tagits ut respektive lämnats kvar i samband med slutavverkning. Försöken var spridda över landet och varierade sinsemellan i bördighet. Resultaten visade att uttag av grot påverkade markkemin. Uttag av grot i samband med slutavverkning ledde till en ökad försurning och ett minskat näringsförråd i marken. På kort sikt ökade surheten i marken men efter ett tiotal år hade denna effekt avtagit. Effekter på baskatjonförrådet av grot-uttag var dock fortfarande detekterbara efter 30 år. I den uppföljning av markvattenmätningar som finansierades inom Movib (Zetterberg m.fl., 2008) ingick ett antal försöksytor (Figur 3), bland annat de områden som redovisades i Egnell m.fl. (2006), Lund, Lövliden, Kosta och Tönnersjö. Provtagningen skedde på 50 cm djup, dvs. under största delen av rotzonen, och antogs därmed ge en bild av utlakningen till omgivande vattendrag. Figur 3. Markvattenmätning efter uttag av grot i samband med gallring/röjning och föryngringsavverkning genomfördes i åtta områden. Från Zetterberg m.fl. (2008). Resultaten visade att surhetsgraden tenderade vara högre på samtliga ytor där uttag av grot gjorts i samband med föryngringsavverkning jämfört med områden där endast stamved tagits ut (Figur 4). Skillnaden var dock endast signifikant i ett område, Kosta (Zetterberg m.fl., 2008). I tre områden undersöktes effekten av grot-uttag vid röjning eller gallring. Där var resultaten mindre entydiga och medan vätejonkoncentrationen var icke-signifikant högre efter grot-uttag i två av områdena var den signifikant lägre i det tredje (Granhult). 9

13 30 25 Föryngringsavverkning Gallring/röjning H + uekv l Helträd Stamved 5 0 Lövliden Lund Kosta Tönnersjö Mölnafältet Ramsberg Borrestad Granhult Figur 4. Vätejonkoncentrationen i markvattnet på 50 cm djup uttryckt som medelvärde under perioden Från Zetterberg m.fl. (2008). Efter uttag av grot i samband med slutavverkning eller röjning och gallring hade ANC minskat på hälften av ytorna, statistiskt signifikant i Lövliden och Kosta (Figur 5). Någon skillnad mellan region, ståndortsindex eller trädslag kunde inte urskiljas (Zetterberg m.fl., 2008) Föryngringsavverkning Gallring/röjning ANC uekv l Helträd Stamved Lövliden Lund Kosta Tönnersjö Mölnafältet Ramsberg Borrestad Granhult Figur 5. ANC i markvattnet på 50 cm djup uttryckt som ett medelvärde under perioden Från Zetterberg m.fl. (2008). Jämförelse mellan modeller och fältförsök Både modeller och fältförsök visar på att effekter av grot-uttag på markens försurningsstatus snabbt uppkommer men sedan jämnar ut sig. En orsak till utjämningen kan vara att utlakningen av baskatjoner från marken minskar efter grot-uttag eftersom markens förråd av baskatjoner minskar (Akselsson, m.fl., 2007a). En annan möjlig förklaring är att upptagen i träden minskar efter grot-uttag, beroende på lägre tillväxt. En bidragande orsak skulle även kunna vara att vittringshastigheten ökar när marken blir surare, vilket skulle innebära att effekten av grot-uttag blir mindre. En annan förklaring kan vara att den försurande nitrifikationen kan vara högre i områden där grot lämnas kvar än där grot tagits ut (Westling m.fl., 2004). 10

14 Om nitrifikationen leder till en påtaglig ph-sänkning i områden där grot lämnats kvar kan den försurande effekten av att kalkverkan och baskatjoner förs bort från marken med groten döljas. Mål och råd angående skogsbrukets försurning Risken för att skogsbrukets bidrag till försurningen är påtagligt har lyfts både i Skogsstyrelsens rekommendationer vid uttag av avverkningsrester (Skogsstyrelsen, 2001b) och i arbetet med miljökvalitetsmålet Bara naturlig försurning (Naturvårdsverket, 2007a). I Skogsstyrelsens rekommendationer vid uttag av avverkningsrester anges att uttag av grot bör kompenseras om merparten barr inte lämnas kvar någorlunda jämnt spridda (Skogsstyrelsen, 2001b). I den fördjupade utvärderingen av Bara naturlig försurning föreslogs att ett delmål skulle läggas till för skogsbrukets försurning (Naturvårdsverket, 2007a). Delmålet anger att år 2015 ska skogsbrukets försurningspåverkan i försurade områden inte överstiga det som kompenseras via naturliga processer. Försurade områden (Figur 6) har definierats baserat på svaveldeposition, markens försurningsklass och förekomst av försurade sjöar (Naturvårdsverket, 2007a). Som indikator anges andel av arealen granskogsmark i försurade områden där nettouttaget av baskatjoner vid helträdsuttag på ett påtagligt sätt överskrider vittringen ned till 50 cm djup. (I begreppet nettouttag ingår i detta sammanhang både uttag och askåterföring, se stycke I kompensationssyfte). Påtagligt överskridande definieras som att överuttaget motsvarar minst en tredjedel av det utbytbara baskatjonförrådet i marken under en omloppstid. Detta är tänkt att följas upp på länsnivå. Uppföljningen baseras på modellerade baskatjonflöden via vittring och skördeuttag i barrskogsytor inom Riksinventeringen för skog. Figur 6. Försurade områden enligt definitionen i den fördjupade utvärderingen av Bara naturlig försurning (Naturvårdsverket, 2007a). Som försurade områden klassas områden där svaveldepositionen år översteg 2,5 kg per hektar, mer än 20 % av marken ligger i surhetsklass 4 och 5 och fler än enstaka sjöar är försurade. Baserat på de modelleringar och sammanställning av fältförsök som genomförts med ekonomiskt bidrag från Movib verkar det troligt att skogbruket bidrar till försurningen och att det därmed finns skäl att hantera detta från myndigheternas sida. 11

15 Påverkan på markens ämnesbalans En stor del av de näringsämnen som finns i trädens biomassa återfinns i grenar och toppar. Detta innebär att ett skogsbruk där även avverkningsrester tas ut i samband med föryngringsavverkningen resulterar i ett betydligt större bortförsel av näringsämnen från marken. Inom Movib genomfördes bugetberäkningar vid olika skogsbruksintensitet för kväve (Zetterberg m.fl., 2006), fosfor (Akselsson m.fl., 2007b) och baskatjoner (Akselsson m.fl., 2007a). Kvävebudgeterna korrigerades i början av 2008 och i de fall de nya beräkningarna skiljer sig från de tidigare redovisas de nyare i denna rapport. De nyare beräkningarna har även (sedan februari 2008) ersatt de gamla i Zetterberg m.fl. (2006). Kväve Normalt är det tillgången på upptagbart kväve som begränsar trädens tillväxt på fastmark i Sverige (Tamm, 1991; Skogforsk, 2005). Detta gäller trots att budgetberäkningar av Zetterberg m.fl. (2006) visade att mer kväve tillfördes via depositionen än vad som togs ut med stamveden i de flesta delar av Sverige (Figur 7), alltså att det skedde en nettoupplagring av kväve i marken. För tallbestånd gällde detta även om också grot togs ut i samband med slutavverkning medan uttagsintensiteten i stor utsträckning påverkade budgeten i granbestånd. Grot-uttag från granbestånd ledde i stora delar av Sverige till att mer kväve fördes bort under beståndets omloppstid än vad som tillfördes via deposition under samma period (Figur 7). Fosfor Budgetberäkningar för fosfor visade att skogsbruk, speciellt avverkning med grotuttag, ledde till nettoförluster av fosfor i stora delar av Sverige (Akselsson m.fl., 2007b). Förlusterna var extra stora i södra Sverige (Figur 8). Fosforbudgeten jämfördes med liknande budgetar för kväve (Figur 7) och beräkningarna indikerade att det finns en risk att skogsmarken i södra Sverige på sikt kan komma att bli fosforbegränsad i stället för kvävebegränsad. Baskatjoner Baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium utgör näringsämnen som träd och andra organismer behöver för tillväxt och fortlevnad. Balansberäkningarna för kalcium, magnesium och kalium visade att det vid grot-uttag skedde en minskning av markens förråd för alla ämnen och i hela Sverige (Figur 9, 10 och 11 från Akselsson m.fl., 2007a). Undantaget var kalium vid uttag av grot i tallbestånd i södra Sverige där vittring och deposition i vissa fall kunde kompensera för uttag och utlakning (Figur 11). 12

16 Figur 7. Kväveupplagringen (i kg per hektar och år) i mark i tall- och granbestånd vid stam- och helträdsuttag. Från Zetterberg m.fl. (2006). 13

17 Figur 8. Fosforbudgeten vid olika skogsbruksscenarier: ingen avverkning (vänster) stamvedsuttag (mitten) och helträdsuttag (höger). Från Akselsson m.fl. (2007b). 14

18 Figur 9. Resultat från massbalansberäkning av kalcium för gran- och tallbestånd vid stam- och helträdsuttag. Från Akselsson m.fl. (2007a). 15

19 Figur 10. Resultat från massbalansberäkning av magnesium för gran- och tallbestånd vid stam- och helträdsuttag. Från Akselsson m.fl. (2007a). 16

20 Figur 11. Resultat från massbalansberäkning av kalium för gran- och tallbestånd vid stam- och helträdsuttag. Från Akselsson m.fl. (2007a) 17

21 Risk för näringsbrist Vid ett skogsbruk med större uttag av biomassa finns en risk för att markens näringsämnesförråd på sikt utarmas. I groten finns mycket kväve och de tillväxtminskningar som rapporterats efter grot-uttag har förklarats med att mängden tillgängligt kväve i systemet minskar (Egnell m.fl., 2006). I områden med låg kvävebelastning kan uttaget av kväve överstiga tillförseln via deposition (Zetterberg m.fl., 2006) vilket på sikt kan resultera i en minskad skogsproduktion eller annan negativ påverkan på flora och fauna. Därmed kan kompensation med kväve behövas då grot tas ut i vissa bestånd (Figur 7). Eftersom kväve samtidigt kan utgöra ett miljöproblem (se stycke Skogsbrukets effekter på kväveupplagring och -läckage) kan det i områden som är kvävebelastade däremot vara bra att ta ut avverkningsrester eftersom det avlastar marken på kväve och därmed minskar risken för en stor kväveupplagring. Hittills har man inte sett några effekter på den svenska skogsproduktionen orsakad av brist på andra ämnen än kväve. Tvärtom har tillväxten i Sveriges skogar ökat kontinuerligt under 1900-talet (Lindroth, 1995; Elfving och Tenghammar, 1996) trots att modellberäkningar indikerat att förrådet av utbytbara baskatjoner i marken minskat med i storleksordningen 50 % under samma period (Akselsson m.fl., 2007a). Baserat på tillgängliga data, bland annat halter av baskatjoner i barr, föreligger inte heller några klara bevis för att försurningen förändrat trädens mineralnäringsstatus påtagligt (se litteratursammanställning i Sikström m.fl., 2001). Vid skogsbruk där även avverkningsrester tas ut förs betydligt mer näringsämnen bort med biomassan än vid traditionellt stamvedsuttag. Därmed kan det finnas en risk för att helträdsuttag leder till att markens produktionsförmåga påverkas på sikt. Budgetberäkningar visar att uttaget av både baskatjoner och fosfor överskrider tillskottet när även grot tas ut i samband med föryngringsavverkning (Akselsson m.fl., 2007 a; 2007 b). Resultat från beräkningar indikerar också att i varje fall fosfor på sikt kan bli tillväxtbegränsande (Akselsson m.fl., 2007 b). Fosfortillgången kan även påverka trädens kväveupptag och vid balanserad tillgång på både kväve och fosfor kan träden ta upp mer kväve. Fosfortillgången skulle därmed kunna ha betydelse för förmågan att motverka kväveutlakning under perioder med god kvävetillgång. Budgetberäkningar av den här typen innehåller dock många osäkerheter. Tillskottet av baskatjoner kan vara större än angivet om exempelvis vittringen underskattas. Fosfor är än mer komplicerat att utvärdera eftersom fosfor förekommer i marken i olika former med olika tillgänglighet. Därmed kan fosfor bli begränsande trots att markförrådet är stort (se litteratursammanställning i Akselsson m.fl., 2007b). Frigörelsen av fosfor har också föreslagits öka om en bristsituation uppkommer, exempelvis genom att mykorrhiza som lever i symbios med träden skulle kunna öka vittringen om träden uppvisar bristsymptom (Smith och Read, 1997). Budgetberäkningarna visar dock på en riktning för förloppen och indikerar en minskning av markens förråd vilket på sikt kanske kan påverka livsbetingelserna för flora och fauna. Mål och råd angående skogsbrukets effekt på ämnesbalanser Skogsstyrelsen anger i sina rekommendationer vid uttag av avverkningsrester (Skogsstyrelsen, 2001b) att uttaget av grot bör kompenseras i syfte att bibehålla 18

22 markens balans, med avseende på både kalkverkan och mineralnäringsämnen. Baserat på de budgetberäkningar som genomförts med ekonomiskt stöd från Movib (Akselsson m.fl., 2007 a och b) verkar oron för att ett skogbruk med ökande uttag av avverkningsrester kan leda till utarmning av markens näringsämnen befogad. Rekommendationerna att kompensation med så väl fosfor som baskatjoner kan behövas efter större uttag av biomassa är därmed rimliga. Baserat på de budgetberäkningar som gjorts för kväve (Zetterberg m.fl., 2006) skulle det kunna vara rimligt att även rekommendera kompensation med kväve i vissa fall. Åtgärder för att minska skogsbrukets försurande och utarmande effekt på skogsmarken Återför aska I kompensationssyfte Aska kan tillföras skogsmarken för att kompensera för uttag av biomassa. EU:s miljöbyrå (European Environmental Agency) har angett att uttag av biobränsle från skogen är olämpligt i delar av Sverige på grund av att markerna är känsliga för försurningspåverkan (European Environmental Agency, 2006). Även i den fördjupade utvärderingen av miljökvalitetsmålet Bara naturlig försurning diskuterades problemet med att ett ökat uttag av biomassa kan orsaka en försurning (Naturvårdsverket, 2007a) och skogsbrukets försurande effekt tas också upp i Skogsstyrelsens nationella sektorsmål (Skogsstyrelsen, 2005). I samtliga fall anges återföring av aska vara en åtgärd som möjliggör större uttag av biomassa från skogsmarken. Aska från biobränslen utgör ett lämpligt kompensationsmedel genom att den innehåller alla näringsämnen som fanns i groten (om än i vissa fall i reducerad mängd) utom kväve som försvinner vid förbränningen. Askan är dessutom basisk och innehåller kalkverkan. Att återföra askan till skogmarken är därför en åtgärd som minskar risken för både försurning och näringsutarmning. Ett flertal försök har genomförts i syfte att utreda effekterna av askåterföring. En sammanställning har bland annat gjorts i en rapport av den forskning som Statens Energimyndighet finansierat (Egnell m.fl., 2006). I denna dras slutsatsen att återföring av aska ger önskade effekter i mark och vatten. Det är dock viktigt att askåterföringen inte medför bieffekter som är negativa för miljön. Inom Movib finansierades tre studier om askåterföring som syftade till att täppa igen några av de kunskapsluckor som fortfarande kvarstår angående potentiella negativa effekter vid askåterföring. En potentiell negativ bieffekt vid askåterföring är att kväveläckaget från marken kan öka. Detta beror på att askåterföring kan öka kväveomsättningen i marken (Högbom m.fl., 2001). Askan innehåller fosfor och baskatjoner och om askan inte är tillräckligt långsamlöslig, eller om det inte finns någon vegetation som tar tillvara på de näringsämnen som frigörs från askan, finns det en risk för att även dessa läcker från marken. Läckage av kväve och fosfor kan orsaka övergödning i vattendrag, och kväve även försurning (se stycke Skogsbrukets effekt på kväveupplagring och -läckage). Vad gäller baskatjoner är syftet med askåterföring att de ska buffra marken och ge effekt på lång sikt. Därmed innebär ett initialt läckage att syftet inte uppnås. Studier visar att risken för kväveläckage är relativt liten vid askspridning i växande skog men att risken är större vid spridning på hyggen när det inte finns någon vegetation som kan ta tillvara näringsämnena (Westling m.fl., 19

23 2004). Vid askspridning på hyggen har också kaliumhalterna i markvattnet ökat medan effekterna på övriga ämnen var begränsade (Westling m.fl., 2004). Med finansiering från Movib studerades effekterna av askspridning på ytterligare två hyggen (Högbom m.fl., 2007). Resultaten presenteras nedan (se stycke Askåterföring på hyggen). Askåterföring har också visat sig kunna påverka trädtillväxten och effekten tros variera med markens kvävestatus. Askåterföring har visats kunna ge positiva effekter, som varat i åtminstone 7-8 år, på trädtillväxten på bördiga marker, vilket har förklarats med att fosfor varit ett begränsande näringsämne i dessa system (Thelin, 2006). En trolig förklaring är också att askåterföringen ökar mineraliseringen av kväve i marken. På marker med låg bonitet kan en ökad kvävemineralisering resultera i en tillfälligt ökad immobilisering av kväve med påföljande tillväxtsänkningar, medan man på bördigare marker kan få en ökad tillgång på mineralkväve (Jacobson, 2003). Med anledning av detta finns det en oro för att askåterföring kan leda till tillväxtminskningar i norra Sverige. Grot kommer dock troligen främst att tas ut från granytor eftersom lönsamheten är störst där. Den produktionsminskning som observerats i försök i lågproduktiva tallbestånd behöver inte nödvändigtvis ske på de mer produktiva granlokalerna i norra Sverige. I syfte att få mer kunskap om potentiella effekter på bördiga granbestånd i norra Sverige finansierades inom Movib anläggandet av ett nytt försök, där tillväxteffekter kan studeras i framtiden (Jacobson och Sikström, 2007). Området beskrivs mer utförligt nedan (se stycke Tillväxteffekter av askåterföring). Askåterföring innebär ökade transporter i skogen och därmed teoretiskt även en ökad risk för körskador. En sammanställning av befintlig kunskap samt en studie av körskador efter askåterföring genomfördes med finansiering från Movib (Pollack, 2006). Resultaten av studien beskrivs kortfattad nedan (se stycke Körskador vid askåterföring). Askåterföring på hyggen Försöksytor anlades i två olika områden, Lekhyttan i Närke mellan Örebro och Karlskoga och Köttkulla öster om Ulricehamn (Högbom m.fl., 2007). Mer information om områdena finns i Högbom m.fl. (2003). Olika askprodukter testades; 1) krossaska, 2) pelleterad aska, 3) pelleterad aska blandad med mesa och 4) pelleterad aska blandad med grönlut. I samtliga behandlingar tillfördes motsvarande tre ton aska per hektar. Tillförseln av askprodukten gjordes på färska hyggen (inom ett år från avverkningen), som helträdsavverkats. I försöket ingick även ytor där grot lämnats kvar efter avverkningen. Markvattenprover på 50 cm djup samlades in två gånger per år i Köttkulla och fyra gånger per år i Lekhyttan. Vattnet analyserades med avseende på ph, konduktivitet, oorganiskt kväve (ammonium och nitrat), klorid, sulfat, kalcium, magnesium, kalium, aluminium, kadmium och zink. Provtagningen av markvattnet påbörjades i samband med tillförseln och mätningarna hade pågått i sex respektive sju år. I de flesta fall fanns inga signifikanta skillnader för de olika parametrarna mellan behandlingarna (Högbom m.fl., 2007). I Lekhyttan var dock aluminiumkoncentrationerna i markvattnet signifikant lägre när aska blandad med grönlut tillförts än när ren pelleterad aska tillförts. I Köttkulla var kadmiumhalten i markvattnet 20

24 högre i ytor där aska återförts jämfört med ytor där grot tagits ut i samband med avverkningen men aska inte återförts. För nitratkväve sågs inga signifikanta effekter av de olika behandlingarna (Figur 12 och 13). Koncentrationerna i markvattnet ökade snabbt ungefär två år efter avverkningen och höjningen höll sedan i sig i ungefär två år (Högbom m.fl., 2007). Det fanns en tendens till ökning av nitratkvävekoncentrationen efter tillförsel av krossaska i Lekhyttan (Figur 12) och efter asktillförsel jämfört med helträdsavverkning utan efterföljande askåterföring i Köttkulla (Figur 13) Nitrat-N mg/l Datum Figur 12. Nitratkvävekoncentrationen i Lekhyttan i marklösningen på 50 cm djup under perioden = kontroll helträdsavverkning, = kontroll konventionell avverkning, = valspelleterad aska, = krossaska, = valspelleterad aska med mesa och = valspelleterad aska med grönlut. Från Högbom m.fl. (2007). 7 6 Nitrat-N mg/l Datum Figur 13. Nitratkvävekoncentrationen i Köttkulla i marklösningen på 50 cm djup under perioden = kontroll helträdsavverkning, = kontroll konventionell avverkning, = valspelleterad aska, = krossaska. Från Högbom m.fl. (2007)., 21

25 Tillväxteffekter av askåterföring Ett randomiserat blockförsök med sex upprepningar anlades i ett granbestånd i Västernorrland (Tabell 2). Provytornas bruttoyta var 30 x 30 m och de hade en cirkulär nettoyta med 10 m radie (314 m 2 ) inom vilken samtliga träd inmättes med avseende på diameter och höjd. 2,8 ton torrsubstans krossaska per hektar tillfördes i augusti Askan testades och uppfyllde Skogsstyrelsens rekommenderade max- och minhalter av tungmetaller och näringsämnen (Skogsstyrelsen, 2001b). Ingen analys av bor genomfördes dock. Tabell 2. Beskrivning av försöksbestånd. Från Jacobson och Sikström (2007). Latitud Longitud Höjd över havet (m) 400 Årsnederbörd (mm per år) a 580 Årsmedeltemperatur ( C) a 1,8 Jordmån podsol Jordart-textur: moig morän C/N i humus 29 Vegetationstyp blåbär Trädslag gran Ståndortsindex (H 100, m) G26 Ålder, total (år) 25 Virkesförråd (m 3 sk per ha) 60 Stamantal (stam per ha) 2100 Tillväxtresultat från försöket kan erhållas tidigast efter ca 5 år och säkrare efter 10 år (Jacobson och Sikström, 2007). Körskador vid askåterföring I den sammanställning av kunskap om körskador vid askspridning som gjordes angavs att askspridningen, då den genomförs i gallringsskog, ofta görs med lätta och smala maskiner (Pollack, 2006). Vidare genomförs åtgärden i bästa fall så nära en föregående gallring att riset finns kvar på stickvägarna som skydd för rötter och rothalsar. Därmed kan körskador på mark och träd ofta undvikas helt på största delen av arealen. Närmast askupplagen eller växelflaken med aska blir dock slitaget större. För att undvika markskador även inom det området bör upplagsplatsen placeras på mark med god bärighet. Det är generellt viktigt att anpassa tiden för körningen så att marken inte är fuktig. Detta kan göras genom att ha en stor bank av objekt klara för askåterföring och utifrån väderförhållanden välja en lämplig marktyp för spridning. Om askan i stället sprids på hyggen är körstråken mer flexibla (Pollack, 2006). Detta beror på att askan kan spridas med större kraft eftersom det inte finns någon risk för att växande träd tar skada. På grund av detta kan körning undvikas i känsliga områden och därmed kan också körskador på mark undvikas. Man bör dock vara försiktig så att inte den hänsyn som lämnats vid skörd, skotning och grotuttag skadas vilket medför att samma körstråk som vid tidigare skogsbruksåtgär- 22

26 der kanske bör användas. Det kan också, som vid spridning i gallringsskog, uppstå ett visst markslitage runt askupplagen. Vad gäller blästringsskador angavs att en väl fuktad och sorterad aska som hålls fri från föroreningar i form av grus och liknande och som sprids med rätt utgångshastighet inte orsakar blästringsskador (Pollack, 2006). Däremot ökar risken för blästringsskador med aska av ojämn storlek till exempel aska krossad med krossskopa eller om aska av grövre fraktioner sprids i gallringsskog. Risken ökar också om askan är torr och hård vid spridningstillfället eller om utgångshastigheten är för hög i förhållande till beståndet. Vidare är träden mer känsliga för blästringsskador under savperioden. Skaderisken i olika typer av bestånd sammanfattades och återfinns i tabell 3. Tabell 3. Schema över skaderisk vid askspridning i gallring. Från Pollack (2006) Låg skaderisk nygallrat breda stickvägar torra markförhållanden planerat före spridning skiktad aska Hög skaderisk ogallrat gallrat för länge sedan smala stickvägar blöta markförhållanden planerat i samband med spridning aska bara behandlad med krosskopa I studien undersöktes skador efter askåterföring i fem bestånd (Pollack, 2006). Blästringsskador återfanns i två bestånd. I det ena av dessa var knappt 4 % av de undersökta träden skadade och i det andra mindre än 1 %. I samtliga fall bestod blästringsskadorna i att en mindre del av den yttre barken var bortblästrad och inget av träden bedömdes vara allvarligt skadat. Körskador på träd återfanns i ett av bestånden och i det var knappt 5 % av de undersökta träden var skadade. Hälften av skadorna var större än 100 cm 2 och räknades därmed som omfattande. Ingen inventering genomfördes före askspridningen och det går därför inte att säga med säkerhet att körskadorna orsakats i samband med askspridningen utan de kan lika väl ha uppkommit vid avverkningen eller skotningen. Inte i något fall återfanns körskador på marken. I och med att skador endast återfanns i relativt liten omfattning i två av bestånden (och det då inte ens är säkert att skadorna orsakats i av askspridningen) verkar det som om risken för skador i samband med askspridning är relativt liten. I gödslingssyfte Kompensation med aska för uttag av grot kan även öka trädtillväxten på bördiga marker (se stycke I kompensationssyfte). För att få en mer omfattande tillväxtökning kan dock högre doser behövas än vad som krävs för att kompensera för uttagets försurningseffekt (Olsson och Westling, 2006). Detta beror på att både kalium och fosfor, som är de av ämnena i askan som är viktigast för trädtillväxten, kan försvinna vid förbränning, främst genom att betydande mängder tas ut med bottenaskan (Bjurström, 2004). Aska kan även användas för att öka tillväxten på torvmarker. Där finns ofta kväve i tillräckliga mängder men på grund av att det inte sker något tillskott från vittring är stora delar av systemets fosfor- och baskatjonförråd uppbundna i biomassan. Därmed är det i stället ofta kalium och fosfor som begränsar tillväxten. Också i detta fall behövs i vissa fall högre doser än 23

27 de som kompenserar för det försurande uttaget, baserat på finska erfarenheter runt 4-7 ton (Emilsson, 2006), eller till och med upp till ton per hektar. I Sverige har arealen dikad torvmark som är bäst lämpad för askgödsling beräknats till hektar (Hånell, 2004). Medan askåterföring i kompensationssyfte och dess potentiella miljöeffekter är relativt väl kartlagt (Egnell m.fl., 1998) är negativa bieffekter av askgödsling inte lika noggrant redovisade. En av de kanske viktigaste potentiella negativa effekterna är att tillförsel av stora mängder aska kan leda till ett läckage av tungmetaller, som finns i askan eller torven, eller öka kväveläckaget från marken. I syfte att undersöka dessa effekter finansierades en studie av påverkan på vattenkemi av askspridning på torvmark inom Movib (Ring och Sikström, 2007). En kort beskrivning av studien och resultaten följer nedan. Aska på torvmark Två fältfösök på dikad torvmark anlades hösten 2003: Anderstorp som är ett parcellförsök nära Gisslaved och Bredaryd som utgörs av två avrinningsområden nära Värnamo (Ring och Sikström, 2007). För mer information om områdena se Ring och Sikström (2007). Krossaska, 3,3 och 6,6 ton per hektar, tillfördes i Anderstorp hösten 2003 och i Bredaryd, 3,1 ton per hektar, hösten Försöken har sedan följts till och med mitten av I båda försöken har grundvattenkemin på olika djup (30-40 och cm samt även i Bredaryd) studerats och i Bredaryd också avrinningsvattnet. I Anderstorp samlades grundvattenprover in två gånger per år och i Bredaryd en gång per år. Avrinningsvatten samlades in ca 26 gånger per år. Proverna analyserades med avseende på elektrisk konduktivitet, ph, alkalinitet, aciditet, aluminium, arsenik, bor, kalcium, kadmium, kobolt, krom, koppar, järn, kalium, litium, magnesium, mangan, molybden, natrium, nickel, fosfor (total- och fosfat-), bly, svavel (total- och sulfat-), selenium, kisel, vanadin, zink, fluorid, klorid, bromid, kväve (nitrit-, nitrat-, ammonium- och total- ), kol (total-, oorganiskt och totalt organiskt). Enligt de preliminära resultaten påverkade tillförseln av aska vattenkemin i både grundvatten och avrinnande vatten (Ring och Sikström, 2007). I det avrinnande vattnet noterades effekter redan fyra till fem veckor efter askspridningen. En av de första effekterna var att ph-värdet sjönk men efter en initial sänkning ökade det (Figur 14). Varaktigheten i förändringarna i koncentrationerna av olika ämnen varierade. De ämnen vars koncentrationer tydligast påverkades under huvuddelen av mätperioden var bor, kalium, litium och mangan vars halter ökade (Figur 14). Även halten av ammoniumkväve och fosfat- och totalfosfor ökade och påverkan höll i sig under i princip hela mätperioden (Figur 14). Koncentrationerna nitratkväve verkade inte påverkas av asktillförseln och, förutom bor, inte heller halterna av de ämnen för vilka Skogsstyrelsen angett maximihalter i askan, dvs. bor, koppar, zink, arsenik, bly, kadmium, krom, kvicksilver, nickel och vanadin (Skogsstyrelsen, 2001b). Förändringar av halter i grundvattnet tycktes i stort överensstämma med effekterna på avrinningsvattnet (Ring och Sikström, 2007). De ämnen som verkade påverkas tydligt och långvarigt var bor, kalium och litium. Spridningen i halter var dock stor mellan olika mättillfällen och olika markdjup. Också för flera andra ämnen var halterna påverkade men då under kortare perioder. 24

28 ph B (ug/l) K (mg/l) 6 Li (ug/l) Mn (ug/l) 40 NH4-N (mg/l) P (mg/l) PO4-P (mg/l) Figur 14. Halten av olika ämnen och ph-värde i avrinningsvattnet från en dikad, beskogad torvmark där aska tillförts. Pilen visar tidpunkten för asktillförseln. Den heldragna vågräta linjen visar medelvärdet under referensperioden och de streckade linjerna medelvärdet ±2 standardavvikelser, för ph är detta räknat på H + -koncentrationen. Från Ring och Sikström (2007). 25

29 Mål och råd angående askåterföring Skogsstyrelsen har tagit fram rekommendationer för grot-uttag och askåterföring (Skogsstyrelsen, 2001b). I detta meddelande finns även rekommendationer för askkvaliteten, hur spridningen av aska bör genomföras samt hur körskador på mark och träd kan begränsas. Spridning av aska på hyggen anses vara riskfritt under förutsättning att hyggesvegetation etablerats (Skogsstyrelsen, 2001b). Baserat på resultaten i hyggesstudien (Högbom m.fl., 2007) är denna rekommendation rimlig. Inga större koncentrationsökningar av olika ämnen i markvattnet uppstod efter tillförsel av aska på hyggen. De tendenser till ökningar i nitratkoncentrationer som noterades indikerar dock att det kan vara bra om det finns vegetation på hygget som kan ta tillvara på det frigjorda kvävet. I Skogsstyrelsens rekommendationer anges att asktillförsel kan leda till temporära tillväxtminskningar på vissa marker och att det i sådana fall kan bli aktuellt att tillföra kväve (Skogsstyrelsen, 2001b). Denna försiktighetsåtgärd bygger dock på att det finns en risk för tillväxtnedsättningar på marker i norra Sverige där grot tas ut. Försöksområdet som anlagts inom Movib kommer att ge bättre kunskapsunderlag kring detta (Jacobson och Sikström, 2007). Skogsstyrelsen anger i sina rekommendationer att all körning ska ske så att mekaniska skador på såväl mark som träd begränsas samt att man bör vara särskilt försiktig vid körning på marker med dålig bärighet (Skogsstyrelsen, 2001b). Vidare anges att det för att undvika blästringsskador är viktigt att utforma såväl askprodukt som spridningsteknik på lämpligt sätt. Kunskapssammanställningen och studien som genomförts indikerar att risken för skador i normala fall är relativt liten (Pollack, 2006). Om omfattningen av askåterföring kommer att öka, exempelvis som ett resultat av det föreslagna delmålet under miljökvalitetsmålet Bara naturlig försurning antas, så kan flera entreprenörer börja arbeta med askspridning. I så fall är det viktigt att de får god kunskap om hur körskador kan undvikas och att rekommendationer som berör detta presenteras av Skogsstyrelsen. I Skogsstyrelsens rekommendationer anges att kompensationsbehovet ska beräknas baserat på förlust av kalkverkan samt total bortförsel av baskatjoner (kalcium, magnesium och kalium) (Skogsstyrelsen, 2001b). Dosen begränsas också till 3 ton per hektar och 10 års period (Skogsstyrelsen, 2001b). Skogsstyrelsens rekommendationer är alltså inte applicerbara på större tillförsel av aska i gödslingssyfte, varken på fastmark eller på torvmark. Särskilda riktlinjer får därför tas fram för detta om intresset skulle bli stort. Studien som genomfördes av asktillförsel på torvmark inom Movib visar att risken för långvarigt förhöjt läckage troligtvis är störst för bor, kalium och litium (Ring och Sikström, 2007). Vidare indikerar resultaten att även läckaget av ammoniumkväve och fosfor kan öka efter asktillförsel (Ring och Sikström, 2007). Dessa resultat kan utgöra ett viktigt underlag i eventuella framtida riktlinjer för askgödsling. Anpassa val av trädslag Trädslaget kan påverka marken, bland annat genom olika kvalitet på förnan och olika näringsupptag. Tidigare ansågs lövträden vara markförbättrare genom att de producerade baskatjonrik förna medan barrträden ansågs vara markförsämrare eftersom deras förna antogs bidra till sura humustäcken. Detta är dock en förenkling av verkligheten och begreppen markförbättrande och markförsämrande träd- 26

30 slag är numera inte särskilt vanligt förekommande. Däremot kan det tänkas att det ökande graninslaget haft en negativ inverkan på markförsurningen och att ett en ökad lövträdsinblandning därmed skulle kunna ha en positiv effekt på markkemin i humuslagret. Effekten av trädslag har undersökts i flera olika studier. Inom Movib finansierades en undersökning i vilken data från Riksskogstaxeringen och Ståndortskarteringen analyserades för att belysa hur trädslaget påverkar markkemin (Nilsson m.fl., 2007). Resultaten av studien beskrivs kort nedan. Trädslagets inverkan på markkemin Urvalet från Riksskogstaxeringens och Ståndortskarteringens databaser gav nära provytor som användes för vidare analys och jämförelser (Nilsson m.fl., 2007). Resultaten visade att trädslaget främst påverkar syra-basstatusen i humuslagret och inte längre ned i marken. Bestånd där lövträdsandelen utgjorde 60 % eller mer av grundytan hade signifikant högre ph-värde och basmättnadsgrad i humuslagret jämfört med rena granoch tallbestånd (Nilsson m.fl., 2007). Det fanns också en tendens till att ph i humuslagret till viss del ökade med lövinslaget i barrskog (Figur 15). Figur 15. Medelvärden och medelfel för ph-h 2 O i humuslagret i barrbestånd med ökande lövträdsandel. Lövandel=0 är rena barrbestånd, medan lövandel=10 anger rena lövbestånd. Siffrorna i nedre delen av staplarna anger hur många observationer det finns i varje grupp. Bokstäverna i mitten på staplarna anger om medelvärdena för varje tallandel är signifikant skild från de övriga tallandelarna. Från Ståndortskarteringens omdrev Urval: Järnpodsoler + järnhumuspodsoler på frisk + frisk-fuktig mark med texturen sandig morän/grovsand eller finare, huggningsklass C+D (d.v.s. gallringsskog eller slutavverkningsskog). Från Nilsson m.fl. (2007). I B-horisonten återfanns ingen tydlig effekt av ökad lövandel, varken på ph eller basmättnadsgrad (Nilsson m.fl., 2007) (Figur 16). 27

31 Figur 16. Medelvärden och medelfel för ph-h 2 O i B-horisonten i barrbestånd med ökande lövandel. Lövandel=0 är rena barrbestånd, medan lövandel=10 anger rena lövbestånd. Övrig figurförklaring, se figur 15. Från Nilsson m.fl. (2007). Slutsatsen av undersökningen var att effekten av trädslag på humuslagret kan vara av avgörande betydelse för den biologiska mångfalden i skogslandskapet. Däremot är det mer osäkert om valet av trädslag påverkar syra/bas-statusen i grundoch ytvatten (Nilsson m.fl., 2007). Mål och råd angående trädslag Det finns i nuläget inget som tyder på att ett ökat lövträdsinslag i sig skulle förbättra kvaliteten på avrinnande vatten. Genom att lövträd ofta har en lägre produktion än gran tas mindre biomassa ut i samband med avverkning och därmed kan försurningspåverkan bli mindre. Om syftet med åtgärden är att minska uttaget av biomassa kan dock lika gärna uttaget av grot begränsas. Ett liknande resonemang fördes i den konsekvensanalys av skogsbrukets försurning som genomförts av Skogsstyrelsen (Eriksson och Karlsson, 2007). Där angavs att en ökad lövandel är önskvärt för att bevara den biologiska mångfalden, även den som styrs av syra/basstatusen i markytan, och därför ingår som i ett delmål under Levande skogar (Skogsstyrelsen, 2007b). Däremot utelämnades det som en möjlig åtgärd i syfte att begränsa skogsbrukets försurning. Naturvårdsverket föreslog dock i den fördjupade utvärderingen av miljökvalitetsmålet Bara naturlig försurning även ökat lövträdsinslag som åtgärd (Naturvårdsverket, 2007a) utifrån bland annat resultat som indikerar att kväveläckaget kan vara lägre från lövhyggen än från granhyggen (se stycke Utlakning av kväve från skogsmark). 28

32 Skogsbrukets effekt på kväveupplagring och -läckage Kväve tillförs skogsmarken via deposition, kvävefixering och kvävegödsling och försvinner från systemet genom uttag av biomassa som innehåller kväve samt via utlakning med vatten eller i form av gas. Depositionen följer en gradient från sydväst mot norr över Sverige (Figur 17) och risken för problem orsakade av kväve varierar därmed över landet. Upptag av ammonium (NH 4 + ) är försurande och även den ökade tillväxten som kan uppkomma som en effekt av kvävedepositionen försurar marken. Även om allt kväve inte tas om hand av vegetationen eller marken kan kväve bidra till försurningen. Vätejoner frigörs när ammonium omvandlas till nitrat (NO 3 - ) vilket kan ske om det finns ett överskott av i ammonium i marken. Nitrat läcker lättare från marken och vid läckage kan en vätejon, aluminiumjon eller baskatjon dras med, vilket också kan bidra till försurningen av vatten respektive mark. Ett ökat kväveläckage kan, förutom en potentiell försurning, leda till att kvävemängderna i ytvatten och grundvatten ökar och att möjligheterna att uppnå miljökvalitetsmålen Ingen övergödning och Grundvatten av god kvalitet därmed kan försämras. En diskussion har förts om hur stor roll kväve egentligen har för övergödningen. I sjöar och vattendrag anses fosfor generellt sett vara det tillväxtbegränsande näringsämnet och även i vissa delar av våra omgivande hav anses fosfor vara begränsande. Naturvårdsverket har dock, baserat på en utvärdering genomförd av en expertgrupp, dragit slutsatsen att också tillförsel av kväve till Östersjön bör minska. En minskad kvävebelastning är även viktig för Västerhavet (Naturvårdsverket, 2007b). Läckaget av oorganiskt kväve från växande skog i Sverige är litet och skogsmarken fungerar som en fälla för kväve genom att mer kväve tillförs med depositionen än vad som läcker från marken. Det finns dock en oro för att även växande skog i södra Sverige börjar läcka kväve och att marken kanske till och med kan börja närma sig kvävemättnad. I ett kvävemättat tillstånd avges lika mycket kväve, eller till och med mer, än vad som tillförs och skogen förlorar då sin roll som kvävesänka. 29

33 Figur 17. Den totala depositionen av kväve (kg NO 3 -N och NH 4 -N per hektar) i barrskog enligt SMHI:s Sverigemodell, uttryckt som ett medelvärde under perioden Från Zetterberg m.fl. (2006). Alla marker, även marker som inte definieras som kvävemättade, kan läcka kväve men då främst under föryngringsfasen när det inte finns någon vegetation som kan tillgodogöra sig det frigjorda kvävet. Under hyggesfasen förbättras också förhållanden för kvävemineralisering genom att markens temperatur och fuktighet ökar. Förutom att avverkning kan leda till ett ökat läckage av nitrat kan samma effekt uppkomma efter en störning av annat slag, exempelvis en storm. I början av 2005 drabbades stora delar av södra Sverige av stormen Gudrun. Efteråt skattades vilken effekt stormen kunde tänkas få på kväveläckage till ytvatten och modellberäkningarna visade att kväveutlakningen från skogsmark skulle komma att öka med 70 % för hela stormområdet (Skogsstyrelsen, 2006). Förutom trädfällning kan skogsbruksåtgärder som exempelvis gödsling, hyggesbränning, dikesrensning, markberedning, grot-uttag, askåterföring, kalkning, skärmställningar och kantzoner påverka läckage av kväve. Inom Movib finansierades flera studier som handlade om skogsbrukets påverkan på upplagring av kväve i marken och kväveläckage. I en studie beräknades markens kväveupplagring vid olika skogsbruksåtgärder i form av gödsling och olika uttagsintensiteter (Zetterberg m.fl., 2006). En studie genomfördes om kväveläckage i samband med avverkning, och läckaget från avverkade löv- och granbestånd jämfördes (Zetterberg, 2007), och i en annan studerades effekterna av stormen Gudrun på kväveläckaget (Zetterberg, 2008). En översiktlig litteraturgenomgång gjordes av andra skogsbruksåtgärders inverkan på kväveupplagring och läckage. Avslutningsvis gjordes litteratursammanställningar kring kunskapen om skärmställningar (Gustafsson, 2006) och kantzoner (Lindegren, 2006) och en studie om effekten av kantzoner på vattenkvaliteten finansierades (Ring och Högbom, 2007). Resultaten från studierna presenteras kort nedan. 30

34 Kväveupplagring i marken Kvävebudgetberäkningar och modellsimuleringar genomfördes av kväveupplagringen i skogsmark vid olika uttagsintensiteter och kvävegödsling (Zetterberg m.fl., 2006). Budgetberäkningarna visade att det för närvarande skedde en kväveupplagring i hela Sverige om endast stamved togs ut vid föryngringsavverkning. Vad gäller grot-uttag varierade effekten mycket mellan gran- och tallbestånd (Figur 7). Om även grot togs ut i samband med avverkning av granbestånd fördes, i många delar av Sverige, mer kväve bort än vad som tillfördes. Undantaget var sydvästra Sverige där det i stor utsträckning fortfarande skedde en upplagring av kväve också om grot togs ut (Figur 7). För tallbestånd påverkades inte storleken på kväveupplagringen särskilt mycket av grot-uttag. Kvävegödsling ledde normalt till en ökad kväveupplagring i marken om endast stamved togs ut vid föryngringsavverkningen. Upplagringen av kväve i marken ökade med ökande giva vid stamvedsuttag. I södra Sverige blev upplagringen i marken 6-10 kg per hektar och år vid en giva på 150 kg per hektar och omloppstid (Figur 18). I mellersta Sverige var upplagringshastigheten vid stamvedsuttag mellan 4 och 10 kg per hektar och år med givor mellan 150 och 600 kg per hektar och omloppstid (Figur 19) och motsvarande siffror för norra Sverige var 3-7 kg per hektar och år (Figur 20). Upplagringen var större i tall- än i granbestånd. Om grot togs ut i samband med föryngringsavverkning minskade upplagringen (Figur 18, 19 och 20). För tallbestånd var denna minskning marginell medan den i granbestånd i alla delar av Sverige utom sydvästra ledde till att bortförseln av kväve översteg tillförseln via deposition. I granbestånd kunde även en kvävegödselgiva på 150 kg tillföras utan att en nettoupplagring uppstod. 31

35 Gran, stamved Gran, helträd N-ackumulering (kg per ha&år) a 1b 1c 1d N-ackumulering (kg per ha&år) a 1b 1c 1d Tall, stamved Tall, helträd N-ackumulering (kg per ha&år) a 1b 1c 1d N-ackumulering (kg per ha&år) a 1b 1c 1d Figur 18. Kväveupplagring i gran- och tallbestånd vid konventionellt stamvedsuttag respektive helträdsuttag, vid olika gödselgivor, uttryckt som ett medelvärde. En giva motsvarar 150 kg N per ha (vid givan 0 avses ingen gödsling). Alla fyra områdena (1a-d) ligger i södra Sverige. Område 1a utgör den del av Sverige där kvävedepositionen är >14 kg per hektar och år (se Figur 17). Område 1b är den del där kvävedepositionen ligger mellan 12 och 14 kg per hektar och år, område 1c delen med en kvävedeposition mellan 10 och 12 och område 1d delen där kvävedepositionen ligger mellan 8 och 10 kg per hektar och år (se Figur 17). Från Zetterberg m.fl. (2006). Gran Tall N-ackumulering (kg per ha&år) Stamved Helträd N-ackumulering (kg per ha&år) Stamved Helträd Figur 19. Kväveupplagring i gran- och tallbestånd vid konventionellt stamvedsuttag respektive helträdsuttag, vid olika gödselgivor, uttryckt som ett medelvärde. En giva motsvarar 150 kg N per ha (vid givan 0 avses ingen gödsling). Området är mellersta Sverige och omfattar AB, C, D, S, T, U, W och X län. Från Zetterberg m.fl. (2006). 32

36 N-ackumulering (kg per ha&år) Gran Stamved Helträd N-ackumulering (kg per ha&år) Tall Stamved Helträd Figur 20. Kväveupplagring i gran- och tallbestånd vid konventionellt stamvedsuttag respektive helträdsuttag, vid olika gödselgivor som ett medelvärde. En giva motsvarar 150 kg N per ha (vid givan 0 avses ingen gödsling). Området är norra Sverige och omfattar AC, BD, Y och Z län. Från Zetterberg m.fl. (2006). I studien genomfördes även modellsimuleringar av effekter av kvävegödsling på markkemin, trädtillväxten och markvegetationen. Resultaten av modelleringarna visade att effekterna av kvävegödsling på så väl tillväxt och artsammansättningen i markvegetationen som markkemin blir större i norra Sverige än i södra (Zetterberg m.fl., 2006). Utlakning av kväve från skogsmark Från hyggen Utlakningen från hyggen och skillnaden mellan gran- och lövhyggen studerades inom Movib och som indikator för läckaget användes markvatten på 50 cm djup (Zetterberg, 2007). Nitratkoncentrationerna i markvattnet var högre på hyggena än i växande skog (Figur 21 och 22). Koncentrationerna var även högre på granhyggen än på lövhyggen (Figur 21 och 22). Detta förklarades av att markvegetationen varierade mellan gran- och lövhyggena och att vegetationen i lövhyggena varit mer effektiv i sitt kväveupptag under föryngringsfasen. Det fanns inget tydligt samband mellan markens C/N-kvot och nitratkoncentrationerna i markvattnet (Zetterberg, 2007). Däremot hade områden med en markvegetation som indikerade hög näringsstatus generellt lägre nitratkoncentration i markvattnet än områden med markvegetation som indikerade en medelnäringsstatus. Detta förklarades av att kvävegynnade arter var bättre på att ta upp det frigjorda kvävet. 33

37 NO3-N mg l Granhyggen Lövhyggen Växande skog 0 jan-03 jul-03 dec-03 jun-04 dec-04 jun-05 dec-05 jun-06 dec-06 Figur 21. Förändringar över tid i nitratkvävehalten i markvatten på 50 cm djup uttryckt som ett medianvärde av granhyggen (3 ytor), lövhyggen (7 ytor) och växande lövskog (6 ytor). Föryngringsavverkningen av beståndet skedde under vintern 2002/2003. Från Zetterberg (2007). NO3-N mg l Bt-1 Bt-2 Gl-3 Rb-1 Tb-3 Ös-3 Gl-1 Gl-2 Rb-2 Tb-1 Äh-1 Äh-2 Ös-2 Tb-2 Äh-3 Ös-1 Figur 22. Nitratkväve i markvatten på 50 cm djup uttryckt som ett medianvärde av nio mätningar under perioden under perioden Figuren visar även spridningen (5 % respektive 95 %) kring medianvärdet. Vita symboler visar växande lövskog, svarta lövhyggen och gråa granhyggen. Från Zetterberg (2007). Från stormskadade områden I ett av Skogsstyrelsens försöksområden som ligger i Nissadalen har vattenkvaliteten följts upp månadsvis sedan 1998 (Zetterberg, 2008). Uppföljningen av vattenkemin fortsatte även efter stormen och kombinerat med en undersökning av stormskadornas omfattning och utbredning (Erlandsson och Anderson, 2005) användes vattenkemidata i syfte att följa upp stormeffekter på kväveläckage (Zetterberg, 2008). Omfattningen av stormskadorna varierade mycket mellan områdena (Figur 23). Nitratläckaget i de fyra referensområdena (4, 5, 10 och 12) jämfördes och i ett av dem (10) ökade nitratläckaget upp till tre gånger efter stormen jämfört med bakgrundsvärdena (Figur 24). Det var också i det området som störst andel av arealen 34

38 var stormskadad (Figur 23). De uppmätta nitrathalterna överensstämde väl med dem som modellerades i stormrapporten (Skogsstyrelsen, 2006). Noteras bör dock att nitrathalterna i område 10 ändå inte var lika höga som i ett av de andra områdena (12) som föryngringsavverkats (Figur 24). På samma sätt som efter föryngringsavverkning var effekten av stormfällning fördröjd och ökningen i kvävekoncentrationerna kom först året efter stormen. Dessa data indikerar att stormskador kan ge betydande effekt på kväveläckage från skogsmark. Figur 23. Avrinningsområdena i Nissadalen drabbades i varierande grad av stormen Gudrun. Nissadalen utgör ett försöksområde för Skogsstyrelsens arbete med åtgärder mot markförsurning. Behandlingarna som finns med i figuren avser tillförsel av kalk och aska. I studien som presenteras i denna rapport användes dock enbart referensområdena varför de olika behandlingarna inte har någon betydelse. Från Erlandsson och Anderson (2007). 35