WHS 4 Projektrapporter TB-01/6 Miljökonsekvenser av intensiva skogsproduktionssystem Slutrapport för åren 1997-2000 HGrip Rapporterna kan beställas från Studsvikbibliotekef, 611 82 Nyköping. Tel 0155-22 10 84. Fax 0155-26 30 44 e-post stubib@lib.kth.se Statens energimyndighet Box 310, 631 04 Eskilstuna Energimyndigheten
DISCLAIMER Portions of this document may be illegible in electronic image products. Images are produced from the best available original document.
01-02-02 Energimyndigheten Titel: Miljökonsekvenser av intensiva skogsproduktionssystem Slutrapport för åren 1997-2000 Författare: Harald Grip Inst. för skogsekologi, SLU RAPPORT INOM OMRÅDET TRÄDBRÄNSLE Rapportnummer: TB 01/6 Projektledare: Harald Grip Projektnummer: P8418-4 Projekthandläggare på Statens Energimyndighet: Anna Lundborg Box 310 631 04 Eskilstuna Besöksadress Kungsgatan 43 Telefon 016-544 20 00 Telefax 016-544 20 99 stem(s)stem.se www.stem.se
Proj. nr STATENS ENERGIMYNDIGHET Ank. 2001-01- 0 4 D/Dnr MILJÖKONSEKVENSER AV INTENSIVA SKOGSPRODUKTIONSSYSTEM Projektnr P8418-4 SLUTRAPPORT FÖR ÅREN 1997-2000 Projektledare: Doc. Harald Grip SLU, Inst för skogsekologi 901 83 Umeå Umeå i december 2000
Summary Environmental effects of intensive forest production systems. Grant P 8418-4 Dr Harald Grip, Department of Forest Ecology, SLU, 901 83 Umeå So far has the nitrogen leakage from nutrient optimisation on dry and liquid fertilised plots at Flakaliden and Asa been small, about 95 % of added nitrogen has been fixed in soil and biomass. During the summer 2000 the nitrate concentration in leakage water has increased to 14 and 5 mgn I" 1 in dry fertilised trials where phosphorous or magnesium were omitted from the fertiliser mixture. These trials may have reached nitrogen saturation. One consequence of nitrogen accumulation is that the soil C/N-ratio decreases, at Flakaliden from 31 to 28. A number of studies have shown that C/N-ratios below 25 in combination with high deposition increase the risk for nitrate leakage. The nitrogen fertilisation at Asa has so far not led to increased leakage in spite of a C/N-ratio of 23 in all trials. The excess leakage of other elements has also been relatively small at Flakaliden. At Asa on the other hand the excess leakage has been larger, but the losses may have other causes than the fertilisation, e.g. does the deposition of sea salts and anthropogenic derived air pollution influence leakage. Total evaporation from fertilised trials at Flakaliden was ca. 100 mm yr" 1 larger than from control plots. Advection between trial plots may account for the better part of this difference.
MILJÖKONSEKVENSER AV INTENSIVA SKOGSPRODUKTIONSSYSTEM Bakgrund ProjektnrP8418-4 SLUTRAPPORT FÖR ÅREN 1997-2000 Projektledare: Doc. Harald Grip SLU, Inst för skogsekologi 901 83 Umeå Uthållig produktion av biobränslen från intensivodlad skogsmark kan vara ett attraktivt sätt att öka biomassaproduktionen och samtidigt låta annan skogsmark med lägre skötselintensitet utveckla olika naturvärden, som t.ex. biodiversitet. Experiment med kvävegödsling av skogsmark har i Sverige mycket lång tradition. I dessa, liksom i praktisk kvävegödsling av skogsmark, erhåller man i alla delar av landet ökad trädtillväxt. Depositionen av oorganiskt kväve via antropogena luftföroreningar har i sydvästra Sverige lett till en årlig tillförsel av ca 20 kgn ha" 1 år" 1.1 gödslingsexperiment och i hårt belastade områden har man kunnat konstatera en ökad förlust av nitratkväve, men i inget fall har förlusten varit större än tillförseln (Binkley & Högberg, 1997). Inom de basförsök i Asa (Småland) och Flakaliden (Västerbotten) som studerats i föreliggande redovisning har kvävedoser mellan 100 och 75 kgn ha" 1 år" 1 påförts under 14 år. Till skillnad mot konventionella gödslingsexperiment har har övriga näringsämnen tillförts i för bestånden balanserade mängder. Något nämnvärt kväveläckage har hittills inte observerats trots att ca 1000 kg kväve tillsats de gödslade försöksleden sedan starten. Den använda kvävedosen och övriga ämnen i balanserade mängder tillåter tydligen att praktiskt taget allt kväve byggs in i växt-mark systemet. Vid ett tillfälle tillsattes dubbel dos till ett fastgödselled. Detta ledde till att ca 15 kgn ha" 1 utlakades. Det är tydligt att man får vara försiktig med överdosering och att det finns en övre gräns för hur mycket kväve som kan fastläggas i ett givet ekosystem vid en given tidpunkt. Modellsimuleringar (Ågren & Bosatta, 1988) tyder på att risk för kväveläckage uppträder när kol/kväve-kvoten sjunker under ca 20. Mål Projektets mål är att bestämma förlusten av vatten och växtnäring och att beskriva bördighetsuppbyggnaden i olika försöksled i försök med optimal gödsling. Resurser De personella resurserna har bestått i 30 % forskare (SkogDr Reiner Giesler)(EM), provtagningshjälp vid de båda försöken (EM), samt ca 10 % för projektledaren (SLU).
Genomfört arbete På Flakaliden finns 176 och på Asa 100 undertryckslysimetrar installerade på 50 cm djup, dvs. under den huvudsakliga rotzonen. Dessa har provtagits vår, sommar och höst. Vid sommarprovtagningen har ph, ledningstal och nitrathalt analyserats, medan ett stort antal element analyserats vår och höst. För att spara medel provtogs inte bevattnade och kontrollytor på Flakaliden 1996 och 1997. Markprovtagning har skett på samtliga försöksytor på de båda lokalerna och analysen av materialet är slutförd. Vattenbalans- och transportberäkningar med modellsimuleringar har gjorts för försöksleden i Flakaliden fram t.o.m. 1997. För försöksleden i Asa har överslagsberäkningar gjorts. Återstående arbete Ännu återstår den slutgiltiga vattenbalansberäkningen för försökleden i Asa, samt publicering av resultaten. Hittills erhållna resultat Flakaliden - halter i markvattnet Conductivity (us/cm) Fig. 1. Ledningstal (\xs cm" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Försöksleden är kontroll (C), fastgödsel (F), bevattning (I), näringsbevattning (IL), fastgödsle utan magnesium (F-Mg), fastgödsel utan fosfor (F-P), bevattning och uppvärmning (IV) respektive näringsbevattning och uppvärmning (ILV).
Ledningstalet ger en bild av den samlade elektronkoncentrationen i vattnet. I allmänhet ligger ledningstalet i markvattnet i Flakaliden mellan 20 och 30 is cm" 1, vilket visar att elektrolythalten är låg. I F-ledet var ledningstalet ungefär dubbelt så högt som i övriga försöksled (Fig. 1). Detta beror på en uppkoncentrering av sal ter till följd av den stora transpirationen från detta försöksled. En dramatisk förändring ser ut att vara på väg i minusförsöken (F-Mg och F-P). Ledningstalen ökar här successivt under år 2000, särskilt i F-Pledet. Fig. 2. ph i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. Under försöksperioden finns en tendens till att ph har ökat i markvattnet på samtliga försöksled, (utom F-Mg) och i genomsnitt från 5,3 i maj 1996 till 6,1 i maj 2000. Detta skulle kunna sammanhänga med den minskade depositionen av försurande ämnen som skett under 1990-talet. Under 1996 resp. 1997 ökade ph med mer än en ph-enhet i värme-leden (IV och ILV) och har därefter legat kvar på denna högre nivå. NO3-N (mg/l) 14-12 - 10-8 - 6-4 - 2-0 - dscv A^ A 9? * * c / \ 1 \ 1 1 / 1 / ^ A! 1 -»-IL A F-Mg -e-f-p -H IV -x-ilv
Fig. 3. Nitratkvävehalter (mgn I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. Nitratkvävehalterna i markvattnet har under perioden legat stabilt under 1 mgn I" 1 med undantag av hösten 1998, när halterna var 2,2 mgn I" 1 i F- och F-P-leden och år 2000 när halterna var betydligt högre i F-Mg- och F-P-leden (Fig. 3). Under våren och sommaren år 2000 steg nitratkvävehalterna till 4,2 och 5 mgn I" 1 (F-Mg) respektive till 5,4 och 14 mgn T 1 (F-P), analogt med ökningen av ledningstalen (Fig. 1). Det är möjligt att de ökade kvävehalterna ska tolkas som att Mg respektive P blivit begränsande för trädtillväxten i dessa försöksled och att de nu nått kvävemättnad, vilket inte skett i de försöksled som fått balanserade gödselgivor. Fig. 4. Halter organiskt bundet kväve (mgn I* 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. Halten organiskt bundet kväve (org-n) har beräknats som differensen mellan totalkvävehalten och halten oorganiskt kväve (NH 4 -N + NO3-N). Halten org-n har med ett undantag (F-P, 200529) legat under 0,6 mgn I" 1 för samtliga försöksled under hela perioden (Fig. 4). I värmeleden har org-n-halten sjunkit från 0,2 till 0,1 (IV), respektive från 0,3 till 0,1 (ILV) mgn I" 1 från de två första till de två sista provtagningarna.
DOC (mg/l) 960528 961023 970609 970924 980604 980921 990531 991012 529 Fig. 5. Halter löst organiskt kol (DOC, mgc I' 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. Halten löst organiskt kol (DOC) har under perioden varit mindre än 8 mgc I" 1 (Fig. 5). Hösten 1997 var halten hög i flera försöksled. Någon trend kunde inte observeras. C/N-ratio 140 120 100 80 60 40 20 0 960528 961023 970609 970924 980604 980921 990531 991012 529 -I -IL -F-Mg F-P IV -ILV Fig. 6. Kvoten mellan löst organiskt kol och organiskt kväve (C/N-kvoten) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. Kol-kväve-kvoten (C/N-kvoten) i markvattnet har i de flesta fall varit mindre än 30 och i många fall under 20. Det senare tyder på en långt gången nedbrytning av det lösta organiska materialet. De markuppvärmda försöksleden (IV och ILV) avviker och hade betydligt högre C/N-kvoter. Extremvärden nåddes hösten 1998 och sammanföll med de lägsta org-n-halterna. Dessa har därefter ökat, varför C/N-kvoterna minskat. Den maximala C/N-kvoten för det
uppvärmda bevattningsledet (IV) var nära 130, vilket skulle motsvara nära onedbruten fallföma. Möjligen kan de avvikande värdena för värmeleden ha att göra med den åverkan som skedde i mårlagret vid installationen av värmekablarna. SO4-S (mg/l) 960528 961023 970609 970924 980604 980921 990531 991012 529 Fig. 7. Halten sulfatsvavel (SO4-S, mgs I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. Halten sulfatsvavel har stabilt legat under 1 mgs I" 1 (Fig. 7), utom hösten 1999 då nära 1,4 mgs I" 1 uppmättes i F-ledet. Cl (mg/l) 960528 961023 970609 970924 980604 980921 990531 991012 529 Fig. 8. Halten klorid (Cl, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. I allmänhet har kloridhaltema varit tämligen stabila över tiden och under 2 mg 1". Fastgödselledet har dock ca fyra gånger så höga halter som de övriga försöksleden. En mindre
del av förklaringen till detta är den större transpirationen och därmed den mindre mängden perkolerande markvatten från detta försöksled. Kloridhaltigt gödselmedel i fastgödselleden torde svara för den övriga skillnaden. Ca (mg/l) C -F I -IL -F-Mg -F-P IV ILV 960528 961023 970609 970924 980604 980921 990531 991012 529 Fig. 9. Halten kalcium (Ca, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. Halten kalcium har varit stabil med eventuellt en något avtagande tendens (Fig. 9). I fastgödselledet var halten ca två gånger så stor som i övriga försöksled. Den kraftiga koncentrationstoppen i F-ledet hösten 1998 sammanfaller med hög nitrathalt (Fig. 3). Däremot saknas Ca-topp i F-P-ledet som kunde motsvara den förhöjda nitrathalten då. På våren år 2000 observeras en förhöjd Ca-halt i F-Mg-ledet parallellt med den förhöjda nitrathalten (Fig. 3). Mg (mg/l) 960528 961023 970609 970924 980604 980921 990531 991012 529 Fig. 10. Halten magnesium (Mg, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika forsöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1.
Magnesiumhalterna ligger för de flesta försöksled stabilt under ca 0,5 mg I" 1 (Fig. 10). På samma sätt som ovan är magnesiumhalterna högre i F-ledet än i övriga försöksled. Nitrattoppen hösten 1998 åtföljs av förhöjda magnesiumhalter i såväl F- som F-P-leden och den kraftigt förhöjda nitrathalten våren 2000 i F-Mg-ledet, men framför allt i F-P-ledet åtföljdes också av förhöjda Mg-halter. 960528 961023 970609 970924 980604 980921 990531 991012 529 Fig. 11. Halten kalium (K, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Flakaliden under perioden 1996-2000. Förkortningar enl. Fig. 1. I ogödslade försöksled (C, I, IV) var kaliumhalterna 0,1-0,2 mg I" 1, medan de var ca 10 gånger större i de gödslade försöksleden (Fig. 11). Våren 2000 ökade kaliumhalten till över 4 mg I" 1 i F-Mg- och F-P-leden. Flakaliden - vattenflöden Med klimatdata (strålning, vind, lufttemperatur och -fuktighet), beståndsbeskrivning och markbeskrivning beräknar vi med SOIL-modellen vertikala vattenflöden i systemet markväxt-atmosfär efter kalibrering mot mätta markvattenpotentialer. Beräkningar av dagliga flöden för försöksleden kontroll (C), fastgödsel (F), bevattning (I) och näringsbevattning (IL) på Flakaliden finns nu för perioden 1987-1997. En springande punkt har varit utvecklingen av bladytan, LAI. Efter att ha infört ett effektivt LAI ger SOIL en god anpassning för alla försöksled under hela mätperioden. LAI används på tre sätt i modellen, a) för att skala upp stomatakonduktansen till beståndsnivå, b) för att skala upp interceptionskapaciteten från en enhetsyta till beståndsnivå och c) för att beräkna hur mycket strålning som nar markytan. F-ledet har f.n. ett LAI på ca 9 m m, medan dess effektiva LAI är ca hälften så stor. Under perioden 1987-1997 har årsnederbörden minskat med 120 mm, vilket i kombination med ökad evapotranspiration lett till minskad avrinning (Tabell 1). Avrinningen från F-ledet var 1997 70 mm mindre än från C-ledet. 10
Tabell 1. Vattenbalanselement (mm/år) för kontroll- (C) ochfastgödselled (F) på Flakaliden, 1987 C-led 1997 F-led 1997 Effekt (F-C) Nederbörd Avrinning Transpiration Interception Markavdunstn ing Evapotranspiration Förrådsändring 700 355 148 42 108 298 47 580 231 246 59 79 384-35 580 161 332 91 61 484-65 -70 86 32-18 100-30 Trädtillväxten, med ökad beståndshöjd och ökad slutenhet har lett till en större transpirerande barryta och en större interception, men en minskad strålning och ventilation vid markytan och därför en minskad markavdunstning. Totalt har detta lett till att den årliga evapotranspirationen från C-ledet ökat med 86 mm och från F-ledet med 186 mm. Gödslingen har alltså ökat den årliga evapotranspirationen med 100 mm. Försöksytorna är relativt små. Vi får därför energitransport mellan dem, advektion, varför skillnaderna mellan behandlingarna här är större än vad de skulle vara om behandlingarna genomförts över stora arealer. Flakaliden - uppbyggnad av näringsförråd och förluster Mellan åren 1987-2000 har 1125 kgn ha" 1 tillförts i form av fastgödsel (F) eller som näringsbevattning (BL) i Flakaliden. Förlusterna i form av utlakning har under samma period varit <4 % av den tillförda mängden kväve (utlakning = differensen mellan utlakningen i behandlingsledet och kontrollytorna). Ca 20 % (230 kg ha" 1 ) av det tillförda kvävet återfinns i humuslagret (beräknat som differensen mellan behandlingsled och kontrollytor). Däremot har inga förändringar kunnat påvisas i mineraljorden. Förändringen i kvävemängd i humuslagret i de gödslade ytorna kan till lika delar förklaras av en ökad uppbyggnad av humuslagret och en ökad N-halt i humusen. Även i bevattningsledet har kvävemängden ökat men detta beror endast på en uppbyggnad av humuslagret. Genom att en ökad mängd kväve byggs in i mårlagret i gödslingsleden kommer kvoten mellan mårlagrets förråd av kol och kväve (C/N-kvoten) att minska. I Flakaliden har C/N-kvoten på 13 år sjunkit från 31 till 28 i gödslingsleden. C/N-kvoten i humuslagret används som indikator på skogsmarkens benägenhet till kväveläckage. Detta är möjligt tack vare studier av sambandet mellan mårlagrets C/N-kvot och kväveläckaget i skogsbestånd i Europa vid olika kvävedeposition. Studierna visar att skogsekosystemens möjlighet att binda kväve minskar och att risken för kväveläckage ökar vid låga C/N-kvoter (<25). Om C/N-kvoten i Flakaliden fortsätter att minska i samma takt som hittills till följd av kvävegödslingen, kommer det att ta mindre än 30 år att nå en C/N-kvot på 25. Vi vet idag inte i vilken takt C/N-kvoten verkligen kommer att förändras i Flakaliden och om eventuella förändringar kommer att leda till ökat kväveläckage. Under perioden 1987-2000 har ca.510 kgk ha" 1 tillförts F- och IL-leden. Av detta har < 4 % lakats ut. Det utbytbara förrådet av K i humuslagret har fördubblats i gödslingsleden (19 kg ha" 1 i kontrollytorna och ca 40 kg ha" 1 i gödslingsleden). Av tillfört magnesium (108 kg ha" ) har 9 respektive 4 % lakats ut i F- och IL-ledet. Magnesiumförrådet i humuslagret har mer än 11
fördubblats i gödslingsleden (8 kg ha" 1 i kontrollytorna och 22.5 kg ha" 1 i gödslingsleden). Det utbytbara förrådet av kalcium har inte ökat i humuslagret. Däremot har 33 respektive 20 % av den tillförda mängden på 90 kg ha" 1 lakats ut i F och IL ledet. Mellan åren 1987-2000 har ca 190 kgp ha" 1 tillförts till F- och IL-leden. Ingen utlakning av fosfor har kunnat uppmätas. Den fosfor som inte tas upp av vegetationen har antingen ackumulerats i humuslagret (ökning i 1990 års mätningar; J. Bergholm) eller adsorberats i mineraljordens B-horisont. Asa - halter i markvattnet Conductivity (us/cm) Asa 300 250 200 150 100 50 0 960530 961107 970506 971103 980427 980629 981102 990429 990901 991103 Fig. 12. Ledningstal (jjis cm" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Försöksleden är kontroll (C), fastgödsel (F), bevattning (I), näringsbevattning (DL). Ledningstalen för markvattnet i Asa är stabila över tiden (Fig. 12) och högre än i Flakaliden (Fig. 1), vilket beror på högre transpiration och större deposition. Fastgödselledet i Asa har mer än dubbelt så stort ledningstal som övriga försöksled. 12
Fig. 13. ph i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996 1999. Förkortningar enligt Fig. 12. I Asa har ph i markvattnet möjligen en svagt sjunkande trend (Fig. 13). Medelvärdet av ph i samtliga försöksled var 1996 4,54 och 1999 4,49. För perioden hade IL-ledet det högsta phvärdet, 4,61, medan F-ledet hade det lägsta ph-värdet, 4,40. Jämfört med Flakaliden var alltså ph betydligt lägre och hade en omvänd trend. N03-N (mg/l) Asa 960530 961107 970506 971103 980427 980629 981102 990429 990901 991103 Fig. 14. Nitratkvävhalten (NO3-N, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. Nitratkvävehalten var genomgående lägre än 1 mgn I' 1, utom för F-ledet på hösten 1996, då en av fyra F-ytor hade en nitratkvävehalt överstigande 14 mgn I" 1 (Fig. 14). 13
Org-N (mg/l) Asa 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 Fig. 15. Halten organiskt bundet kväve (org-n, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. Halten organiskt bundet kväve var lägre än 0,4 mgn I" 1 så när som på två tillfällen (Fig. 15). C-ledet hade lägre halt org-n än Flakaliden. DOC (mg/l) Asa 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 Fig. 16. Halten löst organiskt kol (DOC, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. Halten löst organiskt kol har i stort sett legat mellan 3 och 6 mgc 1" under perioden (Fig. 16). Hösten 1999 var dock halten högre i speciellt F-ledet. 14
C/N-ratio Asa 60 50 40 30 20 10 0 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 Fig. 17. Kvoten mellan löst organiskt kol och organiskt kväve (C/N-kvoten) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. Kvoten mellan löst organiskt kol och organiskt bundet kväve (C/N-kvoten) har under perioden haft en stigande trend, vilken tyder på allt lägre nedbrytningsgrad hos de lösta kolföreningarna i markvattnet (Fig. 17). Den lösta fraktionen organiskt kol är inte homogen utan består av en blandning av olika kolföreningar, några som saknar kväve medan andra innehåller kväve. Förändringar i C/N-kvoten kan därför bero på en förändring av blandningen av komponenter eller på en förändring av komponenternas sammansättning. SO4-S (mg/l) Asa 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 / A / / A / 8 Za 6 - A \ >^ \ / V A o 8 a '~ m M 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 % IL Fig. 18. Sulfathalten (SO4-S, mgs I" 1 ) i. markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. 15
Sulfathalterna har varit tämligen stabila under perioden (Fig. 18). I C-ledet minskade den från 3 till 2 mg I" 1, medan den ökade från knappt 8 till omkring 16 mg I" 1 i F-ledet. Minskningen i C-ledet kan troligen hänföras till minskad deposition, medan ökningen i F-ledet torde bero på svavel i gödselmedlet och på ökad transpiration. I Asa var sulfathalterna i C-ledet ca fyra gånger större än i Flakaliden. Cl (mg/l) Asa 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 Fig. 19. Kloridhalten (Cl, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. Även kloridhaltema var tämligen stabila över tiden (Fig. 19). Lägst koncentration hade C- ledet, medan F-ledet hade den högsta koncentrationen. F-ledet har en tydlig årstidsvariation med högre halter på hösten och lägre på våren. Detta kan sammanhänga med uppkoncen trering under sommaren till följd av transpiration och därpå följande urtvättning under hösten. Ca (mg/l) Asa 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 Fig. 20. Kalciumhalten (Ca, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. 16
Mg (mg/l) Asa 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 Fig. 21. Magnesiumhalten (Mg, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. K (mg/l) Asa -C -F -I -IL ö I 960530 961107 970506 971103 980427 981102 990429 991103 Fig. 22. Kaliumhalten (K, mg I" 1 ) i markvatten på 50 cm djup i de olika försöksleden på Asa under perioden 1996-1999. Förkortningar enligt Fig. 12. Kontroll- och bevattningsleden följer varandra nära för såväl Ca som Mg och K (Fig. 20, 21 och 22). Mest avviker F-ledet. Dess Ca-halter varierar mycket över tiden, även om medelhalterna ligger på ungefär samma nivå som för övriga försöksled (Fig. 20). F-ledets M halter är betydligt högre än i övriga försöksled (Fig. 21). 17
Asa - uppbyggnad av näringsförråd och förluster I Asa har ca 1000 kgn ha" 1 tillförts i form av fastgödsel (F) eller som näringsbevattning (IL) mellan åren 1987-2000. Förlusterna i form av utlakning har under samma period varit <2 % av den tillförda mängden kväve (utlakning = differensen mellan utlakningen i behandlingsledet och kontrollytorna). Endast i fastgödselledet tenderar mårlagrets kvävehalt att öka. Ökningen är dock inte statistiskt säker. Inte heller har någon förändring kunnat påvisas i mineraljorden. I slutrapporten för 1997 (NUTEK P 8418-1) beräknades läckaget under antagandet att kiselläckaget från försöket i Asa var oberoende av behandling och lika. Detta gav en orealistiskt stor perkolation från IL-ledet jämfört med från I-ledet. En ny beräkning gjorts, nu med antagandet att deponerat Na inte fastläggs och att bevattningsvattnets Na-halt varit lika stor som perkolationsvattnets i C-ledet (tabell 2). Denna beräkning gav en perkolation av 250 (C), 104 (F), 280 (I) respektive 238 (EL) mm/år för de olika behandlingarna. Intill modellberäkningarna av perkolationen slutförts kan knappast bättre estimat göras. I tabell 2 har även våtdepositionen (medelvärde av 1998 och 1999) tagits med. Man bör ifrågasätta en del av dessa värden eftersom DOC är osedvanligt högt. Detta tillsammans med att NOj-N är låg och org-n hög och att SO 4 -S är låg (2,8 kg ha" 1 år" 1 ) medan total-s är hög (7,6 kg ha" 1 år" 1 ) gör det trolig att biologiska processer pågått i uppsamlingskärlet. Detta påverkar dock inte totala mängder utan endast fördelningen mellan olika fraktioner. Tabell 2. Preliminär beräkning av läckaget (kg ha år') av valda element från behandlingarna kontroll (C), fastgödsel (F), bevattning (I) och näringsbevattning (IL) i Asa som medelvärden för åren 1996-1999, samt våtdepositionen som medelvärde för 1998-1999. C F I IL Våtdep. NO 3 -N 0,1 0,5 0,0 0,9 1,2 Org-N 0,4 0,3 0,4 0,7 4,4 DOC 9,8 6,7 11,6 11,7 28,6 SO4-S 6,0 13,4 8,6 9,5 2,8 (7,6) Ca 2,3 1,2 2,7 3,3 1,3 Mg 1,2 10,2 2,0 4,5 1,0 K 0,4 1,6 0,2 2,1 2,3 Cl 8,0 17,3 14,7 22,4 9,6 Sedan 1987 har ca 480 kg ha" 1 K tillförts gödslingsleden i Asa. Av detta har ca 4 % lakats ut från IL-ledet och 3 % från F-ledet. Av tillfört Mg (ca 110 kg ha" 1 mellan 1987-2000) har 42 (EL) respektive 115 (F) % lakats ut. Ca 100 kg ha" 1 Ca har tillförts, varav ca 14 % lakats ut från IL-ledet, medan utlakningen minskat med 15 % från F-ledet jämfört med kontrollen. Mellan åren 1987-2000 har ca 190 kgp ha" 1 tillförts till F- och EL-leden. Ingen utlakning av fosfor har kunnat uppmätas. Den fosfor som inte tas upp av vegetationen har antingen ackumulerats i humuslagret eller adsorberats i mineraljordens B-horisont. C/N-kvoten i mårlagret i Asa är betydligt lägre (23) än i gödslingsleden på Flakaliden (28), och oberoende av behandling. C/N-kvoten i perkolationsvattnet var dock högre i C (31), I (27) och IL (26) leden, medan den var lika i F-ledet (22) (Fig. 17). I Flakaliden har inga ph-skillnader kunnat upptäckas mellan olika behandlingar. I Asa är phvärdet i mårlagret något högre i näringsbevattningsledet (3,61) jämfört med kontrollytorna (3,18). Däremot är det inga skillnader i mineraljorden mellan behandlingarna. Skillnaderna mellan ph-värde i läckagevattnet är relativt små i såväl Asa som Flakaliden, medan 18
skillnaden mellan de två försökslokalerna är påtaglig. Markvattnets ph-värde i Asa är ca 4,5 och i Flakaliden ca 5,7. Fortsatt verksamhet Projektet fortsätter att följa utlakning och markutveckling i intensivgödslingsförsöken och att bearbeta insamlat material. Det mest spännande för närvarande är att se vad som kommer att hända i minusförsöken på Flakaliden (F-P, F-Mg). I ett planerat specialnummer av tidskriften Plant, Cell and Environment kommer resultaten att publiceras. Projektets relevans för Energimyndigheten Nya skötselformer för biobränsleuttag får inte medföra anmärkningsvärda negativa effekter på den omgivande miljön. Hittills har detta inte varit fallet i de försök med balanserad gödsling som studerats. Jag anser det trots detta viktigt att fortsätta att följa försöken, eftersom kraftigt ökade näringsförluster kan komma att inträffa när ackumulationen i marken blivit stor och om gödslingsintensiteten bibehålls. Det har också visat sig att den obalans som uppkommit i försöksled där magnesium respektive fosfor utelämnats nu tycks läcka kväve. Kväveförlusterna från försök med enbart kväve har också visat sig vara betydande. Projektet bidrar också till underlag för beräkningar över den nationella kolbalansen. Tillkännagivande I projektet har Reiner Giesler stått för markanalyser och förrådsuppskattningar, medan Lars Lövdahl gjort modellsimuleringarna för flödesberäkning. 19