Nya resultat från gamla gödslingsförsök

Bakgrund och beskrivning av studien

Gödsling med kväve (N) har använts som en lönsam metod för att öka trädtillväxten inom svenskt skogsbruk sen 1960-talet. Hundratals fältförsök har anlagts under årens lopp i syfte att ta reda på hur gödslingen inverkar på träden och miljön i övrigt, t ex mark och vatten. Några av dessa försök har använts för att undersöka hur åtgärden påverkar miljön på lång sikt.

Här rapporterar vi resultat från fyra fältförsök som anlades runt år 1980 i olika delar av landet, ursprungligen för att studera hur trädtillväxten påverkas av gödslingsintensiteten och om tillförsel av andra näringsämnen än kväve inverkar på resultaten. Försöken heter 165 Hagfors, 170 Ramsele, 171 Åsele och 132 Nissafors (hädanefter kallas de endast vid ortsnamn). Varje försök består av ett antal provytor som gödslats enligt bestämda scheman.

Effekter av slutavverkning och markberedning

Förutom att följa hur trädtillväxten påverkats av gödslingen under drygt 20 år har vi haft möjlighet att undersöka effekterna i samband med slutavverkning på mark, markvatten, markvegetation och föryngring i två av försöken. Dessutom har vi undersökt hur tidigare gödsling i kombination med harvning inverkar på markvatten, markvegetation och föryngring. Trots att markberedning är en vanlig åtgärd finns det bara ett fåtal tidigare studier om detta.

Alla försök hade provytor som gödslats med olika intensitet (Tabell 1) samt ogödslade kontrollytor. Kvävet tillfördes som ammoniumnitrat men fr. o m 1991 ingick även dolomit i gödselmedlet. I norra delen av Sverige kan man gödsla med totalt 450 kg N per hektar under en omloppstid enligt Skogsstyrelsens allmänna råd om kvävegödsling. I alla försök ingick gödsling motsvarande 3×150 kg N per hektar. Gödslingsprogrammen i de olika försöken utformades för forskning och avviker därför ofta från praktisk skogsgödsling som den utförs idag.

Avverkades och planterades

Under våren 2006 avverkades bestånden i Hagfors och Nissafors. Hela träd ovan mark skördades på provytorna både i Hagfors och Nissafors, dvs ingen grot lämnades kvar på provytorna. Varje provyta delades därefter på hälften och ena halvan harvades. Provytorna planterades senare samma säsong med 1,5-åriga täckrotsplantor av tall.

Tabell 1. Sammanställning över de studerade behandlingarna i försöken. Med 150N osv. menas 150 kg kväve (N) per hektar.

Resultat, diskussion och slutsatser

Tillväxteffekter i de gödslade bestånden

Utvärderingen av de tre försöken Hagfors, Ramsele och Åsele visade att intensiva gödslingsprogram, med gödsling vart annat eller vart fjärde år, gav något högre volymtillväxt än ett normalt omdrev på tio år – men marginalvirket blev dyrt. Förräntningen på gödslingsinvesteringen sjönk med minskat gödslingsintervall. Den överlägset högsta internräntan erhölls vid engångsgödsling tio år före slutavverkning. Försöksresultaten visade också att man inte fick någon mertillväxt då man kompletterade gödselmedlet med kalium, fosfor och magnesium, inte ens vid de mest intensiva kvävegödslingsregimerna.

Markkemin året innan avverkning

Tidigare studier har visat att en stor del av kvävet som tillförs vid skogsgödsling läggs fast i marken. Därför ökar gödsling ofta markens kväveförråd, vilket kan bidra till att kväveutlakningen ökar efter slutavverkning – mer än vid avverkning av ogödslad skog. Vi tog prov på humusskiktet och de översta 20 cm i mineraljorden i Hagfors och Nissafors år 2005 för att se om tidigare gödsling påverkat markkemin. Vi fann att halten och förrådet av kväve i humusskiktet ökade med ökande gödslingsintensitet. För magnesium och fosfor syntes samma mönster. För kalium däremot minskade halten och förrådet i både humusskiktet och mineraljorden med ökande gödslingsintensitet. En annan studie visar att kaliumhalten i markvattnet kan öka direkt efter gödsling, vilket tyder på att kalium lakas ut tillsammans med nitrat från gödselmedlet.

Markvattenkemin under fem år efter avverkning och markberedning

Tidigare studier visar att gödsling kan påverka utlakningen efter slutavverkning. Både ökad, oförändrad och minskad utlakning har observerats. Viktiga faktorer för vilken effekt man får verkar vara storleken på den totala kvävegivan och hur markvegetationen utvecklas efter avverkning.

Vi undersökte hur tidigare gödsling påverkade markvattenkemin på 50 cm djup i Hagfors (14 ämnen) och i Nissafors (pH och nitrat). Utifrån de höga N-givor som totalt tillförts i Hagfors, dvs upp till 1800 kg N per hektar, trodde vi att detta skulle påverka kvävehalten i markvattnet efter slutavverkning, särskilt eftersom kväveförrådet i humusskiktet ökat. Men vi kunde inte påvisa någon sådan effekt och vi har ingen enkel förklaring till detta. Nitrathalten i markvattnet, oavsett tidigare gödslingsdos, var dessutom förvånansvärt låg rent generellt (< 2 mg nitrat-N per liter, se figur 1). Vi tror att helträdsavverkningen kan ha bidragit till den allmänt låga nivån. Om helträdsavverkningen påverkat effekterna av tidigare gödsling gick inte att utvärdera för försöken var inte upplagda för detta. Kaliumhalten tenderade att minska med ökande gödslingsintensitet, vilket avspeglar det minskade förrådet i marken. Även pH-värdet och manganhalten påverkades av tidigare gödsling.

Markberedningen påverkade nio ämnen i markvattnet. Vi tog prover på markvattnet i ej markberedd mark och på harvad mark under fåror, under tiltor och mellan två fåror. För nitrat-N som även mättes i Nissafors var effekten likartad som i Hagfors, dvs den högsta halten uppmättes under harvtiltorna och den lägsta under fårorna. Förutom att jämföra de fyra typerna av markstörning (ej markberett, fåror, tiltor och mellan fåror) med varandra jämförde vi den ej markberedda delytan med hela den markberedda delytan (dvs med medelvärden av halter under fåror, tiltor och mellan fåror). Då skilde sig fyra ämnen åt; kaliumhalten var lägre efter markberedning medan halterna magnesium, kalcium och klorid var högre.

Figur 1a. Nitratkvävehalten i markvattnet efter gödsling. Diagrammet visar medelhalten för kväveregimerna 0N, 450N samt 900N.

Figur 1b. Nitratkvävehalten i markvattnet efter markberedning. Diagrammet visar medelhalten för ostörd mark (EjMB), fåror, tiltor och mellanrum mellan två fåror (Mellan).

En intressant iakttagelse var att fler plantor hade blivit skadade och avgått i de tidigare gödslade försöksleden i Hagfors som inte markberetts, varav 57 % i 1800N och 27 % i både 900N och 450N till skillnad från 10 % utan gödsling. Vad detta beror på kan vi inte med säkerhet säga.

Markvegetationen provtas genom klippning.

Långliggande fältförsök är mycket värdefulla. Här rapporteras resultat från försök som etablerades för ca 30 år sedan och som skötts och följts upp sedan dess. Genom att studera både markvegetation, mark och vatten samt tillväxteffekter i det gamla och nya beståndet har vi fått en bild av hur kvävegödsling med olika intensitet påverkar denna typ av skogsekosystem. På annan typ av mark eller med andra gödslingsprogram kan man få andra resultat. Det är därför viktigt att upprätthålla och fortlöpande lägga ut nya försök. Resultaten från dessa studier bidrar till att bygga upp kunskapen om hur gödsling och markberedning påverkar våra ekosystem. Denna kunskap används t ex vid praktisk gödsling, vid utformning av allmänna råd, t.ex. i certifieringsarbetet och vid miljökonsekvensbeskrivningar.

Slutsatser

Gödslingen ökade tillväxten i de gamla bestånden men påverkade inte den tidiga tillväxten i nästa trädgeneration. Tidigare gödsling inverkade på markvattenkemin i liten utsträckning efter slutavverkning. Halten kalium och mangan samt pH-värdet i markvattnet påverkades signifikant av tidigare gödsling. Harvning påverkade nio ämnen i markvattnet, då man jämförde halten i ej harvad mark, fåror, tiltor och mellan fåror. Harvning minskade markvegetationen och förbättrade föryngringsresultatet, medan tidigare gödsling hade liten påverkan på markvegetation och föryngring.

Omsättning av klor i skogsmark

Försöket i Hagfors gav möjlighet att undersöka en fråga som inte är direkt kopplad till praktisk skogsgödsling men som kunde bidra till att öka kunskapen om hur våra skogsekosystem fungerar, nämligen omsättningen av det vanligt förekommande ämnet klor. I naturen kan klor förekomma som kloridjoner och bundet till organiskt material. Klorid är den dominerande formen och tillförs skogsmarken via nederbörd och ibland från vittring.

Tidigare har man ansett att klorid inte reagerar kemiskt med marken utan transporteras rakt igenom med vattnet. Nu står det dock helt klart att klorid istället är kemiskt reaktiv och att klorid inte alltid är den dominerande formen av klor i marken. Klorid kan fastläggas i skogsmark genom olika processer bland annat genom att klorid binds in i det organiska materialet och bildar olika klororganiska föreningar. Tidigare studier har visat att tillsats av N verkar hämma bildningen av kloroorganiska föreningar och att slutavverkning kan leda till att mer klorid lakas ut. I Hagfors hade vi möjlighet att undersöka hur N-tillförsel och slutavverkning påverkade kloromsättningen.

Vi fann bland annat att halten organiskt klor skiljde mellan olika N-behandlingar i rostjorden men inte i humusskiktet och blekjorden. Våra resultat visar att kloromsättningen tycks förändras av N-gödsling och slutavverkning.

Tack till: Stora Enso AB, Bergvik, SCA samt Sveaskog som upplät mark för försöken och har bidragit på olika sätt, samt till Formas, Future Forest, Stiftelsen Svensk Växtnäringsforskning och Skogforsks ramprogram som finansierat studierna