Bakgrund och beskrivning av studien
Bränning används idag för att gynna den biologiska mångfalden. Både hyggen och skog bränns. Uppskattningsvis brinner några tusen hektar per år i Sverige, men bränder var betydligt vanligare i historisk tid. Det är välkänt att bränder gynnar den biologiska mångfalden. Hur de påverkar vattenkemin vet man däremot inte mycket om.
Fältförsök i Hälsingland
Under 1990-talet diskuterades hur skogsbruket skulle kunna anpassas för att bibehålla den biologiska mångfalden. Då skogsbolagen blev miljöcertifierade i slutet av 1990-talet infördes bränning som ett krav, och sedan dess bränns skog och hyggen rutinmässigt. Mot denna bakgrund anlade Skogforsk 1997 ett fältförsök i Bjuråker i Hälsingland, med främsta syfte att undersöka hur vattenkemin påverkas av hyggesbränning. För att kunna särskilja effekterna av bränning från effekterna av slutavverkning brände vi ett halvt hygge och använde den obrända halvan som kontroll.
16 års mätningar
År 1997 lade vi ut fyra provytor i ett blandbestånd av tall och gran. Vi samlade in markprover och installerade mätutrustning för att kunna ta prov på markvattnet under rotzonen. Under vårvintern 1999 avverkades området och hyggesresterna lämnades kvar på marken. I början på juni samma år brändes den ena halvan av hygget. Fyra år efteråt planterades provytorna med gran och tall. Efter bränningen har vi tagit prov på markvatten, mark och markvegetation. Mätningarna var intensivast under de första sex åren och den sista mätningen gjordes 2010.
Efter bränningen 1999.
Resultat, diskussion och slutsatser
Aska
Bränningen medförde att ca 3.5 cm av markens organiska skikt brann upp, varav ca 1.5 cm av mårskiktet. Marken värmdes endast upp ytligt, vilket är vanligt.
Askan som hamnar på marken medför att pH-värdet ökar i markens mårskikt. Så blev det även i vårt försök. Men enbart slutavverkning ökar också pH-värdet i mårskiktet. Sex år efter bränningen var det ingen större skillnad i pH-värde i mårskiktet på brända och obrända provytor.
Askan innehåller huvuddelen av de ämnen som ingick i det material som brann upp, bland annat kalium, magnesium, kalcium och fosfor. I vårt försök var det högre halter av kalium och fosfor i humusskiktet direkt efteråt, men därefter syntes få effekter på markkemin.
Mätningsutrustningen som redan fanns på plats skyddades under bränningen.
Kvävet förgasades
Kväve förgasas vid skogs- och hyggesbränder och finns därför inte kvar i askan. I vårt försök såg vi en tendens till att kvävehalten i mårskiktet minskade med tiden i de brända ytorna jämfört med kontrollerna. Vi gjorde en enkel kvävebudget för att se hur bränningen kan ha påverkat in- och utflödena av kväve till marken (Figur 1). Vi fann då att kväveförrådet i de obrända ytorna ökade med ca 225 kg per hektar medan de brända ytorna förlorade ca 150 kg per hektar. Den viktigaste orsaken antas vara att kvävet i hyggesresterna blir kvar på växtplatsen efter slutavverkningen medan merparten av kvävet i hyggesresterna förgasas vid bränningen.
Figur 1. Uppskattade flöden av kväve till och från marken, härstammande från barr, grenar, mår och utlakning efter slutavverkning med (svarta staplar) och utan (vita staplar) hyggesbränning i Bjuråkerförsöket. På den obrända delen av hygget låg groten kvar på marken. På den brända delen uppskattade vi att allt kväve i barren förgasades, liksom 50% av kvävet i grenarna.
Oväntade resultat
Vid hyggesbränning tillförs lättlöslig aska samtidigt som vegetationen tillfälligt försvinner. Det ökar risken för utlakning. I vårt försök kunde vi inte se några tydliga tecken på att halten katjoner i markvattnet (exv. kalium och magnesium) ökade jämfört med i det obrända hygget.
Natriumhalten tenderade att vara lägre i de brända ytorna liksom halten löst organiskt kol. Några av de oönskade effekter som vanligen observeras på markvattenkemin efter slutavverkning (dvs högre nitrat- och aluminiumhalter samt lägre pH-värde) syntes inte i de brända ytorna (Figur 2).
Inte generaliserbart
I en studie från södra Sverige, som troligen utfördes på bördigare mark, ökade nitrathalten under ca ett år där högar med hyggesrester bränts. Bördighet, kvävenedfall, typ av brand och geografiskt läge är troligen viktiga faktorer för hur hyggesbränning påverkar markvattenkemin. Man kan alltså inte förvänta sig samma effekter överallt.
Figur 2. Nitrathalten (angiven som halt nitratkväve) i markvatten under rotzonen i bränningsförsöket under 1998-2004. Avverkning och bränning skedde år 1999. Mätningarna i den obrända delen av hygget visas med streckade linjer/vita punkter och den brända delen med heldragna linjer/svarta punkter. Som jämförelse kan nämnas att dricksvatten klassas som otjänligt enligt Livsmedelsverkets föreskrifter (www.slv.se) om nitratkvävehalten överskrider 11,3 mg nitratkväve per liter.
Jämförelse med askåterföring
Att jämföra effekterna av hyggesbränning med askåterföring till skogsmark är intressant, då det både finns likheter och olikheter.
1) Vid hyggesbränning tillförs aska från biomassan som brunnit på platsen. Vid askåterföring tillförs extra näring, i form av aska, för att kompensera ett ökat skördeuttag.
2) Den mängd aska som vi uppskattade hade bildats vid bränningen i försöket (1-2 ton per hektar) är relativt liten jämfört med de doser som diskuteras vid askåterföring (ca 3 ton per hektar).
3) Lösligheten på askan som bildas vid hyggesbränning är sannolikt högre än hos aska som används vid askåterföring. Den senare behandlas för att minska upplösningshastigheten.
4) På ett bränt hygge finns det inte träd eller markvegetation som kan ta upp ämnena som frigörs från askan. Askåterföring sker i skog eller på vegetationsklädda hyggen.
Slutsatser
Även om de markvattenkemiska effekterna av slutavverkning var relativt små i detta försök, så bidrog bränningen till att minska de negativa effekterna på markvattenkemin av slutavverkning. Bränning kan alltså vara bra både för biologisk mångfald och vattenkvalitet. Den medförde dock att betydande mängder kväve försvann från växtplatsen. Hur detta påverkar trädtillväxten får framtida mätningar utvisa.
Tack till Holmen AB som upplät mark för försöket och bistod vid bränningen samt Carl Tryggers Stiftelse för Vetenskaplig Forskning, som delvis finansierade studien (projekt CTS 04:333).
