Kväve ger liv och tillväxt - om det är på rätt ställe, i rätt form och i rätt dos. Annars kan det ställa till med problem.
Detta är ett utdrag ur antologin Skogens värden – forskares reflektioner utgiven av Mittuniversitetet. Reflektionen är skriven av Lars Högbom, docent och forskare på Skogforsk.
”Ingenting i ekologi blir begripligt om man inte betraktar det ur ett kväveperspektiv”.
’Nitrogen the essence of life’
Kväve är nog det grundämne som vid sidan av kol som vetenskapssamhället visat störst intresse för. Kväve är det växtnäringsämne som begränsar tillväxten i de flesta av våra ekosystem och till skillnad från alla andra mineralnäringsämnen inte finns tillgängligt via vittring utan måste tillföras utifrån. Kväve finns i överskott runt om oss, luften vi andas består till 70 % av inert kvävgas. Men för att kunna användas av växter måste kvävgasen omvandlas till reaktivt kväve i olika former. Den naturliga tillförseln sker genom kvävefixering hos ett begränsat antal cyanobakterier som lever i symbios med ett fåtal växter (al, pors och havtorn) eller med mossor eller lavar. Det finns dessutom ett bakgrundsnedfall av reaktivt kväve som kommer från blixturladdningar i atmosfären och ligger runt 1–2 kg kväve (N) per hektar. I Sverige är kvävenedfallet störst i de sydvästra delarna av landet, med upp till 15 kg N per hektar och år, medan nedfallet i de norra delarna ligger på bakgrundsnivåer.
Kväveföreningar bygger upp till exempel proteiner och andra livsviktiga föreningar som DNA och RNA – utan kväve inget liv. Kväveföreningar utgör samtidigt orsak till några av våra mest besvärande miljöproblem; övergödning, luftföroreningar och växthusgaser (lustgas) har alla koppling till kväve och hur kväve omsätts. Det beräknas att omkring 7000 personer bara i Sverige dör i förtid på grund av luftförorening och partiklar i luften som delvis kan kopplas till kväveföreningar.
Till skillnad från svavelnedfallet som drastiskt minskat sen 1990-talet har nedfallet av kväve inte minskat. De stora källorna till reaktiva kväveföreningar är förbränning och produktion av reaktivt kväve för gödsel och sprängämnen genom Haber-Bosch processen. Produktionen av gödselmedel har ökat dramatiskt under de senaste 50 åren. Kvävenedfallet leder till övergödning, igenväxning av sjöar och vattendrag, förändring av ekosystem samt påverkar produktionen av så kallade ekosystemtjänster.
Skogsmarken innehåller relativt mycket kväve, upp till 6–10 ton per hektar, men nästan allt är fastlagt i svårnedbrytbara organiska föreningar och endast en liten andel är direkt tillgängligt för upptag av vegetationen. Som växttillgängligt kväve räknas främst ammonium och nitrat, men även organiska kväveföreningar kan tas upp av träden genom symbiosen med svampar – mykorrhiza.
Kväveläckage från växande skog är endast uppmätt vid några enstaka lokaler. Läckaget beror inte enbart på nedfallet utan även på vilken typ av markmikroorganismer som dominerar. På svampdominerade marker är läckaget lågt men på marker där bakterier dominerar är kväveläckaget högre, även om alla andra faktorer är synbarligen lika.
Omsättningen av kväve och kol i skogsmark är tätt sammankopplade. Nedbrytningen av markens organiska material frigör näringsämnen, och eftersom kväve är det näringsämne som begränsar tillväxten borde en ökad nedbrytning stimulera tillväxten.
Kväve och biodiversitet
Kväve är det mineralnäringsämne som är begränsande för tillväxt och olika arter har olika förmåga att konkurrera om det växttillgängliga kvävet. En förändring av mängden växttillgängligt kväve påverkar artsammansättningen i både fält- och bottenskikt. Det finns även exempel på nischseparering mellan samexisterande arter i fråga om upptag av kväve.
Kvävegödsling
För att öka virkesproduktionen används ibland skogsgödsling med kväve. På lämpliga marker (se Skogforsk gödslingshandbok nedan) kan en engångsgiva motsvarande 150 kg kväve per hektar ge en extra virkesproduktion på 15 skogskubikmeter. På bördiga marker är kvävetillgången redan tillräcklig för att en engångsgiva inte ska ge någon påvisbar effekt, och på fattiga marker är tillväxten för låg för att skogsgödsling ska vara ekonomiskt försvarbar. Effektperioden är cirka 8–10 år och efter den tiden återgår den årliga tillväxten till samma som innan gödsling.
Det finns divergerande resultat kring hur en kvävegödsling långsiktigt påverkar fält- och bottenskikts vegetation. Även mykorrhizasamhället påverkas, mest i den rotnära zonen och i mindre grad i jorden mellan rötterna. Till skillnad från mykorrhizasamhället påverkas nedbrytare (saprofyter) nästan inte alls.
Kvävegödsling ökar även mängden kol i marken, genom en minskad nedbrytning av det organiska materialet.
Kväve efter avverkning, kväveläckage och övergödning
Cirka 1/3 av Sveriges kvävebelastning på Östersjön kommer från skogsmark. Detta är helt enkelt en effekt av den stora areal som är täckt av skog. Genom avverkningar bidrar skogsbruket till en del till detta, beräkningar indikerar att cirka 3 % av belastningen från skogsmark kommer från aktivt skogsbruk.
Efter en avverkning så ökar halterna av framför allt nitrat i markvattnet (det vatten som finns ovan grundvattenytan). Den mätbara effekten varierar både i tid och koncentration. De högsta koncentrationerna kan man uppmäta i bördiga skogar, men effekten är kortvarig. På kvävefattiga marker är koncentrationerna betydligt lägre men mer utsträckta i tiden. Effekterna är beroende av hur snabbt vegetationen och den nya skogen börjar ta upp kväve.
I samband med helträdsavverkning där även grenar och toppar (grot) tas om hand, är kväveläckaget lägre beroende på att en hel del av de mer aktiva kvävekällorna tas ut men även mikrohydrologin förändras, mer av nederbörden rinner igenom marken efter ett grotuttag.
Effekten av en avverkning är också beroende av skalan. För att överhuvudtaget kunna uppmäta effekter på det avrinnande vattnet måste som regel minst 30 % av avrinningsområdet avverkas.
