Snabbväxande trädslag på åkermark – markkemi och fastläggning av kol och kväve

Artikeln är en sammanfattning av Arbetsrapport 883-2015.

Snabbväxande trädslag är i dag av intresse för produktion av biomassa för olika syften, bland annat energi. Biobränslen från snabbväxande träd­plantager kan bidra till ett uthålligt energisystem där fossila bränslen successivt fasas ut. I Sverige finns betydande arealer nedlagd åkermark som är möjliga att återplantera med olika energigrödor och trädslag framöver. Effekter av återplan­tering av skog på åkermark är hittills sparsamt studerade och det finns behov av ökad kunskap om olika trädslags inverkan på markkemiska variabler, relaterat till produktion och klimat.

För att söka svar på frågor röran­de olika trädslags produktionsförmåga och markpåverkan etablerades lång­sik­tiga trädslagsförsök på åkermark på fem lokaler från norr till söder i Sverige. På varje lokal planterades sex snabbväxande trädslag (gran, hybridasp, hybrid/­sibirisk lärk, poppel, vårt­björk, Salix) i randomiserad blockdesign med fyra upprepningar. Markprojektets övergripande syfte är att upprepat och lång­siktigt följa och dokumentera (i) förändringar i markkemiska variabler, samt (ii) fastläggning av kol (C) och kväve (N) i biomassa och mark i dessa plantager.

Under 2009 (Etapp 1) togs prov av mineraljorden på två djupnivåer (0–10 cm, 10–30 cm) före plantering av de olika trädslagen. Mineraljorden analyserades med avseende på pH, ledningstal, totalt kolinnehåll (Tot C), totalt kväveinne­håll (Tot N), växttillgängliga förråd av fosfor (P) och baskatjoner (K, Ca, Mg), samt övrig växttillgänglig näring (NH₄-N, NO₃-N, S, Cl, Na, Mn, B). Jordens volymvikt och markens volym av grus och sten bestämdes. En ny provtagning av mineral­jorden och analys av samtliga ovanstående variabler genomfördes efter fem års tillväxt (2013, Etapp 2). Arealbestämda prov av förnaskiktet samla­­des in och analyse­rades med avseende på C-innehåll.

De förändringar som ägt rum i marken sedan Etapp 1 omfattade huvud­sak­ligen hela lokaler. Skillnader mellan trädslag förekom, men dessa träd­slags­effekter var sällsynta och uppvisade inget tydligt mönster. Efter fem års tillväxt var koncentrationerna av Tot C i mineraljorden generellt sett oförändrade i skiktet 0–10 cm, men en minskning med i genomsnitt 7 % noterades i skiktet 10–30 cm. Förråden av Tot C (Mg ha^-1 till 30 cm djup) minskade gene­rellt i försöket. När C i förna och markens grövre organiska material inklu­derades ökade förråd eller förblev oför­ändrade, jämfört med före plante­­­ring. Tot N-koncentrationen ökade med i genomsnitt 13 % i det övre mark­skiktet. För­rå­den av Tot N ökade med upp till 0,9 Mg ha^-1 och C/N-kvoten minskade från 12,0 – 15,6 till 10,4 – 14,3. Detta tyder på att N inte blivit immobiliserat i någon högre grad. Den lägsta C/N-kvoten bör emellertid följas upp, då kvoter under 10 ökar risken för N-läckage. Koncentrationer och förråd av P minska­de, sannolikt beroende på upptag i växande vegetation. Koncentrationer av kalium (K) och magnesium (Mg) ökade i det övre mark­skiktet och minskade i det lägre, vilket tyder på en omför­delning av dessa joner i marken. Förråden av K och Mg utvecklades olika på de olika lokalerna. Koncentrationer och förråd av kalcium (Ca) var oförändrade. Natrium­koncentra­tionen (Na) minskade, sannolikt ett resultat av att jonen lätt urlakas. Svavelkoncentrationen (S) ökade eller minskade på enskilda lokaler, men för­blev oförändrad totalt sett i för­söket. Mikronäringsämnenas koncentrationer visade på varierande utveckling. Efter fem år hade pH sjunkit generellt i försöket. Det rörde sig emellertid om små förändringar på omkring 0,1 enheter. Även ledningstalet minskade, vilket tyder på ett ökat upptag av joner i vegetationen, men eventuellt näringsläckage till markvattnet kan inte uteslutas. 

Salix-bestånden avverkades och stambiomassan bestämdes under Etapp 2. En beräkning av C-fastläggningen i biomassa och mark i 5-åriga bestånd med Salix visade att det totala C-förrådet ökat med 15 % i genomsnitt. Markens förråd av C minskade endast i Svalöv, men minskningen kompenserades av det C som inlag­rats vedbio­massan. Efter avverkning utgjorde andelen C i kvarvarande stubbar, stolar och grov­rötter ca 20 % av stamandelen, vilket var tillräckligt för att kom­pensera för minsk­ningen i marken. Markvegetationen bidrog med 24–80 % av den totala förnan i de unga Salix-bestånden.

Läs rapporten i sin helhet nedan.