Utgångspunkter
Utgångspunkterna för att kvantifiera skogsbrukets försurningspåverkan i denna studie kan sammanfattas i följande punkter:
x
Skogsbruk kan bidra med betydande aciditetstillskott enligt både mätningar och modellberäkningar. Dessa aciditetstillskott kan orsaka nettoförluster av markens syraneutraliserande förmåga, även utan inverkan av luftföroreningar.x
Underskott i massbalanser för baskatjoner regleras främst genom att avrinningen blir surare, vilket gör att den största risken för biologiska skador finns i vattenmil- jön.x
Nedfall av luftföroreningar bidrar fortfarande till försurning i stora delar av landet. Svavelnedfallet har minskat, men i framtiden medför kvävenedfall och upplagring av kväve en påtaglig risk för försurning.x
Den brukade skogens kväveupptag motverkar försurning från kvävenedfall i en stor del av landet, även om kvävets potential för att öka skogstillväxten kan leda till ökad biologisk försurning.x
Skillnaderna i skogsbrukets försurningseffekt är stora mellan olika regioner, ståndorter och uttagsnivåer (med eller utan GROT-uttag). Det är inte bara acidi- tetstillskottets storlek som är av betydelse för risken för skadliga effekter utan även känsligheten i den miljö som påverkas.x
Det är skillnad på biologisk försurning och påverkan från nedfall av starksyra, främst med avseende på försurning av grund- ytvatten. Ytliga marklagers egen- skaper påverkar avrinningen, men i många fall inverkar marklager djupare än de skikt där träden påverkar. Även utströmningsområden kan modifiera kemin i av- rinningen från fastmark.x
Konceptet för beräkning av kritisk belastning är sannolikt det bästa sättet att kvantifiera olika källor till försurning eftersom det omfattar både aciditetstillskott från luftföroreningar och aciditet via upptag av baskatjoner som effekt av skogs- bruk. Dessutom tas hänsyn till den motverkande effekten av kväveupptag.x
Kriteriet för skadliga effekter samt antaganden om bland annat kapaciteten för upplagring av kväve i skogsmarken vid beräkning av kritisk belastning måste dock utvecklas för att kunna kvantifiera skogsbrukets försurningseffekt på ett sätt som är kopplat till risken för skadliga effekter, framför allt i vattenmiljö.Beräkning av kritisk belastning för aciditet
Det finns flera metoder att beräkna kritisk belastning i skogsmark, men principen är i stort sett den samma. Beräkningen är en viktig grund för arbetet med utsläppsbegrän- sande åtgärder i Europa. Risken för en biologisk skada indikeras av ett kemiskt kriteri- um som i sin tur kan kopplas kvantitativt till källor för aciditet, som luftföroreningar eller skogsbruk. Det vanligaste kemiska kriteriet är att kvoten mellan baskatjoner och oorganiskt aluminium i marklösning inte får understiga 1 (räknar som mol) i rotzonen. Den biologiska effekten som avses är försämrat näringsupptag hos träden som leder till försämrad vitalitet och tillväxt. Detta beskrivs vidare i Bilaga 7.
Ekosystemets syrabalans beskrivs mer eller mindre detaljerat i beräkningar av kritisk belastning och överskridande och i Sverige används oftast en beräkningsrutin som tar hänsyn till många olika processer i skogsmarken. PROFILE är en biogeokemisk mo- dell som beräknar markkemin vid ett stationärt tillstånd. Om det sura nedfallet för- ändras, så ändras även markens kemi. Modellen säger dock inte hur lång tid denna förändring tar, bara vilket sluttillstånd som uppnås.
Skogsbrukets inverkan på belastningsgränsen
Skogsbrukets inverkan på kritisk belastning kan kvantifieras genom att utföra beräk- ningar med olika scenarier för upptag av baskatjoner och kväve i träddelar som sedan skördas. Denna studie visar på exempel på beräkningarna trots att det kemiska kriteri- et inte är det optimala. Sannolikt kan dock skogsbrukets relativa andel som källa till försurning beskrivas relativt väl. Tabell 4 visar att kritisk belastning i granskog (där uttag av GROT är mest aktuellt) minskar med ökande intensitet i skogsbruket. Som medianvärde minskar kritisk belastning med stamuttag med 0,19 kekv per ha och år, jämfört med utan skogsbruk. Motsvarande värde för stam- och GROT-uttag är 0,30 kekv per ha och år. Det senare värdet ligger nära den genomsnittliga förlusten (0,26 kekv per ha och år) av baskatjoner från all produktiv granskogsmark i Tabell 1. Utan skogsbruk sker praktiskt taget inget överskridande av kritisk belastning i Sverige med nuvarande (1998) nedfall av luftföroreningar, enligt beräkningarna. Med stamut- tag överskrids kritisk belastning på nära halva skogsmarksarealen och med även GROT-uttag överskrids nära 75 % av arealen.
Tabell 4. Kritisk belastning och överskridande (1998) i granskog med olika scenarier för skogsbruk. Till grund för tabellen ligger beräkningar i 25 000 punkter i Sverige inom Riksinventeringen för skog (RIS).
kekv/ha/år Kritisk belastning Överskridande
percentil Utan skogs- bruk
Stamuttag Stam + GROT-uttag
Utan skogsbruk Stamuttag Stam + GROT-uttag 95 1.62 1.26 0.96 0.06 0.47 0.63 75 1.08 0.71 0.52 -0.15 0.16 0.25 50 0.69 0.50 0.39 -0.27 -0.02 0.10 25 0.59 0.41 0.30 -0.36 -0.16 -0.03 5 0.50 0.29 0.21 -0.58 -0.34 -0.24
Skogsbrukets försurningseffekt (skillnaden i kritisk belastning mellan obrukad och brukad granskog, stam- och GROT-uttag) kan jämföras med kritisk belastning i obru- kad skog. Den andel av möjlig belastning som skörden står för uppvisar vissa regional skillnader, men ingen tydlig gradient i landet. En andel på 50 till 70 % av kritisk be- lastning är dominerande (Figur 9).
Figur 9. Effekten av stam- och GROT-uttag i granskog uttryckt som andel av kritisk belastning utan skogsbruk på ca 25 000 punkter i Sverige.
Det nuvarande överskridandet av kritisk belastning i granskog, inklusive effekten av luftföroreningar, uppvisar dock en gradient i landet med störst överskridande i sydväst (Figur 10).
Figur 10. Överskridande av kritisk belastning i granskog med deposition 1998 och uttag av stamved och GROT.
Områden med stor inverkan från skogsbruk
Tillskott av aciditet från skogsbruk medför risker för försurningseffekter framför allt i nedanstående områden.
x
Områden med högt kvävenedfallx
Områden med djupgående markförsurning orsakad av luftföroreningarx
Bördig granskog på mineralogiskt svaga markerx
Naturligt sura skogsmarkerx
Områden med tunna jordtäckenDEL 2
Bakgrund
Sedan arbetet i del 1 utfördes har metodiken och dataunderlaget utvecklats på flera olika sätt. En databas baserad på ytorna inom Riksinventeringen för skog (RIS) har utvecklats och utgör numera basen för beräkningar på regional nivå. Begreppet överskottsaciditet ("Excess acidity"), har börjat användas på regional nivå för att be- döma risken för försurningseffekter, och den dynamiska modellen ForSAFE-VEG har börjat användas för att modellera tidsutvecklingen för olika markparametrar. I denna del har resultat från beräkningar med befintliga metoder och uppdaterat data- underlag sammanställts, med syftet att utreda skogsbrukets försurningseffekt. Fem huvudmoment ingår:
x Bedömning av försurningen i regional skala med hjälp av beräkningar av "överskottsaciditet" utan skogsbruk, med stamuttag och med helträdsuttag x Bedömning av skogsbrukets, här definierat som skördens, andel av försurningspå-
verkan vid uttag av stam- respektive helträd.
x Beräkning av baskatjonbalanser med stamuttag och med helträdsuttad.
x Dynamisk modellering utan skogsbruk, med stam-uttag och med helträdsuttag. x Utvärdering av empiriska data.
Bedömning av försurningen i regional skala - "Överskottaciditet" En bedömning av försurningspåverkan vid stam- och helträdsuttag görs för 14550 barrskogsytor inom Riksinventeringen för skog (RIS). Försurningspåverkan beräknas som överskottsaciditet, ”the excess acidity” (EA), som är en enkel aciditetsbalans som beräknas enligt:
EA = Dep(S+N+Cl-Ca-Mg-K-Na) + Upptag(Ca+Mg+K+Na) – Upptag(N) – Vitt- ring(Ca+Mg+K+Na)
Beräkningarna gjordes för djupet 50 cm, för att motsvara rotzonen, förutom på loka- ler med mindre jorddjup, där beräkningarna gjordes för jorddjupet. Kvävets bidrag till försurningen beror på markens förmåga att ta upp kvävet, och även om skogsmarken idag tar upp nästan allt kväve finns det risk att retentionskapaciteten överskrids fram- över. Överskottsaciditet kan därmed beräknats enligt olika scenarier för kvävets bidrag till försurningen. Beräkningarna på ytorna skalades till rutorna som används inom det europeiska programmet EMEP, "Co-operative Programme for Monitoring and Eva- luation of the Long-range Transmission of Air pollutants in Europe". Upplösningen är 50*50 km, och rutnätet är det samma som används vid beräkning av kritisk belast- ning.
KVÄVETS BIDRAG TILL FÖRSURNINGEN
I ett kvävebegränsat system, där i princip allt kväve som tillförs tas upp och binds in i organiskt material, leder skogstillväxt till markförsurning eftersom träd tar upp mer positiva än negativa joner och H+ joner således frigörs. Försurningen blir bestående om biomassan skördas, eftersom detta leder till att baskatjoner försvinner från syste- met. De träddelar som förs bort skulle annars ha förmultnat och kompenserat tillväx- tens försurande verkan. Uttag av GROT (grenar och toppar) bidrar därför till att öka markförsurningen. Effekten av försurningen beror till stor del på markens vittringska- pacitet. Mark med lättvittrande mineraler kan neutralisera mer försurande deposition än mark med långsamt vittrande mineraler.
I skogsekosystem med hög kvävebelastning kommer dock markens retentionsförmåga på sikt att överskridas, och kväve kommer att börja läcka. Kväve som kommer i form av HNO3 och inte tas upp försurar med en H+, till skillnad från om NO3--jonen tas upp och en OH--jon avges så att det inte blir någon försurningspåverkan. Kväve som kommer i form av någon förening med NH4+ bär med sig en H+-jon, som avges igen om NH4+ tas upp, och det blir därmed ingen nettoförsurning. Om i stället NH4+- jonen nitrifieras avges två H+ och nettoförsurningen blir därmed en H+. Sammanfatt- ningsvis leder kvävetillförsel till försurning enbart om/när förmågan hos skogsekosys- temet att ta upp kväve överskrids, så att kväve börjar läcka. Kväve som fastläggs i organiskt material (immobilisering) leder inte till försurning, men det utgör en källa för potentiell försurning, eftersom det senare kan mineraliseras, nitrifieras och läcka ut (Galloway, 1995). Effekten på markförsurning av GROT-uttag beror därmed på vilka antaganden man gör vad gäller kvävets försurande effekt. Räknar man med att enbart det kväve som inte tas upp och immobiliseras i nuläget är försurande blir resultatet ett annat än om man antar att ekosystemets förmåga att ta upp kväve kommer att överskridas vid fortsatt relativt högt kvävenedfall.