och miljöeffekter av skogsgödsling med Bionäring

2013-01-26
PM angående tillväxt- och miljöeffekter av skogsgödsling med
Bionäring
Kenneth Sahlén, Forskningsledare
Institutionen för skogens ekologi & skötsel, Umeå
[email protected]
Vad är Bionäring ?
Det finns en skepsis och ett motstånd i samhället mot återanvändning av näring från
rötrest efter rötning av organiskt material som t ex avloppsslam och matavfall i jord - och
skogsbruket. Denna skepsis grundar sig delvis på okunskap om vilka positiva och
negativa effekter en sådan användning kan medföra. I samband med de skogsgödslingsförsök som utförts, har det ibland felaktigt påståtts att vi gödslar skogen med
”slam”. Gödsling med ”slam” har aldrig utförts i skog inom ramen för den forskning och
försöksverksamhet som bedrivits av SLU under de senaste decennierna. ”Slam”
innehåller ca 75% vatten. Det organiska gödselmedel vi testat och som vi anser kan vara
lämpligt för näringstillförsel i skog är torkad (< 10% vatten) och pelletterad eller
granulerad rötrest efter rötning av organiskt material som t ex avloppsslam eller
matavfall. Beteckningen Bionäring har införts på denna produkt för att förtydliga att det
inte är ”slam” (figur 1&2). Efter en idé från Stefan Johansson, Skellefteå kommun, togs
en logotyp för Bionäring fram av SYVAB, i samråd med övriga projektdeltagare.
Logotypen skall vara fri att använda på säckar etc av alla som framställer en produkt
som uppfyller kraven.
Lycksele
ETAPPI
UMEVA
Figur.1. Tre olika typer av Bionäring, använda i skogsgödslingsförsök
1
SYVAB
Skellefteå
Skellefte
å
Figur 2. Bionäring som testats i skogsgödslingsförsök samt logotyp för Bionäring.
För Bionäring gäller följande krav på egenskaper, med kursiverade förklaringar:
-
Torkad och granulerad eller pelletterad eller på liknande sätt behandlad rötrest
efter rötning av organiskt material, som t ex matavfall eller avloppsslam,
eventuellt berikad med ett eller flera näringsämnen.
Gödselmedlet ska vara spridbart med på marknaden befintlig spridningsutrustning utan att damma. Näringsämnen som t ex kväve kan tillsättas för högre
gödslingseffekt och förbättrad spridningsekonomi.
-
Torrsubstanshalt > 90%
För att gödslingen inte ska förhindra normalt friluftsliv måste gödseln vara torr
och inte klibba. För lagring krävs en hög ts-halt för att inte Bionäringen ska ta
värme på grund av ökad mikrobiell aktivitet.
-
Kvävehalt > 3%
Kvävet är det viktigaste näringsämnet för ökad trädtillväxt. Krav på en lägsta
kvävehalt säkerställer att det blir en positiv tillväxteffekt, så att inte spridning i
skog görs av kvittblivningsskäl.
-
Uppfyller samma krav på högsta halt av vissa tungmetaller och syntetiska
organiska ämnen som gäller för användning av avloppsslam på åkermark.
Det ska vara minst lika stränga krav på högsta halt av oönskade ämnen i skog
som i jordbruket där livsmedel produceras.
-
Uppfyller högsta kraven på hygieniseringsgrad enligt Naturvårdsverkets förslag
till slamförordning.
Skogsgödsling med Bionäring får inte innebära risk för smittspridning i naturen.
Därför måste tillverknings- och hanteringsprocessen utformas så att de högsta
myndighetskraven för hygienisering tillgodoses.
Bionäring föreslås vara det enda rötrestbaserade organiska gödselmedel som är tillåtet
att använda på skogsmark. Ovanstående egenskapskrav för Bionäring är införda i den
nationella utredningen ”Rätt slam på rätt plats”.
2
Genomförda undersökningar av skogsgödsling med Bionäring.
Under åren 2001-2011 har försök med skogsgödsling med Bionäring genomförts i
provyteskala i Hemberget, Bäcksjön och Jädraås med gödsling för hand, samt i praktisk
skala med traktorspridare hos Sveaskog i Norrbotten och hos privata skogsägare i
Västerbotten och Österbotten (tabell 1). Egenskaperna hos använd Bionäring redovisas i
tabell 2-7. Följande har undersökts i försöken:
-
trädtillväxt
näringsstatus i barr
kemiskt innehåll i markvatten
tungmetallhalt i lingon och blåbär
tungmetallhalt i skogssork, näbbmöss och sniglar
förekomst av syntetiska organiska ämnen som PCB, PAH, antibiotika, hormoner
mikrobiell aktivitet i humusprover
lakningsegenskaper för olika typer av Bionäring.
Tabell 1. Anlagda skogsgödslingsförsök med Bionäring 2001-2012.
Doseringar av Bionäring
Plats
Antal
lokaler
Län
Typ av
försök
Gödslingstidpunkt
Trädslag
Hemberget
1
AC
Provytor1
juni 2001
Tall
Bäcksjön
1
AC
Provytor
maj 2003
Tall
Bionäring
från
Lycksele
SYVAB
UMEVA
kg N/ ha
ton ts/ha
64; 127;
254
5,8; 11,6; 23,2
160; 174;
479; 522
4,5; 5,4; 13,6;
16,1
Jädraås
1
X
Provytor
juni 2006
Tall
SYVAB
300; 600;
900
6,7; 13,3; 26,6
Östra Norrbotten
4
BD
Praktiskt2
aug 2006
Tall
SYVAB
0-820
0-19,5
Östra Norrbotten
8
BD
Praktiskt
aug-sept
2007
Tall/Gran
SYVAB
410-695
10-17
Östra Norrbotten
10
BD
Praktiskt
aug-sept
2008
Tall/Gran
SYVAB
350-560
6-13.5
Västerbotten
4
AC
Praktiskt
2009-2011
Tall
SYVAB
260-600
5,4-12,5
Västerbotten
2
AC
Praktiskt
uli 2011
Tall
Skellefteå
265-560
8,5-18,1
Hälsingland
1
X
Praktiskt
juli 2011
Tall
SYVAB
180-360
3,8-7,6
Österbotten
2
-
Praktiskt
2010, 2011
Tall
Etappi
150-600
4,3-17,1
3
Tabell 2. Kemisk sammansättning i Bionäring och aska, använda i gödslingsförsök på provytenivå.
Ts1
GF2
pH
N
NH4N
P
K
Ca
Mg
S
B
%
%
-3
%
%
%
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Försöksplats
Gödsel
Hemberget
Lycksele
95
45
8,0
1,1
-3
1,2
27000
95000
9200
3900
1,6
Bäcksjön
SYVAB
95
57
7,9
3,8
0,72
4,2
2000
2500
5200
10000
0,8
UMEVA
95
55
6,3
3,0
0,20
4,1
930
1800
2600
13200
0,3
SYVAB
92
61
6,8
4,5
0,46
3,2
2100
2200
3400
-3
-3
Träaska
61
11
12,5
0
0
1,2
50000
150000
13000
19300
190
Jädraås
1
Torrsubstanshalt. 2Glödförlust =halten av organiskt material. 3Uppgift saknas.
Tabell 3. Halter av vissa metaller i Bionäring och aska, använda i gödslingsförsök på provytenivå
Cd
Co
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
Försöksplats
Gödsel
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Hemberget
Lycksele
5,5
11,0
71
275
-1
17
140
120
Bäcksjön
SYVAB
1,3
8,0
41
390
-1
24
32
880
UMEVA
0,9
8,6
18
133
-1
19
14
445
SYVAB
0,85
-1
35
290
0,84
23
39
670
Träaska
10
5
28
56
0,35
11
58
2000
Jädraås
1
Uppgift saknas
Tabell 4. Egenskaper för Bionäring , använd i praktiska skogsgödslingsförsök i Norrbotten.
Bionäring
UMEVA
SYVAB
Ts1
GF2
%
%
2006
94,6
55
2007
94,7
54
År
pH
N
NH4-N
P
K
Ca
Mg
S
B
%
%
%
mg
/kg
mg
/kg
mg
/kg
mg
/kg
mg
/kg
6,3
3,3
0,48
3,2
1633
-3
2267
-3
8,8
6,7
3,3
0,50
3,2
1467
-3
2167
-3
10
3
.3
2006
92,3
61
6,8
4,2
0,46
3,2
2100
2200
3400
-
2007
95,6
61
6,9
4,1
0,38
3,0
1500
2500
3200
11000
-3
2008
96,7
58
7,1
4,1
0,52
3,1
1400
2300
3600
-3
-3
1
Torrsubstanshalt. 2Glödförlust =halten av organiskt material. 3Uppgift saknas
4
Tabell 5. Metaller och organiska ämnen i Bionäring, använd i skogsgödslingsförsök i Norrbotten.
Cd
Co
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
Nonylfenol
PAH
PCB7
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
mg/
kg
År
Bionäring
UMEVA
2006
0,80
12
25
113
0,69
28
22
507
5,7
0,42
0,022
UMEVA
2007
0,69
11
24
110
0,84
26
20
513
9,5
0,34
0,038
SYVAB
2006
0,85
12
35
290
0,84
24
41
680
10,4
0,35
0,034
SYVAB
2007
0,95
8,9
28
310
0,71
22
22
660
9,6
0,33
0,038
0,98
1
40
350
0,73
39
43
710
12
<0,3
0,041
SYVAB
1
2008
-
Uppgift saknas
Tabell 6. Egenskaper för Bionäring, använd i praktiska skogsgödslingsförsök 2009-2012.
Bionäring
Ts1
GF2
%
%
Skellefteå
95
-3
SYVAB
95
ETAPPI
94
pH
N
NH4-N
P
K
Ca
Mg
S
B
%
%
%
mg/kg
mg /kg
mg/kg
mg/ kg
mg/kg
-3
3,1
0,31
2,8
-3
-3
-3
-3
64
6,8
4,8
0,69
3,2
1600
/kg
1700
2500
3500
1400
.3
46
-3
3,5
-3
2,5
2100
-3
-3
-3
-3
1
Torrsubstanshalt; 2Glödförlust (innehåll av organiskt material); 3Uppgift saknas
Tabell 7. Innehåll av vissa metaller och organiska ämnen i Bionäring, använd i praktiska skogsgödslingsförsök 2009-2012.
Cd
Co
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
Nonyl
-fenol
PAH
PCB7
Bionäring
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Skellefteå
1,2
-1
32
260
0,60
20
17
645
-1
-1
-1
SYVAB
0,70
-1
28
350
0,45
23
18
680
8,2
0,51
0,038
ETAPPI
1,2
-1
160
250
0,4
35
16
620
-1
-1
-1
1
Uppgift saknas
5
Trädtillväxt efter gödsling med Bionäring
140
Hemberget
140
120
100
100
80
80
60
60
%
%
120
20
Kontroll
Mineralnäring
BL 64
BL 127
BL 254
40
20
0
0
0-2
%
180
6-10
11-12
0-12
År
180
Bäcksjön
160
160
140
140
120
120
100
100
80
80
60
40
20
0
220
200
%
3-5
60
Kontroll
Mineralnäring
BP 160
BP 479
BG 174
BG 522
0-3
40
20
4-5
6-8
9-10
0-10
0
ÅR
220
Jädraås
200
180
180
160
160
140
140
120
120
100
100
80
60
40
20
0
80
Kontroll
Mineralnäring
BG 300
BG 600
BG 900
Träaska
0-3
%
40
60
40
20
4-5
6-7
0-7
0
År
Figur 3. Relativ trädtillväxt på gödslade provytor i procent av tillväxten på ogödslade provytor, i tre
gödslingsförsök, anlagda 2001, 2003 och2006. BL= Lycksele; BG= SYVAB; BP= UMEVA. Siffrorna efter
beteckningen anger gödseldoseringen i kg kväve per hektar
6
Under de 2-3 första åren efter gödsling ökade tillväxten med 40-70% efter
mineralgödsling på de tre platserna (figur 3). Tillväxten ökade även efter gödsling med
Bionäring, men mindre, mellan 10 och 60%. Tillväxtökningen avtog med tiden för
mineralgödsling, och var efter 7-10 år mellan 0 och 10%. För Bionäring med doseringar
över 250 kg N/ha var då tillväxtökningen fortfarande tydlig, i Hemberget 20-40%, i
Bäcksjön ca 20% och i Jädraås efter 7 år 35-120%. Den genomsnittliga tillväxtökningen
under 12 år var i Hemberget 15% för mineralgödsling, och 0, 12 och 28%, respektive för
Bionäring i doseringarna 64, 127 och 254 kg N/ha. I Bäcksjön var tillväxtökningen 30%
för mineralnäring under den tioåriga försöksperioden. För Bionäring blev tillväxtökningen
10-20% för de två lägsta gödseldoseringarna. För doseringarna över 480 kg N/ha blev
tillväxtökningen närmare 40%, och ungefär lika stor för Bionäring från UMEVA och
SYVAB. I Jädraås där försöksperioden var kortare, 7 år, blev den genomsnittliga
tillväxtökningen för mineralnäring ca 30%. För Bionäring med doseringarna 300 och 600
kg N/ha var tillväxtökningen 50-65%, och för doseringen 900 kgN/ha 35%. Gödsling med
tre ton träaska per hektar, resulterade i en tillväxtökning på ca 20% under de fem första
åren, men sedan en tillväxtsänkning med 25% år 6 och 7. I genomsnitt blev det en ökad
tillväxt på 7% i jämförelse med ej gödsling.
Slutsats: Tillförsel av Bionäring till skog, resulterar i en avsevärd tillväxtökning under
åtminstone 12 år. Därmed tillgodogör sig träden den tillförda näringen.
Innebär skogsgödsling med Bionäring att fosfor utnyttjas som
växtnäring ?
Fosforhalten i barren var i medeltal 25% förhöjd för dosering 14-16 ton/ha och 13%
förhöjd för dosering 5 ton/ha under de 8 första åren efter gödsling med Bionäring i
Bäcksjön (figur 4). Effekten var liknande för Bionäring från UMEVA och SYVAB. I
Jädraås var fosforhalten förhöjd med mellan 15 och 25% under 5 år efter gödsling. Två
år efter gödsling, utförd åren 2006-2008 hos Sveaskog i Norrbotten, var fosforhalten
20% förhöjd för både tall och gran, för doser på i medeltal ca 13 ton/ha. I de senast
anlagda 9 demonstrationsförsöken med doseringar på 4-17 ton/ha var fosforhalten
förhöjd med 10% 1-2 år efter gödsling.
Slutsats:Skogsgödsling med Bionäring resulterar således i att tillförd fosfor tas upp och
utnyttjas som växtnäring av träden.
7
140
140
120
120
100
100
80
80
60
60
%
%
40
20
Kontroll
Mineralnäring
Bionäring dos 1
Bionäring dos 2
Bionäring dos 3
Bionäring dos 4
Träaska
40
20
0
0
Försök 2009-2012
Sveaskog tall
Sveaskog gran
Jädraås
Bäcksjön
Figur 4. Fosforhalt i ettåriga tallbarr i % av halten för barr från ogödslade träd för olika gödslingsbehandlingar i genomförda gödslingsförsök med Bionäring i Sverige och Finland. För beskrivning av
försöken, se tabell 1-7.
Kvävehalt i markvatten
Kväveinnehållet har analyserats i markvattenprover tagna med hjälp av
undertryckslysimetrar på 50 cm djup i marken i försöken i Bäcksjön, Jädraås och östra
Norrbotten, gödslat 2006. I alla tre försöken var halterna av ammonium- och nitratkväve
under detektionsgränsen 0,05 mg/liter i alla prover (tabell 8). Efter gödsling med
Bionäring var ammoniumkvävehalten över detektionsgränsen i 11 av 35 prover från
Bäcksjön och i ett av 15 prover från Jädraås. Medelhalterna i dessa prover varierade
mellan 0,05 och 0,7 mg/liter. Nitratkvävehalterna översteg detektionsgränsen i 3 av 35
prover i Bäcksjön och 2 av 15 prover i Jädraås. På ytor gödslade med mineralnäring
överskreds detektionsgränsen i sammanlagt 2 av 15 prover för ammoniumkväve och i 3
av 14 prover för nitratkväve.
8
Tabell 8 Innehåll av ammonium- och nitratkväve i markvattenprover från fem provtagningstillfällen i
gödslingsförsöken i Bäcksjön och Jädraås, gödslade i maj 2003 och juni 2006, respektive.
Provtagningstidpunkter
NH4-N, mg/l
Bäcksjön
Behandling
Antal
provtagningar
NO3-N, mg/l
halt >0,05
Antal
prov
mv
Antal
provtagningar
halt >0,05
Antal
prov
mv
2004-06
Kontroll
9
0
-
9
0
-
2004-09
Mineralnäring, 150 kg N/ha
9
1
0,05
9
1
0,06
2005-08
Bionäring, 174 kg N/ha
5
3
0,19
8
0
-
2007-09
Bionäring, 522 kg N/ha
5
3
0,71
5
3
0,21
2010-09
Bionäring, 160 kg N/ha
7
2
0,23
9
0
-
Bionäring, 479 kg N/ha
7
3
0,74
10
0
-
NH4-N, mg/l
Jädraås
NO3-N, mg/l
halt >0,05
Antal
provtagningar
Antal
prov
Kontroll
5
2006-09
Mineralnäring 150 kg N/ha
2007-09
halt >0,05
mv
Antal
provtagningar
Antal
prov
mv
0
-
4
0
-
5
1
0,09
2
2
0,57
Bionäring, 300 kg N/ha
5
0
-
4
0
-
2008-10
Bionäring, 600 kg N/ha
5
0
-
5
0
-
2010-10
Bionäring, 900 kg N/ha
5
1
0,05
3
2
0,08
Träaska
5
0
-
5
0
-
Provtagningstidpunkter
Behandling
2006-07
På de tre lokalerna i Norrbotten överskreds halten 0,05 mg/liter i 2 av de 61 proverna för
ammoniumkväve och i 8 prover för nitratkväve, efter gödsling med Bionäring (tabell 9).
9
Tabell 9. Innehåll av ammonium- och nitratkväve i markvattenprover tagna 2008 och 2010 från tre
bestånd i Norrbotten gödslade på hösten 2006
Norrbotten
Antal
provtagningar
NH4-N
> 0,05mg/l
NO3-N
> 0,05mg/l
Antal
prov
mv
Antal
prov
mv
Kontroll
25
0
-
0
-
Bionäring, dos A 560-620 kg N/ha
29
1
0,17
4
1,20
Bionäring, dos B 750-820 kg N/ha
32
1
0,37
4
1,45
Slutsats: Kvävehalterna i markvattnet har varit mycket låga och i de flesta fall under
detektionsgränsen 0,05 mg/liter efter gödsling med Bionäring. Nitratkvävehalterna har
inte varit högre än efter gödsling med mineralnäring, där jämförelse finns på samma
plats. Kvävedoserna i försöken har varit upp till dubbelt så höga som de doser som kan
komma ifråga vid gödsling i praktisk skala (450 kg N/ha). Risken för utlakning och
övergödning av kväve efter skogsgödsling med Bionäring i praktisk skala bedöms därför
vara ytterst liten, och definitivt inte högre än efter gödsling med mineralnäring.
Fosforhalt i markvatten
Fosforhalten i markvattnet varierade mellan 2 och 8 µg /liter och var ungefär densamma
för alla behandlingar utom för Bionäring från SYVAB, där halten var 16-20 µg /liter, med
stor variation mellan provtagningarna (figur 5). Det är oklart vad dessa förhöjda värden
beror på, eftersom SYVAB:s Bionäring inte har gett några förhöjda fosforhalter i Jädraås
eller Norrbotten, trots att gödseldoseringarna varit upp till nästan 40% högre där.
Slutsats: Risken för läckage och övergödning av fosfor bedöms liten mot bakgrund av
dessa resultat och erfarenheter av hur hårt fosfor binds i marken. Ytterligare uppföljning
av resultaten från Bäcksjön är motiverade.
Bäcksjön
mikrogram/liter
20
16
Kontroll
Mineralnäring
BP 160
BP 479
BG 174
BG 522
Jädraås
8
6
10
Kontroll
Mineralnäring
BG 300
BG 600
BG 900
Träaska
8
Kontroll
Bionäring A
Bionäring B
Norrbotten
6
12
4
4
2
2
0
0
8
4
0
Figur 5. Fosforhalter i markvatten från Bäcksjön, Jädraås och Norrbotten.
2008
2010
10
Tungmetallhalter i markvatten
Halterna av tungmetallerna kadmium, kobolt, krom, koppar, kvicksilver, mangan, nickel,
bly och zink, har analyserats i de insamlade vattenproverna.
Inga signifikant förhöjda halter har påvisats efter gödsling med Bionäring, i jämförelse
med ogödslat och/eller gödslat med mineralnäring. Dessa resultat gäller för försöken i
Bäcksjön, Jädraås och Norrbotten.
Slutsats: Skogsgödsling med Bionäring förorsakar ej höjda halter i markvattnet eller
utlakning av nämnda metaller.
Tungmetallhalter i blåbär och lingon
Innehållet av tungmetaller i lingon och blåbär, insamlade hösten 2007 har analyserats i
tre bestånd i Norrbotten, gödslade med Bionäring 2006. Kadmiumhalten låg under
detektionsgränsen 0,0004 mg/kg i 7 av 17 (41%) insamlade bärprover från ogödslade
ytor (tabell 10). Från ytor gödslade med Bionäring var motsvarande antal, 17 av 40
prover, d v s 42%. Kadmiumhalten var som högst 0,001 mg/kg, d v s 2% av gränsvärdet
för livsmedel, där det gödslats med Bionäring, och 0,0008 mg/kg där det var ogödslat.
Tabell 10. Innehåll av kadmium, kvicksilver och bly i bär, plockade på hösten 2007 i bestånd gödslade på
hösten 2006. Bionäring dos A och B är 14 respektive 19 ton ts/ha.
1
Detektionsgräns på frisk vikt, mg/kg
Gränsvärde för halt i livsmedel,mg/kg2
Kadmium
Kvicksilver
Bly
<0,0004
<0,05
<0,0008
<0,5
<0,004
<0,2
Antal
provytor
(py.)
Antal
py.
med
halt
< dg.
Mv för
py >dg,
mg/kg
Antal
py.
med
halt
< dg.
Mv för
py >dg,
mg/kg
Antal py.
med halt
< dg
Mv för
py >dg,
mg/kg
Hällberget
Lingon
Kontroll
Bionäring dos A
Bionäring dos B
6
8
8
4
4
5
0,00075
0,00093
0,00117
6
4
3
0,0026
0,0031
6
6
7
0,0058
0,0047
Furuberget
Blåbär
Kontroll
Bionäring dos A
Bionäring dos B
5
5
5
0
3
0
0,00062
0,00081
0,00104
5
0
0
0,0028
0,0024
5
3
4
0,0061
0,0057
Näverberget
Blåbär
Kontroll
Bionäring dos A
Bionäring dos B
6
7
7
3
2
3
0,00082
0,00079
0,00056
6
7
7
-
6
4
6
0,0052
0,0046
1
Detektionsgränsen (anger hur låga halter det är möjligt att påvisa med använd analysmetod. Den är omräknad från torr vikt till frisk
vikt.2Enligt EU-kommissionens förordning nr 1881/2006.
För övriga analyserade metaller finns inte motsvarande gränsvärden för livsmedel.
Halterna var mycket låga, och variationen mellan proven inom varje behandling var stor
(figur 6). Därför var det inte möjligt att påvisa några signifikanta skillnader i metallhalter
mellan bärprover från ogödslade och prover från gödslade ytor. Tendensen var snarast
att metallhalterna var högre i bär som plockats på ogödslade ytor.
11
0,04
Cr
m g/kg
0,8
0,02
0,6
0,4
0,01
0,2
0,00
0,0
Ni
m g/kg
0,06
3,0
2,5
70
60
50
40
30
20
10
0
Mn
Zn
2,0
0,04
1,5
0,02
0,00
Cu
1,0
0,03
0,08
1,2
Hällberget Furuberget Näverberget
1,0
Kontroll
0,5
Bionäring A
0,0
Bionäring B
Hällberget Furuberget Näverberget
Figur 6. Metallinnehåll i bär från samma bestånd och tidpunkt som i tabell 7. Halterna är beräknade på
torr vikt.
Slutsats: Det innebär ingen hälsorisk ur tungmetallsynpunkt, att plocka och äta bär från
skogsmark som gödslats med Bionäring.
Tungmetallhalter i skogssork, näbbmöss och skogssniglar
I ett examensarbete har innehållet av tungmetaller i smådjur, insamlade i
gödslingsförsöket i Bäcksjön under sommaren 2006, undersökts (Enström 2007). I
anslutning till försöket kompletterades det med en ny gödsling våren 2006 med
Bionäring från SYVAB, så att resultat även skulle erhållas från nygödslad mark.
Resultaten visade att kadmiumhalten i sniglar och skogssork som samlats från
ogödslade ytor, var signifikant högre än i djur från ytor, gödslade med Bionäring. Samma
signifikanta skillnader gällde för bly i näbbmöss och sniglar och koppar i skogssork och
näbbmöss. I sniglar från gödslade ytor uppmättes signifikant högre halter av zink, krom,
nickel och molybden än i sniglar från ogödslade ytor. Inga andra signifikanta skillnader
fanns mellan tungmetallhalter i insamlade djur från gödslade och ogödslade ytor.
Slutsats: Gödsling med Bionäring medför inte att tungmetallhalterna ökar i skogssork
och näbbmöss som lever på gödslad mark och att metallerna den vägen kan föras
vidare via predatorer och anrikas i näringskedjan. Samma sak gäller för skogssnigel,
beträffande metallerna kadmium, bly och koppar. För zink, krom, nickel och molybden,
kan halterna i skogssniglar bli förhöjda efter gödsling.
12
Förekomst av syntetiska organiska ämnen
Med Professor Mats Tysklind och Dr Richard Lindberg vid kemiska institutionen vid
Umeå universitet som ansvariga och med Energimyndigheten som finansiär, har
förekomsten av syntetiska organiska ämnen efter gödsling med Bionäring från SYVAB
undersökts 2008-2011 (Lindberg et al. in prep). Undersökningarna har utförts i följande
bestånd:
-
Räktjärvberget 39, Norrbotten (förekomst i luft i samband med gödsling och på
barr omedelbart efter gödsling)
Snårberget, Norrbotten (förekomst i humus och mineraljord vid doseringarna 0, 7
och 14 ton/ha) av Bionäring, kontrollerat försök, upprepad provtagning)
Furuberget, Norrbotten (förekomst i markvatten, humus och mineraljord vid olika
dosering (0 och 20 ton/ha) av Bionäring, praktisk gödsling).
Bäcksjön
De ämnen som analyserades var antibiotika, bakteriedödande ämnen, hormoner,
polybromerade difenyletrar (PBDE), polyklorerade bifenyler (PCB) och polyaromatiska
kolväten (PAH).
Resultaten visade att :
-
Inga av de undersökta ämnena kunde påvisas i luft eller på barr i samband med
gödsling eller i mineraljorden eller markvattnet upp till 2 år efter gödsling.
I humustäcket fanns förhöjda halter av triclosan, PCB och PBDE, två år efter
gödsling.
Två år efter gödsling var halten av PCB i humustäcket i närheten av gränsvärdet
8 ug/kg, för ”känslig markanvändning” vid dosering 14 ton Bionäring/ha (figur 7).
Efter fyra år hade halten PCB reducerats till 2 ug/kg för den doseringen.
Efter fyra år hade halten triclosan i humustäcket reducerats till 1/4 av halten efter
två år.
PCB-halten i humustäcket var 2,9 respektive 0,9 ug/kg för den ogödslade
kontrollen, två och fyra år efter gödsling.
13
10
ug/kg TS
8
6
4
2
0
År 2
Kontroll
7 ton/ha
År 4
(10 ton/ha)
14 ton/ha
Figur 7. Halt av PCB i humustäcket två och fyra år för ogödslad kontroll och efter gödsling med Bionäring i
doserna 7 och 14 ton/ha. Den gröna stapeln representerar den dosering som tillämpas vid gödsling i
praktisk skala och visar den beräknade PCB-halten vid den doseringen. Den streckade linjen visar övre
gränsvärdet för ”känslig markanvändning”. Känslig markanvändning (KM) innebär att markkvaliteten inte
begränsar valet av markanvändning. Alla grupper av människor (barn, vuxna, äldre) kan vistas permanent
inom området under en livstid. De flesta markekosystem samt grundvatten och ytvatten
skyddas.(Naturvårdsverket 2008).
Slutsats: Skogsgödsling med Bionäring i den dos på 10 ton/hektar, som föreslås vid
praktisk tillämpning, innebär ingen påvisbar höjning av halterna av hormoner, antibiotika
eller PAH i skogsekosystemet. Halterna av triclosan, PBDE och PCB kan bli förhöjda
med endast i humustäcket. För PCB ligger halten klart under gränsvärdet för känslig
markanvändning. Den pågående utfasningen i samhället av triclosan och PBDE kommer
att minska halterna av dessa ämnen ytterligare.
Påverkan på mikroorganismerna i marken
För undersökning av effekterna av skogsgödsling med Bionäring på mikroorganismerna i
humustäcket, genomfördes markrespirationsundersökningar på humusprover insamlade
i juli 2011 från alla behandlingar i de praktiska gödslingarna från 2006 i Hällberget,
Näverberget och Furuberget i Norrbotten. Gödseldoserna varierade mellan 13,4 och
19,5 ton ts/ha av Bionäring. Humusprover samlades även in från försöket i Bäcksjön
hösten 2012. Respirationsförsöken utfördes i december 2012 på SLU i Umeå av
Margareta Söderström med hjälp av den utrustning (RESPICOND) som utvecklats vid
SLU för sådana undersökningar. Försöket genomfördes och utvärderades med
professor Mats Nilsson och doktorand Björn Erhagen vid SLU som sakkunniga. Tre
aktivitetsmått registrerades (figur 8) :
14
Fas I – Basal respiration (BR) är den mikrobiella respirationen som baseras på det
inkuberade organiska materialet.
Fas II – Substrat inducerad respiration (SIR) är den mikrobiella respirationen efter
tillsats av lättillgängligt kol och näring (glukos, kväve och fosfor). Används som
en indikator på den aktiva mängden mikroorganismer i det organiska materialet.
Fas III – Den specifika tillväxt hastigheten efter tillsats av substrat. Under denna fas
tillväxer mikroorganismerna exponentiellt på det tillsatta substratet.
Efter Erhagen
Figur 8. Principfigur över respirationsförloppet under undersökningen.
Resultaten utvärderades för varje bestånd med hjälp av envägs ANOVA för varje
försökslokal, med behandling som oberoende variabel (kontroll, mineralnäring 150 kg
N/ha och Bionäring i olika doser) och respirationsvariablerna som responsvariabler.
Resultaten visade att det inte fanns någon signifikant effekt av behandling på
markrespitrationen (tabell 11)
Slutsats: Skogsgödsling med Bionäring påverkar inte mikroorganismernas aktivitet i
marken, vare sig negativt eller positivt, vid gödslingsgivor upp till 20 ton/ha, och 5
respektive 10 år efter gödsling
15
Tabell 11. ANOVA för effekt av gödslingsbehandling på respirationen i humusprover insamlade i
skogsgödslingsförsök med Bionäring
TTa
df
Mean
squares
P
Basal Respiration (BR)
5
0,000518
0,3894
Substrate Induced Respiration (SIR)
5
0,023825
0,5217
Specific growt rate (μ)
5
0,000153
0,232
Basal Respiration (BR)
3
0,000125
0,7846
Substrate Induced Respiration (SIR)
3
0,032207
0,604
Specific growt rate (μ)
3
0,000874
0,1125
Basal Respiration (BR)
3
0,001958
0,1256
Substrate Induced Respiration (SIR)
3
0,021492
0,1901
Specific growt rate (μ)
3
0,000058
0,9333
Basal Respiration (BR)
3
0,000386
0,2685
Substrate Induced Respiration (SIR)
3
0,001585
0,9318
Specific growt rate (μ)
3
0,000395
0,114
Lokal
Response variable
Bäcksjön
Furuberget
Hällberget
Näverberget
Sekventiell lakning av Bionäring
För att uppskatta risken för utlakning av tungmetaller, har försök med sekventiell lakning
genomförts med de typer av Bionäring som använts i försöken (SYVAB, Skellefteå,
ETAPPI) samt härdad och ohärdad bioaska, vid Luleå Tekniska Universitet av
universitetslektor Jurate Kumpiene och doktorand Evelina Brännvall. Arbetet har utförts
inom ramen för projekt North Waste Infrastructure. Undersökningen är ännu inte
vetenskapligt publicerad, men huvudresultaten beträffande utlakningsrisker för metaller
kan sammanfattas som:
” Lead leached mostly from bio SYVAB and Bio1 SYVAB pellets, however the amounts of
water soluble Pb were insignificant, as well as total amounts of Pb were far below the
limit values in studied materials. The studied materials had similar fractions of
exchangeable Cd (10-17% of the total Cd). Since the total Cd concentration was
significantly lower in all the biosolid materials, the concentration of Cd released to soil
16
solution due to ion exchange reactions is expected to be substantially smaller than that
released from ashes.
The risk of increased Cu concentrations in soil solution from the biosolids or ashes,
which is often related with the possible increase in toxic effects to microorganisms, is
low. Only a small fraction of total Cu (few percent) was exchangeable in all the
materials, except for fresh ash. Three out of four studied biosolid materials (Bio SYVAB,
Bio1 SYVAB and FSP) had the largest Cu concentration in the residual fraction, i.e. the
least soluble Cu form. The studied ashes also had substantial amount of residual Cu, but
this fraction was significantly smaller than in the three biosolid materials. This suggests
that when applied to soil, biosolid materials would release Cu slower than ashes.”
Citerat från :
Brännvall, E. & Jurate Kumpiene. In prep . Chemical composition, leaching behavior
and chemical element speciation in various materials.
Slutsats: Risken för utlakning av metaller som bly, kadmium och koppar är mindre för
Bionäring än för härdad träaska. Det borde innebära att utlakningen av dessa metaller
blir mindre när gödslade bestånd slutavverkas, än när bestånd, gödslade med träaska
slutavverkas.
Tungmetalltillförsel vid skogsgödsling med Bionäring
Vid praktisk tillämpning av skogsgödsling med Bionäring föreslås doseríngen vara 450
kg N/ha eller ca 10 ton/ha. Det innebär att en gödsling görs under hela omloppstiden.
Bionäring innehåller alla makronäringsämnen som växter behöver. Vid gödsling tillförs
dessutom spårämnen och ej essentiella tungmetaller. Maximala halter och tillförda
mängder av en del av dessa metaller finns reglerade för användning av avloppsslam på
åkermark och för återföring av träaska i skog (tabell 12 ). Halterna i Bionäring (B i tabell
12) är lägre än gränsvärdena för både slam till åkermark (A) och askåterföring till skog
(C) för alla dessa metaller. Halterna av de icke essentiella metallerna Cd, Pb och Hg i
Bionäring, uppgår till 2, 6 och 15%, respektive, av de högsta tillåtna halterna i träaska.
Vid skogsgödsling med Bionäring från SYVAB, blir de tillförda mängderna (E) under en
omloppstid (ca 100 år) lägre än den mängd som är tillåten att tillföra till åkermark under
en 15-årsperiod (F) för samtliga metaller. Samma sak gäller i jämförelse med träaska
(H, I) för alla metaller utom mikronäringsämnet koppar, där den tillförda mängden är 46%
högre för Bionäring. För metallerna kadmium, kvicksilver och bly är tillförseln med
Bionäring under en omloppstid 4, 22 och 10% (I) , respektive, av vad som tillåts vid
askåterföring i skog. Vid askåterföring tillförs metallerna i oorganisk form på ytan av
humustäcket. Vid gödsling med Bionäring tillförs metallerna i organiskt bunden form, dvs
en form som kemiskt liknar formen i den biomassa som skördas, och som i form av
fallförna, naturligt tillförs skogens organiska markskikt och bryts ner.
Vid gödsling med Bionäring tillförs marken en större mängd koppar än vad som maximalt
rekommenderas vid askåterföring. För alla andra metaller med reglerad halt, är tillförseln
med Bionäring avsevärt lägre än den maximala med aska. En riskbedömning av
tungmetalltillförseln vid skogsgödsling med Bionäring borde grunda sig på den
sammanvägda mängden av tungmetaller, samt beträffande koppar, på att:
17
-
den tillförda mängden under skogens hela omloppstid (80-100 år) är drygt 20 %
lägre än vad som tillåts tillföras jordbruksmark under en 15-årsperiod
dubbelt så hög dos Bionäring som den som föreslås i praktisk skala har inte
resulterat i
o förhöjda kopparhalter i markvattnet
o negativa effekter på markens mikroorganismer.
Dessutom har lakningsförsök visat att risken för utlakning av koppar är mindre för
Bionäring än för träaska.
Tabell 12. Gränsvärden och tillförda mängder av metaller vid skogsgödsling med Bionäring och träaska,
samt vid slamanvändning i jordbruket.
Ref
1
4
Cd
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
A
Övre gränsvärde för tillåten
användning av avloppsslam på
1
åkermark, mg/kg
1,3
100
600
1
50
100
800
B
Halter i Bionäring från SYVAB,
2
mg/kg
0,7
28
350
0,45
23
18
680
C
Rekommenderade högsta halter i
träaska vid askåterföring i skog,
3
mg/kg
30
100
400
3
70
300
7000
D
Tillförd mängd metaller, i g/per ha,
vid halter = gränsvärdena för
åkermark och dosering 10 ton
4
Bionäring/ha
13
1000
6000
10
500
1000
8000
E
Tillförd mängd metaller, i g/per ha,
med Bionäring från SYVAB i dos 10
4,5
ton/ha
7
280
3500
4
230
180
6800
F
Förslag till maximalt tillåten tillförd
mängd till åkermark under en 151
årsperiod enligt Naturvårdsverket.
8
600
4500
12
375
375
9000
G
Högsta tillåtna mängd metaller, i
g/per ha, med träaska och
5
sammanlagd dos 6 ton/ha
180
600
2400
18
420
1800
42000
H
Skillnad i tillförd mängd mellan
Bionäring SYVAB och max. tillåtet
5, 6
med träaska i g/ha
- 173
- 120
1100
- 14
- 190
- 1620
- 35200
I
Tillförd mängd metaller med
Bionäring i % av mängd med
4,5,7
träaska
4
70
146
22
55
10
16
2
3
Enligt Naturvårdsverkets förslag till slamförordning 2010. Enligt analysprotokoll. Enligt Skogsstyrelsens Meddelande 2008:2.
5
Gödseldosen avser torrsubstans och motsvarar 450 kg N/ha vid kvävehalt 4,5 %, Avser sammanlagda mängden under en
6
omloppstid. E-G. 7 E/G
18
Klimatpåverkan
Skogsgödsling med Bionäring resulterar i en ökad fotosyntes, koldioxidupptagning och
tillväxt hos träden. Varje ton bionäring innehåller 45 kg kväve. Vid en gödseldosering på
10 ton/ha bedöms det ge en ökad trädtillväxt på 45 m3/ha, vilket motsvarar en ökad
koldioxidbindning på 60 ton/ha i trädbiomassan. Nyttjande av Bionäring istället för
mineralnäring reducerar utsläppen vid tillverkning av mineralgödseln med ca 3,5 kg CO2
per kg N. Ersättning av maximal dos mineralnäring under en omloppstid, 450 kg N/ha,
med Bionäring, skulle reducera utsläppen med ca 1,3 ton koldioxid för varje hektar som
gödslas.
Referenser
Andersson, T., Sahlén, K., Åkerback, N., Jungell., N. In prep. Slutrapport projekt ” Från
bioavfall till Bionäring – hållbara kretslopp med rötning och gödsling.”
Brännvall, E. & Jurate Kumpiene. In prep . Chemical composition, leaching behavior and
chemical element speciation in various materials.
Enström, N. 2007. Heavy metal accumulation in voles, shrews and snails after
fertilisation with pelletized and granulated municipal sewage sludge. SLU, Institutionen
för skogens ekologi och skötsel, Umeå. Examensarbete.
Henriksson, G. Palm, O., Davidsson, K., Ljung, E., Sager, A. (2012). Rätt slam på rätt
plats. WASTE REFINERY, Projekt nummer WR-41.
Lindberg, R., Sahlen, K., Tysklind, M. In prep. Occurence and distribution of synthetic
organic substances in boreal conifer forest solis fertilized with hygienized and dried
municipal sewage sludge.
Naturvårdsverket (2008).http://www.naturvardsverket.se/sv/Start/Verksamheter-medmiljopaverkan/Fororenade-omraden/Att-utreda-och-efterbehandla-fororenadeomraden/Riktvarden-for-fororenad-mark/Tabell-over-generella-riktvarden
Naturvårdsverket_(2010).http://www.naturvardsverket.se/upload/30_global_meny/02_akt
uellt/yttranden/Sa_har_vill_vi_aterfora_mer_fosfor_till_kretsloppet/Uppdatering_av_Aktio
nsplan_for_aterforing_av_fosfor_ur_avlopp.pdf
Sahlén. K., (2005) Sewage sludge fertilization of conifer forest in the Nordic countries
and North America. Köpenhamn. Nordic Council of ministers.
Sahlén, K. (2012). Kolsänkor Norrbotten. Rapport, SLU
Skogsstyrelsen (2008). Rekommendationer vid uttag av avverkningsrester och
askåterföring. Rapport 2:2008.
19