Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Every year, large amounts of municipal sewage sludge are produced worldwide. Most of the sludge ends up on landfills, garbage dumps and incineration plants, and only small part is utilized as a fertilizer in agriculture and forestry. Sewage sludge contains a lot of nutrients, especially nitrogen. In boreal forests, a lack of available nitrogen limits the growth, and therefore sewage sludge could be applied into forests to increase the growth. Sewage sludge pellets might offer a good alternative for liquid and dewatered sludge or even for inorganic fertilizers in fertilizing forests. The aims of this study were to investigate the effect of the addition of nitrogen as sewage sludge pellets on tree growth, the effect of dose size and the duration of the growth response.

The study consists of two experiments, Pilot and Åheden that had been fertilized with sludge pellets in 1996 and 1998, respectively. In the Pilot experiment two treatments, 0 and 4 tons sludge pellets ha-1 (ca. 100 kg N ha-1), were applied in Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) stands. In the Åheden experiment, five treatments, 0, 3.3, 6.6 and 13.2 tons sludge pellets ha-1 (equalling 0, 100, 200 and 400 kg N ha-1, respectively) and 200 kg N ha-1 as ammonium nitrate, were applied in a pine dominated stand. Ammonium nitrate had been applied in order to compare the effects of nitrogen from different sources on tree growth. The breast height diameter (DBH) was measured from the sample trees and cores samples taken with an increment corer.

The application of sludge pellets increased the diameter and basal area growth in comparison to control treatment in the Åheden experiment. In the Pilot experiment, addition of sludge pellets did not result in any significant change in basal area in comparison to control treatment, but the spruce stands tended to respond more clearly on sludge pellets addition than pine stands. The results were not statistically significant, however. In the Åheden experiment, the addition of 400 kg N ha-1 as sludge pellets increased the diameter and basal area growth nearly as much as when 200 kg N ha-1 of ammonium nitrate was applied. Additionally, the basal area growth tended to increase with the increasing amount of nitrogen added as sludge pellets. The increased basal area growth tended to last at least the first 5-year period after fertilization on the sludge treated plots in Åheden experiment (and on the spruce stand in Pilot experiment) but these results were not however statistically significant.

The study showed that application of sludge pellets in boreal, Scots pine dominated forest increases the forest growth. Since the growth response to the highest dose of sludge pellets was nearly as good as from commercial fertilizer, ammonium nitrate, it seems that pellets do offer a reasonable and attractive alternative for inorganic fertilizers and could even replace them in the future forest fertilizations. However, more research about both environmental and growth effects is needed before sludge pellets can be taken in use in a large scale.

Stora mängder avloppsslam produceras i världen varje år. Största delen av slammet
deponeras på avfallstippar, används som anläggningsjord eller bränns på
förbränningsanläggningar och bara en liten del används som gödsel på jordbruksmark eller
på skogsmark. Slammet innehåller stora mängder växtnäring, särskilt kväve. I boreala
skogar begränsar brist av kväve ofta skogens tillväxt och därför kan avloppslam spridas på
skogsmark för att öka skogsproduktion. Pelletterat slam som skogsgödsel kan vara ett bra
alternativ till obehandlant slam eller till konstgödselmedel.
Denna studie består av två försök, Pilot och Åheden, som gödslades med pelletterat
avloppsslam 1996 respektive 1998. I Pilot-försöket hade 0 och 4 ton pelletter per hektar
(motsvarar ca 100 kg N ha-1) spridits i tall- (Pinus sylvestris L.) och granbestånd (Picea
abies (L.) Karst.). Åheden-försöket, ett talldominerat bestånd, hade fem behandlingar som
bestod av 0, 3.3, 6.6. och 13.2 ton pelletter ha-1 (motsvarar 0, 100, 200 och 400 kg N ha-1,
respektive) och ytterligare 200 kg N ha-1 som ammonium-nitrat. Försöksledet ammoniumnitrat
inkluderades för att kunna jämföra effekter av kväve från slam och konstgödselmedel
på trädens tillväxt. Brösthöjdsdiameter (DBH) av provträd var mätt och borrad med en
årsringsborr för att få kärn prov.
Spridning av slampelletter till skogen i Åheden-försöket ökade diameter och
grundyttillväxten i jämförelse med kontrollbehandlingen. I Pilot-försöket gav slampelletter
ingen generell ökning i grundyta i jämförelse med kontrollen. Granbestånden verkade
emellertid ha en tendens för att reagera mer positivt på tillförseln av slampelletter än
tallbestånden. Resultaten hade i alla fall ingen statistisk betydelse. I Åheden-försöket,
behandlat med 400 kg N ha-1 som slampelletter ökade diameter- och grundyttillväxten
nästan lika mycket som när 200 kg N ha-1 som ammoniumnitrat hade använts.
Grundyttillväxten verkade ytterligare ha en tendens att öka med ökande mängder kväve
som tillsatt med slampelletter. Resultaten visade ökad grundyttillväxt på gödslade provytor
fem år efter behandlingen i Åheden-försöket och på gödslade granprovytor i Pilot-försöket.
Den här studien visade att tillförsel av slampelletter i boreala, talldominerad skog ökar
skogens tillväxt. Eftersom den högsta slamnivå medförde nästan lika hög tillväxtreaktion
som konstgödselmedel, ammonium nitrat, kan slampelletter ge ett rimligt alternativ till
oorganiskt gödselmedel och kunde även ersätta dem vid skogsgödslingar i framtiden.
Naturligtvis behövs mera undersökningar för att utröna noggrant slampelletters effekter på
miljö och skogens tillväxt innan skogsgödslingar med pelletter kan införas i stor skala.