Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

During whole-tree harvesting, there is a risk that the soil will become impoverished of nutrients. To prevent this, nutrients are returned to the harvested site as wood ash. This action also reduces the risk of soil acidification. Nevertheless, the ash does not result in any increase of tree growth if it is added on mineral soils, which is where the measure is most commonly used in Sweden. Due to the lack of growth response, the interest from landowners is small, which is why ash amendment today is not done enough to compensate for the need. On the other hand, if the ash is added on organic soils, several studies show that an obvious gain in tree growth can be achieved. This is because the ash contains all the nutrients that a tree needs, except for nitrogen. On organic soils, the lack of nitrogen is usually not a problem, in contrast to mineral soils.

In Finland, ash is spread on organic soils specifically for this purpose; to increase forest growth. But it is possible to make this activity a commercial reality also in Sweden. However, this is presently not the case since the investigations of environmental risks of ash fertilization have not been considered sufficient. Except for increasing forest growth, ash fertilization would contribute to the natural circulation and thereby reduce the large amount of unused landfill ash.

This study consists of two parts. In part I, which is a literature study, the main results from the science of ash fertilization are presented to illustrate the benefits and disadvantages of the method, as well as the need for further knowledge.

In part II, the purpose was to determine the area and geographical placing of sites that were suitable for ash fertilization and owned by the forest company Sveaskog. For the selection of suitable sites, certain stand criteria were formed. They were based on peat depth, drainage, vegetation type, stand age, basal area and height. The stand data used was collected from the Swedish National Forest Inventory (SNFI). Also, the net present value (NPV) of increased tree growth was calculated for stands of different ages and with varying expected growth responses. Both ash spreading with tractor and helicopter were investigated. The NPV was calculated with and without law restrictions (3 tons of ash/ha during the whole rotation period and 5 tons of ash/ha every 30 years, respectively). These two scenarios where then compared.

In the literature study it was made clear that ash fertilization on organic soils increase both the pH of the soil, the mineralization of nitrogen as well as the available amounts of calcium, magnesium and potassium. Also, there was no doubt that there is an obvious gain in tree growth if enough ash is added (>2ton/ha). Several studies indicate that ash fertilization does not increase the risk of heavy metal and nutrient leaching to surface and ground waters to a considerable rate.

Sveaskog is the owner of about 52 000 ha of fertile peat lands. Approximately 13 600 ha of these could be used for ash fertilization. More than 90 % of the selected areas where found in the northern and southern regions of the country (Norrland and Götaland, respectively).

It was shown that ash fertilization should be a profitable method for Sveaskog. At a starting stand age of 20 years and an expected growth increase of 3 m3/ha/year, the NPV was approximately 19 900 SEK/ha if restrictions were disregarded and about 11 700 SEK/ha if restrictions were applied, both cases considering a discount rate of 3 %, a rotation period of 100 years and ash spreading with tractor.

Generally, the greater the growth response and the lower the stand starting age, the higher was the NPV, except for the stand age 80 years. The NPV for fertilization disregarding restrictions was higher than when restrictions were followed, except for when helicopter was used and the stand starting age was 80 years, which made the case following restrictions the most profitable one.

Even if more research is needed to determine the long term effects of ash fertilization, there should be a chance that the method could be implemented is Sweden in the nearest future.

Vid helträdsuttag riskerar skogsmarken att utarmas på näring. För att förhindra detta återförs näringsämnena i form av aska från biobränslen. Detta innebär samtidigt en minskad risk för försurning. Dock ger askan inte någon tillväxtökning på mineraljordar (fastmarker), som är den marktyp där åtgärden tillämpats i störst utsträckning i Sverige. Detta innebär ett minskat intresse från skogsägarens sida, varför askåterföring inte sker i tillräcklig utsträckning för att kompensera näringsuttaget. Sker asktillförseln däremot på torvmark, visar otaliga studier att en tydlig tillväxteffekt kan erhållas. I askan finns nämligen alla näringsämnen ett träd behöver, förutom kväve. På torvmarker är bristen på kväve oftast inte ett problem, i motsats till på fastmarkerna. I Finland tillförs torvmarker bioaska för ett sådant produktionshöjande ändamål, men även i Sverige finns förutsättningar för en sådan verksamhet. Emellertid har askgödsling inte fått kommersiellt fäste eftersom metodens miljörisker inte ansetts tillräckligt utredda. Förutom att öka tillväxten i skogen skulle askgödsling bidra till det naturliga kretsloppet och därmed minska den stora mängd aska som idag läggs outnyttjad på deponi. Den här studien består av två delar; del I är en litteraturstudie där de forskningsresultat som hittills framlagts inom ämnet askgödsling redovisas, i syftet att belysa metodens för- och nackdelar såväl som behovet av ytterligare forskning. I del II var syftet att till areal och geografiskt läge (landsdel) bestämma de marker som ägs av Sveaskog och kan vara lämpliga för askgödsling. För urvalet av lämpliga marker sattes beståndskriterier upp med avseende på torvdjup, dränering, vegetationstyp, beståndsålder, grundyta och höjd. Uppgifterna erhölls från Riksskogstaxeringen. Dessutom beräknades nuvärdet av en ökad produktion för bestånd av olika ålder och med olika förväntad tillväxteffekt. Både spridning med traktor och helikopter studerades. Nuvärdet beräknades dels för gödsling där rådande restriktioner följdes (3 ton aska/ha under hela omloppstiden), dels där restriktionerna förbisågs (5 ton aska var 30:e år), varpå dessa två scenarion jämfördes. Det framkom i den litteraturstudie som gjordes att askgödsling på torvmark: ökar såväl pH och, kvävemineralisering i marken som de tillgängliga mängderna kalcium, magnesium och kalium. Det rådde heller ingen tvekan om att en kraftig tillväxteffekt erhålls om askgivan är tillräcklig (>2ton/ha). Flera försök pekar på att askgödsling inte ökar risken för utlakning av tungmetaller och näringsämnen i nämnvärd omfattning. Sveaskog äger ca 52 000 skogsproduktiv torvmark. Ca 13 600 ha av dessa skulle kunna användas för askgödsling. Drygt 90 % av markerna återfinns i Norrland och Götaland. Det framgår att askgödsling bör vara en lönsam åtgärd för Sveaskog. Med en beståndsålder på 20 år och en förväntad tillväxteffekt på 3m3sk/ha, år, var nuvärdet ca 19 900 kr/ha utan hänsyn till restriktioner och ca 11 700 kr/ha om restriktioner följdes, vid en kalkylränta på 3 %, en omloppstid på 100 år och då spridningen skedde med traktor. Generellt gällde att ju högre tillväxteffekt och ju lägre beståndsålder, desto högre var nuvärdet, förutom då beståndets startålder var 80 år. Nuvärdet för gödsling utan restriktioner var högre än då restriktioner följdes vid alla ingångsåldrar, förutom för helikoptergödsling gjord vid ingångsåldern 80 år, där gödsling enligt restriktionerna föreföll vara det lönsammare alternativet. Även om mer forskning behövs, för att utreda långsiktiga effekter av askgödsling, torde det finnas en möjlighet för metoden att få fäste i Sverige inom den närmsta framtiden.