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
© Copyright 2024