EARTH SCIENCES CENTRE GÖTEBORG UNIVERSITY B209 1999 Skogsmarkens näringsbalans - massbalansberäkning av baskatjoner med hjälp av GIS Louise Björkvald Carina Erlandsson Department of Physical Geography GÖTEBORG 1999 GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för geovetenskaper Naturgeografi Geovetarcentrum Skogsmarkens näringsbalans - massbalansberäkning av baskatjoner med hjälp av GIS Louise Björkvald Carina Erlandsson ISSN 1400-3821 Postadress Centre Geovetarcentrum S-405 30 Göteborg B209 Projektarbete Göteborg 1999 Besöksadress Geovetarcentrum Guldhedsgatan 5A Telefo 031-773 19 51 Telfax 031-773 19 86 Earth Sciences Göteborg University S-405 30 Göteborg SWEDEN ABSTRACT............................................................................................................................................................................... 2 SAMMANFATTNING........................................................................................................................................................... 3 FÖRORD ................................................................................................................................................................................... 4 1. INLEDNING......................................................................................................................................................................... 5 2. MILJÖTILLSTÅNDET I SYDVÄSTRA SVERIGE................................................................................................ 6 2.1 FÖRSURNING .................................................................................................................................................................... 6 2.1.1 Markförsurning.......................................................................................................................................................6 2.1.2 Deposition av försurande ämnen.........................................................................................................................7 2.2 M ARKANVÄNDNING – SKOGSBRUK .............................................................................................................................. 8 2.2.1 Det moderna skogsbruket .....................................................................................................................................8 2.2.2 Tillväxt samt skörd av skog ..................................................................................................................................8 2.3 SKOGSMARKENS NÄRINGSTILLSTÅND ......................................................................................................................... 9 2.3.1 Markens geokemiska egenskaper ......................................................................................................................10 2.3.2 Deposition av baskatjoner..................................................................................................................................12 2.3.3 Utlakning av baskatjoner....................................................................................................................................12 3. OMRÅDESBESKRIVNING.......................................................................................................................................... 14 4. METOD............................................................................................................................................................................... 16 4.1 M ASSBALANSBERÄKNING............................................................................................................................................ 16 4.1.1 Geografiskt Informations System.......................................................................................................................16 4.2 GEOKEMI ........................................................................................................................................................................ 18 4.2.1. Insamling av jordprover.....................................................................................................................................18 4.2.2 Provberedning, analys och bearbetning av resultat ......................................................................................19 4.2.3 Beräkning och bearbetning av historiska vittringshastigheter.....................................................................19 4.3 A TMOSFÄRISK DEPOSITION AV BASKATJONER ......................................................................................................... 21 4.4 INNEHÅLL AV BASKATJONER I BIOMASSA .................................................................................................................. 22 4.5 UTLAKNING AV BASKATJONER ................................................................................................................................... 24 5. RESULTAT......................................................................................................................................................................... 25 5.1 GEOKEMI ........................................................................................................................................................................ 25 5.1.1 Areell fördelning av baskatjoner.......................................................................................................................25 5.1.2 Areell fördelning av vittringshastighet.............................................................................................................28 5.2 A TMOSFÄRISK DEPOSITION AV BASKATJONER ......................................................................................................... 32 5.3 INNEHÅLL AV BASKATJONER I BIOMASSA .................................................................................................................. 32 5.3.1 Areell fördelning av baskatjoninnehåll i biomassan......................................................................................33 5.4 UTLAKNING AV BASKATJONER ................................................................................................................................... 37 5.5 M ASSBALANSBERÄKNING............................................................................................................................................ 37 5.5.1 Areell fördelning av nettoresultat......................................................................................................................38 6. DISKUSSION..................................................................................................................................................................... 42 6.1 M ASSBALANSBERÄKNINGAR....................................................................................................................................... 42 6.2 JÄMFÖRELSE MED LIKNANDE UNDERSÖKNINGAR .................................................................................................... 44 6.3 OSÄKERHETER I NETTOBALANSBERÄKNINGARNA................................................................................................... 45 7. SLUTSATSER.................................................................................................................................................................... 48 REFERENSER....................................................................................................................................................................... 49 APPENDIX 1.......................................................................................................................................................................... 52 APPENDIX 2.......................................................................................................................................................................... 53 APPENDIX 3.......................................................................................................................................................................... 54 1 ABSTRACT Nutrient status of forest soils - mass balance of base cations by means of GIS Southwestern and southernmost parts of Sweden are exposed to an extensive atmospheric deposition of acidifying compounds. Since the acidification of forest soils enhance the leaching of nutrients, the ability of the forest soil to sustain a biologically and ecologically productive ecosystem is at risk. The desire to reduce the fossil fuel consumption, has contributed to serious efforts in the transition to the use of renewable energy resources. Forest biomass, i.e. branches and foliage, constitutes one of the renewable sources of energy in Sweden. Branches and foliages are comparatively rich in nutrients whereby an increased harvesting of forest biomass will result in increased nutrient export from the forest soils. This enhances the acidification processes in the soil and can in a long term perspective cause a reduced productivity of the ecosystem, unless the soil is able to compensate for the increased losses of nutrients. The ability of the forest soils to compensate for the nutrient losses due to harvesting of the trees has been estimated through a mass balance of the base cations calcium, magnesium and potassium. Four different factors are included in the mass balance: mineral weathering, atmospheric deposition, leaching and the content of the base cations in the forest biomass. Two different harvest regimes of a fully grown forest are being considered, conventional forestry, that is stem harvesting only and whole-tree harvesting. The input data and the mass balance calculations are being analyzed and illustrated through Geographical Information Systems, GIS. Similar studies have been performed on regional level, this study is carried out on a local scale and comprises the topographic map 7C Borås SE, situated in the southwestern parts of Sweden. The aim of the study is also to survey the geochemical composition of the soil within the study area. This is done by geochemical analyses of soil samples, regarding the base cations calcium, magnesium and potassium. The results of the study indicates that the contribution of base cations from weathering of minerals and atmospheric deposition can not, in general, compensate for the nutrient losses due to harvest of forest biomass and the leaching of base cations. Areas with a more favourable geochemical composition show less depletion of base cations. The depletion of nutrients from the forest soils is most pronounced for calcium and least for potassium. Therefore, if the utilisation of forest biomass in the form of whole-tree harvesting is to become more common in the future, precautions has to be taken in order to maintain a biologically and ecologically sustainable productive ecosystem. 2 SAMMANFATTNING Dagens miljösituation innebär att de sydvästra och södra delarna av Sverige är utsatta för omfattande atmosfärisk deposition av försurande substanser. Den resulterande markförsurningen innebär bland annat att utlakningen av näringsämnen ökar. Näringsexporten medför en oroväckande försämring av markernas långsiktiga förmåga att upprätthålla ett balanserat ekosystem med hög biologisk produktion av såväl mångfald som trädbiomassa. Strävan att övergå till förnyelsebara energiresurser och reducera användandet av fossila bränslen innebär ett ökat intresse för alternativa energibränslen, inte minst skogsbränslen. Skogsbränsle i form av grenar, toppar och barr, GROT, har ett förhållandevis högt innehåll av näring jämfört med stam och är idag en aktuell energiresurs. Avverkning och uttag av hela träd, d.v.s. både stam och GROT, leder dock till kraftigt ökade näringsförluster för markerna. Detta bidrar till en ökad markförsurning och kan, om skogsmarken inte kan kompensera för utarmningen, på sikt leda till en reducerad biologisk och ekologisk produktion. Genom en massbalansberäkning av baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium har en bedömning gjorts av markens förmåga att kompensera för den permanenta näringsförlust som sker vid skörd av avverkningsmogen skog. Om tillförseln av näring genom vittring av mineral och atmosfärisk deposition överskrider förlusten genom utlakning och näringsupptag, ökar förutsättningarna för ett upprätthållande av ett biologiskt och ekologiskt bärkraftigt skogsekosystem. De olika poster som ingår i beräkningen är vittring av mineral, atmosfärisk deposition, utlakning samt innehåll av baskatjoner i avverkningsmogen skogsbiomassa. Beräkningen tar hänsyn till ett skördetillfälle per omloppstid och två typer av markanvändning, dels konventionellt skogsbruk, d.v.s. endast stam skördas, samt helträdsutnyttjande. Med hjälp av GIS bearbetas och åskådliggörs de olika posterna samt resulterande massbalansberäkningar. Syftet med arbetet är även att genom fältstudier ge en översikt av markens geokemiska sammansättning med avseende på nämnda baskatjoner. Liknande studier har utförts på regional nivå, medan denna undersökning baseras på lokal nivå och omfattar det topografiska kartbladet 7C Borås SO, beläget i Västra Götalands län. Till skillnad från tidigare studier är dessa beräkningar yttäckande med en högre upplösning. Studien baseras på en upplösning av 500×500 m, d.v.s. 25 hektar, vilket motsvarar medelstorleken på en skogsfastighet. Resultaten av massbalansberäkningarna visar att tillförseln av baskatjoner genom vittring av mineral och atmosfärisk deposition generellt inte kan kompensera för den näringsförlust som sker vid skörd av skogsbiomassa och genom utlakning. Resultaten gäller såväl vid stamskörd som helträdsutnyttjande och vid ett skördetillfälle per omloppstid. Områden med mer gynnsam geokemisk sammansättning uppvisar mer positiva massbalansresultat. Om markens långsiktiga förmåga att upprätthålla ett balanserat ekosystem ska bibehållas bör helträdsutnyttjande ske med stora restriktioner inom studieområdet. Risken för utarmning av markens reserver är störst för kalcium och minst för kalium. 3 FÖRORD Detta examensarbete utfördes på Institutionen för Geovetenskaper, inom inriktningen Naturgeografi vid Göteborgs Universitet. Vi vill framförallt tacka Lars Lindkvist1 , extern handledare, för hans outtröttliga uppbackning, entusiasm och aldrig sinande kunskap. Lars Franzén2 , vår handledare – stöttepelaren i alla väder. Listan på de personer som hjälpt oss under arbetets gång kan göras oerhört lång men följande personer har särskilt fått uthärda ihärdiga besök och telefonsamtal: Mats Olsson3 för all värdefull hjälp med geokemin, Lars-Ove Lång4 för all tålamod med oss frågvisa naturgeografer…Bo Hultgren1 för hjälp med bl.a. strulande databaser, Marie Eriksson2 – för att du inte slängde ut oss frågvisa Idrisianvändare… Gunnar Barrefors5 – depositionsgurun, Staffan Jacobson6 & Björn Merkell7 för ovärdelig hjälp med skogsdata. Sist men inte minst vill vi tacka familj och vänner som hjälpt och stöttat oss under projektets kringelkrokiga framfart. 1 Skogsvårdsstyrelsen, Västra Götalands län, Borås Naturgeografiska avdelningen, Institutionen för geovetenskaper, Göteborgs Universitet 3 Institutionen för skoglig marklära, Sveriges Lantbruks Universitet, Uppsala 4 Sveriges Geologiska Undersökning, Göteborg 5 Länsstyrelsen Västra Götalands län, Göteborg 6 Skogsforsk, Uppsala 7 Skogsstyrelsen, Jönköping 2 4 1. INLEDNING De svenska barr- och blandskogarna är sedan flera decennier utsatta för ett omfattande atmosfäriskt nedfall av försurande ämnen, framförallt svavel- och kväveföreningar. Effekterna av detta nedfall är särskilt påtagligt i landets södra och sydvästra delar. I områden med långsamt vittrande, kalkfattig berggrund är påverkan från försurningen störst och många marker saknar idag förmågan att neutralisera surt nedfall. Som en konsekvens av markförsurningen ökar utlakningen av näringsämnen, bland annat kalcium, kalium och magnesium samt aluminium. Detta medför en oroväckande försämring av markernas långsiktiga förmåga att upprätthålla ett balanserat ekosystem med hög biologisk produktion av såväl mångfald som trädbiomassa. Strävan att övergå till förnyelsebara energiresurser och reducerat användande av fossila bränslen innebär ett ökat intresse för alternativa energibränslen, inte minst skogsbränslen. Skogsbränsle i form av grenar, toppar och barr (GROT), är en av de förnyelsebara energiprodukter som finns i Sverige. Utvecklingen mot ett ökat kretsloppstänkande går snabbt och förändringen i markanvändning mot ett allt större utnyttjande av skogsbränsle är tydlig. Avverkning och uttag av hela träd, d.v.s. både stam och GROT, leder dock till kraftigt ökade näringsförluster för markerna, eftersom huvuddelen av trädets näring finns i GROT (Olsson 1996b). Detta ökar försurningstrycket på marken och kan på sikt leda till reducerad tillväxt om inte marken kan kompensera för den ökande näringsförlusten. Syftet med studien är att, i ett försurningspåverkat skogsekosystem, undersöka om tillskottet av baskatjoner kan kompensera för den permanenta näringsförlust som sker vid skörd av skog och genom utlakning. Markens näringsstatus bedöms i detta arbete genom massbalansberäkningar avseende baskatjonerna kalcium, magnesium samt kalium. Beräkningen baseras på en omloppstid på ca 80 år för att få en uppfattning om skogsmarkens förmåga att långsiktigt upprätthålla en bärkraftig näringsbalans. De ingående posterna är vittring av mineral, atmosfärisk deposition, näringsinnehåll i skogsbiomassa och därmed näringsförlust via skörd samt utlakning av respektive baskatjon. Delposten vittring av mineral baseras på fältstudie medan näringsinnehåll av baskatjoner i biomassan baseras på egna beräkningar av tillgänglig skogsdata. De två kvarvarande posterna baseras på tillgänglig data. Massbalansberäkningen tar hänsyn till två typer av markanvändning, dels konventionellt skogsbruk, d.v.s. endast stamskörd, och dels skörd av både stam och GROT, d.v.s. helträdsutnyttjande. Beräkningarna baseras på avverkningsmogen skog och endast ett skördetillfälle. Liknande massbalansberäkningar har utförts på regional nivå av bland annat Stegmann (1994) och Westling et al. (1997). Denna studie utförs på lokal nivå med hjälp av GIS. Detta för att dels ge en areell bild av skogsmarkens näringsbalans vid två olika typer av markanvändning och dels för att undersöka om GIS är lämpligt som analysverktyg vid massbalansberäkningar. Studien är utförd i Västra Götalands län och omfattar det topografiska kartbladet 7C Borås SO. Syftet med arbetet är också att genom fältstudie ge en översikt av markens geokemiska sammansättning med avseende på kalcium, magnesium och kalium i studieområdet. Geokemin undersöks genom jordprover i ett vidare syfte att beräkna mängden baskatjoner som frigörs per tidsenhet för de olika baskatjonerna i studieområdet. En god kännedom om markens geokemiska sammansättning är viktig för att kunna uppskatta tillskottet av baskatjoner till marken genom vittring. Den enda naturliga process som i ett mer långsiktigt perspektiv kan kompensera för de näringsförluster som sker via skörd av biomassa och via utlakning är tillförseln av baskatjoner genom vittring (Jacks 1990, Melkerud 1991). 5 2. MILJÖTILLSTÅNDET I SYDVÄSTRA SVERIGE 2.1 Försurning 2.1.1 Markförsurning Försurning definieras som en minskning av markens eller vattnets förmåga att neutralisera vätejoner. Denna förändring kan resultera i mätbara förändringar i pH men kan även pågå genom att olika buffertsystem tas i anspråk utan att pH värdet ändras (van Breemen et al. 1983). Större pH förändringar sker då buffertkapaciteten är otillräcklig (Nilsson & Tyler 1995). Marken anses försurad då pH ligger mellan 6,5 och 3,8, beroende på markens pH i opåverkat tillstånd (Haynes & Swift 1986). Genom sur nederbörd tillförs marken vätejoner vilka effektivt kan neutraliseras av en hög koncentration utbytbara baskatjoner, d.v.s. katjoner som är bundna till negativa laddningar på markpartiklarna. Vätejonerna neutraliseras genom att dessa joner byter plats med baskatjonerna. Stora mängder baskatjoner har gått förlorade ur skogsmarken genom utbyte mot vätejoner på markpartiklarna och därefter genom utlakning via markvattnet. Baskatjoner är ett samlingsnamn för katjoner med icke-sura egenskaper. Hit räknas vanligen kalcium-, magnesium-, kalium- samt natriumjoner. Det pågår en naturlig biologisk försurning av marken genom den frigörelse av vätejoner som sker när växtrötter tar upp positivt laddade joner, se kap. 2.2.2. Huvuddelen av de svenska markerna är även naturligt svagt sura på grund av att urberget, som dominerar berggrunden i Sverige, har en låg vittringsbenägenhet. Berggrunden och de lösa jordlagren har därmed ett litet förråd av lättvittrat material. Växtnäringsämnen frigörs endast i långsam takt, och markens förmåga att neutralisera tillförd syra har avtagit. Följden har blivit en långsam och naturlig men speciellt i ytskikten mycket påtaglig markförsurning. I de delar av Sverige som till stor del består av det lättvittrade mineralet kalciumkarbonat, huvudbeståndsdelen i kalksten, är förrådet av lättvittrat material stort. Markens förmåga att neutralisera tillförda vätejoner är därmed större. Kalkrika jordar förekommer bland annat i Skåne, på Öland och Gotland, på Östgöta- och Västgötaslätterna, i Uppland, i Storsjötrakten i Jämtland samt på flera håll längs fjällkedjan (Fredén 1994). Ökad försurning av skogsmark ökar nettoförlusten av växttillgängliga näringsämnen såsom kalcium, magnesium och kalium (Haynes & Swift 1986, Eriksson et al. 1992). Vid måttlig försurning, pH 6,0-4,5 (Bertills & Hanneberg 1995), buffras tillförda vätejoner genom att dessa joner byter plats med baskatjoner som sitter på markpartiklar. Bytesprocessen neutraliserar markvattnet men försurar jorden om inte vätejonerna konsumeras genom vittringsprocesser, genom att katjoner fylls på genom återbördning från vegetation eller genom deposition av luftburna katjoner. Om pH sjunker under 4,5 vidtar en ny buffringsprocess. Neutraliseringen av vätejoner sker då istället med aluminiumjoner (Andersson et al. 1997). I kraftiga jordtäcken i sydvästra delen av Sverige har markförsurningen i barrskog nått ner till mer än två meters djup. På ostkusten, där depositionen av försurande ämnen är lägre, är marken mindre påverkad (Eriksson et al. 1992, Bergkvist & Folkesson 1995). Genom att åter undersöka provytor från 1927 och 1949, belägna i södra Sverige (Hallbäcken & Tamm 1986, Falkengren-Grerup 1987) har det påvisats att pH i markens övre skikt (50-100 cm) sänkts med i medeltal 0,8 pH enheter (Falkengren-Grerup & Tyler 1991). Motsvarande 6 undersökningar har gjorts för den utbytbara poolen av baskatjoner. Resultaten visar att det sammanlagda utbytbara förrådet av baskatjonerna kalcium, magnesium, kalium och natrium har reducerats med i medeltal ca 50% jämfört med resultaten från 1949 (Falkengren-Grerup 1987). Under de senaste århundradena har markens surhetstillstånd även påverkats av skogsbruket. Skogsbrukets försurande verkan har under 1900-talet tilltagit, mycket beroende på att skogens tillväxt och därmed att dess upptag av näringsämnen har ökat samt att intervallen mellan avverkningarna blivit kortare (Bernes 1993). 2.1.2 Deposition av försurande ämnen De luftföroreningar som framför allt bidrar till försurning av nederbörd är svavel- och kväveföreningar. 1990 beräknades Sverige själv stå för ca 10% av det deponerade svavlet i landet, ungefär samma siffra gäller för kväveoxider (IVL 1991). Resten, d.v.s. 90% har sitt ursprung utomlands, främst från Centraleuropa och Storbritannien. Den lokala variationen kan dock vara stor då bland annat trafiken bidrar till det lokala kvävenedfallet. Södra och sydvästra delen av Sverige har det högsta nedfallet av försurande ämnen (figur 1), dels på grund av närheten till de stora utsläppskällorna på kontinenten och dels på grund av de rådande västvindsystemen på dessa breddgrader (Bernes 1993). En annan faktor som styr nedfallet av bland annat försurande ämnen är nederbördsmängden. Våtdepositionen ökar vid ökad nederbördsmängd. Den rikliga nederbördsmängden på sydsvenska höglandets västsida innebär att sydvästra Sverige har en hög andel av både våtdeponerat svavel och kväve. I de nordliga delarna av landet är nederbörden mer sparsam med en lägre våtdeposition som följd (Bernes 1993). Torrdepositionen ökar med råheten varvid skog därmed är utsatt för en större torrdeposition än öppna marker. Vid regn tvättas de torrdeponerade partiklarna ur vegetationen vilket innebär att halterna av försurande ämnen i regnvattnet är mycket högre, två till tre gånger för sulfat i barrskogar, jämfört med regnvatten som når marken direkt (Lövblad et al. 1995). Vått svavelnedfall Vått kvävenedfall Figur 1. Genomsnittlig våtdeposition av svavel och kväve under åren 1986-1990. Svavel från havssalter är inte medräknat. Till det våta nedfallet tillkommer även ett torrt nedfall av samma storleksordning (Bernes 1993). Average wet deposition of sulphur and nitrogen during 1986-1990. Marine sulphur excluded. A dry deposition of the same size as the wet deposition is also present. 7 2.2 Markanvändning – skogsbruk 2.2.1 Det moderna skogsbruket I början av 1950-talet utvecklades trakthyggesbruket, d.v.s. det skogsbruk som dominerar idag, ett skogsbruk som normalt omfattar föryngring, röjning, gallring och slutavverkning. Den årliga skogsproduktionen per ytenhet har ökat kraftigt sedan 1920-talet. Ökningen är troligen ett resultat av en bättre skogsteknik, men kan även bero av ökad kvävedeposition (Lundström & Giesler 1995). Den årliga tillväxten har, sedan skogstaxeringen började på 1920-talet, varit större än den årliga avgången (med några få undantag, ex. stormen 1969). Götaland har haft den största förrådsökningen, från att ha varit den virkesfattigaste delen av landet har den blivit den virkesrikaste (Lindroth 1995). 2.2.2 Tillväxt samt skörd av skog Under de senaste århundradena har markens surhetstillstånd även påverkats av skogsbruket. En av orsakerna är trädens upptag av näring. För att bibehålla laddningsbalansen i trädet kompenserar rötterna upptaget av en jon med att avge en jon av samma laddning tillbaka till marken. Eftersom träd huvudsakligen tar upp näringsämnen i form av katjoner, ger rötterna oftast tillbaka motsvarande mängd vätejoner. I ett växande skogsbestånd blir marken därför surare ju äldre träden blir – pH-värdet sjunker (Hallbäcken & Tamm 1986, Staaf & Olsson 1991). Hög tillväxthastighet i en skog innebär att en större mängd vätejoner tillförs marken än hos skog med en låg produktion av biomassa. Ökad tillväxt hos skogen innebär således en ökad markförsurning om inte skogsmarken hinner neutralisera tillförd mängd vätejoner. Denna process är den s.k. biologiska försurningen, vilken avsevärt medverkar till ett ökat försurningstryck på skogsmarken, troligen upp till 50% av försurningen i högproduktiv granskog (muntligt L. Lindkvist). I samband med trädtillväxten sker en nettoackumulation av näringsämnen i biomassan. Om träden ej skördas kommer samtliga näringsämnen att återföras till marken genom förmultning av biomassan. I samband med de processer som sker vid mineraliseringen av det organiska materialet konsumeras vätejoner. Resultatet blir att pH stiger. Om skörd sker blir inte återförseln av näring fullständig, eftersom all biomassa inte återbördas till marken utan förs bort från ekosystemet. Detta innebär att om ingen biomassa avlägsnas ur ett skogsekosystem, d.v.s. det sker en total nedbrytning av biomassan - en fullständig recirkulation, föreligger ingen biologisk nettoförsurning (Minell & Pettersson 1997). Kretsloppstänkandet har ökat efterfrågan på biobränsle i form av GROT. Skörd av både stam och GROT, d.v.s. helträdsutnyttjande, innebär att mer energi kan utvinnas ur skogen och att användningen av fossila bränslen kan reduceras. Olsson (1996b) har visat att ca 60% av näringsämnena kalcium, magnesium och kalium finns lokaliserade i barr och grenar vad gäller gran. Motsvarande siffra för tall är ca 50%. Vid uttag av grenar och toppar minskas därvid tillförseln av baskatjoner och organiskt material genom förmultning till skogsmarken (Staaf och Olsson 1991, Johnson et al. 1991 samt Olsson 1996a). Helträdsutnyttjande, leder därmed till att i det närmaste all näring förs bort från systemet, enbart en del av barren återbördas till marken. 8 Olika studier har visat att helträdsutnyttjande leder till en ökad export av näringsämnen från skogsmarken (Staaf & Olsson 1991, Johnson et al. 1991, Olsson et al. 1993). Roséns (1991) slutsats efter olika studier är att ett konsekvent helträdsutnyttjande leder till ökad export av växtnäringsämnen från växtplatsen med ett till fem gånger jämfört med konventionell skogsbruk. Helträdsutnyttjande resulterar även i en minskning av skogsmarkens pH (Rosén 1988, Johnson et al. 1991, Olsson 1996b). Bland annat visade Staaf & Olsson (1991) att pH minskade med 0,2-0,4 enheter i humusskiktet vid skörd av hela trädet ovan stubben, jämfört med skörd av endast stammen. Detta iakttogs sju till nio år efter avverkningen. Det finns inga stöd genom fältförsök att pH i mineraljorden påverkas av helträdsutnyttjande (Egnell et al. 1998). 2.3 Skogsmarkens näringstillstånd De huvudsakliga flödena av näringsämnen i skogsmarken illustreras förenklat i figur 2. Tillförsel av baskatjoner sker genom vittring av mineral, atmosfärisk deposition och nedbrytning av biologiskt material. Bortförsel sker genom upptag av näring i vegetationen, som resulterar i en permanent näringsförlust vid skörd av biomassa samt via utlakning. òAtmosfärisk deposition (+) öSkörd (-) ñ Bioupptag (-) ò Markförråd Mineralisering av organiskt material (+) ö ø Vittring av mineral (+) Utlakning (-) Figur 2. Förenklad illustration över de faktorer som bidrar till import och export av näringsämnen i skogsmark. Pilarnas relativa storlek varierar bland annat med näringsämne, berggrund, växtplatsens geografiska läge och klimat. A simple illustration of the important factors that contribute to the input and output of nutrients in forest soils. The size of the arrows depend on e.g. different nutrients, bedrock, the geographical location and the climate. 9 Vegetationen behöver relativt stora mängder av syre, kol och väte men även av grundämnen som kväve, fosfor, kalcium, magnesium, kalium och svavel. Grundämnen som bland annat järn, koppar, zink, bor och molybden tillgodoser redan i mindre mängder vegetationens behov. Det totala förråd av växtnäringsämnen som finns i marken är mycket stort i förhållande till vegetationens behov. Emellertid är det endast en bråkdel, 1/1000-1/10000, av förrådet som förekommer i en sådan form att det omgående kan utnyttjas av växtrötterna (Lundmark 1986, Minell & Pettersson 1997). I normal svensk skogsmark ökar totalförrådet av t.ex. kalcium, magnesium och kalium med djupet medan det motsatta gäller för det växttillgängliga förrådet. Det växttillgängliga näringsförrådet är oftast större än växtnäringsbehovet, trots den lilla andelen av totalförrådet (Minell & Pettersson 1997). 2.3.1 Markens geokemiska egenskaper Markens geokemiska egenskaper är av stor betydelse för markens näringstillstånd, framförallt eftersom dessa påverkar vittringshastigheten och därmed även tillförseln av näringsämnen (Melkerud et al. 1992, Sverdrup 1998). Det huvudsakliga förrådet av kalcium i marken utgörs av det kalcium som finns i kalkhaltiga jordar samt det som är bundet till basiska bergarter och olika mineral, t.ex fältspater, pyroxener, kalcit, och hornblände (Troedsson & Nykvist 1973). Beroende på berggrunden varierar tillgången på kalcium starkt. Marken är särskilt fattig på kalcium i de områden där mineraljorden har sitt ursprung från kvartsiter eller sandstenar. Magnesium förekommer huvudsakligen i basiska bergarter där mineralen biotit, augit, hornblände, klorit eller serpentin ingår. Magnesium förekommer även som kalciummagnesiumkarbonat i dolomit (Wiklander 1976). Förekomsten av kalium är främst knuten till sura bergarter. Huvuddelen, 99 %, av det totala förrådet av kaliumjoner, är bundet till olika mineral, främst kalifältspat, biotit och muskovit. Mineraljordarna i Sverige är relativt rika på kalium, varvid de utgör en mycket stor kaliumreserv (Wiklander 1976). Vittring av mineral och bergarter Av samtliga vittringsprocesser är den kemiska av störst betydelse, då huvuddelen av markens lösta mineralnäringsämnen frigörs genom de kemiska processerna. Det sker därvid en kontinuerlig tillförsel till marken av de utbytbara baskatjoner som tas upp av vegetationen och som förs bort från systemet vid skörd (Sverdrup 1998). Den kemiska vittringen av de primära mineralen, d.v.s. ovittrade mineral, är den enda naturliga process som i ett mer långsiktigt perspektiv kan motverka de markförsurande processerna (Melkerud 1991, Wickman 1996). Den kemiska vittringen och dess intensitet påverkas av ett antal faktorer, där de geologiska faktorerna har en avgörande roll. Modermaterialet är avgörande eftersom de olika ingående mineralen har olika vittringsbenägenhet och frisättningen av mineralnäringsämnen beror av den mineralogiska sammansättningen hos modermaterialet (Wickman 1996). Övriga viktiga faktorer är bland annat textur, klimat och koncentrationen av vittringsgynnande ämnen såsom organiska syror. 10 De kemiska vittringsprocesserna är på våra breddgrader långsamma och uppbyggnaden av markens förråd av baskatjoner sker långsamt. Markens motståndskraft mot försurning bestäms därav främst av vittringshastigheten av de ingående mineralen i modermaterialet. Bergarternas vittringsbenägenhet beror av mineralsammansättningen samt bergarternas struktur. En mer grovkornig bergart som t.ex. granit är mer lättvittrad än en tätare bergart med samma mineralsammansättning, t.ex. porfyr. Bergarter kan grovt indelas i fem grupper med olika vittringsbenägenhet (tabell 1). Indelningen är inte fullständig, då bergarterna varierar både i mineralsammansättning och struktur men är dock av stor vikt vid bedömning av bergarternas betydelse för t.ex. vegetationen. Tabell 1. Vittringsförmåga och innehåll av typiska mineral samt förknippad jordart, jordmån och bonitet. Weathering ability and mineral content of different rocks and associated soil. Vittrings- Exempel på Typiska Viktiga Jordart Jordmån Bonitet* benägenhet bergart mineral i näringsämnen i bergarten mineralen Högst Kalksten Kalkspat Ca Finjordrika leriga BrunMycket Marmor moräner jordar hög Hög Normal Grönsten** Lerskiffer Fyllit Granit Normal Gnejs Mörka mineral Ca-rik plagioklas Kvarts, fältspat glimmer ” - Ca, Mg Sandiga moiga moräner Hög K Grova, sandiga Moräner Moiga moräner Medel K Medel Svag Lepit ” K Grova, sandiga Låg Hälleflinta moräner Porfyr Mycket Sandsten Kvarts Podsoler Mycket svag Kvartsit låg * Bonitet är ett sätt att bedöma skogsmarkens produktivitet ** Grönsten omfattar bergarterna gabbro, diorit, hyperit, diabas, basalt samt amfibolit (Troedsson & Nykvist 1973) Källa: omarbetad efter Troedsson & Nykvist (1973) och Lundmark (1986) Gabbro, diorit, hyperit, diabas, basalt samt amfibolit är mörka bergarter med hög vittringsbenägenhet och högt innehåll av kalcium och magnesium. De kallas med ett sammanfattande namn för grönstenar. Vittringsförmågan hos bergarter med normal eller svagare vittringsbenägenhet, varierar beroende på kvartshalten och strukturen (Troedsson & Nykvist 1973). En låg halt eller spridda förekomster av en lättvittrad bergart, som t.ex. grönstensförekomster, sätter sin prägel på en annars näringsfattig jordart så att ståndorten får mer gynnsam jordmån och högre tillväxt (Lundmark 1986). Den historiska vittringsmodellen Ett flertal olika modeller för beräkning av vittringshastigheter av baskatjoner har tagits fram under senare år. Genom den historiska vittringsmodellen, utvecklad av Olsson & Melkerud (1991), kan den genomsnittliga vittringshastigheten i de lösa jordlagren uppskattas. Erhållen vittringshastighet är giltig för tidsperioden sedan den senaste deglaciationen avsatte morän. Vittringshastighet anges som den mängd baskatjoner som frigörs från mineralen per tidsenhet. 11 Metoden för att beräkna den historiska vittringen baseras på en jämförelse mellan de övre, mer vittrade markhorisonterna och den opåverkade C-horisonten. Beräkningsmodellen baseras på följande viktiga antaganden: - att den ursprungliga koncentrationen av studerade element i varje horisont är lika med den nuvarande koncentrationen i C-horisonten. Med ursprunglig koncentration avses den koncentration som existerade omedelbart efter inlandsisens avsmältande. - att C-horisonten är ovittrad. - att grundämnet zirkonium, Zr, huvudsakligen uppträder som mineralet zirkon, ZrSiO 4 . - att Zr är vittringsresistent, har låg mobilitet och är opåverkat av de jordbildande processerna. Således är den nuvarande mängden approximativt lika med den precis efter inlandsisens avsmältande. - att sammansättningen av svår- och lättvittrade mineral i den undre opåverkade horisonten anses vara samma som den omedelbart efter inlandsisens avsmältande. Den absoluta mängden zirkon har inte ändrats sedan moränen avsattes, men däremot har koncentrationen ökat på grund av förlust av mindre vittringsresistent material. Genom ovanstående antaganden kan förhållandet mellan koncentrationen av baskatjoner och zirkonium i de övre markhorisonterna jämföras med motsvarande förhållande i den opåverkade mineraljorden. Således kan en uppskattning av hur mycket lättvittrat material och baskatjoner som försvunnit till följd av vittring i markens översta skikt göras. Genom att dividera den totala förlusten av baskatjoner med den uppskattade tidsperioden som gått sedan moränen avsattes, kan ett medelvärde på vittringshastigheten beräknas. Det erhållna medelvärdet benämns historisk vittringshastighet. Genom följande beräkningsantaganden har Olsson & Melkerud (1991) samt Olsson et al. (1993) utvecklat funktioner för beräkning av vittringshastigheter för baskatjonerna, se vidare kap. 4.2.3. 2.3.2 Deposition av baskatjoner I södra Sverige buffras nedfallet av försurande ämnen i hög grad av baskatjoner. I vissa områden kan den atmosfäriska depositionen av baskatjoner stå för en betydande del av den totala mängden baskatjoner som tillförs marken. Deponerade baskatjoner härrör huvudsakligen från fyra källor: 1) havssalt, 2) biogent material, t.ex. pollen, 3) antropogena verksamheter såsom industriella processer, vedeldning och annan förbränning samt 4) uppvirvlat markstoft av lokalt och långdistanstransporterat ursprung. I sydvästra Sverige är depositionen av marina baskatjoner stort, vilket har resulterat i en stark havssaltgradient inåt landet. Koncentrationen av magnesium som huvudsakligen härrör från havssalt, är alltså större vid västkusten än i Blekinge medan koncentrationen av kalcium och kalium inte uppvisar någon regional variation (Westling et al. 1997). 2.3.3 Utlakning av baskatjoner Utlakning av baskatjoner, d.v.s. läckage av joner från en markprofil, är en funktion av mängden nederbörd som perkolerar genom markprofilen och elementhalten i markvattnet. Elementhalten i markvattnet bestäms av vittring, deposition samt det utbytbara förrådets storlek (Stegmann 1994). 12 Mängden vatten som når de djupare lagren i markprofilen bestäms av nederbördsmängden och andelen vatten som avdunstar. Markvattnets uppehållstid i markprofilen bestäms av markens struktur och vattenhållande förmåga. Finkorniga jordar, t.ex. leror, har en större kontaktyta och större vattenhållande förmåga än grova jordar. Buffertmekansimerna hinner därmed verka under en längre tid och markvattenkvalitén kan därmed bli bättre. Halten av ämnen i markvattnet styrs även av tillskottet av försurande ämnen såsom svaveloch kväveföreningar (Seip 1983, Paces 1986, Bergkvist & Folkesson 1992, Sandvik et al. 1995). Syrorna som bildas neutraliseras av ett buffertsystem – olika buffertsystem verkar vid olika pH värden. De ämnen som lösgörs genom buffringsprocesserna blir då lösta i markvätskan och riskerar att exporteras ut ur systemet om de inte tas upp av t.ex. rötter. 13 3. OMRÅDESBESKRIVNING Studieområdet är beläget i Västergötland, nordost om Borås och omfattar det topografiska kartbladet 7C Borås SO (figur 4). Kriterier för valet av studieområde var att det skulle finnas tillräckligt detaljerad information med avseende på geologi och olika skogsparametrar samt data över deposition och utlakning av baskatjoner. Ytterligare kriterium var att skogsmarken skulle vara försurad. Figur 4. Studieområdets placering i f.d. Älvsborgs län samt en karta över själva studieområdet. Studiområdet omfattar det topografiska kartbladet 7C Borås SO. The study area is situated in the former Älvsborgs county, SW Sweden. Also shown is a map of the actual study area, comprising the topographic map 7C Borås SE. Studieområdet domineras till ca 90% av gnejs vilka tolkas som förgnejsade granitbergarter. Berggrundens mineralsammansättning karaktäriseras av sura mineral - andelen mörka mineral utgör max tio procent. Basiska och ultrabasiska bergarter, t.ex. amfibolit och gabbro, utgör ca fem procent av berggrunden (Ahlin 1983) och finns representerade över hela området i små spridda kroppar. I figur 5 visas en översiktlig berggrundskarta över studieområdet (Hilldén 1984). Ungefär en fjärdedel av ytan består av kalt berg eller berg med mycket tunt jordtäcke. Dominerande jordart i studieområdet är morän, främst sandig-moig. Isälvsavlagringar förekommer huvudsakligen i tre, främst nordsydliga, stråk som följer de större sprickzonerna (figur 5). Den ovittrade moränen bör i genomsnitt ha samma medelsammansättning som berggrunden. Lokala variationer från detta mönster återfinns i områden med ett större inslag av basiska bergarter (Ahlin 1983, Hilldén 1984). Skogsbruket är i Borås kommun den ekonomiskt viktigaste areella näringen och skogsmark utgör ungefär 60% av studieområdet. Barrträd dominerar men inslaget av lövträd är stort. Sankmarker och mossar förekommer rikligt, framförallt i områdets norra delar där dessa kan ha betydande storlek (Översiktsplan 1991). 14 Figur 5. Översiktlig berggrundskarta över studieområdet 7C Borås SO (SGU, Ser. Af Nr 143 7C Borås SO efter Hilldén 1984). A simplified bedrock map of the study area /C Borås SE. 0 5 km Studieområdets skogsekosystem är kraftigt försurat då mark-pH i övre B-horisonten idag ligger inom 7,0-3,0 enheter med de flesta mätningar i intervallet runt 4,0-4,5 (Olsson 1998) (figur 6). 45 40 35 frekvens (%) 30 25 20 15 10 5 0 3,0-3,5 3,5-4,0 4,0-4,5 4,5-5,0 5,0-5,5 5,5-6,0 6,0-6,5 6,5-7,0 pH-intervall Figur 6. pH-frekvensen för studieområdet 7C Borås SO. Den största frekvensen återfinns i pH-intervallet 4,0-4,5. pH-frequency in the study area, 7C Borås SE. The major frequency is within the pH-range 4.0-4.5. Nedfallet av försurande ämnen, d.v.s. svavel och kväveoxider, över studieområdet är oacceptabelt högt. Mängden nedfall över skogarna och sjöarna är ca fyra till fem gånger mer än vad som anses bra ur miljösynpunkt (Översiktsplan 1991). Dagens miljömål är för kväve 5 kg/ha år och för svavel 3 kg/ha år (muntligt G. Barrefors). 15 4. METOD 4.1 Massbalansberäkning Näringstillståndet i skogsmarker kan i förenklad form bedömas genom massbalansberäkningar. Delposter är tillförsel av baskatjoner, d.v.s. vittring av mineral och atmosfärisk deposition av baskatjoner, och export, d.v.s. genom utlakning och skörd av biomassa. Massbalansen av de ingående posterna illustreras i formel 1. MassbalansB = (VittB + DepB) – (UtlakB + SkördB) (1) där B=baskatjoner (kalcium, magnesium respektive kalium), Vitt=vittringshastigheten, Dep=atmosfärisk deposition, Utlak=utlakning samt Skörd som står för innehåll av respektive baskatjon i biomassa. För att få en uppfattning om skogsmarkens förmåga att långsiktigt upprätthålla en bärkraftig näringsbalans baseras massbalansberäkningen på en omloppstid av 80 år. De två delposterna vittring av mineral och bortförsel av näringsämnen genom skörd baseras på egna beräkningar (kap 4.2 och 4.4). Beräkningen av vittringshastigheten baseras på 30 mätpunkter medan skogsdata baseras på ca 16000 punkter. Atmosfärisk deposition och utlakning av baskatjoner grundas på befintlig mätdata som bearbetas för denna studie (kap 4.3 och 4.5). Alla poster omräknas till milliekvivalenter per kvadratmeter och år. Omräkning av resultaten från mg/g till milliekvivalenter sker för att underlätta jämförelsen av de olika baskatjonerna. Vid beräkningar med ekvivalenter är motsvarigheten till molvikt ekvivalentvikt. Ekvivalentvikten anger den mängd i gram av ämnet som motsvarar en mol enhetsladdningar. För en baskatjon blir ekvivalentvikten jonens molvikt dividerat med jonens laddning. För att erhålla milliekvivalenter divideras antalet milligram med ekvivalentvikten. 4.1.1 Geografiskt Informations System Geografiskt informations system, GIS, är ett datoriserat system för hantering av geografisk information och är konstruerat för att kunna bearbeta de flesta typer av digitaliserad information som har rumsliga referenssystem. GIS är därför en datoriserad modell av den verkliga världen. Varje delpost bearbetas och interpoleras i programmet Idrisi for Windows så att GIS-kartor för respektive baskatjon skapas. Vad gäller bortförsel av baskatjoner via skörd skapas en karta för respektive baskatjon och skördemetod, d.v.s. två kartor per jon. Den interpoleringsmetod som används är IDW, Inverse Distance Weight. Principen är att ju närmare en känd punkt ligger en punkt som ska skattas, desto större inflytande har dess värde. Genom att ange en viktningskoefficient kan distansviktningens styrka regleras. I beräkningarna är den satt till två, och interpoleringen tar hänsyn till sex omkringliggande punkter vid beräkning av viktat medelvärde. 16 Med hjälp av GIS är det möjligt att utifrån digitala kartor med olika typer av information ta fram ny geografisk information. Ett exempel på detta är overlay operationer där två eller flera olika indata lager bearbetas matematiskt för att skapa ett nytt kartskikt (figur 7). De fyra olika posterna med respektive karta adderas och subtraheras genom overlay operationer enligt massbalansformeln (1), varvid nettoresultat för respektive baskatjon och skördemetod erhålls. Figur 7. Illustration över overlay operation där fyra olika informationsskikt adderas för att skapa ett nytt lager av geografisk information. Illustration of overlay operations where four different layers are added in order to create a new layer of geographic information. Idrisi är ett rasterbaserat program där indata skiktet, kartan, består av pixlar, d.v.s. rutor av önskad storlek. Varje pixel har ett värde som t.ex. kan motsvara ett höjdvärde på en digital höjdmodell eller motsvara en åker på en ekonomisk karta. Varje pixel på Idrisi-kartorna har valts att motsvara ett område av 500×500 m, d.v.s. 25 ha. Denna upplösning innebär att beräkningen av nettoresultaten är på skogsfastighetsnivå. 17 4.2 Geokemi 4.2.1. Insamling av jordprover Under juni 1998 insamlades jordprover från 34 olika skogsytor inom studieområdet i syfte att bestämma områdets geokemi och vittringshastighet med avseende på baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium. Provytorna placerades ut med avseende på att täcka in olika kombinationer av jordart och berggrund samt erhålla en bra geografisk spridning över studieområdet (figur 8) (Ahlin 1983, Hilldén 1984). För mer detaljerad information om respektive provlokal se appendix 1. Figur 8. Placering av provgropar inom det topografiska kartbladet 7C Borås SO. En ruta motsvarar 5 × 5 km. The distribution of sampling sites within the topographic map 7C Borås SE. One square equals 5 × 5 km. Jordproverna insamlades på ett djup av 50-55 cm. Den geokemiska sammansättningen vid detta djup anses representera egenskaperna hos modermaterialet och det är rimligt att anta att huvuddelen av de biologiska och geokemiska interaktionerna och förändringarna sker i de övre 50 cm (Melkerud et al. 1992, Lång 1995). Detta djup har tidigare använts vid vittringsstudier utförda av bland annat Olsson & Melkerud (1991), Olsson et al. (1993), Lång (1995). 18 4.2.2 Provberedning, analys och bearbetning av resultat De insamlade jordproverna torkades i ugn över natten vid 65°C, varpå materialet siktades för att eliminera partiklar större än 2 mm. Av finmaterialet (< 2 mm) skickades 25 gram till XRAL Laboratories i Kanada för analys av totalgeokemin. På laboratoriet bestäms totalgeokemin genom att provet homogeniseras genom malning varpå det glödgas vid 950° C. Vid glödgning oxideras det organiska materialet. Därefter upplöses provet fullständigt i en litiummetaboratsmälta som sedan löses i salpetersyra, HNO3 . Slutligen analyseras lösningen genom plasma-emission spektrometri, ICP. Noggrannheten på ICPanalysen är 0,01%. Jordprovets totalgeokemi beskrivs med viktandelen för de i mineraljorden ingående grundämnena. Makroelementen anges som viktandelar på oxider av grundämnet d.v.s. Al2 O3 , CaO, Fe2O3 , K2 O, MgO, MnO, Na2 O, P2 O5 , SiO 2 , samt TiO 2. Spårämnena Ba, Sc, Sr, Y och Zr anges däremot som rena element, vanligen i enheten ppm, t.ex. mg/kg. Av relevans för denna studie är totalgeokemin med avseende på baskatjonerna Ca, Mg och K. Jordprovernas totalhalt av de olika baskatjonerna plottas mot berggrund och jordart för att se om det finns samband mellan de geologiska förutsättningarna och innehållet av baskatjoner. För att förenkla jämförelsen av olika berggrunder summeras fältspatrik granit och granit till en grupp samt granodiorit och tonalit till en annan. Grönstenarna behandlas som en egen grupp (muntligt L-O Lång, Ahlin 1983). Provlokalen belägen på pegmatitberggrund utesluts från jämförelserna. För jämförelse av de olika jordarterna delas proverna in i följande grupper sandig-moig morän och grusig-sandig morän samt isälvsmaterial. För att åskådliggöra den areella variationen av respektive baskatjon interpoleras provpunkterna över studieområdet. 4.2.3 Beräkning och bearbetning av historiska vittringshastigheter Totalhalten av respektive baskatjon används vid beräkning av vittringshastighet vid respektive provlokal. Eftersom vittringsfunktionerna baseras på beräkningar för morän, beräknas ej vittringshastigheten för provlokaler belägna på isälvsmaterial. De vittringsfunktioner som används för beräkning av historisk vittringshastighet för respektive provlokal i denna studie är följande (Olsson et al. 1993) VCa = − 111.16 + 0.260 [Tsum × YCa] r = 0.86 (2) VMg = − 29.28 + 0.285 [Tsum × Y Mg] r = 0.89 (3) VK = − 311.89 + 0.208 [Tsum × Y K] r = 0.81 (4) där V är vittringen av elementet (mg/m2 år), Tsum är temperatursumman (5) för lokalen, Y koncentrationen av elementet i C-horisonten (viktprocent) och r är korrelationskoefficienten. Då elementhalterna är angivna i oxidform, räknas syrets andel av oxiden bort (6) innan elementhalterna av respektive baskatjon används i formlerna för beräkning av vittringshastigheterna. 19 Temperatursumman är definierad som ackumulerad dygnsmedeltemperatur i luften som överskrider tröskelvärdet +5° C under vegetationssäsongen (Odin et al. 1983). Summan beräknas med följande formel efter Odin et al. (1983) Tsum = 4835 – 56.6L – 0.9H (5) där L är latituden angiven med en decimal och H höjden över havet, angiven i meter. För varje provlokal beräknas en temperatursumma som används i beräkningen av vittringshastigheterna för respektive baskatjon. Elementhalten av respektive baskatjon i C-horisonten beräknas genom formel 6. Y= (B / BO) × BOtot (6) där B är baskatjonens molvikt (g/mol), BO är baskatjonens oxid i molvikt (g/mol), BO tot är resultatet från totalhaltsanalysen (viktprocent) och Y är baskatjonens viktprocent utan ingående syreatom. För att åskådliggöra hur vittringshastigheten för respektive baskatjon varierar över studieområdet interpoleras provpunkterna över studieområdet. Enheten som används vid interpoleringen är milliekvivalenter per m2 och år. Vittringshastigheterna jämförs med berggrund och jordart för att se eventuella samband. Den indelning av berggrund och jordart som görs vid analysering av geokemin används för motsvarande analysering av vittringshastigheten. 20 4.3 Atmosfärisk deposition av baskatjoner De värden som finns tillgängliga för studieområdet är från IVL:s mätningar (Institutet för Vatten- och Luftvårdsforskning) (Hallgren-Larsson et al. 1997, Hallgren-Larsson 1998), Stegmanns (1994) beräkningar. Ett medelvärde för både IVL:s och Stegmanns data beräknas för respektive baskatjon och används i nettobalansberäkningarna. Den totaldepositionsdata som finns tillgänglig från IVL är från de hydrologiska åren 94/95 samt 96/97. Beräknade medelvärden för de provpunkter som omfattas av studieområdet redovisas i tabell 2. Tabell 2. Beräknade medelvärden av baskatjondeposition för de IVL- ytor som omfattas av kartbladet 7C Borås SO. Medelvärdet är beräknat från de hydrologiska åren 94/95 och 96/97. Calculated average values of the deposition of base cations for sites within the study area 7C Borås SO. The average is based on the hydrological years 94/95 and 96/97. mekv/m2 år Kalcium 20.2 Magnesium 27.5 Kalium 5.90 Källa: Hallgren-Larsson et al. 1997, Hallgren-Larsson 1998 Stegmann (1994) beräknade den atmosfäriska depositionen av baskatjoner i f.d. Älvsborgs län. Ett viktat medelvärde för respektive baskatjon för de fyra områden (figur 9 och tabell 3) som omfattas av studieområdet beräknas. Figur 9. Depositionskarta från Stegmann (1994). Studieområdet syns som en streckad ruta. Map of the deposition of base cations in the study area, based on Stegmann (1994). The study area is marked as a square with dotted lines. Tabell 3. Beräknade viktade medelvärden för baskatjondeposition för de rutor i Stegmanns (1994) udersökning som omfattas av kartbladet 7C Borås SO. Calculated weighted mean values för the deposition of base cations for the study area. mekv/m2 år Kalcium 19.2 Magnesium 23.3 Kalium 5.30 Källa: Stegmann 1994 21 4.4 Innehåll av baskatjoner i biomassa Beräkningar av koncentrationen baskatjoner i skog baseras på databasen ÖSI, Översiktlig Skogsinventering, för studieområdet. Eftersom massbalansberäkningen bygger på en omloppstid på 80 år, omräknas den befintliga skogsvolymen i studieområdet till att vara avverkningsmogen idag. Då ÖSI materialet omfattar ca 16 000 skogslokaler belägna inom studieområdet, förenklas databearbetningen genom att varje skogsyta klassificeras i låg-, medel- alternativt högproducerande skogsmark. De tre klasserna låg-, medel- och högproducerande marker baseras på bonitetsintervallen 0-6,9, 7,0-9,9 respektive >10 m3 sk/ha år (muntligt B. Merkell). Eftersom ståndortsindex används i ÖSI översätts dessa index till boniteter (tabell 4). Bonitet och ståndortsindex är två olika sätt att bedöma skogsmarkens produktivitetsförmåga. Bonitet bestäms i m3 sk/ha medan ståndortsindex bestäms utifrån de två högsta träden i ett skogsbestånd. Tabell 4. Tabellen visar klassindelningen av bonitetsmarker omvandlat till de ståndortsindex som respektive bonitet representerar. T för tall, G för gran, B för björk, E för ek samt F för bok. The distribution of site quality classes which has been transformed into a corresponding site index value. Träd- Lågproducerande marker Medelproducerande marker Högproducerande marker Slag 0-6.9 m3 sk/ha år 7.0-9.9 m3 sk/ha år >10 m3 sk/ha år Tall finns ej ≤ T27 ≥ T28 Gran G25 – G29 ≤ G24 ≥G30 Björk finns ej ≤B24 ≥ B25 Ek Finns ej finns ej ≤E32 Bok finns ej ≤ F30 ≥ F31 Källa: B. Merkell, Skogsstyrelsen För att beräkna näringsinnehållet per träddel, d.v.s. fördelat på stam respektive GROT, krävs kännedom om mängd biomassa per träddel. Marklunds formler (1988) (tabell 5) används för att beräkna mängd biomassa per träddel och trädslag. För beräkning av mängd biomassa vad gäller lövträd, bearbetas dessa som en enhetlig grupp. Rådande trädslagsfördelning tagen från ÖSI används i beräkningarna. Tabell 5. Ekvationer för uppskattning av biomassa (kg) där d är trädets diameter (cm) i brösthöjd. Funktionsnummer (f nr) refererar till Marklunds arbete. Equations for calculations of biomass (kg), from Marklund (1988), d for diameter of the tree (cm). f nr f nr f nr Träddel Tall Gran Björk Stam T-1 Levande grenar T-13 Döda Grenar T-21 Barr T-17 11. 3264 e 9. 1015 e 9. 5938 e 7. 7681 e d ( d +13 ) d (d +10 ) d ( d + 10) d ( d + 7) − 2 .3388 − 2 .8604 − 5 .3338 − 3. 7983 G-1 G-11 G-19 G-15 11.3341 e 8 .5242 e 9.9550 e d (d +14 ) d ( d +13) d ( d +18 ) − 2. 0571 −1 .2804 − 4 .3308 B-1 B-11 11.0736 e 10.2806 e B-15 7. 9266 e 7. 8171 e Källa: Marklund 1988 22 d ( d +12 ) −1 .9602 d ( d +8 ) − 3 .0932 d ( d +10 ) d ( d +5 ) −3 .3633 − 5 .9507 Eftersom trädets diameter ska baseras på avverkningsmogen skog hämtas information om denna parameter från Riksskogstaxeringen (tabell 6). Alla lövträd bearbetas som en enhetlig grupp, d.v.s. ett medelvärde för samtliga lövträds diametrar används i beräkningarna. Tabell 6. Grundytevägd medeldiameter i slutavverkningsskog (cm). Träd ≥ 8cm i diameter. Data tagen från databaser över f.d. Älvsborgs län, Västgötadelen, från taxeringsåren 1993-1997. Kursiv text anger värden som använts i beräkningarna. Mean diameter in forest due for final felling (cm), diameter ≥ 8 cm. Data from 1993-1997. Bonitet Trädslag respektive diameter (m3 sk/ha) Tall Gran Björk Bok Ek Övr löv Medellöv 0-6.9 29.3 26.8 18.4 13.1 16.9 16.1 7.0-9.9 31.8 27.0 23.0 38.2 19.8 20.6 25.4 10.034.1 33.1 25.8 43.7 40.5 24.5 33.6 Källa: Riksskogstaxeringen För att därefter beräkna mängd biomassa per hektar, multipliceras resultatet från Marklunds formler, d.v.s. mängd biomassa per träddel och trädslag, med antal stammar per hektar. Antal stammar per hektar för avverkningsmogen skog baseras på data från Riksskogstaxeringen (tabell 7). Dock används endast värdena på det totala antalet stammar per hektar och bonitetsklass i beräkningarna. Antal stammar per trädslag beräknas med hjälp av rådande trädslagsfördelning angiven i ÖSI. Tabell 7. Genomsnittligt antal stammar per ha i slutavverkningsskog. Träd ≥ 8cm i diameter. Data tagen från databaser över f.d Älvsborgs län, västgötadelen från taxeringsåren 1993-1997. Kursiv text anger värden som använts i beräkningarna. Average number of stems per acre in forest due for final felling , diameter ≥ 8 cm. Data from 1993-1997. Bonitet Trädslag respektive antal stammar per hektar (m3 sk/ha) Tall Gran Björk Bok Ek Övr löv Total 0-6.9 244 324 64 2 5 637 7.0-9.9 119 433 71 0 9 13 646 10.074 380 68 2 20 67 611 Källa: Riksskogstaxeringen Innehållet av baskatjoner i respektive träddel beräknas som produkten mellan mängd biomassa och näringskonstanter. Näringskonstanterna redovisas i tabell 8. Tabell 8. Koncentrationen baskatjoner i respektive träddel i gran, tall och björk (mg/g). The concentration of base cations in different parts of trees, regarding spruce, pine and birch, mg/g. Stam Gren Barr Ca Mg K Ca Mg K Ca Mg K Gran 1.31 0.18 0.73 3.70 0.62 2.41 5.96 0.98 4.66 Tall 0.86 0.16 0.49 2.30 0.39 1.48 3.31 0.84 5.05 Björk 4.35 0.50 1.80 10.67 2.60 10.7 1.43 0.17 0.67 Källa: S. Jacobson, Skogforsk För att erhålla baskatjoninnehållet i biomassan i enheten mg/m2 år, divideras den totala koncentrationen av respektive baskatjon som assimilerats i biomassan med en uppskattad omloppstid av 80 år. Resultatet omräknas till milliekvivalenter per m2 och år. 23 4.5 Utlakning av baskatjoner Tillgänglig data över utlakningens geografiska variation i f.d. Älvsborgs län är tagen från Stegmann (1994) (figur 10). Studieområdet är beläget så att utlakningsklasserna ett och två finns representerade. Ett viktat medelvärde för utlakningen i studieområdet används i balansberäkningen. Figur 10. Utlakning av baskatjoner enligt Stegmann (1994). Studieområdets omfattning visas som en vit ruta. De klasser som legenden visar redovisas i tabell 10. Leaching of base cations according to Stegmann (1994). The study area is shown as a white square. The classes shown in the legend is presented in tabel 10. Tabell 10. Utlakningsklasserna (mg/m2 år) i respektive klass. Classes of leaching (mg/m2 year) for each class. Klass Utlakning Ca Mg K 1 975 896 345 2 758 697 265 3 596 548 211 4 487 448 172 5 379 349 134 Källa: Stegmann 1994 24 5. RESULTAT 5.1 Geokemi Resultaten från totalhaltsanalysen av markens geokemin med avseende på kalcium, magnesium och kalium, redovisas i appendix 2. Resultatet för provyta 11 och 18 avvek markant från övriga varför provytorna undantas från fortsatt analys. I tabell 11 redovisas statistik för resultaten av totalhaltsanalysen. Tabell 11. Totalhalter av baskatjoner på 50 cm djup i skogsmark i studieområdet 7C Borås SO. Angivet i viktprocent av respektive baskatjons oxid. Antal provlokaler (N) är 32. Total content of base cations at a depth of 50 cm in forest soils of the study area 7C Borås SE. Given in weight percent of the base cation’s oxide. Number of samples (N) are 32. CaO MgO K2 O Totalsumma baskatjoner Min. 0.87 0.40 2.16 3.43 Max. 3.00 1.75 3.24 7.99 Medel 1.66 0.95 2.57 5.18 Std* 0.42 0.34 0.20 1.01 * Standardavvikelse I medeltal är kalium rikligast förekommande av de olika baskatjonerna, följt av kalcium och magnesium. Summan av samtliga baskatjoner utgör i medeltal 5,2 viktprocent av de i provet ingående elementen. I studieområdet var magnesiumhalten lägst, vilket återspeglar att magnesium främst förekommer i samband med basiska bergarter. Inom området är basiska bergarter huvudsakligen av lokal förekomst. Den rika förekomsten av kalium återspeglar den dominerande berggrundens granitiska sammansättning (Ahlin 1983). 5.1.1 Areell fördelning av baskatjoner I figur 11 redovisas den areella variationen av geokemin med avseende på kalcium. Figur 11. Geokemin i studieområdet med avseende på kalcium. Baserat på jordprover tagna på 50 cm djup. Angivet i viktprocent av katjonens oxidform. The geochemistry of calcium in the study area. Based on samples taken at a depth of 50 cm. In weight percent of the base cation’s oxide. 0 25 6 km Halten av kalcium varierar mellan 0,87 och 3,0 viktprocent i området. Marken i områdets sydöstra del har ett högre innehåll av kalcium jämfört med övriga delar av studieområdet. I sydost innehåller marken mellan 2,0 och 3,0 viktprocent kalcium medan området i övrigt domineras av värden mellan 1,5 till 2,0 viktprocent. Lägst kalciumhalt förekommer i de nordliga delarna. I figur 12 illustreras studieområdets geokemi med avseende på magnesium. Figur 12. Geokemin i studieområdet med avseende på magnesium. Jordprover tagna på 50 cm djup. Angivet i viktprocent av katjonens oxidform. The geochemistry of magnesium in the study area. Based on samples taken at a depth of 50 cm. In weight percent of the base cation’s oxide. 0 6 km Den geografiska variationen är stor vad gäller förekomsten av magnesium i marken (figur 12). Halterna varierar mellan 0,40 och 1,75 viktprocent. Högst magnesiumhalt finns i sydost, där marken innehåller mellan 1,50 och 1,75 viktprocent. Områdets nordöstra och västra delar har lägst magnesiumhalt, mellan 0,40 och 0,75 viktprocent. Figur 13 redovisar geokemin i studieområdet med avseende på kaliumförekomsten. Figur 13. Geokemin i studieområdet med avseende på kalium. Baserat på jordprover tagna på 50 cm djup. Angivet i viktprocent av baskatjonens oxidform. The geochemistry of potassium. Based on samples taken at a depth of 50 cm. In weight percent of the base cation’s oxide. 0 26 6 km Halten av kalium varierar mellan 2,2 och 3,2 viktprocent. Högst innehåll, mellan 3,0 och 3,3 viktprocent finns i ett område söder om Viskan. Lägst förekomst av kalium återfinns i väster och nordost. I figur 14 illustreras studieområdets geokemi med avseende på den sammanlagda förekomsten av baskatjoner. Figur 14. Geokemisk sammansättning i studieområdet med avseende på baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium. Baserat på jordprover tagna på 50 cm djup. Angivet i viktprocent av baskatjonernas oxider. The geochemical composition of the base cations calcium, magnesium and potassium. Based on samples taken at a depth of 50 cm. In weight percent of the oxides of the base cations. 0 6 km Den sammanlagda förekomsten av baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium varierar mellan 3,4 och 8,0 viktprocent (figur 14). Högst sammanlagt innehåll finns i sydöst. De lägsta halterna av den sammanlagda geokemin återfinns främst norr om Viskan. Jämförelse av totalinnehållet av respektive baskatjon med underliggande berggrund redovisas i figur 15, där N är antal prover. 6.0 Viktprocent 5.0 4.0 CaO 3.0 MgO K2O 2.0 Summa 1.0 0.0 Grönsten Granit, fältspatrik granit Granodiorit, tonalit N=6 N=5 N=20 Figur 15. Förekomst av baskatjonerna kalcium, magnesium, kalium samt totalsumman på 50 cm djup i relation till underliggande berggrund. Angivet i viktprocent av respektive baskatjons oxid. Occurence of the base cations calcium, magnesium, potassium and the total sum in relation to the underlying bedrock. Samples taken at a depth of 50 cm. Values given in weight percent of the oxides of the base cations. 27 Prover tagna över berggrund med grönstensförekomst uppvisar något högre kalciuminnehåll jämfört med övrig berggrund (figur 15). Förekomsten av magnesium är ungefär lika stort i prover tagna över grönsten som över granitberggrund. Kaliuminnehållet är ungefär lika stort i samtliga berggrundsklasser. Jordprover tagna i marker med berggrund av grönsten uppvisar högst sammanlagt innehåll av baskatjoner. Därefter innehåller de jordprover tagna i marker med granitberggrund viktmässigt mest baskatjoner. Skillnaderna mellan de olika bergarterna är inte särskilt markant och resultaten bör tolkas med en viss försiktighet eftersom antalet prover varierar för de olika bergartsklasserna. Figur 16 redovisar förekomsten av baskatjoner i analyserade jordprover jämfört med dominerande jordart i provlokalen. 7.0 6.0 viktprocent 5.0 CaO MgO K2O 4.0 3.0 Summa 2.0 1.0 0.0 Sandig- moig morän N=27 Grusig-sandig morän N=3 Isälvsmaterial N=2 Figur 16. Förekomst av baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium samt totalsumman på ett djup av 50 cm i relation till jordart. Angivet i viktprocent av repsektive baskatjons oxid. Occurence of the base cations calcium, magnesium and potassium and the totalsum in relation to the dominating soil. Samples taken at a depth of 50 cm. Values given in weight percentage of the oxides of the base cations. Högst kalcium- och magnesiuminnehåll har prover tagna i grusig-sandig morän, lägst halt har isälvsmaterialet. Isälvsmaterialet uppvisar lägst totalhalt av baskatjoner. Grusig-sandig morän har högre totalhalt av baskatjoner i C-horisonten jämfört med sandig-moig morän. Skillnaderna mellan de olika jordarterna är inte särskilt markant och resultaten bör tolkas med en viss försiktighet eftersom antalet prover varierar för de olika jordartsklasserna. 5.1.2 Areell fördelning av vittringshastighet Statistik över beräknade historiska vittringshastigheter för baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium i moränjordar redovisas i tabell 12. För resultat av samtliga provlokaler, se appendix 3. Tabell 12. Statistik över historisk vittringshastighet för kalcium, magnesium och kalium. Angivet i mekv/m2 år. N=30. Statistics of the historical weathering rate of calcium, magnesium and potassium, in mekv/m2 year. N=30. Kalcium Magnesium Kalium Totalsumma baskatjoner Min. 5.60 5.40 3.30 14.3 Max. 32.2 31.1 8.20 71.5 Medel 15.9 16.5 5.20 37.6 Std* 5.40 6.60 1.00 6.58 *Standardavvikelse Högst genomsnittlig vittringshastighet i studieområdet har magnesium och kalcium. Kalium är den baskatjon som uppvisar lägst vittringshastighet. 28 I figur 17 redovisas variationen av den historiska vittringshastigheten för kalcium inom studieområdet. Figur 17. Fördelning av den historiska vittringshastigheten för kalcium över studieområdet, angivet i mekv/m2 år. Baserat på jordprover inom moränområden. The geographical variation of the historical weathering rate of calcium, in mekv/m2 year. Based upon soil samples on till areas. 0 6 km Den historiska vittringshastigheten för kalcium varierar mellan 5,6 och 32 mekv/m2 år. Högst vittringshastighet återfinns i områdets sydöstra delar. De nordöstra och nordvästra delarna har lägst vittringshastighet av kalcium, med värden mellan 5,0-12 mekv/m2 år. I figur 18 visas tillförseln av magnesium genom vittring inom studieområdet. Figur 18. Fördelningen av den historiska vittringshastigheten för magnesium över studieområdet, angivet i mekv/m2 år. Baserat på jordprover inom moränområden. The geographical variation of the historical weathering rate of magnesium, in mekv/m2 year. Based upon soil samples on till areas. 0 6 km Vittringshastigheten för magnesium varierar mellan 5,4 och 31 mekv/m2 år (figur 18). Högst vittringshastighet finns i områdets sydöstra del. De nordvästra och nordöstra delarna har lägst vittringshastighet, 5,0-12 mekv/m2 år. 29 Figur 19 visar hur vittringshastigheten för kalium varierar över området. Figur 19. Fördelningen av den historiska vittringshastigheten för kalium över studieområdet, angivet i mekv/m2 år. Baserat på jordprover inom moränområden. The geographical variation of the historical weathering rate of potassium, in mekv/m2 year. Based upon soil samples on till areas. 0 6 km Den historiska vittringshastigheten för kalium varierar mellan 3,3 och 8,3 mekv/m2 år. Huvuddelen av området har en vittringshastighet mellan 4,5 och 6,0 mekv/m2 år. Högst vittringshastighet finns i en mindre yta i områdets centrala delar. Lägst vittringshastighet finns i nordost samt i väster. I figur 20 visas den summerade vittringshastigheten för samtliga baskatjoner. Figur 20. Fördelningen av den historiska vittringshastigheten för totalsumman av kalcium, magnesium och kalium över studieområdet, angivet i mekv/m2 år. Baserat på jordprover inom moränområden. The geographical variation of the historical weathering rate of the totalsum of calcium, magnesium and potassium, in mekv/m2 year. Based upon soil samples on till areas. 0 6 km Den summerade historiska vittringshastigheten för samtliga baskatjoner varierar mellan 14 och 72 mekv/m2 år (figur 20). Högst vittringshastighet återfinns i områdets sydöstra delar. De västra till norra samt nordöstra delarna av studieområdet uppvisar en låg sammanlagd vittringshastighet. 30 Figur 21 visar hur den historiska vittringshastigheten av de olika baskatjonerna varierar med underliggande berggrund. 45.0 vittringshastighet (mekv/m2 år) 40.0 35.0 30.0 Ca 25.0 Mg 20.0 K summa 15.0 10.0 5.0 0.0 Grönsten N=6 Granit, fältspatrik granit N=18 Granodiorit, tonalit N=5 Figur 21. Historisk vittringshastighet i jordprofilen ned till 50 cm, i förhållande till underliggande berggrund. Angivet i mekv/m2 år. Historical weathering rate in the soilprofile to a depth of 50 cm, in relation to underlying bedrock. In mekv/m2 year. Vittringshastigheten av kalcium är något högre i prover tagna över grönstensberggrund, medan vittringen av magnesium respektive kalium är ungefär lika stor i de olika bergartsklasserna. Den totala sammanlagda vittringen av baskatjoner är högst i marker ovan grönsten. Tolkningen av resultaten bör ske med viss försiktighet då antal prover per berggrundsklass varierar stort. I figur 22 redovisas variationen av historisk vittringshastighet jämfört med jordart. vittringshastighet (mekv/m2 år) 60.0 50.0 40.0 Ca Mg 30.0 K summa 20.0 10.0 0.0 sandig-moig morän N=27 grusig-sandig morän N=3 Figur 22. Historisk vittringshastighet i förhållande till dominerande jordart, angivet i mekv/m2 år. Historical weathering rate in relation to dominating soil, in mekv/m2 year. Högst vittringshastighet av kalcium förekommer i grusig-sandig morän. Vittringen av magnesium är högre i grusig-sandig morän jämfört med sandig-moig morän, medan kalium uppvisar ungefär lika stor vittringshastighet i de båda jordarterna. Den totala sammanlagda vittringen av baskatjoner är högst i grusig-sandig morän, lägst i sandig-moig morän. Tolkningen av resultaten bör ske med viss försiktlighet då antal prover per jordartsklass varierar stort. 31 5.2 Atmosfärisk deposition av baskatjoner Resultatet av beräknade viktade medelvärden för den atmosfäriska depositionen av respektive baskatjon i studieområdet redovisas i tabell 13. Tabell 13. Medelvärden för depositionen för respektive baskatjon som används i massbalansberäkningarna. Angivet i mekv/m2 år. Mean values of the deposition of calcium, magnesium and potassium, used in the mass balances, in mekv/m2 year. 2 mekv/m år Kalcium Magnesium Kalium 20 25 6 Depositionen av magnesium och kalium är ungefär lika stor i studieområdet, medan tillförseln av kalium är låg. 5.3 Innehåll av baskatjoner i biomassa Resultatet av baskatjoninnehåll i trädbiomassan för respektive baskatjon och avverkningsmetod redovisas i Idrisikartor. Beräkningen baseras på det totala innehållet av respektive baskatjon vid avverkningsbar ålder dividerat med en uppskattad omloppstid på 80 år. Kartorna visar således det genomsnittliga innehållet av respektive baskatjon i biomassan per år. Statistisk information redovisas i tabell 14. Tabell 14. Statistisk data över innehåll av kalcium, magnesium och kalium i biomassa. Tabellen redovisar min., max. och medelvärden samt standardavvikelsen. Angivet i mekv/m2 år. Stastistics of average content in the biomass of calcium, magnesium and potassium, in mekv/m2 year. Kalcium Magnesium Kalium Totalsumma Stam Helträd Stam Helträd Stam Helträd Stam Helträd Min. 4.0 10 0.8 4 1 2.7 6.4 13 Max. 50 90 10 25 11 30 70 141 Medel 14 31 3.1 8.3 3.6 11 21 50 Std* 5.4 10 1.2 2.7 1.3 3.3 7.5 16 * Standardavvikelse Kalcium förekommer mer rikligt i biomassa jämfört med övriga baskatjoner. För kalcium och magnesium är näringsinnehållet i hela trädet ca dubbelt så stort som i enbart stam. För kalium är motsvarande faktor ca tre. 32 5.3.1 Areell fördelning av baskatjoninnehåll i biomassan I figur 23 och 24 illustreras fördelningen av kalciuminnehåll i biomassan i avverkningsmogen skog inom studieområdet. Beräkningar är baserade på innehåll i enbart stam respektive i hela träd. Figur 23. Fördelning av av kalciuminnehåll inom studieområdet, beräknat på enbart stam i avverkningsklar skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the content of calcium in the biomass within the study area, mekv/m2 year. Calculations based on stem only. In forests due for final felling. 0 6 km Figur 24. Fördelning av kalciuminnehåll inom studieområdet, beräknat på hela träd, i avverkningsklar skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the content of calcium in the biomass within the study area, mekv/m2 year. Based on whole-tree calculations. In forests due for final felling. För kalciuminnehåll i enbart stam varierar haltkoncentrationen mellan 4,0 och 50 mekv/m2 år (figur 23). De högsta värdena återfinns i områdets nordöstra till östra delar. Innehållet av kalcium beräknat på hela träd varierar mellan 10 och 90 mekv/m2 år (figur 24) och domineras av ett innehåll som ligger mellan 15 och 45 mekv/m2 år. Det högsta genomsnittliga innehållet återfinns även här i områdets nordöstra till östra delar. 33 I figur 25 och 26 redovisas fördelningen magnesiuminnehåll i biomassan i avverkningsmogen skog inom studieområdet. Beräkningarna är baserade på innehåll i stam respektive hela träd. Figur 25. Fördelning av magnesiuminnehåll, inom studieområdet, beräknat på enbart stam i avverkningsmogen skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the content of magnesium, mekv/m2 year,within the study area. Calculations based on stem only. In forests due for final felling. 0 6 km Figur 26. Fördelningen av magnesiuminnehåll inom studieområdet, beräknat på hela träd, i avverkningsklar skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the content of magnesium in the biomass, mekv/m2 year, within the study area. Based on whole-tree calculations. In forests due for final felling. Genomsnittligt magnesiuminnehåll i enbart stam varierar mellan 0,8 och 10 mekv/m2 år (figur 25). De högsta värdena återfinns i områdets nordöstra till östra delar. Halterna av magnesium i hela träd per år varierar mellan 4,0 och 25 mekv/m2 år (figur 26). De högsta koncentrationerna återfinns i områdets nordöstra till östra delar medan övriga områden domineras av halter mellan 2,0 och 10 mekv/m2 år. 34 I figur 27 och 28 illustreras fördelningen av kaliuminnehåll i biomassan i avverkningsmogen skog inom studieområdet. Beräkningar är baserade på innehåll av kalium i enbart stam respektive i hela träd och avser avverkningsmogen skog. Figur 27. Fördelning av kaliuminnehåll i biomassa inom studieområdet, beräknat på enbart stam, i avverkningsmogen skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of content of potassium in the biomass within the study area, in mekv/m2 year. Calculations based on stem only. In forests due for final felling. 0 6 km Figur 28. Fördelning av kaliuminnehåll i biomassa inom studieområdet, beräknat på hela träd, i avverkningsklar skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the content of potassium in the biomass within the study area,in mekv/m2 year. Based on whole-tree calculations. In forests due for final felling. Kaliuminnehållet i stam varierar mellan 1,0 och 11 mekv/m2 år (figur 27). De högsta halterna återfinns i områdets nordöstra till östra delarna. För hela träd varierar kaliuminnehållet mellan 2,7 och 30 mekv/m2 år. De högsta värdena återfinns i de nordöstra till östra delarna (figur 28). 35 I figur 29 och 30 redovisas fördelningen av biomassans innehåll av samtliga baskatjoner i avverkningsmogen skog. Beräkningar är baserade på totalinnehållet av kalcium, magnesium och kalium i stam respektive i hela träd. Figur 29. Fördelning av biomassans innehåll av samtliga baskatjoner inom studieområdet, beräknat på enbart stam, i avverkningsmogen skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of totalcontent of base cations, mekv/m2 year. Calculations based on stem only. In forests due for final felling. 0 6 km Figur. 30. Fördelning av biomassans innehåll av samtliga baskatjoner inom studieområdet, beräknat på hela trädet, i avverkningsmogen skog. Angivet i mekv/m2 år. The variation of total content of base cations within the study area, in, mekv/m2 year. Based on wholetree calculations. In forests due for final felling. Det totala innehållet av samtliga baskatjoner i stam varierar mellan 6,4 och 70 mekv/m2 år (figur 29). De högsta halterna återfinns i områdets nordöstra till östra delarna. För hela träd varierar totalinnehållet mellan 13 och 141 mekv/m2 år. De högsta värdena återfinns även här i de nordöstra till östra delarna (figur 30). 36 5.4 Utlakning av baskatjoner Ett beräknat viktat medelvärde för utlakningen av respektive baskatjon redovisas i tabell 15. Tabell 15. Viktade medelvärden för utlakning av kalcium, magnesium och kalium, i enheten mekv/m2 år. Weighted mean values of leaching of calcium, magnesium and potassium, in mekv/m2 year. mekv/m2 år Kalcium 40 Magnesium 61 Kalium 7 I studieområdet är utlakningen minst för kalium, medan exporten av magnesium är ca 9 gånger större. Utlakningen av kalcium är ca 6 gånger större än kalium 5.5 Massbalansberäkning En jämförelse av medelvärden för respektive baskatjon och ingående post i massbalansberäkningarna redovisas i tabell 16. Tabell 16. Resultat från de olika delposterna samt från nettobalansberäkningarna. De angivna värden är medelvärden för hela studieområdet, i mekv/m2 år. Mean values of the different factors that are included in the massbalance and the results from the net result, in mekv/m2 year. Vittring Deposition Bioupptag Utlakning Nettoresultat Stam Helträd Stam Helträd Ca 16 20 14 31 40 -18 -36 Mg 16 25 3.1 8.3 61 -11 -16 K 5.2 6.0 3.6 11 7 6.2 -0.7 Tillförsel av kalcium genom vittring av mineral och atmosfärisk deposition är något mindre än den förlust som sker genom utlakning. Utlakningen av magnesium är nästan dubbelt så stor som tillförseln genom deposition och vittring. Vad gäller kalium är importen av joner till skogsmarken nästan dubbelt så stor som exporten genom utlakning. I medeltal är det endast för kalium som massbalansen uppvisar ett positivt nettoresultat för skörd av stam. För samtliga baskatjoner erhölls i medeltal negativa nettoresultat vid helträdsutnyttjande. 37 5.5.1 Areell fördelning av nettoresultat Resultatet från massbalansberäkningen för kalcium med de ingående posterna vittring, deposition, utlakning samt näringsinnehåll i biomassa redovisas i figur 32 och figur 33. Figur 32. Fördelning av resultatet för kalcium vid beräkning av massbalans inom studieområdet. Gäller för skörd av stam och angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of calcium within the study area, stem harvest, in mekv/m2 year. 0 6 km Figur 33. Fördelningen av resultatet för kalcium vid beräkning av massbalans inom studieområdet. Gäller för helträdsutnyttjande. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of calcium within the study area, whole-tree harvest, in mekv/m2 year. Nettoresultatet för kalcium varierar vid stamuttag mellan –51 och 2,6 mekv/m2 år och för uttag av hela trädet mellan –89 och –3,6 mekv/m2 år. Förlusten av kalcium från marken vid helträdsuttag är i medeltal ca två gånger större än vid stamuttag. Vid enbart stamskörd uppvisar endast en pixel, motsvarande 25 hektar, i de sydöstra delarna ett positivt nettoresultat. Hela studieområdet uppvisar negativa värden vid helträdsuttag. Lägst värden återfinns i områdets nordöstra till östra delar. 38 Resultatet från massbalansberäkningen för magnesium med de ingående posterna vittring, deposition, utlakning samt näringsinnehåll i biomassa redovisas i figur 34 och figur 35. Figur 34. Fördelningen av resultatet för magnesium vid beräkning av massbalans inom studieområdet. Gäller för skörd av stam. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of magnesium within the study area, stem harvest, in mekv/m2 year. 0 6 km Figur 35. Fördelning av resultatet för magnesium vid beräkning av massbalans inom studieområdet. Gäller för helträdsutnyttjande. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of magnesium within the study area, whole-tree harvest, in mekv/m2 year. Nettobalansen för magnesium varierar vid stamuttag mellan –31 och 15 mekv/m2 år och för helträdsuttag mellan –40 och 11 mekv/m2 år. Resultatet vid stamskörd ger negativa värden i största delen av studieområdet. Högst positiva värden fås i sydost. Vid helträdsutnyttjande uppvisar endast några få mindre områden i de centrala och de sydöstra delarna ett positivt nettoresultat. Lägst negativa värden fås i nordost. Vid skörd av helträd exporteras i medeltal ungefär 1,5 ggr så mycket magnesium som vid stamskörd. 39 Resultatet från massbalansberäkningen för kalium med de ingående posterna vittring, deposition, utlakning samt näringsinnehåll i biomassa redovisas i figur 36 och figur 37. Figur 36. Fördelningen av resultat för kalium vid beräkning av massbalans inom studieområdet. Gäller för skörd av stam. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of potassium within the study area, stem harvest, in mekv/m2 year. 0 6 km Figur 37. Fördelningen av resultatet för kalium vid beräkningen av massbalans inom studieområdet. Gäller för helträdsutnyttjande. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of potassium within the study area, whole-tree harvest. In mekv/m2 year. Nettoresultatet för kalium varierar vid stamuttag mellan -1,1 och 12 mekv/m2 år och för uttag av hela trädet mellan –20 och 9,0 mekv/m2 år. Förlusten av kalium vid helträdsuttag är i medeltal ca tre gånger större än vid stamuttag. Hela studieområdet uppvisar positiva värden vid skörd av stam, endast några få områden i nordost har negativt nettoresultat. De nordöstra delarna av studieområdet får vid helträdsutnyttjande de lägst negativa värdena. Det är främst de centrala och nordvästra delarna som uppvisar positiva värden. 40 Resultatet från massbalansberäkningen för totalsumman med de ingående posterna vittring, deposition, utlakning samt näringsinnehåll i biomassa redovisas i figur 38 och figur 39. Figur 38. Fördelningen av resultatet för totalsumman av baskatjoner vid beräkning av massbalans inom studieområdet. Gäller vid skörd av stam. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of the total sum of base cations, within the study area, stem harvest, in mekv/m2 year. 0 6 km Figur 39. Fördelning av resultatet för totalsumman av baskatjoner vid beräkning av massbalans inom studieområdet. Gäller vid helträdsutnyttjande. Angivet i mekv/m2 år. The variation of the net result of the total sum of base cations within the study area, whole-tree harvest, in mekv/m2 year. Halterna av totalsumman av baskatjonerna varierar vid stamuttag mellan –70 och 25 mekv/m2 år och för helträdsutnyttande mellan –138 och 7,8 mekv/m2 år. Nettoresultatet för totalsumman av baskatjonerna vid skörd av stam uppvisar positiva värden endast för några områden söder om Viskan och i sydost. Vid helträdsutnyttjande uppvisar endast ett område i sydost, strax väster om sjön Tolken, positiva värden. 41 6. DISKUSSION 6.1 Massbalansberäkningar Miljötillståndet i sydvästra Sverige kännetecknas av ett högt atmosfäriskt nedfall av försurande ämnen. I kombination med den naturligt sura berggrunden och en hög skogstillväxt resulterar detta i en hög försurningsbelastning. Flertalet studier (Johnson et al. 1982, Falkengren-Grerup 1986) visar att deposition av svavel och kväve orsakar en skadlig markförsurning som resulterar i försämrad markkemi. De negativa effekterna beror främst av att baskatjoner förträngs från utbyteskomplexen i marken varpå förrådet av växttillgängliga ämnen reduceras (Seip 1983, Bergkvist & Folkesson 1991). Markens utarmning av utbytbara baskatjoner motverkas främst av tillförseln genom vittring och deposition. Vittringshastigheten har stor betydelse för påfyllnad av baskatjonförrådet och kan vara den faktor som i ett mer långsiktigt perspektiv motverkar markförsurningen (Wickman 1996). Tillförseln av baskatjoner genom vittring av mineral styrs främst av markens geokemiska mineralsammansättning. En låg halt eller spridda förekomster av en lättvittrad bergart, t.ex. grönsten, sätter sin prägel på en annars näringsfattig jordart så att växtplatsen får mer gynnsam jordmån och något högre bonitet (Lundmark 1986). Berggrunden i studieområdet är vittringsresistent (Ahlin 1983), magnesium har högst vittringshastighet följt av kalcium och kalium. De högsta historiska vittringshastigheterna för magneisum och kalcium återfinns framför allt i områdets sydöstra delar. Resultatet beror på förekomsten av mer lättvittrad basisk berggrund. Den jämförelsevis låga frigörelsen av kalium återspeglas av att områdets dominerande sura granit/gnejsberggrund är mindre vittringsbenägen. I studieområdet är förekomsten av kalium högst, vilket kan tillskrivas höga förekomster av ämnet i de sura bergarter som dominerar området. Kaliumhalten är relativt konstant i området jämfört med kalcium och magnesium, som båda är mer beroende av förekomsten av basiska bergarter. Jordlagrens geokemiska sammansättning behöver inte överensstämma med berggrundens geokemi. Inlandsisens rörelse och avsättningsmönster har medfört en omblandning och transport av material vilket kan resultera i avvikelser i geokemi och vittring (Melkerud et al. 1992). Markens geokemi påverkas även av topografi, t.ex. av inströmnings- och utströmningsområden, storlek på biomassaproduktion och av de olika trädslagens växtnäringsupptag. Den geokemiska kompositionen varierar vanligtvis med texturen. Innehållet av kalcium, magnesium och kalium är vanligtvis högre i finare fraktioner jämfört med grövre, vilket kan förklaras av deras adsorption till markpartiklarnas negativa laddningar (Melkerud 1991). Enligt analyserna är geokemin mer gynnsam i grusig-sandig morän jämfört med sandig-moig, d.v.s. ett resultat som skiljer sig från förväntat utslag. Geokemin i isälvsmaterial är minst gynnsam vilket beror av att de finare fraktionerna saknas. Resultaten bör tolkas med stor försiktighet då antalet prover tagna i grusig-sandig morän samt isälvsmaterial är ringa i förhållande till sandig-moig. Depositionsmönstret av baskatjoner varierar även över ett mindre landskapsavsnitt. Skogsklädd mark fångar upp en högre andel partiklar (t.ex. baskatjoner) än öppen mark. Deposition av baskatjoner till skogsmark kan i marker med begränsad vittringskapacitet svara för en betydande del av den totala näringstillförseln. Det marina bidraget av magnesium till 42 den totala depositionen är betydande i studieområdet. Andelen kalium i havssalt är relativt låg vilket, tillsammans med ett lågt bidrag från andra källor, resulterar i en lägre deposition av jonen. Den höga depositionen av kalcium kan i studieområdet förklaras av ett betydande bidrag från jordbruk, långdistanstransporterade partiklar, pollen och annat biologiskt material (Westling et al. 1997). Innehållet av baskatjoner i biomassa styrs bland annat av tillväxt och trädslag. Lövträd har ett större innehåll av näring i stam och grenar jämfört med gran och tall (muntligt S. Jacobson samt Eriksson & Rosén 1994). Valet av trädslag har därför en stor betydelse för markens kemiska och biologiska egenskaper. Orsaken är trädslagens olika förmågor att fånga atmosfärisk deposition, kemiska skillnader i trädkronorna, upptag i rötter och deras distribution samt produktion av biomassa. Resultatet blir en stor variation i markegenskaper på olika växtplatser (Nordén 1991, Bergkvist & Folkesson 1995). I studieområdet är koncentrationen av kalcium i biomassan högst, vilket kan bero på att träd assimilerar mer kalcium än nödvändigt ur växtnäringssynpunkt (Göransson et al. 1997). I områdets nordöstra till östra delar är innehållet för samtliga baskatjoner, beräknat på både stam och hela trädet, högt. Resultatet kan bero på ett stort inslag av lövträd och/eller marker med hög produktion av biomassa. Förlusten av näring vid skörd blir därmed stort i detta område. Då varje ruta på interpoleringskartorna representerar ett medelvärde för de klassindelade markerna och rådande trädslagsfördelningar, är trädslagens olika betydelse för det totala näringsinnehållet svårt att avgöra. De mätningar och beräkningar som finns över utlakningen i f.d. Älvsborgs län ger endast en grov uppskattning av den verkliga utlakningen (Westling et al. 1997). Den lokala variationen kan vara stor då den varierar med bland annat jordart, topografi, nederbörd och olika växtplatser. Kunskapen om olika växtplatsers utlakning är liten vilket gör det svårt att uppskatta utlakningen på lokal nivå med krav på en hög upplösning (Stegmann 1994). Av de studerade baskatjonerna är utlakningen av magnesium högst, detta trots att kalcium är den baskatjon som främst utlakas vid syratillskott. Resultatet kan bero av att magnesiumjonen är mer lättrörlig och rikligt förekommande i markprofilen varför jonen därmed utlakas i större mängder än kalciumjonen (Derome 1991, Westling et al. 1997). Trots att kaliumjonen förekommer i rikliga mängder i fri form i markvattnet är utlakningen av kalium i studieområdet lägst av de studerade baskatjonerna. Den låga utlakningen av kalium från de övre skikten kan delvis tillskrivas mikroorganismer som reabsorberar kaliumjonerna (Derome 1991). Val av skogsbruksmetod inverkar på baskatjonbalansen genom att mängden näring som förs bort beror av andelen biomassa som skördas. Det finns två typer av markanvändning, dels konventionellt skogsbruk där enbart stammen skördas och dels helträdsutnyttjande där både stam och GROT, d.v.s. grenar, toppar och eventuella barr, skördas. Eftersom huvuddelen av baskatjonerna finns i grenar, toppar och barr innebär ett helträdsutnyttjande en större förlust av näring än vid enbart stamuttag (Olsson 1996b). Om en långsiktig näringsbalans ska bibehållas måste vittring och deposition kunna kompensera för näringsförlusten som sker via utlakning och skörd. Generellt sett kan vittring och deposition av kalcium kompensera för utlakningen inom studieområdet. Uttag av biomassa resulterar därmed i en nettoförlust för skogsmarken, både vid konventionellt skogsbruk och helträdsutnyttjande. Det höga innehållet av kalcium i 43 biomassan i nordost i kombination med den sura berggrundens måttliga vittringsbenägenhet och den höga utlakningen resulterar här i ett kraftigt underskott av kalcium. Den höga marina depositionen av magnesium och den höga vittringshastigheten kan i medeltal ej kompensera för utlakningen av denna jon. Fastän innehållet av magnesium i biomassan är lågt, resulterar både skörd av stam och helträd i en utarmning av markens magnesiumförråd. Områden med positiva nettoresultat förekommer dock, vid båda skördemetoderna, i sydost samt i några mindre områden belägna i studieområdets centrala delar. Resultatet beror av lågt innehåll av magnesium i biomassan, i kombination med grönstensförekomster. I de västra och de nordvästra delarna är vittringen särskilt låg vilket, vid skörd, resulterar i kraftiga nettoförluster. Generellt sker det ingen en utarmning av kalium från skogsmarken, då vittring och nedfall balanserar bortförseln av jonen som sker vid utlakning. Näringsbalansen vid skörd av enbart stam uppvisar positiva värden för huvuddelen av studieområdet. Resultatet kan tillskrivas den låga utlakningen tillsammans med det låga kaliuminnehållet i stambiomassan. Endast några få små områden i nordost uppvisar negativa nettoresultat. Vid skörd av hela trädet uppvisar främst de nordostliga och ostliga områdena stora nettoförluster av kalium. Detta beror av det höga totala innehållet av kalium i biomassan samt den låga historiska vittringshastigheten i området. Sammanlagd massbalans för baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium uppvisar ingen utarmning av näring vid stamskörd i de centrala och sydöstra delarna. Resultatet beror av gynnande grönstensförekomst och därmed en hög vittringshastighet samt ett lägre näringsinnehåll i biomassan. Den stora negativa förlusten av näring som sker vid helträdsutnyttjande i de nordostliga till ostliga delarna beror av att vittring och deposition inte kan kompensera för det höga näringsinnehållet i biomassan i dessa områden. Endast ett litet område vid sjön Tolken uppvisar positivt nettoresultat vid skörd av hela träd. 6.2 Jämförelse med liknande undersökningar Vid jämförelse med liknande undersökningar av geokemisk sammansättning i morän på regional nivå (Riksskogstaxeringen 1983-1987, Melkerud et al. 1992 och Stegmann 1994) är erhållna värden från denna studie av ungefär samma storleksordning (tabell 17). Tabell 17. Jämförelse av geokemisk sammansättning av morän med liknande undersökningar i Sydvästsverige, min- och maxvärden i viktprocent av respektive baskatjons oxid. Comparison of the results of the geochemistry to similar studies from Southwestern Sweden. Min- and maxvalues in weight percent of the base cation’s oxide. Kalcium Magnesium Kalium Riksskogstaxeringen (1983-1987)* 1.1 – 2.1 0.2 – 1.3 2.4 – 2.8 Melkerud et al (1992)** 1.9 – 2.6 0.6 – 1.1 2.4 - 2.8 Stegmann (1994) 0.5 – 3.9 0.1 - 3.4 0.5 - 2.3 Denna studie 0.9 – 3.0 0.4 – 1.8 2.2 – 3.2 *Sju provlokaler belägna inom studieområdet 7C Borås SO. ** Baseras på storskalig undersökning av geokemi i svensk skogsmark. Värden tagna för f.d. Älvsborgs län. Källa: Riksskogstaxeringen (1983-1987) Melkerud et al. (1992), Stegmann (1994) 44 I Stegmanns (1994) studie är den geokemiska analysen delvis byggd på en annan metod än för övriga studier. Vid jämförelse med liknande undersökningar på moränområden (Stegmann 1994, Westling et al. 1997) av den historiska vittringshastigheten, utförda på regional nivå, är erhållna vittringshastigheter av ungefär samma storleksordning (tabell 18). Tabell 18. Jämförelse av beräknade historiska vittringshastigheter för kalcium, magnesium och kalium med liknande undersökningar. Min- och maxvärden angivna i mekv/m2 år. Comparison of the results of the calculated historical weathering rates to similar studies, min- and maxvalues given in mekv/m2 year. Kalcium Magnesium Kalium Stegmann (1994) 11 – 28 3.5 – 30 3.9 – 8.7 Westling et al (1997)* 23 4.9 7.7 Denna studie 5.6 – 32 5.4 – 31 3.3 – 8.2 *Jämförelsevärdet bygger endast på en mätlokal belägen i studieområdet, P56, Fristad Källa: Stegmann (1994) och Westling et al. (1997) Överensstämmelsen av erhållna vittrings- och geokemiska resultat med tidigare studier ger en god indikation på att resultaten från denna studie är tillförlitliga och att använd metod är gångbar på lokal nivå. I tabell 19 redovisas jämförelser mellan litteraturdata och denna studie av min- och maxvärden från balansberäkningar av kalcium, magnesium och kalium. Tabell 19. Jämförelse av nettoresultat av baskatjoner med litteraturdata. Angivet i mekv/m2 år. Comparison of net results of base cations to literature data, in mekv/m2 year. Kalcium Magnesium Kalium Stam Helträd Stam Helträd Stam Helträd Stegmann (1994) -10 till -40 saknas -17 till -53 Saknas 3.0 till -4.9 Saknas Westling et al.* (1997) -5.2 -8.9 -1.1 -1.9 3.0 0.3 Denna studie 3.0 till -51 -4.0 till -89 15 till -31 11 till –40 12 till -1 9.0 till -20 * Jämförelsen baseras endast på en provlokal (P56 Fristad), belägen i studieområdet. Källa: Stegmann (1994) och Westling et al. (1997) Jämförelsen bör ske med viss försiktighet då olika underlag använts för beräkningar av näring i biomassa. Stegmanns (1994) och Westlings et al. (1997) beräkningar av näringsupptag baseras på tillväxthastighet och den skog som finns idag. I denna studie baseras beräkningen av näring på innehållet av baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium i en avverkningsmogen skog med en uppskattad omloppstid på 80 år. Koncentrationen av näring i biomassan varierar även mellan olika studier då haltkonstanter för olika trädslag och träddelar är från olika källor. 6.3 Osäkerheter i nettobalansberäkningarna Kornstorleksfraktioner över 2 mm kan ge ett kvantitativt viktigt bidrag till vittringen, t.ex. grusvittring (Karltun 1998), men beräkningar av historisk vittringshastighet baseras på framtagna funktioner för sandig-moig morän och kornstorlek mindre än 2 mm. Det finns 45 ingen kompensation i beräkningarna för vittring av material som är större än 2 mm, vilket gör det svårt att uppskatta hur omfattande vittringen av block och grövre fraktioner är (Westling et al. 1997). En annan osäkerhetsfaktor är vittringsdjupet samt den heterogena markprofilen. Vittringsdjupet är individuellt för varje jordprofil (Lång 1994). Vid studier av vittring är provtagningdjupet av stor betydelse då vittring sker med olika intensitet i olika markskikt. Förekomsten av organiska syror i A-horistonten gynnar den kemiska vittringen, varvid en omfattande vittring sker i de översta markskikten (Olsson & Troedsson 1985, Wickman 1996). En viss vittring kan dock ske även i B- och C-horisonten (Lång 1995). Erhållna resultat kan därmed vara under/överskattade då beräkningarna baseras på en homogen markprofil samt att det konstanta provtagningsdjupet i realiteten kanske inte motsvarar C-horisonten. Val av provtagningsplats, bland annat närheten till växtrötter och skillnader i den mineralogiska kompositionen påverkar även resultatet (Wickman 1996). Depositionen av baskatjoner är ej baserad på en lång mätserie, utan endast på två hydrologiska år, 94/95 och 96/97. Då depositionen även varierar i ett mindre landskapsavsnitt innebär användandet av endast ett värde för respektive baskatjon i massbalansberäkningarna att denna post endast ger en grov bild av den verkliga depositionen i studieområdet. Vid beräkning av effekten av helträdsutnyttjande har det antagits att 100% av biomassan skördas. I praktiken skördas dock sällan mer än ca 60-70% av grenar och toppar medan större delen av stamveden tas ut vid avverkning. Effekterna av helträdsutnyttjande överskattas därmed något i beräkningarna. En schablonisering av stamantal och diameter var nödvändig för att kunna uppskatta mängd biomassa för respektive trädslag och träddel. Detta kan innebära både en överskattning respektive underskattning av verkligt innehåll av baskatjoner i avverkningsbar biomassa. Uppskattningen av omloppstid styr det genomsnittliga näringsinnehållet per år. Om en längre omloppstid används i beräkningarna blir det genomsnittliga näringsupptaget lägre. Innehållet av respektive baskatjon kan därmed ha överskattats något. En annan post som medverkar till osäkerheten i beräkningarna av näringsinnehåll är att lövträdens löv ej tagits med i beräkningarna. En funktion för beräkning av mängd biomassa saknades och därmed underskattas upptaget i de växtplatser som innefattas av lövträd. Andelen stam som motsvaras av trädtopp har ej heller ingått i beräkningarna. Näringsförlusterna som fås vid skörd av stam är därmed något överskattad. Utlakningen av ämnen varierar beroende på jordart, nederbörd, växtplats och topografi i ett område. Det är svårt att uppskatta olika marktypers utlakning och ett viktat medelvärde har därför använts i nettobalansberäkningarna. Resultatet innebär en schablonisering för denna post då den geografiska variationen ej är möjlig att redovisa. Val av interpoleringsmetod är betydelsefullt för resultatens tillförlitlighet. Nackdelen med använd interpoleringsmetod är att den ger upphov till ”Bulls eye” effekten, d.v.s. vid mätpunkterna erhålls exakta mätvärden (toppar och dalar) samtidigt som en successiv utjämning av data sker mellan dessa punkter beroende på avståndet till närmsta mätpunkt. Detta innebär att den interpolerade ytan framhäver mätlokalernas läge, se t.ex. figur 18, s. 29. Resultatet av en GIS-analys kan aldrig bli bättre än de indata och kriterier som används för att sammanväga olika typer av information. Masssbalansberäkningar är ett sätt att bedöma näringsbalansen i skogsekosystem. Beräkningarna innebär dock en förenkling av ett komplext system. En viktig post som inte tagits hänsyn till i massbalansberäkningen är markens förråd av baskatjoner. Storleken och tillgängligheten av näringsförrådet är av stor relevans för markens näringsbalans. Markens 46 baskatjonförråd är svårt att uppskatta, det kan dock antas att det växttillgängliga förrådet kraftigt har utarmats eftersom buffringen i många marker idag sker med aluminiumjoner. Om utarmningen av näringsämnen från skogsmarken fortsätter i samma omfattning som dagens har Falkengren-Grerup & Tyler (1991) visat att poolen av baskatjoner år 2050 endast kommer att vara 20% av dess storlek hundra år tidigare. 47 7. SLUTSATSER q Den sammanlagda vittringshastigheten är högst i studieområdets sydostliga delar samt i ett stråk längs Viskan, medan den är lägre i områdets nordvästliga, västliga samt nordostliga delar. Den sydostliga delen av studieområdet karaktäriseras av ett större inslag av grönsten jämfört med området i övrigt. Grönstenarnas höga vittringsbenägenhet resulterar i en högre vittringshastighet jämfört med den dominerande sura berggrunden. q Risken för utarmning av markens näringsreserver är störst för kalcium och minst för kalium. q Nettoresultatet för totalsumman av baskatjonerna uppvisar redan vid stamskörd näringsförluster för i stort sett hela studieområdet. Endast de sydostliga och centrala delarna erhåller en positiv näringsbalans. Vid skörd av hela träd uppvisar endast ett mindre område (25 ha) i sydost en balans mellan tillförsel och bortförsel av baskatjoner. q Skogsbrukets inverkan på skogsmarkens miljötillstånd i sydvästra Sverige är avgörande för markens näringsbalans. Helträdsutnyttjande innebär för de flesta skogsmarker en stor näringsförlust. Ett uthålligt skogsbruk med helträdsutnyttjande kräver därmed en återföring av näring. q GIS-analyserna ger en indikation på vilka geografiska områden som är särskilt känsliga för helträdsutnyttjande. Liknande studier kan därmed användas för att bedöma var och i vilken omfattning näring måste återföras till ekosytemet för att upprätthålla en långsiktig näringsbalans. q Denna studie visar, genom jämförelser med tidigare beräkningar utförda på regional nivå, att GIS är ett användbart och effektivt analysverktyg vid beräkningar som kräver jämförelser mellan flera olika informationsskikt. Studien visar även att rasterbaserade GIS är användbara vid bearbetning av data på lokal nivå . 48 REFERENSER Ahlin, S., 1983. Beskrivning till berggrundskartan 7C Borås SO. Serie Af:143, Sveriges Geologiska Undersökning, Uppsala. Andersson, M., Johansson P., och Lax, K., 1997. Markgeokemiska kartan i södra Norrbottens inland, västra Småland och södra Halland. Sveriges Geologiska Undersökning, Rapporter och meddelanden nr 94, Uppsala. Bernes, C., 1993. Nordens miljö – tillstånd, utveckling och hot. Monitor 13. Naturvårdsverket, Helsingborg. Bergkvist, B. och Folkesson, L., 1992. Soil acidification and element fluxes of Fagus Sylvatica forest as influenced by simulated nitrogen deposition. Water Air and Soil Pollution, 65 (1-2): 111-133. Bergkvist, B. och Folkesson, L., 1995. The influence of tree species on acid deposition,proton budgets and element fluxes in south Swedish forest ecosystems. Ecological Bulletin, 44:90-99. Bertills, U. och Hanneberg, P., 1995. Försurningen i Sverige – vad vet vi egentligen? Naturvårdsverket, Rapport 4421. Derome, J., 1991. Atmospheric deposition and the mobility of cations in forest soil. Geological Survey of Finland, Special Paper 9, pp 29-39. I: Environmental Geochemistry in Northern Europé. Pulkkinen, E.,(ed.) Egnell, G., Nohrstedt, H.-Ö., Weslien, J., Westling, O., och Örlander, G., 1998. Miljökonsekvensbeskrivning av skogsbränsleuttag, asktillförsel och övrig näringskompensationer. Skogsstyrelsen. Eriksson E., Karltun, E., och Lundmark, J.-E., 1992. Acidification of forest soils in Sweden. Ambio, 21:150-154. Eriksson, H. och Rosén, K., 1994. Nutrient distribution in a Swedish tree species experiment. Plant and Soil 164: 51-59. Falkengren-Grerup, U., 1987. Changes in Acidity and Cation Pools of South Swedish Soils between 1949 and 1985. Chemosphere, 16 (10-12): 2239-2248. Falkengren-Grerup, U. och Tyler, G., 1991. Changes of Cation Pools of the Topsoil in South Swedish Beech Forests between 1979 and 1989. Scandinavian Journal of Forest Research, 6:145-152 Fredén, C., 1994. Berg och jord. SNA, Höganäs. Göransson, E., Karltun, E., Stendahl, J., och Överby, H., 1997. Markens försurningskänslighet i Norrbottens län, Länsstyrelsen i Norrbottens län, Rapport 4. Hallbäcken, L. och Tamm, C.-O., 1986. Changes in Soil Acidity from 1927 to 1982-1984 in a Forest Area of South-West Sweden. Scandinavian Journal of Forest Research, 1: 219232. Hallgren-Larsson E., Knulst, J.C., Lövblad, G., Malm, G., Sjöberg, K., och Westling, O., 1997. Luftföroreningar i södra Sverige 1985-1995. IVL-Rapport B1257. Institutet för Vatten-och Luftvårdsforskning. Hallgren-Larsson E., 1998. Övervakning av luftföroreningar i regionen. Resultat till och med september 1997. IVL-Rapport. Institutet för Vatten-och Luftvårdsforskning. Haynes, R.J. och Swift, R.S., 1986. Effects of soil acidification and subsequent leaching on levels of extractable nutrients in a soil. Plant and Soil, 95:327-336. Hilldén, A., 1984. Beskrivning till jordartskartan 7C Borås SO. Serie Ae Nr 58, Sveriges geologiska undersökning, Uppsala. IVL, 1991. Miljöatlas: Resultat från IVLs undersökningar i miljön. Stockholm. Jacks, G., 1990. Mineral weathering studies in Scandinavia. I: The surface waters acidification programme. Mason B.J.(Ed) Cambridge University Press. p. 215-221. 49 Johnson, C., Johnson, A., och Siccama, T., 1991. Whole-tree clearcutting effects on exchangeable cations and soil acidity. Soil Science Society of American Journal, 55:502-508. Johnson, D.W, Turner, J., och Kelly, J.M., 1982. The effects of acid rain on forest nutrient status. Water Resources Research, 18(3): 449-461. Karltun, E., 1998. Baskatjoner och aciditet i svensk skogsmark – tillstånd och förändringar. Skogsstyrelsen, Rapport nr. 5. Lindroth, S., 1995. Skog och mark i Sverige, fakta från riksskogstaxeringen. Schmidts Boktryckeri AB, Helsingborg. Lundmark, J.-E., 1986. Skogsmarkens ekologi – ståndortsanpassat skogsbruk, del 1 –grunder. Värnamo. Lundström, U. och Giesler, R., 1995. Use of aluminium species composition in soil solution as an indicator of acidification. Ecological Bulletin 44:114-122. Lång, L-O, 1994. Geokemisk sammansättning i skogsmark samt skattning av vittringshastigheter. Länsstyrelsen Göteborgs och Bohuslän. Publikation 1994:1. Lång, L.-O., 1995. Mineral weathering rates and primary mineral depletion in forest soils, SW Sweden. Ecological Bulletins 44: 100-113 Lövblad G., Kindbom, K., Grennfelt, P., Hultberg, H., och Westling, O., 1995. Deposition of acidifying substances in Sweden.Ecological Bulletins, 44:17-34. Marklund L.G, 1988. Biomassafunktioner för tall, gran och björk i Sverige. Institutionen för skogstaxering, SLU. Rapport 45. Melkerud, P.-A., 1991. The importance of fine texture material for chemical weathering, soil formation and aluminium mobilization, pp 119-138. I: Chemical weathering under field conditions. Rosén, K. (ed.) SLU, Department of Forest Soils, Report nr. 63. Uppsala. Melkerud, P.-A., Olsson, M., och Rosén, K., 1992. Geochemical Atlas of Swedish Forest Soils. SLU, Department of Forest Soils, Report 65. Uppsala. Minell, H. och Pettersson, B., 1997. Marken i skogslandskapet. Globograf, Höganäs. Nilsson S.I. och Tyler, G., 1995. Acidification-induced chemical changes of forest soils during recent decades – a review. Ecological Bulletin, 44:54-64. Nordén, U., 1991. Acid deposition and througfall fluxes of elements as related to tree species in deciduous forests of south Sweden. Water, Air and Soil Pollution, 60: 209-230. Odin, H., Eriksson, B., och Perttu, K., 1983. Temperaturklimatkartor för svenskt skogsbruk. SLU, Institutionen för skoglig marklära, Rapport 45. Uppsala. Olsson, B.A, 1996a. Näringsekologiska effekter av helträdsutnyttjande. Kungliga Skogs- och Lantbruksakademins Tidskrift, 135:13, s. 45-51. Olsson, B., 1998. Skog och Miljö – en inventering av miljötillståndet i skogsmark i Älvsborgs län. Skogsvårdsstyrelsen i Västra Götalands län, Rapport 1998:1. Olsson, M., 1996b. Långsiktiga näringsbalanser vid uttag av skogsbränsle. Kungliga Skogsoch Lantbruksakademins Tidskrift, 135:13, s. 37-44. Olsson, M. och Troedsson, T., 1985. Weathering processes and their significance for the fertility of forest soils. Geologiska Föreningens i Stockholm Förhandlingar, 107:287288. Olsson, M. och Melkerud, P.-A., 1991. Determination of weathering rates based on geochemical properties of the soil, Geological Survey of Finland, Special Paper, 9:69-78. I: Environmental Geochemistry in Northern Europe. Eelis Pulkkinen (ed.). Olsson, M., Rosén, K., och Melkerud, P.-A., 1993. Regional modelling of base cation losses from Swedish forest soils due to whole-tree harvesting. Applied Geochemistry, suppl. issue 2:189-194. Paces, T., 1986. Weathering rates of gneiss and depletion of exchangeable cations in soils 50 under environmental acidification. Journal of the Geological Society, 143:673-677. Rosén, K., 1988. Skogsenergi eller fossila bränslen. En jämförelse ur försurningssynpunkt. Naturvårdsverket. Rapport nr. 3521. 1991. Skörd av skogsbränslen i slutavverkning och gallring – ekologiska effekter. Skogsstyrelsens meddelanden nr. 5. Sandvik, G., Sogn, T.A., och Abrahamsen, G., 1995. Nutrient balance in Scots pine forest.2. effects of plant growth and N-deposition on soil solution and leachate chemistry in a lysimeter experiment. Water air and soil pollution, 85:1149-1154. Seip, H., 1983. Deposition –soil – water interactions, p. 119-127. I: Ecological Effects of Acid Deposition. Naturvårdsverket, rapport PM nr. 1636. Staaf H. och Olsson, B. A., 1991. Acidity in four coniferous forest soils after different harvesting regimes of logging slash. Scandinavian Journal of Forest Research, 6:1929. Staaf H. och Olsson, B. A., 1994. Effects of slash removal and stump harvesting on soil water chemistry in a clearcutting in SW Sweden. Scandinavian Journal of Forest Research, 9:305-310. Stegmann B., 1994. Skogsmarkens försurningskänslighet i Älvsborgs län, delrapport 1.Länsstyrelsen Älvsborgslän, Rapport 1994:2. Sverdrup H., Warfvinge, P., Wickman, T., 1998. Estimating the Weathering Rate at Gårdsjön Using Different Methods. I: Experimental Reversal of Acid Rain Effects: The Gårdsjön Roof Project. Hultberg, H. and Skeffington, R. (ed). John Wiley and Sons Ltd. Troedsson, T. och Nykvist, N., 1973. Marklära och markvård. Uppsala. van Breemen N., Mulder, J., och Driscoll, C. T., 1983. Acidification and alkalinization of soils. Plant and Soil, 75:283-308. Westling O., Lång, L.-O., och Lövblad, G., 1997. Massbalansberäkningar i skogsmark i Göteborgs och Bohus län samt Älvsborgs län. Rapport 16. Göteborgs Länstryckeri AB. Wickman, T., 1996. Weathering assessment and nutrient availability in coniferous forests. Dissertation, Div. Of Land and Water Resources, Dept. Of Civil and Environmental Engineering, KTH, Stockholm. Wiklander, L., 1976. Marklära. Lantbrukshögskolan, Uppsala. Översiktsplan, 1991. ÖP´91. Utställningshandling Borås kommun. 51 APPENDIX 1 Allmän information över provlokaler belägna inom studieområdet motsvarande det topografiska kartbladet 7C Borås SO. Provpunkternas läge bestämdes med GPS (± 100m). General information about the sampling sites within the study area, comprising the topographical map 7C Borås SE. The location of the sampling sites were determined by GPS (± 100m). Provyta X-koord Y-koord Rikets nät 1 6424500 1328100 2 6422250 1329500 3 6419550 1328700 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 6418700 6422220 6420250 6421580 6417600 6423540 6420050 6414500 6411900 6409870 6413600 6412150 6417720 6411500 6413350 6410650 6414250 6414500 6412300 6405900 6401550 6405500 1334000 1337820 1340480 1342150 1342050 1346950 1345980 1327470 1326350 1325980 1331800 1335500 1337530 1339600 1340600 1342500 1345470 1347050 1347400 1330170 1333150 1335600 H.ö.h Jordart1 (m) 155 Isälvsmaterial 180 Sandig-moig morän 170 Sandig-moig morän 175 270 245 215 185 220 220 195 270 290 205 230 210 245 170 270 205 195 230 175 200 265 Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Grusig-sandig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Isälvsmaterial Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän 26 6407780 1337370 265 Sandig-moig morän 27 6408670 1339800 235 Isälvsmaterial 28 6408070 1339670 240 Grusig-sandig morän 29 6406090 1341530 270 Sandig-moig morän 30 6402500 1342650 290 Sandig-moig morän 31 6409700 1346450 260 Sandig-moig morän 32 6405800 1348200 235 Sandig-moig morän 33 6404300 1345320 250 Sandig-moig morän 34 6401300 1347300 230 Grusig-sandig morän 1 enligt jordartskartan 7C Borås SO, Serie Ae nr 58 2 enligt berggrundskartan 7C Borås SO, Serie Af nr 143 3 tillhör bergartsgruppen grönstenar 52 Mäktighet (cm) >>70 >>100 >80 >>80 63 >80 >75 >75 >80 >80 >>100 >>80 >70 >>90 >>75 >100 >80 >>70 >>70 >>70 >>70 >>70 >80 >> 70 >100 >120 >>70 >70 >70 > 70 >>70 >70 >70 > 90 Berggrund 2 Granit Granit Metagabbro, metadiorit 3 Fältspatrik granit Amfibolit 3 Granit Granodiorit Granit Tonalit Granit Granodiorit Granit Granodiorit Granodiorit Granit Granit Granit Granit Granit Tonalit Granit Granit Metabasit 3 Granit Metagabbro, Metadiorit 3 Granit Granit Granit Granit Fältspatrik granit Fältspatrik granit Pegmatit Metabasit 3 Metabasit 3 Skog Barr Bland Tall Gran Ung gran Gran Barr Gran, tät Gran,äldre Gran,äldre Barr, äldre Gran,äldre Bland Barr Löv Gran Barr, äldre Bland Gran Gran, tät Gran,äldre Gran Gran,äldre Gran Lövdunge Barr Gran, tät Tall,ung Bland Barr, Löv Löv Bland Barr APPENDIX 2 Resultat från totalanalys av markens geokemi med avseende på baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium. Den geokemiska analysen har utförts på material mindre än 2mm genom ICP-analys. Resultaten i viktprocent som oxider av respektive baskatjon. Observera att provyta 11 och 18 undantagits från min.- och maxvärden samt beräkningar av medelvärde och standardavvikelse. Results from total geochemical analysis of soil samples, with respect to the base cations calcium, magnesium and potassium. ICP-analysis of material < 2.0 mm.. Percentage by weight expressed as oxides. Note that sampling sites 11 and 18 are excluded in min- and max values and calculations of mean value and standard deviation. CaO MgO K 2 O Summa Jordart1 Berggrund 1 (viktprocent) baskatjoner 1 1.22 0.48 2.83 4.53 Isälvsmaterial Granit 2 1.31 0.56 2.49 4.36 Sandig-moig morän Granit 3 1.43 0.56 2.60 4.59 Sandig-moig morän Metagabbro, metadiorit 3 4 0.97 1.33 2.70 5.00 Sandig-moig morän Fältspatrik granit 5 1.34 0.65 2.51 4.50 Sandig-moig morän Amfibolit 3 6 1.69 0.95 2.64 5.28 Sandig-moig morän Granit 7 1.72 1.17 2.70 5.59 Sandig-moig morän Granodiorit 8 2.04 1.28 2.62 5.94 Grusig-sandig morän Granit 9 1.35 0.82 2.34 4.51 Sandig-moig morän Tonalit 10 0.87 0.40 2.57 3.84 Sandig-moig morän Granit 114 0.14 0.06 0.15 0.35 Sandig-moig morän Granodiorit 12 1.53 0.68 2.43 4.64 Sandig-moig morän Granit 13 1.45 0.61 2.50 4.56 Sandig-moig morän Granodiorit 14 1.47 0.83 2.51 4.81 Sandig-moig morän Granodiorit 15 2.12 1.46 2.73 6.31 Sandig-moig morän Granit 16 1.22 0.61 2.38 4.21 Sandig-moig morän Granit 17 1.69 1.03 2.40 5.12 Sandig-moig morän Granit 184 5.25 0.90 2.34 8.49 Isälvsmaterial Granit 19 1.35 0.86 2.57 4.78 Sandig-moig morän Granit 20 1.91 1.13 2.16 5.20 Sandig-moig morän Tonalit 21 2.09 1.56 2.56 6.21 Sandig-moig morän Granit 22 1.72 0.73 2.58 5.03 Sandig-moig morän Granit 23 1.97 1.14 2.56 5.67 Sandig-moig morän Metabasit 3 24 1.63 1.09 2.52 5.24 Sandig-moig morän Granit 25 1.61 0.81 2.49 4.91 Sandig-moig morän Metagabbro, metadiorit 3 26 1.73 0.75 3.24 5.72 Sandig-moig morän Granit 27 1.31 0.76 2.26 4.33 Isälvsmaterial Granit 28 2.24 1.51 2.58 6.33 Grusig-sandig morän Granit 29 1.50 0.70 2.47 4.67 Sandig-moig morän Granit 30 1.46 0.80 2.63 4.89 Sandig-moig morän Fältspatrik granit 31 2.44 1.25 2.90 6.59 Sandig-moig morän Fältspatrik granit 32 1.80 1.15 2.39 5.34 Sandig-moig morän Pegmatit 33 3.00 1.75 2.66 7.41 Sandig-moig morän Metabasit 3 34 1.85 0.95 2.80 5.60 Grusig-sandig morän Metabasit 3 Min 0.87 0.40 2.16 3.84 Max 3.00 1.75 3.24 7.41 Medel 1.66 0.95 2.57 5.18 Std5 0.42 0.34 0.20 1.01 1 enligt jordartskartan 7C Borås SO, Serie Ae nr 58 2 enligt berggrundskartan 7C Borås SO, Serie Af nr 143 3 tillhör bergartsgruppen grönstenar 4 resultat har undantagits från min- och maxvärden samt beräkning av medelvärde och standardavvikelse 5 standardavvikelse Provyta 53 APPENDIX 3 Beräknad historisk vittringshastighet för kalcium, magnesium och kalium, för provlokaler belägna inom moränområden. Angivet i mekv/m2 år. Samtliga provlokaler är belägna i normalblockig morän, förutom lokal 34, där moränen är storblockig. Calculated historical weathering rate of calcium, magnesium and potassium, for sampling sites situated in till areas, in mekv/m 2 year. Provyta Ca Mg (mekv/m2 år) K Sammanlagd vittringshastighet (mekv/m2 år) 2 11.7 8.83 5.19 25.7 3 13.4 8.90 5.86 28.2 4 7.28 24.4 6.35 38.0 5 11.1 9.89 4.54 25.5 6 15.8 15.9 5.41 37.1 7 16.6 20.5 5.99 43.1 8 21.3 23.2 5.84 50.3 9 11.8 13.6 4.09 29.5 10 5.63 5.41 5.27 16.3 12 13.5 10.5 4.14 28.1 13 12.2 8.97 4.32 25.5 14 13.5 14.0 5.09 32.6 15 21.5 26.0 6.01 53.5 16 10.2 9.60 4.37 24.2 17 15.8 17.4 4.20 37.4 19 11.2 13.9 4.84 29.9 20 19.2 19.9 3.27 42.4 21 21.7 28.6 5.44 55.8 22 16.4 11.8 5.24 33.4 23 20.5 20.5 5.61 46.6 24 15.7 19.2 5.18 40.0 25 14.5 13.0 4.48 32.0 26 16.0 11.8 8.24 36.1 28 22.9 26.7 5.15 54.7 29 13.1 10.8 4.34 28.3 30 12.4 12.5 4.96 29.8 31 25.0 21.4 6.58 53.0 32 17.3 19.9 4.22 41.4 33 32.2 31.1 5.47 68.8 34 18.1 16.1 6.36 40.5 Min 5.63 5.41 3.27 16.3 Max 32.2 31.14 8.24 68.8 Medel 15.92 16.47 5.20 37.6 Std4 5.40 6.58 0.96 11.6 1 enligt jordartskarta 7C Borås SO, Serie Ae nr 58 2 enligt berggrundskarta 7C Borås SO, Serie Af nr 143 3 tillhör bergartsgruppen grönstenar 4 standardvikelse 54 Jordart1 Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Grusig-sandig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Grusig-sandig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Sandig-moig morän Grusig sandig morän Berggrund 2 Granit Metagabbro, metadiorit 3 Fältspatrik granit Amfibolit 3 Granit Granodiorit Granit Tonalit Granit Granit Granodiorit Granodiorit Granit Granit Granit Granit Tonalit Granit Granit Metabasit 3 Granit Metagabbro, metadiorit 3 Granit Granit Granit Fältspatrik granit Fältspatrik granit Pegmatit Metabasit 3 Metabasit 3