B209 - Institutionen för geovetenskaper

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