Omsättning av metaller i Salixodling gödslad med slamkompost

Rapport Nr 2008-05
Omsättning av metaller i
Salixodling gödslad med
slamkompost
Kenth Hasselgren
Svenskt Vatten Utveckling
Svenskt Vatten Utveckling
Svenskt Vatten Utveckling (SV-Utveckling) är kommunernas eget FoU-program om kommunal VA-teknik.
Programmet finansieras i sin helhet av kommunerna, vilket är unikt på så sätt att statliga medel tidigare
alltid använts för denna typ av verksamhet.
SV-Utveckling (fd VA-Forsk) initierades gemensamt av Svenska Kommunförbundet och Svenskt Vatten.
Verksamheten påbörjades år 1990. Programmet lägger tonvikten på tillämpad forskning och utveckling
inom det kommunala VA-området. Projekt bedrivs inom hela det VA-tekniska fältet under huvud­
rubrikerna:
Dricksvatten
Ledningsnät
Avloppsvatten
Ekonomi och organisation
Utbildning och information
SV-Utveckling styrs av en kommitté, som utses av styrelsen för Svenskt Vatten AB. För närvarande har
kommittén följande sammansättning:
Anders Lago, ordförande
Olof Bergstedt
Roger Bergström
Per Fåhraeus
Carina Färm
Daniel Hellström
Mikael Medelberg
Marie Nordkvist Persson
Bo Rutberg
Ulf Thysell
Susann Wennmalm
Södertälje
Göteborg Vatten
Svenskt Vatten AB
Varberg
Mälarenergi
Stockholm Vatten AB
Roslagsvatten AB
Sydvatten
Sveriges Kommuner och Landsting
VA-verket i Malmö
Käppalaförbundet
Einar Melheim, adjungerad
Peter Balmér, sekreterare
NORVAR, Norge
Svenskt Vatten AB
Författaren är ensam ansvarig för rapportens innehåll, varför detta ej kan
åberopas såsom representerande Svenskt Vattens ståndpunkt.
Svenskt Vatten Utveckling
Svenskt Vatten AB
Box 47607
117 94 Stockholm
Tfn 08-506 002 00
Fax 08-506 002 10
[email protected]
www.svensktvatten.se
Svenskt Vatten AB är servicebolag till föreningen Svenskt Vatten.
Svenskt Vatten
Utveckling
Bibliografiska uppgifter för nr
Rapportens titel:
Omsättning av metaller i Salixodling gödslad med slamkompost
Title of the report:
Metal distribution in Salix plantations fertilized with sludge compost
Rapportens beteckning
Nr i serien:
2008-05
Författare:
Kenth Hasselgren, SWECO VIAK AB, Helsingborg
Projektnr:
22-124
Projektets namn:
Rening av metaller i avloppsslam och mark genom upptag i Salixodling
Projektets finansiering:
Svenskt Vatten Utveckling (f.d. VA-Forsk), Landskrona kommun, Helsingborgs
stad, Örebro kommun, Nordvästra Skånes Renhållnings AB
Rapportens omfattning
Sidantal:
Format:
2008-05
26
A4
Sökord:
Avloppsslam, energiskog, fytoremediering, kolsänka, metallupptag, Salix,
slamgödsling, slamkompost
Keywords:
Biofuel plantations, biosolids, carbon sink, energy crops, metal extraction,
phytoremediation, Salix, sewage sludge, sludge compost, willow
Sammandrag:
Metaller har mätts i en Salixodling gödslad med slamkompost avloppsslam
och flisat park- och trädgårdsavfall som ingående material. Kadmium och
även zink tas upp i stamved hos Salix i högre grad än vad som tillförs med
slamkomposten vid normala givor. Det sker således en nettobortförsel av dessa
metaller i den odlade marken. För andra metaller sker en nettoackumulation
i marken, dock i mindre omfattning jämfört med odling med konventionella
jordbruksgrödor.
Abstract:
Metals were analyzed in a willow (Salix) biomass plantation fertilized with
sludge compost from sewage sludge (biosolids) and chipped park and
garden waste as raw materials. Cadmium and also zinc was extracted by
Salix stems to a larger extent than was applied with the sludge at normal
rates. Hence a net withdrawal from the soil of these metals takes place. Other
investigated metals were accumulated in the soil, but to a lesser extent than
sludge fertilization of conventional arable crops.
Målgrupper:
Tjänstemän på kommuner, länsstyrelser och statliga verk inom VA-, miljö-,
avfalls- och energiområdet; jordbrukare, lantbruksorganisationer, forskare,
miljöjournalister.
Omslagsbild:
Salixodling som element i landskapet. Fotograf: Stig Larsson, Lantmännen
Agroenergi
Rapporten beställs från:
Finns att hämta hem som pdf-fil från Svenskt Vattens hemsida
www.svensktvatten.se
Utgivningsår:
2008
Utgivare:
Svenskt Vatten AB
© Svenskt Vatten AB
Grafisk formgivning: Victoria Björk, Svenskt Vatten
Förord
Föreliggande rapport avser en delredovisning av ett större projekt som delfinansieras av
Svenskt Vatten Utveckling. Övriga finansiärer är Landskrona kommun, Helsingborgs
stad, Örebro kommun och Nordvästra Skånes Renhållningsbolag (NSR) AB.
Delprojektet syftar till att ge ökade kunskaper kring omsättningen av metaller i
energiskog (Salixodlingar) som gödslas med kommunalt avloppsslam. I ett tidigare
delprojekt publicerat i Svenskt Vattens rapportserie – ”Omsättning av metaller i
slamgödslad Salixodling”, VA-Forsk Rapport 2003-47 – studerades metallom­
sättningen i ett 20-tal kommersiella Salixodlingar i Skåne län och Örebro län som
regelbundet slamgödslas.
I detta delprojekt har undersökts närings- och metallstatusen i en Salixodling som
gödslats med slamkompost producerad vid NSRs anläggning i Filborna, Helsingborg.
Sammanfattande slutsatser från hela projektet inkluderas i föreliggande rapport.
Projektgruppen för aktuellt delprojekt har bestått av Kåre Larsson och Jan-Erik
Petersson (Landskrona kommun), Jessica Cedervall (NSR AB) och Kenth Hasselgren
(SWECO VIAK AB, Helsingborg). Kenth Hasselgren har svarat för utvärdering
och rapportskrivning.
Helsingborg i oktober 2007
Kenth Hasselgren
Projektledare
3
4
Innehåll
Förord. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Sammanfattning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1
Inledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1Aktuell slamhantering i Sverige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 Slamgödsling i Salixodling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3Metallomsättning i Salixodling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2
Syfte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 Genomförande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1 Aktuell restprodukt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2 Salixodling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3Provtagning och analyser av jordmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.4Mätning av biomassaproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.5Provtagning och analyser av Salixved. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4 Resultat och diskussion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.1Tillförd mängd näring och metaller i slamkompost. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2 Markkemiska analyser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3Produktion av stamvedbiomassa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.4Upptag av näringsämnen och metaller i stamved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.5 Upptag i stamved relativt tillförsel med slamkompost . . . . . . . . . . . . 19
4.6 Jämförelse med andra grödor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.7 Salixodling för avlastning av kadmiumförorenad mark. . . . . . . . . . . . . 20
5 Potentialer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.1 Tidigare redovisat delprojekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2 Aktuellt delprojekt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.3Aspekter på Salixodling som kolsänka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6Slutsatser och rekommendationer från hela projektet. . . . . . . . . 23
6.1Tydligt mönster för metall­omsättningen i Salixodling. . . . . . . . . . . . . . 23
6.2Hållbar biomassaproduktion med slamgödsling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.3Differentiera och nyansera kommande regelverk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.4Kreditera Salixodling som kolsänka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Referenser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5
6
Sammanfattning
Före LRFs ”slamstopp” 1999 var slamspridning på åkermark med traditionella
jordbruksgrödor den helt dominerade slamanvändningen. Idag har denna minskat
till 10–15 % av den totala slammängden i landet. En del av slammängden, 8–10 %,
utnyttjas idag i Salixodlingar på åkermark. Denna andel bedöms öka i takt med att
en större del av jordbruksarealen i framtiden förväntas användas för produktion av
biobränslen.
Inom projektet publicerades i en tidigare rapport – ”Omsättning av metaller i
slamgödslad Salixodling”, VA-Forsk Rapport 2003-47 – resultat avseende upptag
av ”urbana” metaller i den ovanjordiska biomassan i kommersiella Salixodlingar som
gödslas regelbundet med avvattnat avloppsslam. I denna rapport redovisas resultat
från ett delprojekt omfattande närings- och metallaspekter i samband med gödsling
av Salixodling med en slamkompostprodukt framställd genom samkompostering
av avvattnat avloppsslam och flisat park- och trädgårdsavfall. Kompostering av slam
under optimala driftbetingelser kan förväntas motsvara kommande krav avseende
hygienisering av slam för slam eller slamprodukter som avses tillföras produktiv
mark.
Upptaget av de undersökta metallerna var överlag högre än i konventionella jord­
bruksgrödor i såväl ogödslade som med två olika givor med slamkompost gödslade
Salixbestånd. Resultaten underbygger och förstärker den generella slutsatsen att en
ökad Salixareal på bekostnad av traditionella jordbruksgrödor skapar goda förut­
sättningar att uppnå en minskad ackumulation och minskade halter av metaller i
den svenska åkermarken.
Upptaget av kadmium i stamveden hos Salix var klart större (10–15 gånger) än
tillförseln av kadmium med slamkompostprodukten med givor anpassade efter
dels grödans antagna fosforbehov, dels det dubbla fosforbehovet. Således kan en
Salixgröda fungera som ett biologiskt reningsfilter för kadmiumbelastad åkermark
samtidigt som slamkompostens innehåll av näringsämnen och mullbildande ämnen
kan tillgodogöras. Upptaget av zink i Salixved balanserade i stort tillförseln med
zink i kompostgivan anpassad till fosforbehovet. För övriga studerade metaller var
upptaget lägre än tillförseln med slamprodukten.
En allt mera betydelsefull aspekt på Salixodlingar generellt är potentialen som
s.k. kolsänka. Jämfört med exempelvis traditionell skog finns mer kol (3–5 gånger)
bundet i en välskött Salixodling. Motsvarande förhållande gäller vid jämförelse med
1-åriga jordbruksgrödor. Varje hektar skogsmark eller åkermark med traditionella
jordbruksgrödor som ersätts med Salixodling bidrar således till en effektivare och
ökad inlagring av kol och en minskad halt av koldioxid i atmosfären.
7
Summary
Before the national ”sludge ban” proclaimed in 1999 by LRF (general organization
of farmers in Sweden), sludge fertilization of traditional agricultural crops was
the dominating practice of sludge disposal in Sweden. Today, this has decreased to
10–15 % of the total sludge production. Currently about 8–10 % of the sludge is
utilized in willow (Salix) plantations for biofuel production on farming land. This
percentage is assumed to increase since plantations of energy crops probably will
cover a larger area of the farming land in the future.
Within this project, a report was published in 2003 (VA-Forsk, Report 2003-47,
‘Metal distribution in willow biomass plantations fertilized with biosolids’, in Swedish
with English summary) concerning uptake of ”urban” metals in harvested willow
stems in commercial biofuel plantations after repeated applications of dewatered
sludge.
This report covers results from a field project concerning nutrient and metal aspects
in a willow biofuel plantation fertilized with a product from co-composting of sewage
sludge and organic waste from parks and gardens. The composting process under
optimal conditions is supposed to meet future requirements of disinfection of
biosolids or sludge mixtures planned to be used on productive land.
The uptake in willow stems of metals was higher in comparison to traditional
agricultural crops in both non fertilized and fertilized Salix stands. The results support
the results obtained in the study in 2003. A general conclusion is that an expanded
Salix acreage, on behalf of traditional farming crops, creates prerequisites to attain
a decreased accumulation and decreased concentrations of metals in Swedish soils.
The uptake of cadmium (Cd) in stem wood exceeded clearly (10–15 times) the
application of Cd with the compost product after application rates according to
the plant requirement of phosphorus (P) or the double plant requirement of P.
Hence, a willow plantation could function as a biological filter for agricultural soils
contaminated with cadmium and at the same time take advantage of nutrients and
organic material contained in the composted sludge product. The uptake of zinc
(Zn) in Salix stems was by and large balanced with the content of Zn in the applied
sludge product. For the other metals included in the investigation, the uptake in
harvested stems was lower than the applied amounts.
An increasingly important environmental benefit of Salix plantations is the
potential as a carbon sink. Compared to traditional forests more carbon (3–5 times)
is sequestered in a well-operated Salix plantation. Corresponding conditions are
valid in comparisons with annually cultivated arable crops. Hence, every hectare of
a traditionally forested area or food crops grown on farming land that is replaced
by Salix plantations will contribute to a more effective and increased sequestration
of carbon and decreased concentrations of carbon dioxide in the atmosphere.
8
1
Inledning
februari 2007 skapar förutsättningar för en ytterligare
ökning av den koldioxidneutrala bioenergin.
Eftersom spridning av slam i Salix är etablerad kan
det förmodas att andelen slam som går till Salix
kommer att öka i takt med en ökad Salixareal. För
andra energigrödor, dvs. stråbränslen (rörflen, halm),
biogasvall, energispannmål (för etanol- eller biogas­
produktion) eller energiraps är det för närvarande
okänt i vilken omfattning dessa gödslas med slam.
Troligen står dock energispannmål för en stor andel
av de 10–15 % som går till ”Jordbruk” enligt Tabell 1
medan övriga energigrödor inte odlats i kommersiell
skala.
En samlad bedömning är således att det kommer
att finnas goda möjligheter att kunna ”inteckna” mera
slam i framtida Salixodlingar. På längre sikt kan även
andra energigrödor bli aktuella beroende på efter­
frågan på en alltmer avreglerad marknad för de areella
näringarna.
1.1Aktuell slamhantering
i Sverige
Det aktuella omhändertagandet av slammet från de
svenska reningsverken fördelas på olika användnings­
områden enligt Tabell 1-1 (efter Lind, 2007). Under
de senaste åren – i princip sedan ”slamstoppet” för
spridning på åkermark infördes 1999 – har bilden
varit ungefär densamma. Före 1999 stod spridning
av slam inom jordbruket för mer än hälften av den
producerade slammängden i landet medan framförallt
jordtillverkning har ökat. Under senare år har deponi­
täckning, vassbäddar och förbränning tillkommit som
”nya” behandlingsmetoder.
Tabell 1-1. Aktuell användning/behandling av slam från
kommunala reningsverk.
Ändamål
Jordtillverkning
60–65
Jordbruk
10–15
Salixodling på åkermark
(energiskog)
Deponitäckning
1.3Metallomsättning
i Salixodling
Andel av slam­
produktionen (%)
En utomordentligt intressant aspekt kring slam­
gödsling av Salix är möjligheten att få till stånd ett
uthålligt nettoborttag av tungmetaller från mark,
särskilt kadmium, trots att slam tillför ett visst mått
av kadmium. Det finns nämligen en rad indikationer
från försök som visar på förmågan hos Salix att om­
sätta metaller i förhållandevis hög omfattning (t.ex.
Hasselgren, 1995 och 1999; Greger och Landberg,
1999; Bertholdsson, 2001).
I ett tidigare publicerat delprojekt visade mätningar
i kommersiella odlingar att upptaget av kadmium i
skördad stambiomassa kan uppgå till 10 gånger mer
än vad som tillförs med slammet via en normal slam­
giva (Lundström och Hasselgren, 2003). Även om den
atmosfäriska depositionen inkluderas sker en netto­
bortförsel av kadmium från jordprofilen. Detta innebär
att en Salixgröda kan fungera som reningsfilter för
kadmiumbelastad åkermark samtidigt som slammets
innehåll av näringsämnen och mullbildande ämnen
kan tillgodogöras. Upptaget av zink i Salix balanserade
i stort tillförseln med slammet medan för övriga
stud­erade metaller upptaget i Salixveden var lägre än
tillförseln via slammet. Dock var upptaget större
8–10
10
Vassbäddar
3
Förbränning
2
1.2 Slamgödsling i Salixodling
Omfattningen av slamspridning i Salixodling har i stort
sett varit konstant de senaste 6–7 åren – storleks­
ordningen 8–10 % av slammängden enligt Tabell 1
– till följd av att Salixarealen har legat på samma nivå
under perioden, ca 15 000 hektar. Intresset att odla
energigrödor – inte minst energiskog (Salix) – ökar nu
starkt till följd av att energiom­ställningen kommer att
öka genom centrala intentioner och beslut i Sverige
och omvärlden. Inte minst den fjärde huvudrapporten
från FNs klimatpanel (IPCC) som publicerades i
9
jämfört med traditionella grödor för livsmedels­
produktion.
I denna rapport redovisas resultat från en studie
av metallomsättningen i Salixodling gödslad med
en kompostprodukt från Nordvästra Skånes Ren­
hållningsbolag (NSR) Återvinningsanläggning vid
Filborna i Helsingborg. I produkten ingår avloppsslam
från reningsverken i regionen.
10
2
Syfte
Vatten under 2003 och publicerades i Svenskt Vatten
Utvecklings (f.d. VA-Forsk) rapportserie (Lundström
och Hasselgren, 2003).
Avsikten med studien är att bredda perspektivet och
inkludera ytterligare en restprodukt, slamkompost,
som kan bli ett vanligt inslag i framtida energiskog­
odlingar. Mycket tyder på att ytterligare kvalitetskrav
på avloppsslam som nyttjas på produktiv mark kommer
att framförallt vara hygienisering. Det är rimligt att
anta att en väl genomförd slamkompostering kommer
att kunna möta upp till dessa krav.
Det primära målet med undersökningen är att
genom fältmätningar skapa ytterligare underlag för be­
dömningar av betydelsen av Salix som ackumulerare
av tungmetaller i tillfört avloppsslam, i detta fall en
slamkompostprodukt.
Undersökningen syftar primärt till att öka kunskap­
erna kring metallomsättningen i slamgödslad Salix­
odling. I samband med en enkät till landets länsstyrelser
och kommunala miljökontor, angående uppfattningen
om användning av kommunala restprodukter i energi­
skogsodling på åkermark, uttrycktes som ett genom­
gående önskemål mer kunskap om metallupptag/
metallackumulation i ”Restproduktbaserad Salix­
odling” (Hasselgren, 2003a).
Denna studie avses komplettera den tidigare
genomförda undersökningen av metallomsättningen
i ett 20-tal slamgödslade Salixodlingar i Skåne och
Örebro­området vilken rapporterades till Svenskt
11
3
Genomförande
En tredje delyta behölls som ogödslad kontroll.
Skyddszonen mellan delytorna uppgår till minst 20 m
obehandlad Salixyta.
Ursprungligen avsågs att skörd skulle ske vintern
2006–2007 efter ett 4-årigt skördeomdrev vilket
vanligen tillämpas efter etableringsperioden. Dock
skördades beståndet ett år tidigare av olika skäl.
Således avser här redovisade resultat från mätningar
och analyser bestånd med 1-åriga skott i inledningen
av det tredje odlingsomdrevet.
3.1 Aktuell restprodukt
NSR AB komposterar avloppsslam från kommunerna
i nordvästra Skåne i en anläggning med den totala
kapaciteten 20 000 ton/år. Avvattnat slam blandas
med park- och trädgårdsavfall (PTA) i volymproport­
ionerna 1:2. Ett användningsområde för den färdiga
kompostprodukten bedöms kunna vara gödsling av
energiskog (Salixodling). Komposteringstiden uppgår
till ca 6 månader med vändning några gånger för att
uppnå så homogena processförhållanden som möjligt.
3.3Provtagning och analyser
av jordmaterial
Prov för jordanalys togs ut från de tre försöksleden
med jordskruvborr under februari 2007. Minst 20 del­
prov från vardera delytan togs slumpmässigt på nivåerna
0–30 cm respektive 30–60 cm och slogs samman till
ett blandprov. Det översta jordlagret med bladrester
etc. skrapades av försiktigt och exkluderades från
provet. Proven levererades omedelbart till laborat­
orium för analys.
Proven analyserades med avseende på pH, Total N,
NH4 –N, NO3 –N samt totalt innehåll resp. växt­
tillgängligt innehåll av P, K, Ag, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni,
Pb, Sn och Zn.
Analysmetoder:
• pH: SS ISO 10390.
• TS: ugn 105 oC, 16 h.
• N, P: ICP-MS (ppm-nivå), ICP-OES (ppb-nivå);
växttillgängligt P-innehåll enligt AL-metoden,
SS 028310. ICP-OES.
• Metaller: SS 028150-52, 028157, 028160, växttillgängligt innehåll enligt AL- metoden, SS 028310.
ICP-OES.
3.2 Salixodling
I anslutning till komposteringsanläggningen finns
en 4 ha stor Salixodling som planterades år 1998 med
den kommersiella klonen TORA. Den aktuella klonen
härrör från en korsning mellan Salix schwerinii och
Salix viminalis och representerar en av de mest
resistenta och högproducerande klonerna från det
svenska förädlingsprogrammet kring Salix. Odlingen
skördades första gången vintern 2002/2003 och
andra gången vintern 2005/2006. Den senaste
skörden uppgick till 17,3 ton TS/ha eller i medeltal
knappt 6 ton TS/ha och år. Odlingen är således fullt
etablerad med goda förutsättningar som under­
sökningsobjekt.
På det aktuella skiftet odlades tidigare spannmål
som gödslades med avloppsslam och konventionella
handelsgödselmedel. Salixodlingen gödslades med
avloppsslam i normal omfattning i samband med
etableringen 1998. Beståndet skördades första gången
vintern 2002/2003 efter normala fem års tillväxt.
På våren 2003 i skördat bestånd gödslades delytor
om vardera ca 2 000 m2 med färdig slamkompost med
dels en giva anpassad till antaget fosforbehov under ett
skördeomdrev på fyra år (ca 2 ton slamprodukt), dels
en dubbelt så stor giva. TS-halten i slamkompost­
produkten uppgick till 54 % vilket resulterade i en
tillförsel motsvarande 5,4 respektive 10,8 ton TS/ha.
3.4Mätning av
biomassaproduktion
För varje delyta valdes slumpmässigt ut 5 dubbelrader,
varav en sträcka på 10 m per dubbelrad, dvs. ca 40–50
plantor, kapades med röjsåg. Kapade plantor vägdes
omedelbart i omgångar med hjälp av fältvåg. Detta gav
12
således 5 viktresultat per delyta för Salixved i friskt
tillstånd.
Eftersom förbandet är 1,5 m + 0,75 m (konvent­
ionellt dubbelradsförband) blir ytan för 10 radmeter
22,5 m2 som således friskvikten relaterades till för att
få ett areellt produktionsmått (kg/m2 eller ton/ha). En
fördel med skörd av delar av löpande rader är att döda
eller utgångna plantor ”inkluderas” i beräkningen av
den areella tillväxten, vilket ger den mest realistiska
uppskattningen av skördeutfall.
för torkning och analys för att bl.a. erhålla torr­
substansinnehållet och därefter biomassaproduktionen
(ton TS/ha) med hjälp av friskvikten.
Växtproven analyserades med avseende på TS, N,
P, K, Ag, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sn och Zn.
Analysmetoder:
• TS: ugn 85 oC, 72 h.
• N, P: ICP-MS (ppm-nivå), ICP-OES (ppb-nivå)
• Metaller: SS 028150-52, 028157, 028160. ICP-OES.
3.5Provtagning och analyser
av Salixved
Från vardera av delmängden per delyta med kapat
vedmaterial togs slumpmässigt ut ca 20 stambitar, ca
10 cm långa, som transporterades till laboratorium
13
4
Resultat och diskussion
gränsvärden. Noterbart är att kadmium­innehållet i
slammen och PTA är lika stort (ca 0,5 ppm). Vidare är
nickel- och kromhalterna högre i PTA medan övriga
studerade parametrar uppvisar högre koncentrationer
i slammen än i PTA.
För slamkompostprodukten understiger samtliga
metaller utom bly tillåten tillförd mängd areellt vad
gäller enkel giva. Beträffande koppar, kvicksilver och
zink kan även den dubbla givan till synes accepteras
med hänsyn till aktuell föreskrift. Enkel giva stämmer
bäst överens med P-behovet hos Salix. Med en optimal
resurshushållning följer således att enkel giva, dvs.
en giva som matchar fosforbehovet hos Salix räknat
på den fosformängd som bortförs med skördat ved­
material, bör eftersträvas. I detta specifika fall blir
dock bly begränsande enligt regelverket.
4.1Tillförd mängd näring och
metaller i slamkompost
Närings- och metallinnehåll i tillförd slamkompost­
produkt framgår av Tabell 4-1 respektive Tabell 4-2.
Det konstateras att fosfortillförseln ligger på
gränsen vid den dubbla givan för hög P-klass (III–V),
vilken gäller för det aktuella skiftet. Ingående PTA
har högre innehåll av kväve och kalium än de
ingående avloppsslammen vilket ger gynnsammare
N–P–K-proportioner jämfört med enbart slam.
Beträffande metallinnehållet i slamkompostpro­
dukten så understiger detta gränsvärdet för tillåtna
halter. Eftersom slamkomposten är en blandad produkt
måste dock varje ingående delprodukt klara haltgräns­
värdena enligt SFS 1998:944. Inget av de ingående
avloppsslammen eller PTA överskrider förordningens
Tabell 4-1. Halter och tillförda mängder av näringsämnen med slamkompost.
Näringsämne
Halt
g/kg TS
Enkel giva
kg/ha/år
Dubbel giva
kg/ha/år
Gränsvärde
kg/ha/år
Fosfor (P)
8,4
11
22
22/351
Kväve (N)
11
15
30
1502
Kalium (K)
2,7
3,6
7,3
–
Svavel (S)
3,3
4,5
8,9
–
1(SNFS
2 (SNFS
1994:2), 35 kg/ha för jord med P-klass I–II, 22 kg/ha för jord med P-klass III-IV
1994:2), 150 kg NH4 –N/år
Tabell 4-2. Halter och tillförda mängder av metaller med slamkompost.
Metall
Arsenik (As) 3
Halt
mg/kg TS
Gränsvärde1
mg/kg TS
Enkel giva
g/ha/år
5,9
Dubbel giva
g/ha/år
4,4
–
Bly (Pb)
29,7
100
40
80
25
Kadmium (Cd)
0,51
2
0,69
1,4
0,75
Koppar (Cu)
108
600
150
290
300
Krom (Cr)
19,7
100
27
53
40
Kvicksilver (Hg)
0,34
2,5
0,46
0,92
1,5
Nickel (Ni)
11,5
50
16
31
25
Zink (Zn)
216
800
290
580
600
1(SFS
1998:944)
1994:2)
3 Arsenik är inte en metall utan ett toxiskt halvmetalliskt grundämne
2 (SNFS
14
12
Gränsvärde2
g/ha/år
–
4.2 Markkemiska analyser
Vid provtagningstillfället var marken vattenmättad
och ställvis översvämmad varför mikrobiell nitrat­
reduktion kan ha förekommit. Dock torde mark­
temperaturen ha varit tillräckligt låg för att åtminstone
delvis missgynna de biologiska processerna. En viss
ökning av ammoniumförekomsten konstaterades i de
behandlade försöksleden även om den totala kväve­
halten oförklarligt var låg i skiftet med högsta givan.
Ett frågetecken är också de lägre fosforhalterna särskilt
beträffande den lättillgängliga fraktionen, i det översta
markskiktet efter gödsling. En del av förklaringen
kan vara ett högre fosforupptag till följd av den
ökade tillväxten i dessa skiften men som framgår av
avsnitt 4.3 nedan torde fosfortillförseln ha varit
En sammanställning av analysresultaten från jord­
provtagningen avseende näringsämnen och metaller
framgår av Tabell 4-3 (koncentrationer) och Tabell 4-4
(mängder), se nästa sida. Vid beräkningen av före­
komsten i hela den mätta jordprofilen (0,6 m) enligt
Tabell 4-4, har jorddensiteten antagits till 1,25 ton
ts/m3 och medelvärden av analysvärdena för de båda
skikten använts.
En viss ökning av pH-värdet i hela den mätta jord­
profilen efter gödsling med biogödsel noterades. En
förklaring kan vara att miljön gynnat denitrifikation.
Tabell 4-3. Koncentrationer av näringsämnen och metaller (mg/kg ts) inom markskikten 0–30 cm och 30–60 cm
med avseende på ”växtillgänglig” fraktion (AL) och ”total” fraktion (TOT).
Parameter
Kontroll
0–30
cm
pH (enheter)
Kjeldahl-kväve (Kj-N)
Ammonium-kväve (NH4 –N)
Nitrat-kväve (NO3 –N)
Fosfor (P)
Kalium (K)
Nickel (Ni)
Koppar (Cu)
Zink (Zn)
Kvicksilver (Hg)
30–60
cm
6,1
7,5
6,4
7,7
6,4
7,7
1630
338
1690
279
1200
528
11
11
20
18
15
11
6,6
7,4
1,7
3,6
8,5
4,6
39
104
37
103
49
307
666
304
603
312
80
82
89
99
72
72
557
688
640
734
733
663
AL
0,54
0,53
0,49
0,59
0,44
0,54
TOT
12,0
11,9
13,6
14,3
13,0
14,1
AL
AL
1,0
1,1
1,1
1,3
1,3
1,5
TOT
8,8
13,1
11,7
15,0
10,9
14,8
0,96
0,52
0,80
0,68
0,80
0,74
TOT
7,7
7,1
8,6
8,5
7,9
8,2
AL
5,1
2,9
4,3
3,2
4,6
3,3
AL
40,7
30,4
47,6
31,6
45,5
31,8
0,003
0,003
0,003
0,004
0,003
0,006
0,13
0,056
0,10
0,061
0,10
0,063
0,070
0,034
0,073
0,037
0,075
0,034
0,16
0,18
0,22
0,16
0,22
0,16
AL
0,11
0,025
0,071
0,029
0,079
0,033
TOT
0,17
0,35
0,18
0,12
0,76
0,21
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
0,076
0,040
0,082
< 0,02
0,076
0,049
AL
0,65
0,24
0,56
0,19
0,68
0,23
TOT
13,3
8,0
14,6
7,9
15,8
9,0
AL
AL
AL
TOT
Bly (Pb)
0–30
cm
133
TOT
Tenn (Sn)
30–60
cm
622
TOT
Kadmium (Cd)
0–30
cm
TOT
TOT
Silver (Ag)
30–60
cm
Dubbel giva
AL
TOT
Krom (Cr)
Enkel giva
15
Tabell 4-4. Innehåll av näringsämnen och metaller i medeltal inom hela det analyserade markskiktet (0,6 m).
Parameter
Kontroll
AL
Enkel giva
TOT
AL
Dubbel giva
TOT
AL
TOT
Kväve (N), kg/ha
140*
7 500**
170*
7 400**
150*
6 600**
Fosfor (P), kg/ha
650
3 500
530
3 600
570
3 400
Kalium (K), kg/ha
610
4 700
710
5 200
540
5 100
Krom (Cr), kg/ha
4,0
90
4,1
100
3,7
100
Nickel (Ni), kg/ha
7,9
82
9.0
100
10
96
Koppar (Cu), kg/ha
5,6
56
5,6
64
5,8
60
Zink (Zn), kg/ha
30
270
28
300
30
290
Silver (Ag), g/ha
23
700
26
600
34
610
390
1 300
410
1 400
410
1 400
Kadmium (Cd), g/ha
Tenn (Sn), g/ha
Kvicksilver (Hg), g/ha
Bly (Pb), kg/ha
510
1 900
380
1 100
420
3 600
<150
440
<150
<380
<150
470
3,3
80
2,8
84
3,4
93
* NH4 –N + NO3 –N
** Kj-N (NH4 –N + Org-N) + NO3 –N
tillräcklig om man jämför med det mätta upptaget i
stamveden.
Beträffande metaller har det överlag skett en viss
ökning efter tillförseln med slamkompostprodukten
även om förändringarna får betraktas som tämligen
små. Det finns ingen ”dramatik” i analysbilden som
tyder på att det skulle vara något problem att tillämpa
gödsling med slamkompost i Salixodling ur mark­
kvalitetssynpunkt. Å andra sidan är den studerade
tidsperioden kort och eventuella förändringar visar
sig först på längre sikt.
Tabell 4-5. Tillväxt av stamvedbiomassa, 1-åriga skott
på 9-åriga rötter.
Behandling
Friskvikt
(kg/
delyta)
TS-halt
(%)
29,0
37,5
4,8
26,5
37,0
4,4
20,5
37,5
3,4
13,0
35,6
2,1
33,5
37,8
5,6
Medelvärde
24,5
37,1
4,1
Slamkompost,
normalgiva
31,8
40,2
5,7
30,6
39,2
5,3
28,7
39,9
5,1
30,0
39,0
5,2
26,7
39,3
4,7
Medelvärde
29,6
39,5
5,2
Slamkompost,
dubbelgiva
30,5
39,6
5,4
32,5
40,3
5,8
30,6
39,3
5,3
34,6
39,3
6,0
34,0
38,8
5,9
32,4
39,5
5,7
Ogödslat
4.3Produktion av
stamvedbiomassa
Resultaten av tillväxten av Salixstammar (ved + bark)
för de 1-åriga skotten redovisas i Tabell 4-5.
Det ogödslade försöksledet uppvisade en avsevärt
ojämnare tillväxt för blotta ögat jämfört med de
gödslade bestånden. Detta bekräftades också av data
från delvägningarna. Avkastningen var också 20–30 %
lägre än i de gödslade försöksleden. Att inte gödsla Salix
slår således förhållandevis snabbt igenom på tillväxten
även om marken initiellt har en relativt god närings­
status.
Medelvärde
16
Skörd
(ton
TS/ha)
De gödslade försöksleden gav en såväl jämnare som
högre tillväxt jämfört med de ogödslade bestånden.
Även TS-halten i stammarna var drygt 5 % högre.
Den dubbla slamkompostgivan gav ca 10 % högre
avkastning mätt som torrsubstansmängd än den
teoretiskt behovsanpassade fosforgödslingen. Det kan
konstateras att även efter skörd förmår de unga skotten
redan första säsongen att producera mer biomassa vid
god näringstillförsel. Fosfortillförseln är styrande för
att inte riskera övergödsling men det är givet att vid den
dubbla kompostgivan tillförs kväve och andra närings­
ämnen (främst kalium, magnesium, kalcium, svavel
och mikroämnen) i högre grad och närmare till vad
som motsvarar grödans behov.
Lantmännen Agroenergi, som sedan 1987 svarat för
det nationella förädlingsprogrammet avseende Salix
för energiproduktion, har korsat fram kloner som ger
en betydligt högre avkastning än de äldre sorterna.
Jämfört med den gamla klonen 78183 – som brukar
användas som referens – ger den här aktuella klonen
TORA drygt 50 % högre skörd.
Innehållet av N, P och K är nära generella rapporterade
data som är 0,5 %, 0,1 % respektive 0,25 % av torr­
substansen (t.ex. Hasselgren, 2003b). Gödsling med
slamkompost förefaller inte ha någon nämnvärd in­
verkan på halterna av näringsämnen i stamveden.
Detta är inte heller att förvänta.
Beträffande metaller så är det de mest lättrörliga
ämnena, framförallt kadmium och zink samt i viss mån
koppar som tenderar att resultera i ökade koncentrat­
ioner i stamveden efter ökad tillförsel via slamkompost­
produkten. Erfarenheten från andra undersökningar
är att koncentrationen av flertalet metaller, inte minst
de mest mobila, minskar med ökad biomassa, egent­
ligen stamtjocklek (t.ex. Greger och Landberg, 1999;
Hasselgren 1999). Anledningen till detta är att vikt­
andelen bark relativt hela stammen (bark + ved) är
mindre för stora och kraftiga skott och att metalljoner
i huvudsak transporteras upp i växten genom barken
och inte i de förvedade central delarna i stammen.
Vi har här att göra med en Salixsort som genererar
ett större antal relativt sett tunna skott snarare än ett
färre antal kraftigare skott med en större stamtjocklek.
Enligt beskrivningen för klonen TORA så känne­
tecknas denna av långa skott med färre stammar än
många andra sorter. Dessutom är det 1-årsskott som
skördats och analyserats vilket också innebär tunnare/
smalare skott än vid normalskörd av 3- till 5-åriga
bestånd.
En hypotes är att det kan finnas en potential att
skörda oftare om målet är att maximera upptaget av
metaller om det samtidigt är så att inte biomassa­
tillväxten blir lägre totalt sett. Tillväxtresultaten som
4.4Upptag av näringsämnen
och metaller i stamved
I Tabeller 4-6, 4-7 och 4-8 har sammanställts analyser
från samtliga delytor avseende närings- och metall­
innehåll i skördat vedmaterial. Det finns inga värden i
analysresultaten som avviker från det gängse mönstret.
Tabell 4-6. Koncentration av näringsämnen och metaller i stamved från ogödslade bestånd.
Parameter
Delyta 1
Delyta 2
Delyta 3
Delyta 4
Delyta 5
Medel
Kväve (N), % av TS
0,600
0,540
0,560
0,800
0,680
0,640
Fosfor (P), % av TS
0,107
0,105
0,111
0,109
0,115
0,109
Kalium (K), % av TS
0,308
0,271
0,278
0,278
0,268
0,281
Krom (Cr), ppm av TS
<1
<1
<1
<1
<1
<1
Nickel (Ni), ppm av TS
0,77
1,2
0,92
0,74
0,84
0.89
3,8
3,8
3,5
4,1
4,0
3,8
53,0
48,8
50,6
48,0
55,6
51,2
0,013
0,013
0,010
0,010
0,012
0,012
Koppar (Cu), ppm av TS
Zink (Zn), ppm av TS
Silver (Ag), ppm av TS
Kadmium (Cd), ppm av TS
Tenn (Sn), ppm av TS
Kvicksilver (Hg), ppm av TS
Bly (Pb), ppm av TS
1,7
1,5
1,6
1,4
1,5
1,5
0,14
0,061
0,056
0,068
0,057
0,076
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
<0,02
0,93
1,2
0,30
0,35
0,38
0,63
17
Tabell 4-7. Koncentration av näringsämnen och metaller i stamved från bestånd efter enkel giva med slam­
kompost.
Parameter
Delyta 1
Delyta 2
Delyta 3
Delyta 4
Delyta 5
Medel
Kväve (N), % av TS
0,520
0,510
0,470
0,650
0,550
0,540
Fosfor (P), % av TS
0,111
0,110
0,108
0,113
0,110
0,110
Kalium (K), % av TS
0,255
0,254
0,240
0,266
0,242
0,251
Krom (Cr), ppm av TS
<1
<1
<1
<1
<1
<1
Nickel (Ni), ppm av TS
0,55
0,77
0,71
0,75
0,81
0,72
5,1
4,7
4,4
3,9
4,2
4,5
68,3
61,2
55,0
51,9
49,2
57,1
0,015
0,017
0,010
0,015
0,011
0,014
1,8
2,1
1,8
1,6
1,6
1,8
Koppar (Cu), ppm av TS
Zink (Zn), ppm av TS
Silver (Ag), ppm av TS
Kadmium (Cd), ppm av TS
Tenn (Sn), ppm av TS
Kvicksilver (Hg), ppm av TS
Bly (Pb), ppm av TS
0,10
0,063
0,051
0,047
0,035
0.059
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
<0,02
1,1
1,2
0,23
0,92
0,25
0,74
Tabell 4-8. Koncentration av näringsämnen och metaller i stamved från bestånd efter dubbel giva med slam­
kompost.
Parameter
Delyta 1
Delyta 2
Delyta 3
Delyta 4
Delyta 5
Medel
Kväve (N), % av TS
0,490
0,500
0,540
0,620
0,680
0,570
Fosfor (P), % av TS
0,105
0,101
0,105
0,098
0,105
0,103
Kalium (K), % av TS
0,237
0,224
0,243
0,235
0,228
0,233
Krom (Cr), ppm av TS
<1
<1
<1
<1
<1
<1
Nickel (Ni), ppm av TS
0,65
0,67
0,66
0,72
0,81
0,70
Koppar (Cu), ppm av TS
Zink (Zn), ppm av TS
Silver (Ag), ppm av TS
Kadmium (Cd), ppm av TS
Tenn (Sn), ppm av TS
Kvicksilver (Hg), ppm av TS
Bly (Pb), ppm av TS
4,3
4,4
4,3
4,1
4,0
4,2
59,9
59,3
58,2
59,4
60,6
59,5
0,013
0,012
0,011
0,012
0,012
0,012
1,7
2,0
2,3
2,0
2,3
2,1
0,040
0,030
0,032
0,035
0,037
0,035
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
< 0,02
<0,02
0,30
0,250
0,26
0,83
0,35
0,40
uppnåtts här ger dock ingen anledning att misstänka
reducerade tillväxtnivåer. Dock är det okänt vad som
händer med produktiviteten om skörd upprepas varje
år under hela eller delar av tiden som en generation
Salixodling normalt är högproduktiv, dvs. 25–30 år
Om målet är att optimera metallupptaget i Salix­
bestånd så bör egenskaperna vara en hög tillväxt och
en hög förmåga att omsätta metaller. Eftersom det
veterligen inte idag förädlas med avseende på metall­
aspekten kan kanske en oftare återkommen skörd ge
motsvarande effekt.
Av Tabell 4-9 (nästa sida) framgår det areella upptaget
av närings­ämnen och metaller. Dessa data stämmer
väl överens med resultaten från den tidigare under­
sökningen inom projektet med 10-talet kloner som
gödslades med konventionellt avloppsslam (Lundström
och Hasselgren, 2003).
18
Tabell 4-9. Areellt upptag av näringsämnen och metaller i undersökta Salixbestånd med 1-åriga skott jämfört
med den tidigare undersökningen.
Parameter
Kontroll
Enkel giva
Dubbel giva
Tidigare undersökning
Medel
Spridning
Kväve (N), kg/ha
26
28
32
–
–
Fosfor (P), kg/ha
4,5
5,7
5,9
–
–
Kalium (K), kg/ha
12
13
13
–
–
Krom (Cr), g/ha
<4,1
<5,2
<5,7
1,5
0,1–3,6
Nickel (Ni), g/ha
3,6
3,7
4,0
3,4
0,8–6,6
16
23
24
19
3,4–40
210
300
340
430
110–850
0.049
0,073
0,068
0,057
0,008–0,17
Koppar (Cu), g/ha
Zink (Zn), g/ha
Silver (Ag), g/ha
Kadmium (Cd), g/ha
6,2
9,4
12
10
2,2–34
0,31
0,31
0,20
0,6
0,06–1,6
<0,082
<0,10
<0,11
–
–
2,6
3,8
2,3
2,9
0,15–8,2
Tenn (Sn), g/ha
Kvicksilver (Hg), g/ha
Bly (Pb), g/ha
4.5 Upptag i stamved relativt
tillförsel med slamkompost
således nettobortförsel från odlingsytan innebärande
att kväve och kalium måste tillföras på annat sätt för en
långsiktigt uthållig produktion. Beträffande kadmium
är resultatet likartat med resultatet från den tidigare
undersökningen (Lundström och Hasselgren, 2003),
nämligen att jorden successivt kommer att tömmas
på kadmium genom upptaget i Salixgrödan.
Av tabellen ovan framgår att ”enkel giva” som
initiellt avsåg en anpassning till behovet av fosfor över­
skattades. I själva verket skulle halva denna giva räcka
såvida den årliga tillväxten och upptaget blir likartade
även om skörd skulle ske med 4- till 5-åriga skott.
Om tillförseln av slamkompost balanseras mot det
här mätta upptaget av fosfor (dvs. ca hälften av det
ursprungligen antagna) skulle samtidigt kadmium
tas upp i Salix med en mängd som skulle uppgå till ca
25 gånger den mängd kadmium som finns i slam­
gödselprodukten under förutsättning att inte upptags­
mönstret förändras.
Det finns en trend med ökade Cd-halter i skördade
stammar vid ökad tillväxt, jfr Tabell 4-6 till 4-8. Ökad
giva med biogödsel resulterade i något ökad tillväxt
varför en minskad giva för att balansera P-tillförsel
med P-upptag torde ge en något lägre tillväxt och
följaktligen ett något minskat upptag av kadmium.
Klart är emellertid att bortförseln av kadmium
kommer att vida överstiga den mängd kadmium som
tillförs med slamprodukten.
För att uppnå en långsiktigt hållbar situation bör –
som vid all växtodling – eftersträvas att inte tillföra
mer substans till Salixodlingar än vad som tas upp
och bortförs från odlingsytan. I Tabell 4-10 jämförs
upptag av näringsämnen och metaller med tillförda
mängder.
Således konstateras att upptaget av kväve, kalium
och kadmium i skördad stambiomassa var större än
vad som tillfördes med slamkomposten även vid den
dubbla givan. För zink matchade upptaget tillförseln
med en enkel kompostgiva. För dessa ämnen erhålls
Tabell 4-10. Upptag i stamved relativt tillförsel av
näringsämnen och metaller (%).
Parameter
Enkel giva
Dubbel giva
Kväve (N)
190
110
Fosfor (P)
52
27
Kalium (K)
360
180
Krom (Cr)
<19
<11
Nickel (Ni)
23
13
Koppar (Cu)
15
8,1
100
59
1 300
860
<22
<12
10
3,2
Zink (Zn)
Kadmium (Cd)
Kvicksilver (Hg)
Bly (Pb)
19
4.6 Jämförelse med andra grödor
och år, Källa: Johannesson och Nielsen (2003)). Det
sker således en kontinuerlig nettoackumulation av
kadmium i den absoluta merparten av den svenska
åkermarken med ständigt ökade halter även exkluderat
innehållet i gödseln.
För metaller med ett lägre upptag i Salix än vad
som tillförs med slamkomposten kan konstateras att
ackumulationen i marken är lägre än för exempelvis
vetekärna enligt Tabell 4-12. Undantag utgör koppar
och tenn.
Enligt redovisningen ovan erhålls såväl nettobortförsel
från som nettoackumulation av metaller i odlingen
efter gödsling med slamkomposten beroende på vilken
metall det gäller. I jämförelse med några vanliga grödor
är det generella mönstret att upptaget och bortförseln
från odlingsytan är högre för Salix, exemplifierat med
kadmium (Tabell 4-11) och med några olika metaller
beträffande vete (Tabell 4-12).
Jämfört med vete och oljeväxter omsätter Salix ca
40 gånger mer kadmium och mer än så jämfört med
korn och havre. Notabelt är att alla grödor utom Salix
och morot enligt Tabell 4-11 tar upp mindre mängd
kadmium än det atmosfäriska nedfallet (=0,5 g Cd/ha
4.7 Salixodling för avlastning av
kadmiumförorenad mark
Tabell 4-11. Upptag av kadmium i Salix samt sju andra
jordbruksgrödor.
Gröda
Halt
Upptag
Relativt
upptag
mg/kg TS
g/ha/år
Salix =
Index 100
Salix
1,8
9,4
100
Höstvete*
0,044
0,23
2,4
Havre*
0,036
0,13
1,4
Vårkorn*
0,019
0,065
0,7
Rågvete*
0,046
0,23
2,4
Potatis*
0,053
0,47
5,0
Oljeväxter*
0,082
0,21
2,2
0,28
1,5
16
Morot*
* Källa:
Eftersom kadmium tillhör den överlag viktigaste
metallen att fasa ut från kretsloppet kan det vara
intressant att bedöma potentialen hos Salixsystemet
som ett biofilter för rening av kadmiumkontaminerad
jordbruksmark.
Baserat på uppnådda resultat sker ett kadmiumupp­
tag i Salixstammar motsvarande ca 10 g Cd/ha och år
(jfr Tabell 4-9). Innehållet av växttillgänglig och total
mängd kadmium i markens översta profil (0,6 m) inom
vilket huvuddelen av det aktiva rot­systemet finns
mättes till ca 400 g Cd/ha respektive ca 1 400 g Cd/ha
(jfr Tabell 4-4). Om exempelvis målet är att halvera den
växttillgängliga delen för att komma ner i halter mot­
svarande situationen före handelsgödselanvändningen
tog ordentlig fart med början efter andra världskriget,
skulle detta ta ca 400/2 x 10 = 20 år i anspråk. I vilken
grad den icke-växttill­gängliga andelen blir tillgänglig
på sikt efter vittring och balansering av jämviktsläget
efter att viss mängd av den lättillgängliga andelen
omsätts av Salixgrödan är svårbedömd.
Det torde emellertid stå tämligen klart att Salix till
skillnad från de flesta andra grödor kan bidra till av­
lastning av kadmium i belastade jordar och därmed
hjälpa till att betala av på denna del av vår miljöskuld.
Idag utgör som regel inte Salixflis någon domin­
erande andel av bränslemixen i energiproduktions­
anläggningarna varför metallhalterna i askan är
täm­ligen låga. Ifall omfattningen av Salixodling ökar
kraftigt och upptaget av metaller uppnår extrema
nivåer, kan halterna öka och avskiljning av metaller
i askan erfordras vid askåterföring, alternativt askan
deponeras.
Johannesson och Nielsen (2003)
Tabell 4-12. Upptag av metaller i Salix jämfört med
vetekärna.
Metall
Ni
Upptag g/ha/år
Salix
3,7
Relativt
upptag
Vetekärna1
Salix/Vetekärna
1
3,7
Cu
23
28
0,82
Zn
300
160
1,8
Ag
0,073
<0,003
>24
Cd
9,4
0,21
45
Sn
0,31
0,5
0,62
Pb
3,8
0,044
86
Cr
<5,2
0,066
<79
1Källa:
Eriksson (2001)
20
5
Potentialer
alkylbenzensulfonater (LAS) (e.g. Paulsrud och
Lyngstad, 2003).
5.1 Tidigare redovisat delprojekt
5.3Aspekter på Salixodling
som kolsänka
I den första delrapporten redogjordes för några pot­
entialer avseende Salixodling i allmänhet och särskilt
kopplingen till avloppsslam. Dessa omfattade främst
kopplingen i ett nationellt perspektiv mellan tillgång
på näringsämnen (primärt fosfor) i slam och till­
gången på framtida Salixarealer, vidareförädling mot
ett ännu effektivare Salixmaterial med ökad förmåga
att omsätta metaller samt fortsatt arbete mot ut­
fasning av metallförekomsten i slam med prioritet av
särskilt koppar och bly. Dessa potentialer och re­
kommendationer gäller fortfarande.
Sedan projektet startade för drygt fem år sedan har
problemen med klimatförändringar orsakade av antro­
pogena utsläpp aktualiserats. Biobränslen är koldioxid­
neutrala, dvs. den utsläppta mängden koldioxid vid
förbränningen av biomassan återbinds genom fyto­
syntesen då nytt organiskt material produceras. Då
biobränslen ersätter fossila energislag minskar således
utsläppen av koldioxid till atmosfären i motsvarande
grad.
Utöver detta är en alltmera betydelsefull aspekt
kring Salixodling dess stora potential som kolsänka
– dvs. inlagring av kol i biomassan. Eftersom innehållet
av kol i biomassan är direkt proportionellt mot
tillväxten och Salix tillhör de växtslag som på våra
breddgrader ger den största areella avkastningen av
biomassa, tillhör också Salix det växtslag som har
den största mängden kol i den stående biomassan.
Välskötta Salixodlingar tar exempelvis upp 3–5
gånger så mycket kol som traditionell skog (Lindroth,
2006). Grelle m.fl. (In press) redovisar mätningar som
tyder på att en Salixodling kan binda upp till inte
mindre än 60 gånger mer kol än en granodling. Den
Salixodlingen utgör visserligen en ”modellanläggning”
på en liten yta och som sköts minutiöst noga som
bas för olika forskningsändamål men jämförelsen
visar ändå på den stora potential som finns att seriöst
kalkylera med Salix som en mycket god kolsänka.
För att ge en storleksordning av den praktiska pot­
entialen uppskattar Lindroth (2006) att ca 100 000 ha
Salixodlingar som ersätter annan odling ger netto 4 %
minskade koldioxidutsläpp enbart genom funktionen
som kolsänka. Detta motsvarar Sveriges hela bidrag till
utsläppsminskningar enligt Kyoto-protokollet. Efter­
som det bedöms att vi i Sverige har en överskottsareal
på 0,5–0,6 miljoner ha åkermark (cf. Herland, 2005),
skulle Salixodlingen kunna utökas utan större konflikt­
hinder.
För att producera Salixflis, dvs. för etablering (inkl
återställning), gödsling, skörd och transport, uppgår
utsläppen av växthusgaser till ca 7 g CO2-ekvivalenter
5.2 Aktuellt delprojekt
I denna rapport har ytterligare en aspekt adderats.
Genom att samkompostera slam och park- och
trädgårdsavfall erhålls en produkt som jämfört med
ordinärt avloppsslam har en mera jordliknande
struktur och som också kan vara lämplig att använda
i Salixodling. På samma sätt som i fallet gödsling med
icke komposterat avloppsslam uppnås motsvarande
effekter avseende tillväxtökning och upptag av metaller
resulterande i en hållbar nettobortförsel av kadmium
och zink samt – i jämförelse med slamanvändning
för produktion av traditionella jordbruksgrödor – en
lägre grad av ackumulation i marken av flertalet av de
övriga studerade metallerna.
Mycket talar för att hygienisering av slam eller
slam­produkter som används för olika odlingsändamål
kommer att bli ett allmänt krav i framtiden. Det är
rimligt att anta att en effektiv komposteringsprocess
med avdödning av eventuellt förekommande patogener
kan komma att motsvara framtida hygieniseringskrav
vid återföring av näringsämnen och mullbildande
ämnen till produktiv mark. En positiv bieffekt är att
en god kompostering medför nedbrytning av vissa mer
eller mindre svårnedbrytbara organiska ämnen som
t.ex. PAH, ftalater (DEHP), nonylfenol och linjära
21
per MJ (Börjesson, 2006a). Utsläppen av CO2 från
energiutvinningen betraktas som neutral då motsvar­
ande mängd CO2 återbinds i biomassan vid ny pro­
duktion av Salixved. Som en jämförelse kan nämnas
att utsläppen av växthusgaser från energiproduktion
baserad på fossil olja uppgår till 76 g CO2-ekvivalenter
per MJ (Börjesson, 2006a). Således är CO2-utsläppen
från Salixsystemet ca 1/10 av motsvarande utsläpp vid
energiproduktion från olja.
Med ett ökat intresse för biobränslen diskuteras allt­
mer deras energieffektivitet, eller energibalans. Ibland
framförs påståenden om att det åtgår mer energi för
att producera biobränsle än vad som finns i biobränslet,
medan andra påståenden gör gällande att ett stort
nettoöverskott av energi fås. Med energibalans menas
energiutbytet dividerat med all den energi som använts
i produktionskedjan, från odling till och med för­
ädling/konvertering av biobränslet.
Vid produktion av Salixflis är energibalansen ca 21
(Börjesson, 2006a). Detta betyder således att mindre
än 5 % av den energi som erhålls ur biomassan används
som hjälpenergi. Jämfört med odling av ettåriga grödor
som t.ex. raps och spannmål för produktion av livs­
medel eller energi är energibalansen för Salix drygt 3
gånger högre. Vidare är utsläppen av växthusgaser,
övergödande och försurande ämnen som kan bilda
fotokemiska oxidanter 2–4 gånger högre än från Salix­
systemet.
En möjlighet på sikt är att utvinna etanol från Salix
på åkermark när denna teknik blir kommersiell.
Cellulosabaserad etanolproduktion har avsevärt bättre
”energi- och miljödata” än etanol från 1-åriga jord­
bruksgrödor som exempelvis spannmål (jfr Börjesson,
2006b).
Gödsling är den aktivitet i Salixodling som kräver
mest insatsenergi, ca 50 % av den totala, och ger också
upphov till huvuddelen av emissionerna. Detta hänger
samman med ett stort energibehov framförallt vid
framställning av gödselmedel, särskilt kvävegödsel­
medel, och därmed höga utsläpp av växthusgaser.
Genom att använda avloppsslam som gödselmedel
i Salixodling minskar ytterligare såväl energiinsatsen
som utsläppen. En beräkning efter data från Börjesson
(2006) och Hasselgren (2003b) uppskattas energi­
insatsen vid slamgödsling av Salixodling minska med
ca 25 % jämfört med användning av konventionella
handelsgödselmedel. Detta ökar det totala energi­
utbytet i Salixsystemet med drygt 10 % och reducerar
utsläppen i motsvarande grad. Vid produktion av slam­
kompost åtgår ett visst merarbete (främst blandningsoch vändningsinsatser) jämfört med användning av ett
ordinärt avloppsslam vilket torde ge en något mindre
ökning av energiutbytet och något ökade utsläpp.
22
6Slutsatser och
rekommendationer
från hela projektet
• För att skapa ytterligare hållbarhet i systemet slam­
användning-Salix bör ur metallbudgetsynpunkt i
första hand Cu- och Pb-innehållet i slam reduceras.
Således rekommenderas prioriterade insatser av­
seende de större punktkällorna: kopparledningar i
fastighetsbeståndet (Cu) och bilvårdsanläggningar
(Pb).
Det huvudsakliga syftet med projektet, genomfört som
två delprojekt, har varit att genom direkta mätningar
i fält verifiera förmågan i kommersiella slamgödslade
Salixodlingar att omsätta ”urbana” metaller.
Det första delprojektet genomfördes under 2002–
2003 och omfattade ett 20-tal odlingar i Skåne och i
Örebro-området gödslade vid ett flertal tillfällen med
konventionellt avloppsslam. Resultaten finns public­
erade i VA-Forsk Rapport 2003-47.
Det andra delprojektet som redovisas i denna rapport
omfattade en mindre odling i Helsingborg planterad
och slamgödslad 1998, skördad vintern 2002–2003,
gödslad våren 2003 med en slamprodukt framställd
genom kompostering av avvattnat avlopps­slam och
flisat park- och trädgårdsavfall samt skördad vintern
2005–2006. Mätningar utfördes under februari 2007.
I detta kapitel sammanfattas de primära slutsatserna
inom projektet samt lämnas några rekommendationer
som växt fram inom projektgruppen under de fem år
som arbetet pågått.
6.2Hållbar biomassaproduktion
med slamgödsling
• Tillväxten i undersökta slamgödslade Salixbestånd
var jämförbar med tillväxten i konventionellt
gödslade Salixbestånd. Med fosfor som styrande
parameter tillgodoses även delar av kväve- och
kaliumbehovet.
• Näringsbehovet i Salixodling är av samma stor­
leksordning som för traditionella jordbruksgrödor
varför slamgivorna är likartade. Slam från landets
reningsverk antas potentiellt kunna tillgodose
fosfor­behovet för den framtida bedömda Salix­
arealen i landet.
• Med slamkompost uppnås en bättre balans i tillförda
näringsämnen jämfört med enbart slam genom att
koncentrationerna av kväve och kalium är högre i
park- och trädgårdsavfall än i slam.
• Förutom näringsaspekten ger slamkompostering en
gödselprodukt med högre kvalitet än enbart slam
genom att förutsättningar för avdödning av pot­
entiella patogener och nedbrytning av organiska
spårämnen skapas.
6.1Tydligt mönster för metall­
omsättningen i Salixodling
• Upptaget av de nio undersökta metallerna – Ag,
Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sn och Zn – i skördad
Salixstamved var överlag högre än i traditionella
jordbruksgrödor. En ökad Salixareal på bekostnad
av arealen för de traditionella jordbruksgrödorna
innebär således möjligheter att uppnå en minskad
ackumulation av metaller i den svenska åkermarken.
• Upptaget av Cd i stamveden – 6–12 g Cd/ha och
år – var 10–15 gånger större än tillförseln av Cd
med slam eller slamkompost vid normala slamgivor
och enligt gällande regelverk. Även med det atmo­
sfäriska nedfallet av kadmium (ca 0,5 g Cd/ha och
år) inräknat sker en uttalad nettobortförsel av Cd
från jordprofilen.
• Upptaget av Zn i stamved balanserade i stort tillförseln av Zn med slam eller slamkompost.
6.3Differentiera och nyansera
kommande regelverk
• Vid kommande översyn av riktlinjer och regelverk
för slamanvändning på produktiv mark rekommend­
eras differentiering av gränsvärden m.m. med hänsyn
till dels stora skillnader i omsättning av metaller
mellan Salix och konventionella jordbruksgrödor,
dels odlingssystem med respektive utan traditionell
växtföljd.
• Kommande riktlinjer och regelverk bör också
23
nyanseras med hänsyn till skillnader i växters
närings- och metallomsättning beroende på de stora
klimatologiska variationerna i landet.
6.4Kreditera Salixodling
som kolsänka
• Med eller utan slamgödsling resulterar en välskött
Salixodling i en inbindning av kol i mark-växtsystemet som är högre än för de flesta andra odlings­
system vi känner till på våra breddgrader. En ökad
Salixareal på bekostnad av arealen för traditionella
jordbruksgrödor eller konventionell skog kan så­
ledes bidra till att uppnå en hållbar reduktion av
koldioxidhalten i atmosfären.
• Med slamgödsling ger dessutom ersättningen av
handelsgödsel minskade utsläpp av växthusgaser
genom dels reducerad energianvändning vid fram­
ställning av kvävegödselmedel, dels reducerad
drivmedelsanvändning vid transporter av handels­
gödselmedel.
• Energiutbytet för att producera Salixflis är klart
högre jämfört med energiutbytet vid produktion av
1-åriga grödor för livsmedels- eller energiändamål.
Detta ger överlag lägre utsläpp av växthusgaser.
24
Referenser
Andersson, L. (2007). ”Bioenergi från jordbruket – en växande resurs”. SOU 2007:36.
Bertholdsson, N-O. (2001). ”Fytoremediering av tungmetaller med hjälp av Salix”.
Sveriges Utsädesförenings Tidskrift 2/2001: 84–90.
Börjesson, P. (2006a). ”Livscykelanalys av Salixproduktion”. Rapport 60, Institutionen
för miljö- och energisystem, Lunds universitet, Lund.
Börjesson, P (2006b). “Energibalans för bioetanol – En kunskapsöversikt”. IMES/
EESS Rapport 59, Institutionen för miljö- och energisystem. Lunds universitet,
Lund.
Eriksson, J. (2001). ”Halter av 61 spårelement i avloppsslam, stallgödsel, nederbörd
samt i jord och gröda.” Naturvårdsverket Rapport 5148.
Greger, M. och Landberg, T. (1999). ”Use of willow in phytoextraction”. Internat­
ional Journal of Phytoremediation, 1(2): 115–124.
Grelle, A., Aronsson, P., Weslein, P., Klemedtsson, L. och Lindroth, A. (In press).
“Large carbon-sink potential by Kyoto forests in Sweden – a case study on willow
plantations”. Manuskript för tryckning i tidskriften Tellus, Blackwell Synergy
Publishing.
Hasselgren, K. (1995). ”Kadmium i Salixodlingar efter behandling med kommunala
restprodukter”. Rapport 1995/1. Vattenfall Utveckling AB, Stockholm.
Hasselgren, K. (1999). ”Utilization of sewage sludge in short-rotation energy forestry
– a pilot study”. Waste Management & Research, 17: 251–262.
Hasselgren, K. (2003a). ”Utnyttjande och behandling av restprodukter i Salixodling
– erfarenheter från kommunala anläggningar”. Rapport till Energimyndigheten,
mars 2003. SWECO VIAK AB, Malmö.
Hasselgren, K (2003b). ”Use and treatment of municipal waste products in willow
biomass plantations”. Rapport nr 3242, Institutionen för teknisk vattenresurslära,
LTH, Lunds universitet, Lund.
Herland, E. (2005). ”LRFs energiscenario till år 2020 – Förnybar energi från jordoch skogsbruket ger nya affärer och bättre miljö”. 2:a remissversionen, februari 2005.
LRF, Stockholm.
Johannesson, M. och Nielsen, B. (2003). ”Värdering av möjligheterna att rena svensk
åkermark från kadmium med hjälp av Salix”. ER 11:2003, energimyndigheten,
Eskilstuna.
Lind, A. (2007). Personlig kommunikation. Svenskt Vatten, Stockholm.
25
Lindroth, A. (2006). Personlig kommunikation. Institutionen för naturgeografi,
Lunds universitet, Lund.
Lundström, I. och Hasselgren, K. (2003). ”Omsättning av metaller i slamgödslad
Salixodling”. VA-Forsk Rapport Nr 2003-47, Svenskt Vatten, Stockholm.
Paulsrud, B och Lyngstad, E. (2003). ”Reduksjon av organiske miljøgifter og smitte­
stoffer ved ulike behandlingsmetoder for organisk avfall i Norge”. Aquateam,
Norsk Vannteknologisk Senter A/S, Oslo, Norge.
26
Omsättning av metaller i Salixodling gödslad med slamkompost
Box 47607 117 94 Stockholm
Tfn 08 506 002 00
Fax 08 506 002 10
E-post [email protected]
www.svensktvatten.se