Kvælstofkredsløb ved aldersgradueret gødskning

I Agenda projektet er gødskningens virkning på juletræsproduktionen undersøgt. Baggrunden og forsøget samt resultater for juletræernes vækst og kvalitet er beskrevet i Videnblad 5.9-50 til 5.9-53. Dette Videnblad beskriver kvælstofstofkredsløb i jule­træsbevoksninger gødsket efter den aldersgraduerede metode.

Kvalitetsjuletræer og renere miljø

Grundlaget for vores kommende gød­ningsanbefalinger er bl.a. udvikling af kvælstofmodeller, der beskriver kredsløbet af kvælstof i juletræs­bevoksninger på sand- og lerjord. Det vigtigste i disse kvælstofmodeller er træernes optagelse af kvælstof. Men optagelsen er ikke lig med gødningsbehovet, fordi træerne langt fra er 100 % effektive i deres næringsstofoptagelse. Der skal med andre ord tilføres et vist overskud af kvælstof for at sikre, at træerne får deres behov dækket, et overskud, der har tab af kvælstof fra rodzonen som bivirkning. Udfordringen er derfor at optimere træernes optag af kvælstof til fordel for både kvaliteten af træerne og miljøet. Det trækker i samme retning: Et optaget kvælstof-atom er ca. det samme som et kvælstof-atom mindre i grundvandet.

Kvælstof-model

Kvælstofmodellerne er forenklinger af vældigt komplicerede regnestykker, men grundlæggende bygger de på måling af de vigtigste tilførsler og tab af kvælstof. Den atmosfæriske tilførsel og udvaskningen af kvælstof er bl.a. beregnet ved at kombinere de målte koncentrationer af næringsstoffer med den modellerede fordampning og nedsivning ud af rodzonen.

Biomassen forklares af træhøjde

Figur 1. Biomassen som funktion af træhøjden på de to lokaliteter, Clausholm (ler) og Ry (sand). Bio-massen er tørvægten af de høstede træer. R2 be-skriver modellens evne til at forklare variationen af de målte tal. Jo tættere R2 kommer på 1, des bedre passer modellen til måleresultaterne.

Dette forskningsprojekt viser som andre undersøgelser, at både vægten af det enkelte træ og biomassen (tørstofmængden) er nøje knyttet til træhøjden (figur 1). Sammenhængen ligner hinanden på de to forsøgslokaliteter, selv om undersøgelserne viser, at træer med en given højde har mindre biomasse på den lerede Clausholm-lokalitet sammenlignet med den sandede Ry-lokalitet.

Dette skyldes, at højde/diameter forholdet ikke er ens på de to lokaliteter, og træerne gror hurtigere på Clausholm. Et træ når derfor en given højde, f.eks. 180 cm, ét år tidligere på Claus­holm end på Ry-lokaliteten. Sammen­hæn­gen på lokaliteterne kan beskrives af den matematiske vækstfunktion (konstant × e^x), hvor forøgede træhøjder giver stadigt mere og mere biomasse.

Forsøgstræerne har kun været fulgt de sidste fire år af omdriften og ikke hele deres levetid. Derfor er ovennævnte eksponentielle sammenhæng brugt til at bestemme biomassen og efterfølgende kvælstofindholdet i de tidligere aldre af træerne ud fra højden. Kvælstofindholdet (mg pr. træ) kan nemlig let bestemmes, da koncentrationen (mg/g træ) kun varierer lidt årene imellem. Det gør, at udviklingen i biomassen kan forklare indholdet af kvælstof i træerne.

Model for kvælstofoptagelse

Figur 2. Model af Nordmannsgranens optagelse af kvælstof i løbet af en omdrift i velgødede (aldersgradueret gødskning) forsøgsbevoksninger på Clausholm og Ry lokaliteterne.

På baggrund af ovenstående har vi udviklet en model for nordmannsgranens indhold og optag af kvælstof på de to lokaliteter. Disse modeller skal siden hen bruges til at udvikle generelle gødningsmodeller. Udviklingen i optagelsen af kvælstof over årene følger også en vækstfunktion (figur 2).

I starten er optagelsen af kvælstof lille. I de første vækstår udvikler optagelsen sig hurtigere på sandjorde end på lerjorde i overensstemmelse med den langsomme start på lerjordene. Efter fem års vækst vender situationen. Træerne på Clausholm har fået ”rigtigt fat”, og i løbet af de næste par år bliver optagelsen 75 % større end på Ry. I høståret, otte år efter kulturetableringen, ligger optagelsen af kvælstof på Ry ca. 45 g N pr. træ, mens den på Clausholm er helt oppe på ca. 80 g N pr. træ. Det til trods for at N-gødskningen på lerjorden er mindre.

Input til kvælstofkredsløbet

Tilførslen af kvælstof med den atmo­sfæriske deposition ligger på 18-20 kg N/ha/år. Det har stort set alle vores gødningsforsøg vist, og det gjorde forsøgene på Clausholm og Ry også. Depositionen er lidt mindre i de unge bevoksninger, fordi deres overflade og dermed deres evne til at filtrere gasser og partikler fra luften ikke er så stor, som hos de større træer. Depositionen udgør 15 – 20 % af den totale tilførsel af kvælstof, men omtrent halvdelen tilføres i træernes hvileperiode.

Den største tilførsel sker med gødsk­ningen. På grovsandede jorde (JB1 og JB3) er gødningsnormen 100 kg N/ha/år, mens den på de finsandede (JB2 og JB4), sandblandede lerjorde (JB5 og JB6), lerjorde (JB7, JB8 og JB9) samt humusjordene (JB11) er 75 kg /ha/år. Det er ikke altid, gødningsnormen opbruges. I de nedenfor viste modeller bruges normen op på lerjorden, mens der kun bliver anvendt 90 ud af de 100 kg/ha/år på sandjorden.

Output fra kvælstofkredsløbet

Kvælstof forlader hovedsageligt dyrkningssystemet på to måder: Når træerne høstes og gennem udvaskningen fra rodzonen. Men kvælstof forsvinder også fra dyrkningssystemet på andre måder, bl.a. gennem denitrifikation. Dette er en proces, hvor bakterier om-danner nitrat fra f.eks. kunstgødning til frit N2, som afgives til atmosfæren. Denitrifikation foregår i alle jordbundstyper, men er størst i fugtig jord rig på organisk stof. Denitrifika-tion regnes for at være ubetydelig i skovjorde, men kan godt udgøre 10-15 kg/ha/år i dyrket jord.

Figur 3. Model over kvælstofkredsløbet i løbet af en omdrift på otte år for aldersgraduerede, velgødskede forsøgslokaliteter på Clausholm og Ry bestemt ud fra forløbet af hugsten beskrevet i Videnblad 5.9-55. De vigtigste stofstrømme er planteoptag, udvaskning, gødskning og deposition.

Foruden jordbundsforholdene af-hænger udvaskningen af kvælstof meget af mængderne og fordelin-gen af nedbør hen over året. Nedbøren i Danmark og dermed også udvaskningsrisikoen aftager fra vest mod øst. Alt andet lige vil udvask-ningen af kvælstof derfor falde fra de sandede jordbundstyper vest for israndslinien mod de østdanske morænejorde. Udvaskningen af kvælstof afhænger også af gødsk-ningen. Tilføres mindre træer megen gødning, vil udvaskningen naturligvis blive stor, ligesom ud-vaskningen vil blive lille, hvis store træer tilføres mindre mængder gødning.

Modellen i figur 3 viser, at kvæl-stofudvaskningen på Clausholm i gennemsnit vil være ca. 15 kg N/ha/år, men at den varierer fra ca. 5 til 25 kg N/ha/år, mindst i plantningsåret, hvis der ikke gødskes, og størst det efter-følgende år, hvis startgødskningen er betydelig. Tilsvarende vil kvæl-stofudvaskningen på Ry variere fra 5 til lidt over 30 kg/ha/år, med et gennemsnit på ca. 27 kg N/ha/ år. I begge tilfælde er det meget mindre end de ca. 60 kg/ha/år, der i gennemsnit udvaskes fra landbrugsjord.

Litteratur

Hart, J.; Chastagner, G.; Dermott, G.; Langren, C. 2012: Rotational Biomass & Nutrient Accumulation of Four Christmas Tree Species. Lookout, winter 2012, side 21-23.
Pedersen, L.B.; Christensen, C.J. 2005: Vækstmodel for nordmannsgranjuletræer. – Biomasse og optagelse af næringsstoffer. Pyntegrøntserien nr. 22, Center for Skov, Landskab & Planlægning, Hørsholm. 42s. ill.

Videnblad nr.: 05.09-54
Forfattere: Lars Bo Pedersen, Claus Jerram Christensen, Morten Ingerslev og Simon Skov