Base cations in forest soils : A pilot project to evaluate different extraction methods | Baskatjoner i skogsmark : Ett pilotprojekt för att utvärdera olika bestämningsmetoder

The acidification has been a known problem in Sweden for several decades. Sulphurous compounds, spread from the British Isles and the European continent led to a decrease in the pH-value of the rain that fell over Sweden. Since the acidification was discovered in the 1960s, active measures against the sulphurous deposition have been undertaken. The sulphurous deposition has decreased by 90 %, and the problem was for some time considered under control, until recently when a new era of the acidification may have started. Due to the increased demand of renewable energy, and Sweden’s potential to use biomass instead of fossil fuels, whole tree harvesting has been more utilized. Studies indicate that the forest soils are depleted in base cations in a faster rate when whole tree harvesting is performed compared to regular stem harvesting. Mass balance calculations and simulations indicate that an increased bio uptake of base cations due to whole tree harvesting leads to an increased biological acidification. However, although many studies agree that the impact of the whole tree harvest on the base cation supply of the soils is significant, long running Swedish experiments indicate that the difference between whole tree harvesting and regular stem harvesting diminishes over time. After a 40 year period, the difference in base cation supply between whole tree harvested soils and stem harvested soils are small. The reason for this could be different processes that reallocate base cations from different pools, which are not usually studied. The aim has been to investigate and evaluate different chemical extraction methods (Aqua Regia, HCl, EDTA, BaCl2, NH4OAc and water) capability to extract the base cations calcium, potassium, magnesium and sodium from four different Swedish forest soils and what this means for our understanding of how much base cations a soil contains. The extractions indicated that there is a statistical significant difference between the methods ability to extract base cations. Generally Aqua Regia was the most potent method, followed by HCl, EDTA, BaCl2, NH4OAc and water in decreasing order of effectiveness to extract the base cations. Linear correlations were found between EDTA, BaCl2 and NH4OAc. The internationally widely used method NH4OAc was considered to be at risk of underestimating the amount of base cations in the soil.

Försurningsproblematiken har länge varit ett känt problem i Sverige. Svavelhaltiga föroreningar som spreds från de brittiska öarna och den europeiska kontinenten ledde till att pH-värdet i regnet som föll över Sverige sjönk. Sedan upptäckten på 60-talet har aktiva åtgärder vidtagits mot utsläppen vilket har lett till en minskning av de försurande föroreningarna med 90 %. På grund av den stora utsläppsreduktionen som skett ansågs försurningsproblematiken vara under kontroll, tills nyligen då en ny etapp av för- surningen kan ha påbörjats. På grund av den ökande efterfrågan av förnyelsebar energi, i kombination med Sveriges stora skogstillgångar, har helträdsskörd av träd blivit alltmer nyttjad. Studier visar att markens baskatjonförråd utarmas i större utsträckning av helträdsskörd, då även grenar, rötter och toppar tas om hand jämfört med vanlig stamskörd då endast stammen tas med från skogen. Massbalanssimuleringar antyder att ett ökat bioupptag av baskatjoner på grund av helträdsskörd leder till en ökad biologisk försurning. Trots att många studier är överens om helträdsskördens inverkan på markens innehåll av baskatjoner visar lång- liggande försök i Sverige att skillnaderna mellan uttag av hela träd och stamved minskar med tiden. Efter en period på 40 år återstår endast små skillnader mellan avverknings- metoderna. Orsakerna till varför mätningarna och massbalansberäkningarna och simuleringarna inte stämmer överens kan vara många, t.ex. att det finns processer som kan omfördela baskatjoner från de som vanligtvis studeras. Syftet har varit att undersöka och utvärdera olika kemiska extraktionsmetoders (Aqua Regia, HCl, EDTA, BaCl2, NH4OAc och vatten) förmåga att extrahera baskatjonerna kalcium, kalium, magnesium och natrium från fyra olika skogsjordar i Sverige och vad resultaten betyder för vår uppfattning av mängden baskatjoner i marken. Extraktionerna visade att en statistiskt signifikant skillnad fanns mellan metodernas förmåga att extrahera de olika baskatjonerna. Generellt var Aqua Regia den metod som extraherade den största mängden baskatjoner, HCl, EDTA, BaCl2, NH4OAc och vatten följde i fallande ordning efter förmåga att extrahera baskatjonerna. Linjära korrelationer mellan EDTA, BaCl2 och NH4OAc upptäcktes. Den internationellt ofta använda metodiken för att extrahera baskatjoner, NH4OAc, ansågs riskera att underskatta mängden baskatjoner i marken.