Advanced

Modelling nitrogen balance in two Southern Swedish spruce plantations

Loer, Johannes LU (2016) In Student thesis series INES NGEK01 20161
Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
Abstract
Emissions from agriculture and the combustion of fossil fuels increase the atmospheric load of reactive nitrogen (N). N deposition is projected to continue posing significant harm both for environmental and human health over the upcoming decades. Eutrophication as a result of N leaching is one of the negative effects of heavy deposition. It occurs when the input of N into an ecosystem exceeds its uptake capacity. This study analysed modelled data series on nitrogen deposition, leaching, and forest growth from 1900 to 2100 for two Southern Swedish spruce forestry stands. Moreover, several modelled N fertilisation schemes were tested. A maximum bearable nitrogen input rate indicating the retainable influx of N was estimated next to a maximum... (More)
Emissions from agriculture and the combustion of fossil fuels increase the atmospheric load of reactive nitrogen (N). N deposition is projected to continue posing significant harm both for environmental and human health over the upcoming decades. Eutrophication as a result of N leaching is one of the negative effects of heavy deposition. It occurs when the input of N into an ecosystem exceeds its uptake capacity. This study analysed modelled data series on nitrogen deposition, leaching, and forest growth from 1900 to 2100 for two Southern Swedish spruce forestry stands. Moreover, several modelled N fertilisation schemes were tested. A maximum bearable nitrogen input rate indicating the retainable influx of N was estimated next to a maximum effective fertilisation rate. That threshold gave the highest application of fertiliser at which the expected biomass harvest increased. Both sites receive between 11 and 13 kg N/ha/yr of mean annual nitrogen deposition depending on the chemistry transport model applied. The first site, Hissmossa, can retain 10 kg N/ha/yr and shows harvest increase up to the single application of 20 kg N/ha per rotation period. The other study site, Västra Torup, has a maximum bearable nitrogen input rate of 12 kg N/ha/yr and fertilisers are effective up to the dose of 43 kg N/ha. In conclusion, both sites can be seen to be nitrogen saturated. Leaching should be expected, at least in reaction to biomass removal. Forest fertilisation bears only little potential to increase harvest but will probably increase the eutrophication issue. (Less)
Abstract (Swedish)
Utsläpp från jordbruk och förbränning av fossila bränslen ökar den atmosfäriska belastningen av reaktivt kväve (N). Kvävenedfall beräknas fortsätta utgöra betydande skada både för miljön och människors hälsa under de kommande decennierna. Övergödning som resultat av kväveläckage är en av de negativa effekterna av nedfallet. Den inträffar när tillförseln av N in i ett ekosystem överstiger upptagningsförmågan. Denna studie analyserar modellerade dataserier av kvävenedfall, kväveläckage och skogstillväxt mellan år 1900 och 2100 för två skånska granplanteringar. Dessutom blev kvävegödsling vid olika användningsmönster modellerat. En maximalt hållbar kvävetillförsel och en maximal effektiv gödslingsmängd uppskattades. Detta tröskelsvärde gav... (More)
Utsläpp från jordbruk och förbränning av fossila bränslen ökar den atmosfäriska belastningen av reaktivt kväve (N). Kvävenedfall beräknas fortsätta utgöra betydande skada både för miljön och människors hälsa under de kommande decennierna. Övergödning som resultat av kväveläckage är en av de negativa effekterna av nedfallet. Den inträffar när tillförseln av N in i ett ekosystem överstiger upptagningsförmågan. Denna studie analyserar modellerade dataserier av kvävenedfall, kväveläckage och skogstillväxt mellan år 1900 och 2100 för två skånska granplanteringar. Dessutom blev kvävegödsling vid olika användningsmönster modellerat. En maximalt hållbar kvävetillförsel och en maximal effektiv gödslingsmängd uppskattades. Detta tröskelsvärde gav den högsta tillförseln av gödselmedel på vilken den förväntade skörden fortfarande ökade. Bägge skogarna fick mellan 11 och 13 kg N/ha/år genomsnittliga kvävenedfall beroende på vilken vilken atmosfärisk transportmodell som användes. Den första platsen, Hissmossa, kan hålla kvar 10 kg N/ha/år med ökande skördar upp till 20 kg N/ha per omloppstid. Den andra skogen, Västra Torup, kan hålla kvar 12 kg N/ha/år med ökande skördar upp til 43 kg N/ha per omloppstid. Sammanfattningsvis kan bägge platserna ses som kvävemättade. Kväveläckage förväntas, åtminstone som ett resultat av skörd. Skogsgödsling innebär endast små möjligheter för att öka skörden, men kommer däremot sannolikt att öka läckaget. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Loer, Johannes LU
supervisor
organization
course
NGEK01 20161
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
maximum bearable nitrogen input rate, atmospheric deposition, nitrogen saturation, forest fertilisation, ForSAFE, Physical Geography and Ecosystem Science
publication/series
Student thesis series INES
report number
377
language
English
id
8881019
date added to LUP
2016-06-14 17:01:28
date last changed
2016-06-14 17:01:28
@misc{8881019,
  abstract     = {Emissions from agriculture and the combustion of fossil fuels increase the atmospheric load of reactive nitrogen (N). N deposition is projected to continue posing significant harm both for environmental and human health over the upcoming decades. Eutrophication as a result of N leaching is one of the negative effects of heavy deposition. It occurs when the input of N into an ecosystem exceeds its uptake capacity. This study analysed modelled data series on nitrogen deposition, leaching, and forest growth from 1900 to 2100 for two Southern Swedish spruce forestry stands. Moreover, several modelled N fertilisation schemes were tested. A maximum bearable nitrogen input rate indicating the retainable influx of N was estimated next to a maximum effective fertilisation rate. That threshold gave the highest application of fertiliser at which the expected biomass harvest increased. Both sites receive between 11 and 13 kg N/ha/yr of mean annual nitrogen deposition depending on the chemistry transport model applied. The first site, Hissmossa, can retain 10 kg N/ha/yr and shows harvest increase up to the single application of 20 kg N/ha per rotation period. The other study site, Västra Torup, has a maximum bearable nitrogen input rate of 12 kg N/ha/yr and fertilisers are effective up to the dose of 43 kg N/ha. In conclusion, both sites can be seen to be nitrogen saturated. Leaching should be expected, at least in reaction to biomass removal. Forest fertilisation bears only little potential to increase harvest but will probably increase the eutrophication issue.},
  author       = {Loer, Johannes},
  keyword      = {maximum bearable nitrogen input rate,atmospheric deposition,nitrogen saturation,forest fertilisation,ForSAFE,Physical Geography and Ecosystem Science},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Student thesis series INES},
  title        = {Modelling nitrogen balance in two Southern Swedish spruce plantations},
  year         = {2016},
}