Förbättrad skattning av typhalter av N och P från skogs- och myrmark i södra Sverige inför PLC6

Inom PLC5 beräknades typhalterna för kväve (N) och fosfor (P) i avrinningen från skog i norra Sverige utgående från deras höjdberoende, medan de oorganiska fraktionerna hanterades som konstanter. För södra Sverige användes typhalter baserade på medianvärden uppmätta i ett antal vattendrag med skog och myr som dominerande markslag i avrinningsområdet. Den enda skogsskötselåtgärd som man tog hänsyn till var hyggen. För N baserades hyggestyphalterna på ett samband med N-nedfallet och uppmätta halter i markvatten i södra Sverige. I norra Sverige skattades hyggestyphalten genom att multiplicera skogstyphalten med faktorn 2. För fosfor multiplicerades på samma sätt skogstyphalten med en faktor för att erhålla en hyggestyphalt.

Inom ramen för tre tidigare SMED-projekt (SMED rapport nr 52:2011, SMED rapport nr 100:2011, SMED rapport nr 109:2012) har halterna av kväve (N) och fosfor (P) i avrinningen från skogs- och myrmark studerats genom mätningar i bäckvatten vid utloppet av ca 200 slumpmässigt utvalda små avrinningsområden i Dalälven och sydvästra Sverige (Viskan, Ätran, Nissan och Lagan). I dessa tidigare projekt har skogstillståndet (tillväxt, biomassa, trädslag etc.) klassificerats genom analyser baserade på metoden Probilistic Classifier och data från satellitbilder och Riksskogsinventeringen (RIS). Modeller har därefter skapats för att skatta typhalterna för N och P. Dessa modellers förklaringsgrad var betydligt högre än de som användes inom PLC5. Mätdata från de slumpade vattendragen visade också att PLC5 typhalterna påtagligt underskattade halterna N och P i sydvästra Sverige. Inför PLC6 föreligger det därför ett behov att förbättra N och P typhalterna från skog och myr särskilt i södra Sverige.

Skogstillståndet klassat med Probilistic Classifier metoden saknas för stora delar av landet, vilket innebär att förbättrade typhalter inte kan tas fram till PLC6 för dessa områden. I detta projekt har vi därför använt rikstäckande geografiska data från kNN-Sverige och Lantmäteriet för att beskriva skogs­tillståndet. kNN-Sverige är en annan metod för att karaktärisera skogstillståndet och även den baseras på satellitbilder och RIS-data.

Med hjälp av dessa allmänt tillgängliga data över skogstillståndet har kväve- och fosforhalterna i avrinningen från skogs- och myrmark i södra Sverige, söder om Siljan, modellerats för fyra årstider. Validering av modellresultaten har därefter skett mot 22 vattendrag i södra Sverige som ingår i nationell och regional miljöövervakning samt Skogsstyrelsens skogsmarkskalkningsprojekt (SKOKAL).

Resultaten av analyserna visar att data för skogstillståndet baserat på kNN inte tillför någon väsentlig information till modelleringen. De viktigaste förklarande variablerna var istället geografiska koordinater (nordlig och ostlig koordinat samt höjd över havet) och andelen skog och myr i avrinningsområdet.

Baserat på modeller utan kNN-data som förklaringsvariabler visade sig modelleringen fungera relativt bra för total-N med R2 mellan 0,22 och 0,46 för de slumpmässigt utvalda bäckarna i kalibreringsdatasetet och R2 mellan 0,11 och 0,51 för de 17 bäckarna med data för total-N i testdatasetet. För total-P fungerade modelleringen sämre, med R2 mellan 0,04 till 0,27 för kalibreringsdatasetet och förklaringsgrad nära noll för testdatasetet (22 bäckar). Med de nya modellerna skedde dock i många fall en viss överskattning av koncentrationerna av både kväve och fosfor i vattendragen i testdatasetet. Orsaken är sannolikt vattnets längre omsättningstid i de senare, vilket innebär större potential för retention av N och P.

Baserat på modeller utan kNN-data som förklaringsvariabler beräknades nya N- och P-koncentrationer för PLC5-del­avrinnings­områden. I genomsnitt är de nya koncentrationsskattningarna högre än de som användes i PLC5, framför allt i låglänta områden i sydligaste Sverige. De nya typhalterna för N är bättre än de som användes i PLC5 och kan användas i södra Sverige (söder om Siljan) för PLC6. I sydost är N-typhalterna osäkra p.g.a. avsaknad av vattenkemisk data från slumpmässigt utvalda småbäckar. Där bör nya studier initieras för att verifiera modellernas giltighet. De modellerade typhalterna för P bör inte användas för PLC6 p.g.a. låg precision i skattningarna.

Kommentar:

För att undvika otydlighet vill vi med detta förtydligande meddela att ”PLC5-områden”, som omnämns i rapporten, är identiskt med ”delavrinningsområden enligt PLC5”.

Stefan Löfgren

17 mars 2014