10/14/2016
Klimatmöte COP21, Paris, Dec 2015
Jordbruksmarken som kolkälla eller kolsänka
•
•
•
•
•
•
Hålla uppvärmningen under 2oC
Sikta på 1.5°C, noll‐nettoutsläpp ganska snart
Uppföljning, 5 år intervaller
Åtgärder ligger på de enskilda länderna
Frivilliga åtaganden hittills skulle resultera i 2.7 – 3.6°C
Beroende av CCS‐teknologi (carbon capture and storage) och till viss del SCC (soil carbon sequestration)
Thomas Kätterer
Sveriges Lantbruksuniversitet, institutionen för ekologi
(utan bilder pga. copyright)
Globala utsläpp av växthusgaser
Utmaningen för jordbruket 25% från den gröna sektorn
Att producera livsmedel av hög kvalitet till en växande befolkning
• på samma yta som idag
• med mindre insatsmedel (vatten, fossil energi, näring m.m.)
• med minskad miljö‐ och klimatpåverkan • med socialt och ekonomisk uthålliga metoder
• som gynnar den biologiska mångfalden i jordbrukslandskapet
IPCC 2014
Disposition
Sveriges klimatrapportering
Metan
Utsläpp 2014 (NIR 2016 exkl. LULUCF):
54,4 Mton CO2‐ekvivalenter
(bara utsläpp i Sverige räknas)
Lustgas
Övriga
• Jordbruk och växthusgaser
• Markens roll som kolsänka
• Hur man mäter kolinlgaring
• Kolbalanser i svensk jordbruksmark
• Odlingsmetoder som leder till kolinlagring Gaser
Jordbrukets andel
och källa
Uppvärmnings‐
potential (100 år)
CO2‐ekvivalenter
CO2
3%
1
CH4
50% djur 28
N2O 70% mark, gödsel
265
Mark (N2O)
Koldioxid
Hur kan jordbruket
minska sitt
klimatavtryck?
Djur och stallgödsel
(CH4, N2O)
Energianvändning
Mineralgödsel o kalk
1
10/14/2016
Dränerade våtmarker – stor källa för VHG
Marken och den globala kolcykeln (Pg C)
Sverige: 0.2 Mha brukade organogena jordar 750 +4.1 per år
550
1500 (1 m djup) 40 000
organiskt kol i sediment, våtmarker, kol, gas, olja
Subsidens, bortodling, Bälinge: 2 m under 90 år Kätterer, 1998
7
Antropogena CO2‐utsläpp (2000‐2008)
Vart tar de vägen?
1.4 Pg C år-1
Markens kolbalans styrs av fotosyntes och nedbrytning 4.1 Pg C år-1
45%
Fotosyntesen styrs av växtsamhället, klimat och markbördighet, gödsling avskogning
+
7.7 Pg C år-1
3.0 Pg C år-1
29%
kolinlagring
CO2
fotosyntes
nedbrytning
Nedbrytningen styrs främst av • kvantitet och kvalitet av det organiska materialet • Marktemperatur, vattenhalt, pH 26%
2.3 Pg C
år-1
Le Quéré et al. 2009, Nature-geoscience; Canadell et al. 2007, PNAS, updated
8
Svensk skog och mark fungerar som kolsänka
11
Att höja kolhalten i marken är en kostnadseffektiv klimatåtgärd
• ökar bördigheten (produktionen)
• fastlägger kol i marken som växterna fixerar Skogen tar upp 45 Mton CO2‐
ekv. Ökning av virkesförråd och inlagring i skogmark
Dikade torvmarker släpper ut 13 Mton
Åkermark (ungefär i balans) CO2‐utsläpp från dränerade organogena marker kompenseras ungefär av fastläggning i mineraljordar : ca 2.4 Mton CO2‐ekv.
övriga
N
H
O
C
Växtmaterial
•
•
•
•
Mull innehåller ca. 58% kol (42% i växter)
En vanlig åkerjord innehåller 5‐10 kg C per m2 (0‐25 cm)
27% C i av CO2 1 kg C motsvarar 3,67 kg
2
10/14/2016
Hur mäter man förändringar i kolförråd?
Värdefulla svenska fältexperiment
1) Gasflöden: Mikrometeorologiska metoder (eddy flux) eller kammare
• Ungefär 50 långliggande fältförsök
• De älsta startade 1936
• Olika växtföljder och skötselmetoder
• Jordprov arkiveras
• Eddy‐flux mäter hela ekosystemet
• Bra för förståelsen – hög tidsupplösning. • Relativ korta tidsserier tillgängliga Ett dygn
Achim Grelle
Norunda; SLU Fakta Skog nr 2, 2000
Hur mäter man förändringar i kolförråd?
Fleråriga växter bygger upp kolförrådet
3 platser i Norrland; 6-åriga växtföljder
2.4 Mton
CO2/år
3 4 C% i marken 1995
Rel. ökning vallareal
Sverige medeltal
30% 40% 50%
Andel vall
Kol % i marken
C% i marken
2,4 2,5 2,6 2,7
2
C% i marekn (0-20 cm)
Markinventering:
I (1988‐97), II (2001‐07), III (2010‐17)
C% i marken 2015
2 3 4
2) Återkommande inventeringar
5 år vall
3 år vall
2 år vall
1 år vall
4
3,5
3
2,5
2
1950
Rel. ökning antal hästar 1980 2000 2020 5
4,5
Poeplau et al. 2015 Biogeosciences 12: 3241–3251
Hur mäter man förändringar i kolförråd?
3) Långliggande fältförsök eller återkommande markkarteringar
1960
Foto: L Andersson
1970
1980
1990
Ericson & Mattsson, 2000; Bolinder et al., 2010, 2012
Fånggrödor, agroforestry och kantzoner fångar kväve och kol
Kol i matjorden C (ton ha-1)
Kungsängen
90
Betesmark
80
70
ΔC=30%
Ökning = 0.4 ton C /ha och år
= 1.5 ton CO2 /ha och år
60
Åker sedan
1860
50
40
1930
Åker fram till
1970, sedan
betesmark
1950
1970
1990
Resultat från långliggande försök: 0.32 ton C per hektar och år med fånggröda
2010
Kätterer et al. 2004. NCAE 70:179‐187
Högre kolhalter i betesmark (fleråriga växter) än i åkermark (ettåriga växter) Photo: Gunnar Torstensson.
Timothy and English Ryegrass
3
10/14/2016
Låga skördar (t.ex. ekologisk odling) ökar arealbehovet Skördar och markkol i Bördighetsförsöken
‐> avskogning ‐> lägre kolförråd i marken även någon annanstans
Örja, sockerbetor
Betor (ton/ha)
70
Arealbehov för att producera en viss mängd
60
50
40
högst NPK, vf1
30
ogödslad, vf2
20
Intensiv produktion
10
0
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Bioenergi
2020
Skog/Natur
C% i matjord (0‐20 cm)
Örja
Extensiv produktion
Skog/Natur
1,2
1,1
högst NPK, vf1
1
Mark C
ogödslad, vf2
0,9
0,8
0,7
1940
1960
1980
2000
2020
Mark C
Produktionen per yta måsta öka för att försörja en växande befolkning
Hög produktion ökar kolförrådet i marken (50 år i Bördighetsförsöken, vf. 2)
Urbanisering
‐ ofta på den bästa
jordbruksmarken
Jordbruksmark
är inte skyddad i
Sverige
Hög produktion leder till hög kolförråd och vice versa Gräsmattor (många med bevattning), 16 M hektar, 6 x svensk åkerareal Distribution of the fractional turf grass Distribution of the fractional turf grass area (%) in the conterminous U.S. Milesi et al., 2005 Turfgrass Management 1:83‐97
4
10/14/2016
Grönytor i städer och golfbanor kan lagra in kol
Vegationsetablering på eroderad mark
Restaurening av eroderad gräsmark ledde till fastläggning av 0.6 Mg C /ha /år i genomsnitt under 50 år (Arnalds et al., 2000)
Projekt i 3 svenska städer: 55% högre kolförråd i gräsmattor , 35% högre i ängsmarker jämfört med närliggande jordbruksmark. Dust Bowl, Nordamerika
1930‐talet Bolidens sandmagasin Aitik, utanför Gällivare
Sedan 2002 har 600 000 ton rötslam används för vegetationsetablering
Dust storm, Texas, 1935
Bar mark – risk för
erosion
Hot: Försaltning
www.nrcs.usda.gov
5
10/14/2016
Framtid: Växtförädling – flerårigt vete, bra näringsinnehåll, resistent mot sjukdomar
Tack för din uppmärksamhet!
Jerry Glover (Land Institute, Kansas) visar
rotsystemet av “intermediate wheatgrass”
Pdf kan laddas ner gratis: http://pub.epsilon.slu.se/1
Problem: lägre skörd, ogräs, växtskydd
Glover et al. 2010. AGEE 137: 3–12
Foto: Igelösa, G Börjesson
Framtid: Ett fossilfritt jordbruk
• Bioenergi ersätter diesel, restprodukter återförs
• Energin i halmen från ett hektar höstvete räcker till för att producera kvävegödsel till 12 hektar vete • Motsvarande energi från ett hektar salix räcker till kvävegödsel för 30 ha vete.
Sammanfattning:
Vad kan jordbruket bidra med?
• Permanent grön mark är det viktigaste
• Hög produktion ökar kolförrådet på plats och minskar
arealbehovet (avskogning)
• Minskad erosion och restaurering av degraderade marker
• Undvik dränering av våtmarker, anläggning av nya
• Växtförädling – fleråriga jordbruksgrödor
• Växtförädling
• Forskning, utbildning och teknikutveckling som ökar
effektiviten i alla led
6
