Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning"

Lennart Martinsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning FD Åsa Kasimir Inst. f. Geovetenskaper, Göteborgs universitet asa.kasimir@gvc.gu.se Uppsala

2 Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning FD Åsa Kasimir Inst. f. Geovetenskaper, Göteborgs universitet asa.kasimir@gvc.gu.se Uppsala

3 Lustgas produceras biologiskt och är en naturlig del av biogeosfären Varför blir det lustgas?

4 Hole in the Pipe NO N 2 O NO N 2 O N 2 NH 4 + NO 3 - Nitrifikation Denitrifikation Utlakning (Firestone & Davidsson, 1989)

5 NUE, Nitrogen-use Efficiency N 2 O handelsgödsel NH 4 NO 3 SOM NH % 60% kg N ha -1 i matjorden NO 3 - Flöden och process-täthet avgör om det blir N över för andra processer; upplagring, nitrifikation, denitrifikation, ammonikavdunstning, utlakning

6 Nr-cycle connected to C-cycle C N

7 Dränering av organogen mark frigör kol och kväve C N

8 Process - våtmark Vattenmättad jord ansamling växtrester (torv) långsam nedbrytningen i syrefri miljö. CO2 CH4 N2O = zero C N

9 Process dränerad mark Upplagrat växtmaterial börjar brytas ner - kol och växtnäringsämnen frigörs. CO 2 N 2 O Ditch C N

10 Fritt oorganiskt Nr Immobilization Bundet Organiskt N Mineral N NH 4 + NO 2 - NO 3 - Mineralization Netto mineralisering avgörande för N 2 O

11 N 2 O, nu den tredje viktigaste långlivade växthusgasen Koncentration av N 2 O vid WMO/GAW luftprovtagningsstationer, som funktion av latitud och år

12 Global population growth projections of 2 3 billion people over the next 40 years, combined with changing diets, result in a predicted increase in food demand of 70% by Erisman et al. Nature Geoscience 2008

13 IPCC Physical Science Basis, AR5 Chapter 6

14 N-fixering Global tillförsel av kväve från atmosfärens N 2 till "reaktivt N" T= Tg N år Fossila bränslen BNF odlade Haber-Bosch BNF, hav BNF, land Åska (Galloway et al. 2004, Biogeochemistry)

15 AR5 I, Climate Change 2013, the Physical Science Basis Chapter 6

16 Hur räknar man ut hur mycket N 2 O som avgår? 7 Direkt emission från mark N 2 O emission, kg N ha -1 yr y = 0,0125x + 0,91 R 2 = 0, N application, kg N ha -1 yr -1 Data från: Bouwman A.F., Nutrient Cycling in Agroecosystems 1996

17 Svensk rapportering till klimatkonventionen (UNFCCC) TABLE 4.D SECTORAL BACKGROUND DATA FOR AGRICULTURE Inventory 2012 Agricultural Soils Submission 2014 v1.2 (Sheet 1 of 2) SWEDEN GREENHOUSE GAS SOURCE AND SINK CATEGORIES IMPLIED EMISSION ACTIVITY DATA AND OTHER RELATED INFORMATION EMISSIONS FACTORS Description Value N 2 O kg N/yr kg N 2 O-N/kg N (2) (Gg) 1. Direct Soil Emissions N input to soils Synthetic Fertilizers Nitrogen input from application of synthetic fertilizers 146,728, Animal Manure Applied to Soils Nitrogen input from manure applied to soils 61,185, N-fixing Crops Nitrogen fixed by N-fixing crops 35,064, Crop Residue Nitrogen in crop residues returned to soils 49,504, Cultivation of Histosols (2) Area of cultivated organic soils (ha/yr) 144, Other direct emissions (please specify) 0.03 Use of sewage sludge as fertilizers (specify) 1,608, Pasture, Range and Paddock Manure N excretion on pasture range and paddock 44,671, Indirect Emissions Atmospheric Deposition Volatized N from fertilizers, animal manures and other 36,138, Nitrogen Leaching and Run-off N from fertilizers, animal manures and other that is lost through leaching and run-off 53,136, Other (please specify) 2.21 Cultivation of mineral soils Area of cultivated mineral soils (ha) 2,808,

18 FIE (Fertiliser Induced Emission) Har blivit till ett begrepp i.e. emission beror av gödsling

19 N 2 O i atmosfären För-industriell [N 2 O]=270 nmol / mol Tillförsel: 10,2 Tg N 2 O-N / år Bortförsel: 10,2 Tg N 2 O-N / år Steady-state Atmosfär Ekosystem Crutzen et al. (2008) Atmos. Chem. Phys. 8,

20 N 2 O i atmosfären För-industriell [N 2 O]=270 nmol / mol Tillförsel: 10,2 Tg N 2 O-N / år Bortförsel: 10,2 Tg N 2 O-N / år År 1995 [N 2 O]=315 nmol / mol Tillförsel: 15,8 Tg N 2 O-N / år Bortförsel: 11,9 Tg N 2 O-N / år Antropogen global tillförsel: 5,6-6,5 Tg N 2 O-N / år Därav jordbruk: 4,3-5,8 Tg N 2 O-N / år

22 N 2 O från Sandjord, Mellby i Halland. Två led med 120 kg N ha -1 år -1, Kalcium Ammonium Nitrat, och en ogödslad kontroll. Samma emission från alla led: 2 kg N 2 O-N ha -1 år -1. Markens brukningshistoria avgörande, inte gödslingen Control Broadcasting Drilling 150 µg N 2 O-N m -2 h May June May June July August September October November December February March April May June

Logården experimental farm Organic Spring

23 Logården experimental farm Organic Spring Wheat Green Manure Ley Winter Oil Seed Rape Winter Wheat Green Manure Ley Winter Rye Field Beans Integrated Spring Wheat Green Manure Ley Green Manure Ley Winter or Spring Rape Winter Wheat Oats Field Beans Manual Chambers

24 N 2 O emission oftast låg µg N2O-N m-2 h April March 2006 B1 B2 C2 C6 April March 2007 B1 B7 C2 C5 Average emission kg N 2 O-N ha -1 yr -1 Integr. faba beans, 2.3 ± 0.5 Org. beans / spring wheat, 0.4 ± 0.1 Fig. 1. N 2 O emission over one year from organic (green) and integrated (blue) management. Two crops in a 7-year rotation, faba beans (light color) and spring wheat (dark color). Box-plot showing median, 25 and 75% percentiles, whiskers show 10 and 90% percentiles.

25 Inte ens gödslingen gav emissionstopp kg N i NP 60 kg N i Axan µg N2O-N m -2 h µg N2O-N m -2 h Apr May -20 Apr May

26 Spannmål odlad på mineraljord i norra Europa Medelemission kg N 2 O-N ha -1 yr -1 Ogödslat: 2,2 ± 0,3 Gödslat 3,4 ± 0,7 Logården: 0,9 ± 0,1 Kasimir Klemedtsson & Smith, 2011 Biogeosciences

27 Figure 1. LCA of greenhouse gas emissions due to production of ethanol from wheat. Kasimir Klemedtsson & Smith, 2011 Biogeosciences

28 N 2 O intensity, Logården data Lustgasemission i förhållande till skördens kväveupptag g N 2 O-N per kg N i biomassa ovan jord 40 B = Beans W= Wheat = integrated 30 = organic B W B W Kvävegödsling, Kg N ha -1 år -1 efter Van Groenigen et al. 2010, Towards an agronomic assessment of N 2 O emissions: a case study for arable crops. European Journal of Soil Sciences

29 Markfuktens betydelse

30 Falköping skog

Produktion styr Bleken and Bakken, 1997: Mängd N som behöver tillsättas i primärproduktionen för att erhålla en produkt som innehåller 1 kg N: 1 kg N i Produkt Kg kväve till

31 Produktion styr Bleken and Bakken, 1997: Mängd N som behöver tillsättas i primärproduktionen för att erhålla en produkt som innehåller 1 kg N: 1 kg N i Produkt Kg kväve till åker: Grönsaker och spannmål 3 kg N Mjölkprodukter 14 kg N Köttprodukter, ätbara delar 21 kg N 1 kg N i Mjöl 2 kg N sprids 1 kg N i Mjölk 13 kg N sprids 1 kg N i Kött 20 kg N sprids

32 Undvik överflöd av Nr!

33 Risk Utmaning Möjlighet

Relevanta dokument

Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning

Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning FD Åsa Kasimir Klemedtsson Inst. f. Geovetenskaper, Göteborgs universitet asa.kasimir@gvc.gu.se Nässjö 2014-03-11 N 2 O, nu den tredje viktigaste långlivade