Odlade torvjordar och växthuseffekten pilotprojekt

Transkript

1 Odlade torvjordar och växthuseffekten pilotprojekt Örjan Berglund & Kerstin Berglund Sveriges Lantbruksuniversitet Institutionen för markvetenskap Avdelningen för hydroteknik Rapport Report Swedish University of Agricultural Sciences Uppsala 2009 Department of Soil Sciences Division of Hydrotechnics ISSN (online)

2 Denna serie rapporter (ISSN ) utges av Avdelningen för hydroteknik, Institutionen för markvetenskap vid Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala med början Serien publiceras endast elektroniskt och ersätter den tidigare tidskriftsserien Avdelningsmeddelanden (ISSN ) utgiven mellan åren This series of Reports (ISSN ) is published by the Division of Hydrotechnics, Department of Soil Sciences, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, starting in The reports are only published electronically and are replacing the former series of Communications (ISSN ).

3 Sveriges Lantbruksuniversitet Institutionen för markvetenskap Avdelningen för hydroteknik Rapport Report Swedish University of Agricultural Sciences Uppsala 2009 Department of Soil Sciences Division of Hydrotechnics ISSN (online)

4

5 Innehåll Bakgrund... 4 Problemställning... 4 Material och metoder... 5 Resultat... 5 Hösten Våren Slutsatser Referenser BILAGA BILAGA BILAGA

6 Bakgrund I naturligt tillstånd sker en anhopning av organiskt material i våra torvmarker vilket gör att de binder stora mängder kol. Hastigheten varierar mellan 5 och 50 g C/m 2 och år. Vid dränering och uppodling av en torvmark ökar genomluftningen av jorden, vilket i sin tur medför att det organogena materialet bryts ned snabbare än om marken lämnats orörd. Vid nedbrytningen av det organogena materialet frigörs växthusgaser som t.ex. CO 2, N 2 O och CH 4 (Kasimir- Klemedtsson et al., 1997). CO 2 emissionerna dominerar vid god syretillgång medan CH 4 främst avges under anaeroba förhållanden. De organogena jordarna (8 % av all odlad jord) dominerar växthusgasemissionerna från odlad jord i Sverige. Växthusgasförlusterna från dessa jordar bidrar med så mycket som 10 % (Eriksson, 1991) av de totala antropogena utsläppen (där fossila bränslen står för huvuddelen) och påverkar i hög grad jordbrukssektorns bidrag av växthusgaser. Idag baseras dessa uppskattningar på osäkra uppgifter både avseende arealen organogen jord och jordarnas växthusgasbidrag per ytenhet (Berglund, 1996; Berglund och Berglund, 2008). Gasemissionsmätningar från odlad mark sker ofta på ett fåtal punkter per fält eller genom integration över ett större område med mikrometerologiska metoder (Campbell et al., 2004), vilket ger en stor osäkerhet i uppskattningen av gasavgången. En lysimeterundersökning som genomfördes visade på stora variationer i CO 2 emission mellan olika platser, torvtyper och dräneringdjup (Berglund et al., 2007), samtidigt som fältförsök under samma period visade på mycket stor rumslig variation inom samma fält. Detta kan bero på att de organogena jordarna uppvisar mycket stor spatial variation i fysikaliska och kemiska egenskaper, ofta större än på mineraljordarna. Ett sätt att skaffa sig information om denna variation är genom att mäta den elektriska konduktiviteten i marken med en EM38 (Geonics Ltd, Mississauga, Ontario, Kanada), vilken är känslig för skillnader i halten organiskt material och den vattenhållande kapaciteten (Delin och Berglund, 2005). Ett annat sätt att uppskatta vattenhaltsvariationen är att mäta den naturliga gammastrålningen från 40 K, som avges från berggrund/mineraljord och som avskärmas av vatten, vilket gör att ytor som innehåller mycket vatten inte ger något eller mycket lågt utslag vid gammaspektrometermätningar (Ek et al., 1992). Utifrån dessa variationer identifieras delområden med likartade markförhållanden. Inom dessa mer homogena zoner mäts sedan CO 2 emission och ett antal markegenskaper såsom vattenhalt, skrymdensitet, marktemperatur, glödförlust och ph. I denna pilotundersökning är målsättningen är att finna bättre metoder för att beräkna växthusgasavgången från odlade organogena jordar. Problemställning CO 2 emissionen från odlade torvjordar uppvisar en stor rumslig variation vilket ger osäkra uppskattningar av gasavgången. Hypoteser: CO 2 emissionen varierar med markens egenskaper Den spatiala variationen i markegenskaper på en odlad torvjord kan kartläggas genom att mäta den elektriska konduktiviteten eller gammastrålning Genom att korrelera CO 2 emissionen med olika markegenskaper kan en bättre uppskattning av gasavgången från de odlade torvjordarna göras. 4

7 Material och metoder Försöksplatsen var en kärrtorvjord med ett torvdjup på ca 1 meter. Jord från fältet har tidigare använts i växthusgasmätningar i lysimetrar inom EUROPEAT, ett EU-projekt som pågick mellan 2002 och 2006 (Berglund et al., 2007). Google karta! EM38 är ett instrument som mäter markens elektriska ledningsförmåga (konduktivitet) (Söderström, 2004). Vid kartering dras instrumentet efter en 4-hjuling samtidigt som positionen mäts med DGPS (positionsnoggrannhet < 2m) och data från EM38 och GPS registreras kontinuerligt. EM38 skapar ett elektromagnetiskt fält som ger upphov till ett sekundärt magnetfält som registreras och förhållandet mellan dessa magnetfält är en funktion av konduktiviteten. Beroende på om instrumentet vinklas horisontellt eller vertikalt, mäter man konduktiviteten främst i markytan, 0-50 cm eller i det senare fallet cm med en maximal respons på ca 40 cm djup (Sudduth et al., 2001). I detta försök mätte vi Figur 1. Huv och Vaisala GMP 343 för CO 2 mätning. konduktiviteten med båda metoderna. Konduktiviteten påverkas av t ex mullhalt och markvattenhalt, så variationer i konduktivitet visar på variationer i dessa egenskaper, som i sin tur påverkar CO 2 emissionen. CO 2 emissionen mättes (BILD) genom att cirkulera atmosfär från en 28 cm hög mörk kammare som ställs på markytan, genom en koldioxidanalysator (Vaisala GMP343) och under 3 minuter mäta CO 2 koncentrationsökningen (Figur 1). Vattenhalten mättes dels gravimetriskt (0-10 och cm) med volymsäkra prov och dels med en Profile Probe (Delta-T Devices Ltd) som mäter den dielektriska konstanten på djupen 10, 20, 30 och 40 cm. Vid mätningar våren 2009 användes även en mullvad (the Mole Mullvaden, The Soil Company - som mäter gammastrålning från 40 K, 238 U, 232 Th, och 137 Cs (Söderström et al., 2008). Resultat Mätningarna utfördes den 21 oktober 2008 och den 14 maj 2009 för att kunna jämföra variationskartorna vid olika årstider och vattenhalt. Hösten 2008 Konduktivitetsmätningarna med EM38an ger ca ett värde per 2,5 meter i körriktningen och man kör med en spårvidd av ca fem meter. På fältet så mättes 3448 punkter. I figur 2 visas alla mätpunkter från EM38-körningen. Anledningen till att man kör lite sick-sack är för att kunna se att EM38 värdet är stabilt under hela körningen. 5

8 em38 CV0_5 25,5-32,8 32,9-34,8 34,9-36,8 36,9-40,5 40,6-47,7 Ü1:1 500 Figur 2. Alla mätpunkter vid EM38 körning vid Örke 21 oktober För att få värden för hela fältet så interpolerades värdena med metoden kriging (Oliver et al., 1989). I figur 3 jämförs de ytliga värdena (0-50 cm) med de djupare (0-100 cm). Värdena för den djupare mätningen visar på samma mönster som den ytliga fast med högre värden. 6

9 Figur 3. Interpolerade värden från den ytliga (shallow, 0-50 cm djup) och den djupa (deep, cm djup) EM38 mätningen vid Örke 21/10/2008. Vid höstmätningen mättes även jordens dielektriska egenskaper (en form av vattenhaltsmätning) med en Profile Probe från Delta-T. Vi gjorde 2 transekter över fälten och i figur 4 kan man se Profile Probevärdet (mv) och EM38 värdet från den djupare körningen. Trots att både EM38 värdet och Profile Probevärdet skall vara ett mått på vattenhalten, så var sambandet inte helt tydligt, med ganska låga R 2 -värden. Man kan dock se att den djupare EM38 mätningen (0-100 cm) gav bäst överensstämmelse med Profile Probe mätningen (figur 5). 7

10 Figur 4. EM38 mätning 0-100cm och Profile Probemätning på 30 cm djup. 8

11 Figur 5. Ytlig (0-50 cm) och djup (0-100 cm) EM38 mätning mot Profile Probevärde på djupen 10, 20, 30 och 40 cm 9

12 Våren 2009 Under våren (14/5/09) genomfördes en mer utförlig undersökning där EM38 mätningen kompletterades med gammastrålningsmätning med mullvad (figur 6). Man kan i korrelationstabellen (tabell 1) se att EM38 värdena visar på liknande variation både på djupet och mellan höst och vår men man inte hitta några samband mellan de olika gammastrålningarna. Intressant dock med de höga 137 Cs värdena som antagligen härstammar från Tjernobylolyckan. Samtidigt som EM38mätningen genomfördes även en fältundersökning i 40 punkter i vilka även bl.a. CO 2 emission, vattenhalt (gravimetriskt), vattenhalt (ProfileProbe), C, N, ph, torvdjup (19 punkter) mättes (Bilaga 1). 40 K 137 Cs 232 Th 238 U Figur 6. Gammastrålningskartor från 40 K, 137 Cs, 232 Th och 238 U. 10

13 I princip kan man bara se en korrelation mellan C och N samt mellan vattenhalterna på olika nivåer (Bilaga 2). Figur 7 visar de 40 provpunkterna och CO 2 avgången från dessa. Det är stor variation i gasavgång mellan punkterna, från 521 mg CO 2 m -2 h -1 till 6638 mg CO 2 m -2 h - 1. Vi fann inget samband mellan gasavgången och någon av de andra parametrarna vi mätte. Vi delade in fältet i 8 konduktivitetszoner (EM38) och erhåll då en bättre korrelation mellan konduktiviteten och vattenhalten mätt med Profile Probe (Bilaga 3). Om man bortser från två extremvärden (outliers) blir sambandet mellan EM38-värdet och ProfileProbe-värdet på 20 cm djup mycket bättre (R 2 = 0.89), men vi fick fortfarande inget samband mellan EM38- värdet och CO 2 emissionen eller torvdjup. Tabell 1. Korrelation mellan den djupa EM38 mätningen 2008 (08EM38 100), den ytliga 2008 (08EM3850), den ytliga 2009 (09EM3850) och gammastrålning från kalium (K40), torium (Th232), uran (U238) och cesium (Cs137) Layer 08EM EM EM38 50 K40 Th232 U238 Cs137 08EM EM EM K Th U Cs

14 Figur 7. Karta över fältet vid Örke som visar EM38 värdena som bakgrund och CO2 emissionerna från de 40 punkterna som cirklar. Slutsatser Kartorna från EM38 körningen visar att det finns en variation i konduktivitetsegenskaper som är bestående mellan djup och årstid. Vi hittar ett visst samband mellan EM38värdena och vattenhalten mätt med Profile Probe, men i övrigt så fann vi inga samband mellan de olika parametrarna (EM38, CO2emissioner, ph, torvdjup, γ-strålning, C, N, och skrymdensitet). Det måste således vara någon faktor som vi ej mätt som påverkar variationen som EM38 kartan visar. Liksom i tidigare studier kan vi se att CO2 emissionerna uppvisare en stor variation, men vi har inte med denna pilotundersökning kunnat hitta någon samvariation med de parametrar vi mätt. Framtida undersökningar bör även innehålla mikrobiella parametrar för att eventuellt hitta sambanden där. 12

15 Referenser Berglund, K., Cultivated Organic Soils in Sweden: Properties and Amelioration. PhD Thesis, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, 39 pp. Berglund, Ö. and Berglund, K., Distribution and cultivation intensity of agricultural organic soils in Sweden and an estimation of greenhouse gas emissions, Geoderma, In Press, Corrected Proof. Swedish University of Agricultural Sciences, Department of Soil Sciences, Uppsala, pp Berglund, Ö., Berglund, K. and Klemedtsson, L., A lysimeter study on the effect of temperature on CO2 emission from cultivated peat soils, Sent to Geoderma. Swedish University of Agricultural Sciences, Department of Soil Sciences, Uppsala, pp Campbell, D., Smith, J. and Thornburrow, B., Net ecosystem exchange of CO2 in New Zealand peat wetlands, The 7th INTECOL International Wetlands Conference. Internet, Utrecht, The Netherlands. Delin, S. and Berglund, K., Management Zones Classified With Respect to Drought and Waterlogging. Precision Agriculture, 6(4): Ek, B.-M., Aaro, S. and Näslund-Landenmark, B., Utnyttjande av flygradiometriska data och IR-bilder vid inventering av sumpskogar och andra våtmarker, SGU och Lantmäteriverket, Uppsala. Eriksson, H., Sources and sinks of carbon-dioxide in Sweden. Ambio, 20(3-4): Kasimir-Klemedtsson, Å. et al., Greenhouse gas emissions from farmed organic soils: A review. Soil Use and Management, 13(4): Oliver, M., Webster, R. and Gerrard, J., Geostatistics in physical geography. Part I: theory. Transactions of the Institute of British Geographers, 14(3): Sudduth, K.A., Drummond, S.T. and Kitchen, N.R., Accuracy issues in electromagnetic induction sensing of soil electrical conductivity for precision agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, 31(3): Söderström, M., Inomfältsvariation en nyckelfaktor vid precisionsodling, Jordbrukskonferensen, november Stiftelsen Lantbruksforskning, Jordbruksverket, SLU Uppsala. Söderström, M., Gruvaeus, I. and Wijkmark, L., Gammastrålningsmätning för detaljerad kartering av jordarter inom fält, Avdelningen för precisionsodling, Skara. 13

16 BILAGA 1 Depth 50 cm Depth 5-15 cm Depth cm Skrymdensitet (g/cm3) U238 Th232 K40 Cs137 EM38 (mv) Skrymdensitet (g/cm3) ph Tot-N (%) Tot-C (%) t mgco2/m2/h PeatDept h (m) ph Tot-N (%) Tot-C (%) WC30cm (vol) WC_10c m (vol) WC_40cm (mv) WC_30c m (mv) WC_20cm (mv) WC_10cm (mv) Punk

17 BILAGA 2 Depth 50 cm Depth 5-15 cm Depth cm EM38 (mv) Skrymdensitet (g/cm3) U238 Th232 K40 Cs137 Skrymdensitet (g/cm3) ph Tot-N (%) Tot-C (%) mgc O2/m2/h mgc O2/m2/h Wate rc_mv Wate rc_mv Wate rc_mv Wate rc_mv Wate rc_10c m PeatDept h (m) ph Tot-N (%) Tot-C (%) WC30cm (vol) WC_10c m (vol) WC_40cm (mv) WC_30c m (mv) WC_20cm (mv) WC_10cm (mv) Wate rc_30c m Peat Depth_m ph Tot-N %_ Tot-C % Skry mdensite t ph Tot-N % Tot-C % Skry mdensite t U Th K Cs EM38_50c m_

18 BILAGA 3 Samband mellan variation i elektrisk konduktivitet (EM38) och CO 2 -avgång på torvjord Susanne Forsberg Alexander Johansson Cecilia Johnsson Emelie Ljung Peter Malmros Projektarbete inom kursen markvetenskap, 1TV260, vt 2009 Handledare: Kerstin Berglund, Örjan Berglund Institutionen för markvetenskap SLU 16

19 Abstract Approximately 15 percent of Sweden s land area is covered by peat ( 30 cm deep). In drained peatlands, decomposition of the peat produces greenhouse gases such as CO 2 and N 2 O. Electric conductivity, measured with the instrument EM38, can be used to assess spatial variation in soil properties. To easier decide the quantity of the CO 2 -emissions from a peatland the possible relation between electric conductivity and CO 2 -emissions, water content, peat depth and soil temperature is investigated. The test site is located at Bälinge mossar, approximately 20 kilometers north of Uppsala. On the peat field 40 test points are marked where the measurements take place. Measured data is processed in ArcGIS software, where a map of CO 2 -emission and electrical conductivity is plotted, and Microsoft Excel, where the relationships between the different parameters are examined. The results of the investigation show that the only correlation that exists is the one between electric conductivity and water content. 17

20 Innehållsförteckning 1. Inledning 4 2. Material och metoder Provplats Områdesbeskrivning Bakgrund Fältarbete Provtagning Elektrisk konduktivitet CO 2 -avgång Vattenhalt Torvdjup och humifieringsgrad Bearbetning av mätdata ArcGIS Konduktivitetszoner Microsoft Excel 8 3. Resultat 8 4. Diskussion Slutsatser Tackord Referenser 14 18

21 1. Inledning Torvjordar är en del av de så kallade organogena jordarna, en grupp där också gyttjejordar ingår, och ungefär 15 procent av Sveriges landyta är idag torvmark (Berglund, 2008). För att ett område ska klassas som torvmark krävs ett minst 30 cm tjockt lager organogena jordarter. Faktorer som hämmar nedbrytningen så som låga temperaturer och dålig syretillgång kan bidra till att torvmark bildas (Berglund, 2008). Det finns både för- och nackdelar med att odla på torvjordar. Den största fördelen är att jordarna ofta är högproduktiva, vilket är en följd av god vattenhållande förmåga samt god kvävetillgång. Däremot kan produktiviteten påverkas negativt av lågt ph och syrebrist i marken, vilka båda är egenskaper som begränsar rotdjupet (Berglund, 2008). Innan odling på torvjordar påbörjas måste marken dräneras, vilket leder till att marken som tidigare stått under vatten syresätts och därmed ökar nedbrytningen (Berglund, 2008). Vid nedbrytning av organogent material bildas bland annat växthusgasen koldioxid. Det är med andra ord nedbrytningshastigheten som påverkar koldioxidemissionen från marken, och nedbrytningshastigheten påvekas i sin tur av bland annat grundvattenytans läge, temperatur, torvkvalitet samt på vilket sätt jorden utnyttjas (Kasimir-Klemedtsson, Å., et al, 2007). Koldioxidemissionen är en nackdel med odling av torvmark. En annan nackdel är att marken sjunker med tiden och dräneringen måste då förnyas, vilket är både tidskrävande och kostsamt (Berglund, 2008). I Sverige utnyttjades torvjordar för odling i större utsträckning förr i tiden än vad de gör idag. Anledningen till detta är att de högproduktiva jordarna tidigare var en viktig resurs eftersom befolkningstillväxten var stor, men idag anses koldioxidemissionen från odlade torvmarker vara ett miljöhot (Berglund, 2008). För att lättare kunna bestämma koldioxidavgången från en torvmark undersöks här om det finns något samband mellan elektrisk konduktivitet och CO 2 - avgång, vattenhalt, torvdjup samt marktemperatur. 2. Material och metoder 2.1. Provplats Områdesbeskrivning Försöksplatsen är ett drygt 1,5 hektar stort fält vid Örke på Bälinge mossar cirka 20 km norr om Uppsala. Jordarten på platsen är en kärrtorvjord och torvdjupet är omkring 1,5 m. På fältet odlas vid försökstillfället vall (Berglund, 2008) Bakgrund Området Bälinge mossar var från början en sjö som bildats då Litorinahavet drog sig tillbaka cirka 3000 f kr. Sjön växte så småningom igen och gyttja och torv avlagrades. Kärrtorv är idag den dominerande jordarten på platsen och myrkomplexet omfattar drygt 1500 hektar 19

22 (Berglund, 2008). I början av 1900-talet dikades området ut för att kunna användas som jordbruksmark. År 1916 var 2/3 av den odlingsbara jorden uppodlad och det producerades framför allt foder och vall. Avvattningen av myrmarken ledde så småningom till att markytan sjönk, vilket innebar att underhåll och fördjupning av kanalerna var nödvändigt. Redan vid slutet av 30-talet hade markytan sjunkit mellan 50 cm och 150 cm och behovet av nydikning var då mycket stort. Ett antal dräneringsåtgärder har genomförts under åren, men underhållskostnader till följd av den kraftiga markytesänkningen har gjort att den odlade arealen idag är betydligt mindre än tidigare. Markanvändningen idag är mer extensiv jämfört med andra odlade organogena jordar i länet, orsaken till detta är den uteblivna dräneringen (Berglund, 2008) Fältarbete Provtagning Till att börja med kartläggs markens elektriska konduktivitet med ett EM38-instrument (Söderström, 2004). Därefter märks 40 provpunkter ut i fyra linjer med tio punkter i varje linje, figur 1 visar provpunkternas lokalisering. Runt varje provpunkt utförs tre olika mätningar med samma geografiska avstånd från provpunkten, enligt figur 2. De tre mätningarna är CO 2 -avgång, vattenhalt samt torvprov, vilket innefattar torvdjup och humifieringsgrad. I samband med koldioxidmätningarna kontrolleras även marktemperaturen. 20

23 Figur 1. Karta över mätpunkter Elektrisk konduktivitet Figur 2. Bild över provtagningarna kring varje mätpunkt. En EM38 används för att undersöka försöksplatsens elektriska konduktivitet, instrumentet dras efter en fyrhjuling på en plastsläde, se figur 3. Data registreras och samtidigt mäts positionen med en DGPS (Söderström, 2004). EM38-instrumentet genererar ett elektromagnetiskt fält vilket leder till att en svag elektrisk ström skapas i jorden. Den elektriska strömmen genererar ett sekundärt magnetfält vilket instrumentet läser av och ett mått på jordens konduktivitet kan beräknas (Söderström, 2002). För mätdata, se bilaga 1. Figur 3. Mätningar med EM38-instrumentet på provplatsen CO 2 -avgång För att mäta CO 2 -avgång från markytan avskärmas ytan först med hjälp av 15 cm höga ringar vars diameter är 30 cm. För att ingen luft ska kunna tränga in under cylindern skärs ett snitt i översta marklagret och cylindern trycks ned några cm, se figur 4. En 28 cm hög huv placeras 21

24 på cylindern och för att ingen luft ska kunna passera genom skarven är huven utrustad med en packning. Därefter kopplas en gasmätare, Vaisala CARBOCAP Carbon Dioxide Probe, till huven (Vaisala Instruments Catalog, 2005). Liknande utrustning har använts i tidigare fältstudier (Nykänen et al, 1995). Gasmätaren används för att mäta och registrera koldioxidhalten genom att cirkulera luften i huven genom den under tre minuter på varje provpunkt, se figur 5. Två gasmätare används samtidigt. Först sker mätningar i linje ett och tre på udda mätpunkter, därefter i linje två och fyra på udda mätpunkter för att sedan övergå till jämna mätpunkter. För numrering av mätpunkter se figur 1. I samband med gasmätningen mäts även marktemperaturen på 10 cm djup samt cylinderns höjd från markytan vid de olika provpunkterna. För mätdata, se bilaga 1. Figur 4. Utplacering av cylinder. Figur 5. Gasmätning pågår på provplatsen Vattenhalt Vattenhalten på provplatsen mäts genom att ett hål i marken upprättas med hjälp av en borr. Ett plaströr förs ned i hålet och därefter används en Profile Probe till att mäta den dielektriska konstanten (vattenhalten) i mv på 10, 20, 30 och 40 cm djup (Gaskin och Miller, 1996). Instrumentet roteras 120 och tre mätvärden för varje djup registreras varefter ett medelvärde beräknas. Mätningarna upprepas på alla provpunkter. För mätdata, se bilaga Torvdjup och humifieringsgrad För att hitta torvdjupet vid provpunkterna används en ryssborr (Jowsey, 1966) och mätningar utförs på olika nivåer i marken: 0-50, , och cm djup. Då marken är för hård för att ryssborren ska kunna tryckas ned till nästa nivå grävs det hårda lagret igenom med en spade och därefter fortsätter provtagning på djupare nivåer. Humifieringsgrad är ett mått på till hur stor del de torvbildande växtresterna har omvandlats till nedbrytningsprodukter genom ofullständig nedbrytning vid begränsad syretillgång. Graden kontrolleras på varje nivå genom att torvprovet kramas ur för hand och vattnets färg samt provets konsistens noteras. Skalan som används för att bedöma humifieringsgraden är Lennart von Posts 10- gradiga skala som varierar mellan H1 och H10. Den lägsta graden, H1, innebär att växtmaterialet ej har brutits ned och den högsta graden, H10, innebär fullständigt nedbrutet växtmaterial (Carlsten, 1988). Mätningarna utförs på varannan provpunkt, hos linje ett samt linje tre vid udda provpunkter och hos linje två 22 Figur 6. Torvprov från provplatsen.

25 samt linje fyra vid jämna provpunkter. För numrering av mätpunkter se figur 1. För mätdata, se bilaga Bearbetning av mätdata ArcGIS Med hjälp av programvaran ArcGIS 9.3 upprättas en karta där provplatsens olika konduktivitetszoner samt varje provpunkts koldioxidemission anges (figur 7). EM38- instrumentet mäter konduktiviteten punktvis över hela fältet och interpolationsmetoden krieging används för att skapa en karta med konduktivitetszoner Konduktivitetszoner Provpunkterna delas in i olika grupper beroende på vilken konduktivitetszon de ligger i. Konduktivitetszonernas gränser visas i figur 7. De övriga markegenskapernas värden vid provpunkten hamnar i samma grupp som provpunkten blivit indelad i. Medelvärdesbildning för alla parametrar i de olika grupperna sker i programvaran Microsoft Excel. För medelvärdesdata, se bilaga Microsoft Excel För att åskådliggöra eventuella samband mellan elektrisk konduktivitet och CO 2 -avgång, vattenhalt, torvdjup samt marktemperatur används programvaran Microsoft Excel. Korrelationen mellan de olika parametrarna undersöks genom att grafer skapas där elektrisk konduktivitet plottas mot vattenhalt, torvdjup, koldioxidavgång samt marktemperatur och R 2 - värdet kontrolleras. Även medelvärden för de olika parametrarna inom konduktivitetszonerna används för att plotta grafer. Graferna presenteras under resultat. 3. Resultat Resultat från mätningar av elektrisk konduktivitet på fältet och koldioxidavgång vid varje provpunkt presenteras i figur 7. Provpunkternas uppmätta värden för elektrisk konduktivitet, CO 2 -avgång, vattenhalt, torvdjup och marktemperatur åskådliggörs i bilaga 1. 23

26 Figur 7. Karta över fältets elektriska konduktivitet samt mätpunkternas CO 2 -emission (mg/m2/h). Eventuella samband mellan elektrisk konduktivitet och CO 2 -emission, vattenhalt samt torvdjup har analyserats och resultaten redovisas i figurerna nedan. Korrelationen mellan koldioxidemission och elektrisk konduktivitet redovisas i figur 8 och korrelationen mellan elektrisk konduktivitet och torvdjup redovisas i figur 9. Figur 8. Korrelation mellan EM38-värde och CO 2 -avgång. Figur 9. Korrelation mellan EM38- värde och torvdjup. Resultat av korrelationen mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalt på 20 respektive 40 cm djup redovisas i figur 10 och

27 Figur 10. Korrelation mellan EM38 och vattenhalt på 20 cm vattenhalt på 40 cm djup. Figur 11. Korrelation mellan EM38 och djup. Medelvärdet för koldioxidavgång vid marktemperaturen 8 C är 1179 mg CO 2 /(m 2 *h), vilket motsvarar 103 ton CO 2 /(ha*år) och medelvärdet för koldioxidavgång vid marktemperaturen 9 C är 1493 mg CO 2 /(m 2 *h), vilket motsvarar 131 ton CO 2 /(ha*år). Resultat av korrelation mellan konduktivitetszoner och dess medelvärden av CO 2 -emission redovisas i figur 12 och resultat av korrelation mellan konduktivitetszoner och torvdjup redovisas i figur 13. Figur 12. Korrelation mellan konduktivitetszoner och konduktivitetszoner och medelvärde av CO 2 -emission. torvdjup. Figur 13. Korrelation mellan medelvärde av 25

28 Resultat av korrelation mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalt på 20 cm redovisas i figur 14. Korrelationen kan förbättras genom att två avvikande punkter plockas bort och resultatet av detta redovisas i figur 15. Figur 14. Medelvärdeskorrelation mellan EM38-värde och medelvärdeskorrelation mellan vattenhalt på 20 cm djup. djup. Figur 15. Korrigerad EM38-värde och vattenhalt på 20 cm Resultat av korrelation mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalt på 40 cm redovisas i figur 16. Genom att bortse från en avvikande punkt kan korrelationen förbättras och resultatet av detta redovisas i figur 17. Figur 16. Medelvärdeskorrelation mellan EM38-värde och medelvärdeskorrelation mellan vattenhalt på 40 cm djup. djup. Figur 17. Korrigerad EM38-värde och vattenhalt på 40 cm 4. Diskussion Som figur 8 visar finns det inget samband mellan koldioxidavgången från torvmarken och den elektriska konduktiviteten i marken. Då medelvärden från konduktivitetszonerna undersöks mot koldioxidavgången går det inte heller att se något samband, vilket visas i figur 12. Torvdjupet på provplatsen undersöktes för att kartlägga eventuell variation på fältet. Då variationerna är små kan torvdjupet uteslutas som en faktor som påverkar markens elektriska konduktivitet. I figur 9 och 13 åskådliggörs att inget samband förekommer. 26

29 Vid mätningar av marktemperaturen används en termometer som bara visar heltal, och den totala variationen är en grad. Då marktemperaturen i stort sett är densamma över hela området är det svårt att säga hur stor påverkan den har på koldioxidavgång och elektrisk konduktivitet. För att kunna dra en slutsats om detta samband skulle man kunna upprepa mätningarna vid olika årstider, vilket innebär olika marktemperaturer. De beräknade värdena för koldioxidemissionerna vid marktemperaturerna 8 C samt 9 C stämmer bra överens med uppmätta värden från en tidigare undersökning vid samma område (Berglund, 2007). Vattenhalten förväntas påverka den elektriska konduktiviteten genom att en ökad vattenhalt ger ökad ledningsförmåga och i torvmark är det i huvudsak vattnet som bidrar till den elektriska ledningsförmågan. I figur 10 och 11 går det att se ett samband mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalten på 20 och 40 cm. Då en medelvärdeskorrelation mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalt på 20 cm djup prövas ges ett tydligare samband än tidigare, vilket går att se i figur 14. Det finns två avvikande punkter vid medelvärdeskorrelationen i figur 14 som plockas bort i figur 15, då detta sker fås ett tydligt logaritmiskt samband. Då en medelvärdeskorrelation mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalten på 40 cm djup prövas ges, precis som vid vattenhalten på 20 cm djup, ett samband. Även vid detta djup finns en avvikande punkt och då den plockas bort ges ett tydligt logaritmiskt samband mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalten. Anledningen till att man måste plocka bort avvikande punkter är att torvjordar generellt har hög vattenhalt och enligt figur 18 är variationen i elektrisk konduktivitet låg vid höga vattenhalter. Detta faktum innebär också att sannolikheten för mätfel är stor. 27

30 Figur 18. Principskiss över hur vattenhalten varierar med elektrisk konduktivitet. Sedan tidigare är det känt att det finns samband mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalt samt mellan koldioxidavgång och vattenhalt, därför förväntades även ett samband mellan elektrisk konduktivitet och koldioxidavgång (Ewing and Hunt, 2006). Enligt resultaten finns inget sådant samband, vad detta beror på är svårt att säga. En möjlig orsak är torvmarkens höga vatteninnehåll som inte ger en tillräckligt stor inomfältsvariation i vattenhalt. För att ett eventuellt samband ska kunna påvisas kan större och fler områden under olika årstider vara intressanta att undersöka. På detta sätt kan bredare intervall över markegenskaperna kartläggas. I figur 7 går det att se att provpunkt 15 har en mycket större koldioxidemission än de resterande provpunkterna på området. Samma sak går att se i figur 8, där en punkt avviker från de övriga. Om den avvikande punkten utesluts ur grafen blir sambandet fortfarandet detsamma. Anledningen till att provpunkten har större koldioxidavgång kan bero på att det tidigare har grävts på precis samma plats, att det finns mycket rötter på provplatsen eller att avföring från ett djur har hamnat på platsen. Eftersom resultaten visar att det inte finns något samband mellan koldioxidavgången och den elektriska konduktiviteten måste variationerna förklaras på annat sätt. Faktorer som påverkar gasavgången från marken är bland annat grundvattenytans läge samt kolkvävekvoten i marken. Ju djupare grundvattenytan ligger desto större blir koldioxidavgången som en följd av ökad nedbrytning (Kasimir-Klemedtsson, 2007). En hög kolkvävekvot ger en större avgång av koldioxid än en låg kvot som istället ger en högre lustgasavgång (Bergkvist, 2007). Möjliga faktorer som kan förklara variationen i markens elektriska konduktivitet är bland annat att marken är olika hårt packat och att det finns olika mängder rötter och trädrester i marken. 5. Slutsatser Inga samband kan påvisas mellan elektrisk konduktivitet och CO 2 -avgång, torvdjup samt marktemperatur. För att möjligen finna samband skulle flera och större områden behöva undersökas under olika årstider. En tendens till samband mellan elektrisk konduktivitet och vattenhalt går att se men då avvikande punkter plockas bort ges tydliga samband. 6. Tackord För att kunna genomföra detta projekt har flera personer varit involverade. Författarna vill rikta ett stort tack till handledarna Kerstin Berglund, forskare vid institutionen för mark och miljö på SLU, och Örjan Berglund, doktorand vid institutionen för mark och miljö på SLU, som planerat projektet, tillgodosett oss med den utrustning som krävts för utförandet samt kommit med konstruktiv kritik under arbetets gång. Ett extra tack till Örjan Berglund som 28

31 sammanställt mätdata och tagit fram karta över konduktivitetszoner. Tack även till Thomas Lans, från Hushållningssällskapet Skaraborgs län, som utförde konduktivitetsmätningarna med EM38. Slutligen vill författarna tacka markinnehavaren Roine Pettersson, lantbrukare från Axlunda, Björklinge, för att dem fick använda marken. 29

32 7. Referenser Bergkvist, B Lustgas var är det ett problem? Ur LUSTRA:s fas två: Kolet, klimatet, skogen Skogsklädda torvtäckta skogsmarker. SLU/Repro, s. 8. Berglund, K Torvmarken, en resurs i jordbruket igår, idag och även i morgon?. Ur Runefelt, L (red) SVENSK MOSSKULTUR Odling, torvanvändning och landskapets förändring Solmed 41. Kungliga Skogs- och lantbruksakademin, Stockholm, s Berglund, Ö., Berglund, K., Persson, L Effect of drainage depth on the emission of CO 2 from cultivated organic soils. Ur Okruszko, T., Maltby, E., Szatylowicz, J., Swiatek, D., and Kotowski, W. Wetlands: Monitoring, Modeling and Management. Taylor & Francis, London. s Carlsten, P Torv: geotekniska egenskaper och byggmetoder. Statens geotekniska institution, Linköping. Ewing, R.P. och Hunt, A.G. Dependence of the Electrical Conductivity on Saturation in Real Porous Media. Valdose Zone Journal, s Gaskin, G. J. och Miller, J. D Measurement of Soil Water Content Using a Simplified Impedance Measuring Technique. Journal of Agricultural Engineering Research, v 63, s Jowsey, P.C An improved peat sampler. Ur New Phytologist 65. Blackwell Publishing. s Kasimir-Klemedtsson, Å., Klemedtsson, L., Berglund, K., Martikainen, P., Silvola, J., Oenerna, O Greenhouse gas emission from farmed organic soils: a review. Ur Kasimir-Klemedtsson, Å, Klemedtsson, L., Berglund, K., Martikainen, P., Silvola, J., Oenerna, O. Soil Use and Management 13: s Kasimir-Klemedtsson, Å., Nilsson, M., Sundh, I., Svensson, B Växthusgasflöden från myrar och organogena jordar, kapitel Effekter vid olika markanvändning. Naturvårdsverket Förlag, s Nykänen, H., Alm, J., Lång, K., Silvola, J., Martikainen, P.J Emission of CH 4, N 2 O and CO 2 from a virgin fen and a fen drained for grassland in Finland. Journal of Biogeography, v. 22, s Söderström M Jordbrukskartera med EM38. Lantmännens medlemstidning Grodden, nr 5. Söderström, M Inomfältsvariation en nyckelfaktor vid precisionsodling. Jordbrukskonferensen, nov. 2004, SLU Uppsala, Stiftelsen Lantbruksforskning, Jordbruksverket, s Vaisala Instruments Catalog, Ref. nr. B210435en rev. A, s