Organogena jordars utsläpp av växthusgaser

Transkript

1 Organogena jordars utsläpp av växthusgaser Vad är en organogen jord? Hur mycket odlade organogena jordar finns det i Sverige? Organogena jordars egenskaper. Vad händer vid dränering av torvjordar? Odling på organogena jordar i framtiden. Hur minskar vi växthusgasavgången? Kerstin Berglund, Inst f mark och miljö, SLU, Uppsala 1 Torvmark = landyta täckt av minst 30 cm torv Torv står för ca 1/3 av det totala globala markkolet Torvtillväxten kan i Sverige uppgå till ca 0,5 mm/år men tillväxten har avstannat i många myrmarker ca 25 % av Sveriges landyta är täckt med torv av varierande mäktighet 2 1

2 Indelning av jordarterna efter halten organiskt material (%) Org. mtrl (%) Matjordar (bearbetat skikt) 0-20 Mineraljord Mineralblandad mulljord 40- Mulljord Alvjordar >20-40* Organogena jordar gyttja dy torv *SGU 20 %, internationellt 30 %, Jordartsnomenklatur 30 %, Ekström 40 % 3 Organogena jordar Jordtyp Halt organiskt material (%) Gyttjejordar gyttjelera 1-6 lergyttja 6-30 gyttja >30 Kärrtorvjordar Mosstorvjordar > 40 (näringsrika) >40 (näringsfattiga) 4 2

3 Var finner man de odlade organogena jordarna i landskapet? 5 Odlad organogen jord (ha) - grödfördelning som mest odlade vi ca ha organogena jordar (1946) 6 3

4 Andel (%) av jordbruksmarken (åker + betesmark) som är organogen jord (torv + gyttjejord) samt grödfördelningen Några områden med hög andel organogen jord Använda data: Geologiska kartor Jordbruksverkets blockkartor och gröddatabas Gotland - Kärrtorv, kalkgyttja, bleke Kvismardalen - Kärrtorv på gyttjejord Småländska höglandet - Mosstorv Mälardalen - Gyttjejordar med mullrik matjord Blekinge Kärrtorv, gyttja Norrlandslänen - Kärrtorv (starrtorv) 7 Skördedata från Kvismardalen, Örebro Skördeutveckling i potatis Odlingsintensiteten är i allmänhet lägre på de organogena jordarna än på mineraljordarna. Skörd kg/ha Obevattnad potatis Org jord Obevattnad potatis Fastmarksjord Bevattnad potatis Org jord Bevattnad potatis Fastmarksjord 1/3 ettåriga grödor 1/3 vall 1/3 mkt extensivt Skördenivåerna kan vara högre än på fastmarksjord Gyttjejordarna är i allmänhet mer intensivt odlade än torvjordarna Skörd kg/ha Fr.o.m endast den konsumtionsdugliga delen av skörden Skördeutveckling på organogen jord respektive fastmarksjord År Vall Org jord Vall Fastmarksjord Korn Org jord Korn Fastmarksjord Vårraps Org jord Vårraps Fastmarksjord År 8 4

5 Organogena jordar - kemiska egenskaper Mosstorv lågt näringsinnehåll, lågt ph Kärrtorv N hög halt PK låg halt ph varierar Gyttjejord NK ofta hög halt P ofta brist ph varierar Ofta mikronäringsbrist hos torvjordar (mangan, koppar, bor) 9 Organogena jordar - fysikaliska egenskaper Mineraljord Gyttjejord Torvjord Kompaktdensitet (kg/dm 3 ) 2,5-2,8 1,9-2,8 1,1-1,8 Torr skrymdensitet (kg/dm 3 ) 1,0-1,7 0,2-1,1 0,07-0,6 Porositet (volymprocent)

6 Vad händer vid dränering av torvjord? Sättning Konsolidering Krympning Bortodling av jordlager över grundvattenytan av jordlager under grundvattenytan av jordlager över grundvattenytan nedbrytning av organiskt material emission av koldioxid och lustgas + markpackning, vinderosion, vattenerosion = leder till att markytan sjunker!! 11 Ytsänkningsförloppet efter dränering och uppodling vid Lidhult (mosstorv) Vinderosion?? 12 6

7 Faktorer som påverkar ytsänkningens storlek klimatet torvens sammansättning och nedbrytningsgrad torvdjupet Odlingsintensiteten? grundvattenståndet (dräneringsdjupet) Markytesjunkning (resultat från långliggande försök) Plats cm/år Örke 0,7 Kälkestad (nyligen omdränerat) 0,7 Lidhult (mosstorv) 0,8 Martebo (nydränerat) 2,7 Majnegården, ph 5 1,0 Ytterby 1,3 Kukkola, vall/stråsäd 0,5 Kukkola, vall 0,2 Majnegården, ph 7, stråsäd (plöjt) 0,8 Majnegården, ph 7, betesvall 0,2 14 7

8 Kom ihåg!! Sustainability of peatland farming vid dränering och odling på organogena jordar Jordarnas egenskaper varierar mycket mellan olika jordtyper. Variationen är större än på mineraljordarna Man får vid dränering och odling en markytesänkning Det organiska materialet förändras med tiden liksom jordens egenskaper Nedbrytningen av det organiska materialet leder till emission av koldioxid och lustgas 15 Gasflöden i myrmarker (CO 2 koldioxid, CH 4 metan, N 2 O lustgas) CO 2 CO 2 CH 4 N 2 O Orörda myrmarker Koldioxidsänkor 16 8

9 Gasflöden i myrmarker (CO 2 koldioxid, CH 4 metan, N 2 O lustgas) Orörda myrmarker Koldioxidsänkor CO 2 CO 2 CH 4 N 2 O Växthusgasavgången från odlade organogena jordar beräknas motsvara 6-8 % av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser CO 2 CO 2 CH 4 N 2 O Dränerade torvmarker Koldioxidkällor

10 Växthusgasavgång från odlad organogen jord i Sverige (Mt CO 2 -eq/år) 2003 Våra egna Enbart Litteraturdata beräkningar IPCC Lägsta Högsta CO 2 3,1-4,6 1,3 1,3 4.6 N 2 O 1,0 1,0 0,3 1,8 Totalt 4,1-5,6 2,3 1,6 6,4 IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change CO 2 -eq = koldioxidekvivalenter, 1 ton N 2 O motsvarar 310 ton CO 2. GWP100, global uppvärmningspotential i ett 100-års perspektiv. 19 Växthusgasavgång från odlad organogen exempel på emissionsfaktorer Koldioxid (t CO 2 -C ha -1 yr -1 ) Jordbruksmark 6.8 (2,1-11.2)* Permanent gräsbevuxna marker 2.6 (-0.7 7,5)* Lustgas (kg N 2 O-N ha -1 yr -1 ) Jordbruksmark inkl permanent vall 6.8 ( )* Källa: *Couwenberg, J Emission factors for managed peat soils. An analysis of IPCC default values. Wetlands International:

11 Faktorer som påverkar växthusgasavgången Klimatet (temperaturen) Torvkvaliteten Vattenhalten (syretillgången) Odlingsintensiteten? Klimatet Temperatur och nedbrytningshastighet 22 11

12 Klimatet Växthusgasavgång under året 23 Torvkvalitet Majnegården och Örke Plats och djup (cm) Glödförlust. % ph (H 2 O) Porositet % Humifieringsgrad (von Post) Plats och djup (cm) Glödförlust % ph (H 2 O) Porositet % Humifieringsgrad (von Post) Majneg Örke H H H H H H H H

13 Torvkvalitet - Temperatur 25 Torvkvalitet Vattenhalt/syretillgång Majnegården och Örke 26 13

14 Torvkvalitet Vattenhalt - Koppargödsling CO 2 emission with increasing suction applied to a soil core 2.5 CO2 emission (ppm/s/sample) Suction (*0.1bar) Horizon/Treatment Location cm cm Control 0-10 cm Cu 0-10 cm Majnegården Örke Örke Control 12 kg Cu/ha (0-20 cm) 27 Örke Cu tillfört 50 kg Cu/ha (gödslingsbehov vid 20 kg/ha) Koldioxidavgång vid olika odlingsintensitet Finska försök Korn Greenhouse Impacts of the Use of Peat and Peatlands in Finland Research Programme Final Report, 2008, Sarkkola (ed.) Ministry of Agriculture and Forestry 11a/2007 Gräsvall Svartträda Övergivna marker 28 14

15 Preliminary results from CO 2 measurements from 4 different sites in 2010 Average over the season 3000 mg CO 2 m -2 h a b a b a b a b a b a b a b a b oats grassland barley grassland carrots spring rape seed potato barley Site 1 Site 2 Site 3 Site 4 ph Loss on ignition % a withcrop b bare soil Lustgasavgång vid olika markanvändning Finska försök Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker Greenhouse Impacts of the Use of Peat and Peatlands in Finland Research Programme Final Report, 2008, Sarkkola (ed.) Ministry of Agriculture and Forestry 11a/

16 Alternativ titel: Mycket lustgas från dränerad näringsrik mulljord 53 Lustgasavgång vid olika markanvändning Helt olika jordar på de olika fälten. Går ej att jämföra mätresultaten mellan platserna 54 16

17 Bearbetningsintensitet Långliggande fältförsök på kärrtorvjord på Gotland Försöket startades 1976 BEHANDLINGAR A Plöjning varje år B Plöjning 1 av 4 år, ytlig bearb. övriga år C Ytlig bearb. D Permanent vall Bearbetningsintensitet Långliggande fältförsök på kärrtorvjord på Gotland Försöket startades 1976 BEHANDLINGAR A Plöjning varje år B Plöjning 1 av 4 år, ytlig bearb. övriga år C Ytlig bearb. D Permanent vall Resultat koldioxidavgång från marken 2013 Behandling Medel CO2 emission (µmol m-2 s-1) A 3.74 B 3.24 C 4.24 D

18 Behandling A (Plöjning 25 cm) Behandling D (permanent vall) 18

19 Metangasflöden vid olika markanvändning Finska försök Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker Greenhouse Impacts of the Use of Peat and Peatlands in Finland Research Programme Final Report, 2008, Sarkkola (ed.) Ministry of Agriculture and Forestry 11a/ Torvmarken, en resurs i jordbruket även i morgon? Vilka är alternativen? 38 19

20 Hur minskar vi växthusgasavgången? Växthusgasflöden (koldioxid, lustgas, metan) vid olika markanvändning Finska försök Greenhouse Impacts of the Use of Peat and Peatlands in Finland Research Programme Final Report, 2008, Sarkkola (ed.) Ministry of Agriculture and Forestry 11a/2007 Skog Odlad Torvtäkt Beskogad Beskogad Återställd tidigare tidigare torvtäkt odlad torvtäkt 39 Vilka är alternativen? Permanent vall eller bete kräver betesdjur!! (metangas) 40 20

21 Vilka är alternativen? Permanent vall eller bete kräver betesdjur!! (metangas) men bioenergigrödor är kanske ett bättre alternativ!! 41 Svenskt delprojekt Bioenergigrödor på organogena jordar Fältförsök på Majnegården i Västra Götalands län på odlad kärrtorvjord för studier av hur gröda och vattenhushållning påverkar CO 2 -avgång och biomassaproduktion. Försöksled V Konventionell vallgröda (gräsvall med klöverinblandning) RF Bioenergigröda (rörflen med klöverinblandning)* D Normaldränerat (försöksytor över dräneringsledningarna) OD Odränerat (försöksytor mellan dräneringsledningarna) Rörflen tål ett högre grundvattenstånd med bibehållen produktion Konkurrerar effektivt om kvävet vilket kan leda till mindre lustgasavgång 42 21

22 Bioenergigrödor på organogena jordar Biomassaproduktion Medelskörd (ton ts/ha) av rörflen och vall på rutor med hög respektive låg dräneringsintensitet. Högsta uppmätta värdet inom parentes Dräneringsintensitet Rörflen Vall Hög 12.1 (14.3) 7.8 (11.2) Låg 10.1 (15.2) 8.8 (10.7) Källa: Bioenergiportalen Inga signifikanta skillnader vad avser gasavgång (CO 2 ) 43 Vilka är alternativen? Torvbrytning + Lägga under vatten Möjligt på en del platser Växthusgasavgången kan vara fortsatt hög

23 Växthusgasflöden (koldioxid, lustgas, metan) vid olika markanvändning Finska försök Greenhouse Impacts of the Use of Peat and Peatlands in Finland Research Programme Final Report, 2008, Sarkkola (ed.) Ministry of Agriculture and Forestry 11a/2007 Skog Odlad Torvtäkt Beskogad Beskogad Återställd tidigare tidigare torvtäkt odlad torvtäkt 45 Vilka är alternativen? Plantera skog Kräver fortsatt dränering Växthusgasavgången kan vara fortsatt hög

24 Växthusgasflöden (koldioxid, lustgas, metan) vid olika markanvändning Finska försök Greenhouse Impacts of the Use of Peat and Peatlands in Finland Research Programme Final Report, 2008, Sarkkola (ed.) Ministry of Agriculture and Forestry 11a/2007 Skog Odlad Torvtäkt Beskogad Beskogad Återställd tidigare tidigare torvtäkt odlad torvtäkt 47 Vilka är alternativen? Fortsatt öppen odling Målet bör vara så hög skörd som möjligt = producera så stor mängd biomassa som möjligt per koldioxidekvivalent samt att marken bör vara beväxt under så stor del av året som möjligt för att minimera lustgasavgången! och risken för vinderosion! 48 24

25 Framtida forskning Huvudmålet med vår forskning är att hjälpa jordbrukaren att minimera såväl ytsänkning som växthusgasavgång från odlade organogena jordar och förse myndigheterna med relevanta data för klimatrapporteringen Att öka förståelsen för hur torvkvalitet och markfysikaliska egenskaper styr de mikrobiella processer som leder till nedbrytning av torven. Studera hur brukarens åtgärder, odlings- och dräneringsintensitet, påverkar ytsänkning och växthusgasavgång. 49 mer information om vår forskning finns på: