Lustgas från mark jordbrukets stora utmaning Hur fungerar det och vad kan vi göra?
Jordbrukets lustgasemissioner Svenska växthusgasemissioner (2016): Jordbruket 13% av totala växthusgasutsläppen, 51% av dessa var lustgas (Naturvårdsverket, 2018) Globala emissioner (2004): Jordbruket 13.5% av totala växthusgasutsläppen, 38% av dessa var lustgas (IPCC 2007)
Svårt att både mäta och styra! Stor variation över tid Stor variation inom ett fält Stora kortvariga toppar, t.ex. vid Gödsling Växling torrt till blött Frysa/tina-episoder
Lustgas från mark - processer NO Lustgas Lustgas Kvävgas N 2 O NO N 2 O N 2 Ammonium NH 4 + Nitrat NO 3 - Nitrifikation Denitrifikation Nitratläckage After Firestone & Davidsson, 1989
Förutsättningar för denitrifikation Hög markvattenhalt (låg syrehalt) Tillgängligt nitrat Lättillgängligt kol
Faktorer som styr N 2 O/(N 2 +N 2 O)-kvoten Vattenhalt Riktigt hög vattenhalt ger N 2 istället för N 2 O, t.ex. i vattenreningsdammar ph Högre ph ger mer N 2 istället för N 2 O, t.ex. vid uppkalkning från lågt ph
N 2 O och Vattenfyllt porutrymme Sylvia et al. (1998), after Davidson (1991)
Ett enkelt samband mellan N och N 2 O? IPCC:s emissionsfaktorer: 1 % av mineralgödsel-, skörderest- och stallgödselkväve blir N 2 O (direkta emissioner) Plus 0.75-1 % som indirekta emissioner
Direkta och indirekta emissioner NH 3 N 2 O (direkt) 1% av N (IPCC 2007) N 2 O (indirekt) 1% av N (IPCC 2007) N 2 O (indirekt) 0.75% av N (IPCC 2007) NO 3 -
Allmänt god kväveekonomi kvävet till växten (rätt mängd, rätt tidpunkt, rätt spridningsmetod/myllning ) Mineralgödsel Stallgödsel (o.dyl.) Skörderester Nedbrytning av mulljordar
Mulljordar - bortodling!
Annual N 2 O emissions (g m -2 yr -1 ) N 2 O-emissioner från organogena jordar stora vid låg C/N 4 Mean annual N 2 O emissions (g m -2 y -1 ) 3 2 1 0 3 2 1 0 10 15 20 25 0 20 40 60 80 100 CN ratio in matter C/N in organic material (Klemedtsson et al., 2005)
Åtgärder organogen mark? Radikala förslag: Bryt torven (ersätt fossilbränsle) och fortsätt sedan odla Sätt under vatten och skapa ny våtmark Mindre radikalt: Låt bli att N-gödsla Hellre gräsvall än rotfrukter
Andra faktorer än N-tillförsel - samspelet bestämmer lustgasemissionerna Temperatur Markens textur och struktur ph Kvaliteten på skörderesterna Jordbearbetning Frysning eller ej
Exempel: Mer lustgas med reducerad jordbearbetning i genomsnitt men liten skillnad i kalla klimat och utan bevattning och minskar över tid! Mei m.fl. 2018, Soil and tillage research (metaanalys)
Snösmältning, tjällossning Blött plus fångad lustgas kan avgå Congreves m.fl. 2017, Global Change Biology Bioenergy
Olika mekanismer vid olika tider på året Typiskt: Vår efter N-gödsling Sommar vid regn efter torr period Höst efter bearbetning (skörderester plus mer vatten i marken) Vinter frysa-tinacykler, snösmältning
kg N2O-N/ha/dag SITES Lönnstorp, odlingssystemförsök 250,00 N 2 O LINC 2012 Toppar efter gödsling Toppar efter höstbearbetning Vinteremissioner 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00-50,00 A_N2_Korn A_N4_Korn B_N2_Korn insådd vall B_N4-Korn insådd vall B_N2_SB B_N4_SB A_N2_SB A_N4_SB A_N2_Korn A_N4_Korn
Nitrifikationsinhibitorer Exempel: DCD Nitrapyrin (N-Serve) DMPP NO N 2 O NO N 2 O N 2 NH 4 + NO 3 - Nitrifikation Denitrifikation Nitratläckage After Firestone & Davidsson, 1989
Nmin (µg N g -1 dw) Effekt av DCD på nitrifikation, på lab Nettonitrifikationen 89% lägre med DCD (P < 0.05) 300 200 100 0 1 4 7 10 13 16 19 Dagar NH4-N_DCD NH4-N_no DCD NO3-N_DCD NO3-N_no DCD
Effekter av ureasinhibitorer och nitrifikationsinhibitorer, fältstudie (Effekt på våren, men inte på sommaren) g N 2 O-N ha -1 150 100 50 0 ** * N 2 O fluxes over 15 days after fertilisation, spring application * α = 0.05; ** α = 0.01 Dunnett-Hsu adjustment for multiple comparisons against a control (urea)
Vad händer med lustgasemissionerna i ett förändrat klimat? Stor del av emissionerna under vinterhalvåret Mer nederbörd men mindre topp vid snösmältning? Tjälmönstret fler frysa/tina-tillfällen eller helt tinat och väldränerat? Mer koncentrerad nederbörd på sommarhalvåret lustgastoppar? Olika i olika delar av landet - anpassa åtgärder lokalt! Alnarp 2017, efter sockerbetor. Foto: Maria Ernfors.
Cumulative N 2 O emissions (g N ha -1 ) Skörderester/jordbearbetning/säs ong Congreves m.fl. 2017, Global Change Biology Bioenergy