Organogena jordars utsläpp av växthusgaser Torvmark = landyta täckt av minst 30 cm torv 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? 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 Kerstin Berglund, Inst f mark och miljö, SLU, Uppsala 1 ca 25 % av Sveriges landyta är täckt med torv av varierande mäktighet 2 Indelning av jordarterna efter halten organiskt material (%) Org. mtrl (%) Matjordar (bearbetat skikt) 0-20 Mineraljord 20-40 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 Var finner man de odlade organogena jordarna i landskapet? Odlad organogen jord (ha) - grödfördelning som mest odlade vi ca 700 000 ha organogena jordar (1946) 5 6 1
Skördedata från Kvismardalen, Örebro Andel (%) av jordbruksmarken (åker + betesmark) som är organogen jord (torv + gyttjejord) samt grödfördelningen Odlingsintensiteten är i allmänhet lägre på de organogena jordarna än på mineraljordarna. Skörd kg/ha 32000 30000 28000 26000 24000 Skördeutveckling i potatis Obevattnad potatis Org jord Obevattnad potatis Fastmarksjord Bevattnad potatis Org jord Bevattnad potatis Fastmarksjord Några områden med hög andel organogen jord 1/3 ettåriga grödor 1/3 vall 1/3 mkt extensivt Fr.o.m. 1985 endast den konsumtionsdugliga delen av skörden År 8000 22000 20000 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 Skördeutveckling på organogen jord respektive fastmarksjord 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 Skördenivåerna kan vara högre än på fastmarksjord Gyttjejordarna är i allmänhet mer intensivt odlade än torvjordarna Skörd kg/ha 7000 Vall Org jord Vall Fastmarksjord 6000 Korn Org jord Korn Fastmarksjord 5000 Vårraps Org jord Vårraps Fastmarksjord 4000 3000 2000 1000 0 8 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 År Organogena jordar - kemiska egenskaper Organogena jordar - fysikaliska egenskaper Mosstorv lågt näringsinnehåll, lågt ph Mineraljord Gyttjejord Torvjord Kärrtorv N hög halt PK låg halt ph varierar Gyttjejord NK ofta hög halt P ofta brist ph varierar 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) 40-60 60-90 70-95 Ofta mikronäringsbrist hos torvjordar (mangan, koppar, bor) 9 10 Vad händer vid dränering av torvjord? Sättning av jordlager över grundvattenytan Ytsänkningsförloppet efter dränering och uppodling vid Lidhult (mosstorv) Konsolidering Krympning Bortodling 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 12 2
Faktorer som påverkar ytsänkningens storlek klimatet torvens sammansättning och nedbrytningsgrad torvdjupet Odlingsintensiteten? grundvattenståndet (dräneringsdjupet)... 13 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 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 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 Nedbrytningen av det organiska materialet leder till emission av koldioxid och lustgas 15 16 Gasflöden i myrmarker (CO 2 koldioxid, CH 4 metan, N 2 O lustgas) Växthusgasavgången CO 2 COfrån odlade 2 CH 4 N 2 O organogena jordar beräknas motsvara 6-8 % av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser Orörda myrmarker Koldioxidsänkor CO 2 CO 2 CH 4 N 2 O Dränerade torvmarker Koldioxidkällor 17 18 3
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 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 (-0.8 37) 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 Källa: Couwenberg, J. 2009. Emission factors for managed peat soils. An analysis of IPCC default values. Wetlands International: http://www.wetlands.org/linkclick.aspx?fileticket=thqbonm2hw4%3d&tabid=56 20 Klimatet Faktorer som påverkar växthusgasavgången Temperatur och nedbrytningshastighet Klimatet (temperaturen) Torvkvaliteten Vattenhalten (syretillgången) Odlingsintensiteten?... 21 22 Klimatet Växthusgasavgång under året Torvkvalitet Majnegården och Örke Plats och djup (cm) ph (H 2O) Porositet % Plats och djup (cm) ph (H 2O) Porositet % Glödförlust. % Humifieringsgrad (von Post) Glödförlust % Humifieringsgrad (von Post) 23 Majneg 0-10 32 7.4 69 H7-8 10-20 29 7.5 71 H7-8 20-30 30 7.6 76 H3-4 30-40 53 7.7 88 H1-2 Örke 0-10 86 5.9 81 H9-10 10-20 86 5.7 82 H9-10 20-30 86 5.6 86 H9-10 30-40 81 5.6 86 H8-9 24 4
Torvkvalitet - Temperatur Torvkvalitet Vattenhalt/syretillgång Majnegården och Örke 25 26 Torvkvalitet Vattenhalt - Koppargödsling CO 2 emission with increasing suction applied to a soil core Koldioxidavgång vid olika odlingsintensitet 2.5 CO2 emission (ppm/s/sample) 2 1.5 1 0.5 0 Suction (*0.1bar) 0.05 0.4 0.8 6 0.05 0.4 0.8 6 0.05 0.4 0.8 6 0.05 0.4 0.8 6 Horizon/Treatment 0-10 cm 30-40 cm Control 0-10 cm Cu 0-10 cm Location Majnegården Örke Örke Control 12 kg Cu/ha (0-20 cm) 27 Örke Cu tillfört 50 kg Cu/ha (gödslingsbehov vid 20 kg/ha) Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker 28 Koldioxidavgång (mgco 2 /m 2 /h) - odlingsintensitet Svenska försök på torvjord - preliminära resultat Två platser (1 och 4) på Gotland, Mätningar i juli 2009 A = utan gröda, B = med gröda Koldioxidavgång (mgco 2 /m 2 /h) - odlingsintensitet Svenska försök på torvjord - preliminära resultat Två platser (1 och 4) på Gotland, Mätningar i augusti 2009 A = utan gröda, B = med gröda 29 30 5
Field measurements 2010 Different crops, Preliminary results Lustgasavgång vid olika markanvändning Lina myr Mörby myr mg CO 2 m 2 h 1 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Barley Bare soil Ley Bare soil mg CO 2 m 2 h 1 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 June July August September Potato Bare soil Barley Bare soil Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker Swedish University of Agricultural Sciences www.slu.se 32 Metangasflöden vid olika markanvändning Torvmarken, en resurs i jordbruket även i morgon? Vilka är alternativen? Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker 33 34 Hur minskar vi växthusgasavgången? Vilka är alternativen? Växthusgasflöden (koldioxid, lustgas, metan) vid olika markanvändning Permanent vall eller bete kräver betesdjur!! (metangas) Skog Odlad Torvtäkt Beskogad Beskogad Återställd tidigare tidigare torvtäkt odlad torvtäkt 35 36 6
Vilka är alternativen? Odlingssystem och CO 2 -begränsning på organogena jordar Svenskt delprojekt Permanent vall eller bete kräver betesdjur!! (metangas) men bioenergigrödor är kanske ett bättre alternativ!! 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) 37 38 Odlingssystem och CO 2 -begränsning på organogena jordar Svenskt delprojekt Vilka är alternativen? Torvbrytning + Lägga under vatten Källa: Bioenergiportalen Fördelar med rörflen Tål ett högre grundvattenstånd med bibehållen produktion Konkurrerar effektivt om kvävet vilket kan leda till mindre lustgasavgång Möjligt på en del platser Växthusgasavgången kan vara fortsatt hög... 39 40 Vilka är alternativen? Växthusgasflöden (koldioxid, lustgas, metan) vid olika markanvändning Plantera skog Kräver fortsatt dränering Växthusgasavgången kan vara fortsatt hög... Skog Odlad Torvtäkt Beskogad Beskogad Återställd tidigare tidigare torvtäkt odlad torvtäkt 41 42 7
Vilka är alternativen? Växthusgasflöden (koldioxid, lustgas, metan) Fortsatt öppen odling vid olika markanvändning Målet bör vara så hög skörd som möjligt = producera så stor mängd biomassa som möjligt per koldioxidekvivalent Skog Odlad Torvtäkt Beskogad Beskogad Återställd tidigare tidigare torvtäkt odlad torvtäkt 43 samt att marken bör vara beväxt under så stor del av året som möjligt för att minimera lustgasavgången! 44 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. mer information om vår forskning finns på: http://www.slu.se/mark Gå in på: Forskning Jordbearbetning och hydroteknik Odlade organogena jordar 45 46 8