Organogena jordars utsläpp av växthusgaser Torvmark = landyta täckt av minst 3 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,5 mm/år men tillväxten har avstannat i många myrmarker Örjan Berglund, Institutionen för mark och miljö, SLU, Uppsala orjan.berglund@slu.se ca 25 % av Sveriges landyta är täckt med torv av varierande mäktighet Indelning av jordarterna efter halten organiskt material (%) Org. mtrl (%) Matjordar (bearbetat skikt) -2 Mineraljord 2-4 Mineralblandad mulljord 4- Mulljord Alvjordar >2-4* Organogena jordar gyttja dy torv Organogena jordar Jordtyp Halt organiskt material (%) Gyttjejordar gyttjelera 1-6 lergyttja 6-3 gyttja >3 Kärrtorvjordar Mosstorvjordar > 4 (näringsrika) >4 (näringsfattiga) *SGU 2 %, internationellt 3 %, Jordartsnomenklatur 3 %, Ekström 4 % Var finner man de odlade organogena jordarna i landskapet? Odlad organogen jord (ha) - grödfördelning som mest odlade vi ca 7 ha organogena jordar (1946) 215 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 32 3 28 26 24 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 22 2 1978 1979 198 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 Skördeutveckling på organogen jord respektive fastmarksjord 8 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) Skördenivåerna kan vara högre än på fastmarksjord Gyttjejordarna är i allmänhet mer intensivt odlade än torvjordarna Skörd kg/ha 7 Vall Org jord Vall Fastmarksjord 6 Korn Org jord Korn Fastmarksjord 5 Vårraps Org jord Vårraps Fastmarksjord 4 3 2 1 1978 1979 198 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,-1,7,2-1,1,7-,6 Porositet (volymprocent) 4-6 6-9 7-95 Ofta mikronäringsbrist hos torvjordar (mangan, koppar, bor) Torvjorden är som en svamp Mycket lätt i torrt tillstånd Kan hålla mycket stor mängd vatten Vatten avgår vid dränering stora porer som fylls med luft Markpackning porerna trycks ihop Problem vid dränering av torvjord Låg genomsläpplighet i torven Inslamning i dräneringsrören Rostutfällningar i dräneringsrören Markytesänkning - ojämn sättning - bortodling sämre dräneringseffekt växthusgasavgång (koldioxid,lustgas) Syrebrist i marken Låg bärighet Marken rör sig med varierande vattenhalt (problem vid byggnation) 2
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 Vinderosion?? + markpackning, vinderosion, vattenerosion = leder till att markytan sjunker!! Faktorer som påverkar ytsänkningens storlek Klimatet Torvens sammansättning och nedbrytningsgrad Torvdjupet Odlingsintensiteten? (andel av året som är beväxt) Grundvattenståndet (dräneringsdjupet)... Markytesjunkning (resultat från långliggande försök) Plats cm/år Örke,7 Kälkestad (nyligen omdränerat),7 Lidhult (mosstorv),8 Martebo (nydränerat) 2,7 Majnegården, ph 5 1, Ytterby 1,3 Kukkola, vall/stråsäd,5 Kukkola, vall,2 Majnegården, ph 7, stråsäd (plöjt),8 Majnegården, ph 7, betesvall,2 Kom ihåg!! Gasemissioner 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 3
Gasflöden i myrmarker (CO 2 koldioxid, CH 4 metan, N 2 O lustgas) 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 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 Fokus på nedbrytningen av torven! Växthusgasavgång från odlad organogen jord i Sverige (Mt CO 2 -eq/år) 23 Våra egna Enbart Litteraturdata beräkningar IPCC Lägsta Högsta CO 2 3,1-4,6 1,3 1,3 4.6 N 2 O 1, 1,,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 31 ton CO 2. GWP1, global uppvärmningspotential i ett 1-års perspektiv. 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 (-.7 7,5)* Lustgas (kg N 2 O-N ha -1 yr -1 ) Jordbruksmark inkl permanent vall 6.8 (-.8 37)* Faktorer som påverkar växthusgasavgången Klimatet (temperaturen) Torvkvaliteten Vattenhalten (syretillgången) Odlingsintensiteten? Grödor/bearbetningsintensitet... Källa: *Couwenberg, J. 29. 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 4
Klimatet Temperatur och nedbrytningshastighet Klimatet Växthusgasavgång under året Torvkvalitet Majnegården och Örke Torvkvalitet - Temperatur Plats och djup (cm) ph (H 2O) Porositet % Plats och djup (cm) ph (H 2O) Porositet % Glödförlust. % Humifieringsgrad (von Post) Glödförlust % Humifieringsgrad (von Post) Majneg -1 32 7.4 69 H7-8 1-2 29 7.5 71 H7-8 2-3 3 7.6 76 H3-4 3-4 53 7.7 88 H1-2 Örke -1 86 5.9 81 H9-1 1-2 86 5.7 82 H9-1 2-3 86 5.6 86 H9-1 3-4 81 5.6 86 H8-9 Torvkvalitet Vattenhalt/syretillgång Majnegården och Örke Torvkvalitet Vattenhalt CO 2 emission with increasing suction applied to a soil core 2.5 CO2 emission (ppm/s/sample) 2 1.5 1.5 Suction (*.1bar).5.4.8 6.5.4.8 6.5.4.8 6.5.4.8 6 Horizon/Treatment -1 cm 3-4 cm Control -1 cm Cu -1 cm Location Majnegården Örke 5
Koldioxidavgång vid olika odlingsintensitet mg CO 2 m -2 h -1 Resultat med parvis jämförelse av CO 2 avgång vid odling av olika grödor 4 olika platser 21 (medeltal för växtsäsongen). Norberg et al. (216) 3 Grön = vall 25 Blå = stråsäd/baljväxt Röd = potatis/morot 2 15 1 5 a b a b a b a b a b a b a b a b oats grassland barley grassland carrots spring rape potato barley seed Site 1 Site 2 Site 3 Site 4 Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker ph 5.6 7.7 5.4 5.7 Glödgningsförlust% 53 65 78 83 a med gröda men nedklippt b bar jord Lustgasavgång vid olika markanvändning Bearbetningsintensitet Långliggande fältförsök på kärrtorvjord på Gotland Försöket startades 1976 BEHANDLINGAR A Plöjning varje år B Plöjning vissa år (1 av 4 år), ytlig bearbetning övriga år C Plöjningsfritt (ytlig bearbetning) D Permanent vall Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker Mätt CO 2 avgång med automatkyvetter 1 gång i timmen under 212 (april - november) 213 (april - juni) Bearbetningsintensitet Långliggande fältförsök på kärrtorvjord på Gotland. Försöket startades 1976 Behandling Plöjning och Vall Resultat: koldioxidavgång från marken 3 3 Behandling CO 2 emission (µmol m -2 s -1 ) År 212 213 A Plöjning varje år 2,14 3,74 B Plöjning vissa år (ej 212 och 213) 2,59 3,24 C Plöjningsfritt (ytlig bearbetning) 2,9 4,24 D Permanent vall 4,53 3,95 CO2 emission (µmol m-2 s-1) 2 1 CO2 emission (µmol m-2 s-1) 2 1 11 12 13 15 16 17 19 2 21 14-May 18-May 22-May 11 12 13 15 16 17 19 2 21 14-May 18-May 22-May 6
Metangasflöden vid olika markanvändning Torvmarken, en resurs i jordbruket även i morgon? Korn Gräsvall Svartträda Övergivna marker Våtmark är ett bra alternativ på övergivna marker Men kan man göra något på de som fortfarande odlas? Hur minskar vi växthusgasavgången? Växthusgasflöden (koldioxid, lustgas, metan) vid olika markanvändning Permanent vall eller bete kan ge höga skördar, binda kol och förhindrar vinderosion men tveksamt om nedbrytningen av torven går långsammare Skog Odlad Torvtäkt Beskogad Beskogad Återställd tidigare tidigare torvtäkt odlad torvtäkt kräver betesdjur!! (metangas) Permanent vall eller bete kräver betesdjur!! (metangas) men bioenergigrödor är kanske ett bättre alternativ!! Majnegården i Västra Götalands län, kärrtorvjord för studier av hur gröda och vattenhushållning påverkar CO 2 -avgång och biomassaproduktion. Försöksled Bioenergigrödor på organogena jordar Rörflen tål ett högre grundvattenstånd med bibehållen produktion Konkurrerar effektivt om kvävet vilket kan leda till mindre lustgasavgång Konventionell vallgröda (gräsvall med klöverinblandning)(insådd i havre) Bioenergigröda (rörflen med klöverinblandning)(direktsådd) Normaldränerat (försöksytor över dräneringsledningarna) Odränerat (försöksytor mellan dräneringsledningarna) 7
Bioenergigrödor på organogena jordar Medelskörd (ton ts/ha) av rörflen och vall på rutor med hög respektive låg dräneringsintensitet. Högsta uppmätta värdet inom parentes. Första skördeåret (en skörd i september). Torvbrytning + Lägga under vatten Dräneringsintensitet Rörflen Vall + havre Hög 12.1 (14.3) 7.8 (11.2) Låg 1.1 (15.2) 8.8 (1.7) Signifikant större biomassaskörd av rörflen än havre/vall Högre kvävehalt i rörflen än i havre/vall-grödan Möjligt på en del platser Växthusgasavgången kan vara fortsatt hög... Inga signifikanta skillnader avseende gasavgång (CO 2 ) 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 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 samt att marken bör vara beväxt under så stor del av året som möjligt för att minimera lustgasavgången! och risken för vinderosion! 8
Framtida forskning Spridning av gjuterisand 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. CO2 avgång vid olika sandinblandning mer information om vår forskning finns på: http:// www.slu.se/torv Gå in på: Forskning Jordbrukets vattenhushållning Odlade organogena jordar 9