Jordfrugtbarhed og bioenergi

Vibeke Ærø Hansen En arbejdsrapport i forbindelse med projektet Teknologi og miljø i landbruget nye løsninger? Det Økologiske Råd, december 2010

Kolofon: ISBN: 978-87-92044-08-2 Tekst: Vibeke Ærø Hansen Forsidefoto: EEA, European Environmental Agency Layout: Det Økologiske Råd 1. udgave: Januar 2011 Rapporten findes kun i elektronisk udgave. Rapporten kan frit downloades fra Det Økologiske Råds hjemmeside: www.ecocouncil.dk Citering, kopiering og øvrig anvendelse af rapportens indhold er meget ønskelig og kan frit foretages med angivelse af kilde. Denne rapport er udarbejdet med støtte fra Promilleafgiftsfonden for landbrug, Poul Due Jensens Fond, EU-nævnet Nævnet for fremme af Debat og Oplysning om Europa, samt fra Dansk Energinets Energisparepulje. Udgivet af: Det Økologiske Råd Fremtidens miljø skabes i dag Blegdamsvej 4B 2200 København N Tlf. 33 15 09 77 email: info@ecocouncil.dk Web: www.ecocouncil.dk

Forord Projektet Teknologi og miljø i landbruget nye løsninger? bygger ovenpå flere forskellige projekter fra Det Økologiske Råds arbejde med landbrug gennem de seneste år. Vi har taget fat i løse ender fra et tidligere projekt, Miljøintegration i EU s landbrugspolitik fra 2008. Desuden prøver vi at udlede handlingsforslag ud fra vores arbejde med husdyrklager for at fremme den bedste miljøteknologi til husdyrbrug. Og vi går videre ud fra debatten omkring Grøn Vækst og Sundhedstjekket af EU s landbrugspolitik og kigger på de aktuelle forhandlinger om en ny reform af landbrugspolitikken. Projektet er mundet ud i en række artikler og arbejdsrapporter samt et hæfte med anbefalinger til nye teknologier i landbruget og et debathæfte med en artikelsamling om projektets temaer. Projektet er udført gennem hele året 2010 med deltagelse af Det Økologiske Råds landbrugsmedarbejdere: Hans Nielsen - Det højteknologiske landbrug, næringsstoffer og pesticider Jette Hagensen - Reformen af EU s landbrugspolitik, CAP Leif Bach Jørgensen - Landbrugets energiforbrug, biomasse og bioenergi Vibeke Ærø Hansen - Jordens frugtbarhed Christian Ege - Det højteknologiske landbrug, afholdelse af seminarer Hver enkelt medarbejder er ansvarlig for rapporter og artikler inden for de enkelte emner. Vi har haft indgående debatter om indholdet i medarbejdergruppen, men uden en fuldstændig afstemning af fokus og holdninger. Denne arbejdsrapport er udarbejdet af Vibeke Ærø Hansen. Vores arbejde med projektet er blevet fulgt af en følgegruppe, som har bidraget med værdifuld kritisk feedback undervejs i processen. Følgegruppens medlemmer kan ikke tages til indtægt for indholdet i rapporter og artikler, men vores diskussioner i den bredt sammensatte gruppe har bidraget til at udbrede problematikkerne, uden at vi nødvendigvis er nået frem til enighed i alle sager. Følgende personer har taget aktiv del i følgegruppen: Mikkel Stein Knudsen Rikke Lundsgaard Bo Læssøe Sybille Kyed Evald Vestergaard Bjarne Thomsen Alex Dubgaard Ole Dall Allan Skovgaard Gunver Bennekou Knud Vilby Landbrug og Fødevarer, Klima Danmarks Naturfredningsforening Økologisk Landsforening Økologisk Landsforening Økologisk Landsforening Fødevareerhverv, Koordinationskont. for Landdistrikter og Erhvervsudvikling Fødevare Økonomisk Institut Syddansk Universitet Infarm Det Økologiske Råds landbrugsgruppe Det Økologiske Råds landbrugsgruppe Vibeke Ærø Hansen Side 3

Indholdsfortegnelse 0. Indledning... 5 1. Jordfrugtbarhed... 6 1.1 Jordfrugtbarhed og jordkvalitet.. 6 1.2 Organisk stof. 6 1.3 Hvor meget organisk stof kan der bindes og hvor meget kan der fjernes?... 13 1.4 Organisk stof til jordforbedring eller CO 2 -lagring. Et dilemma? 14 2. Forskellige energiteknologiers påvirkning af jordfrugtbarheden.. 16 2.1 Fyring med halm til varme- og elproduktion. 16 2.2 Andengenerations bioethanol.... 19 2.3 Biogas 19 2.4 Gylleseparering og gylleforsuring.. 20 3. Jordens frugtbarhed kan den bevares med en samtidig større produktion af biomasse til energi?... 23 3.1 Strukturskader ved jordpakning.. 23 3.2 Reduceret jordbearbejdning.. 24 3.3 Efterafgrøder og mellemafgrøder.. 26 3.4 Flerårige energiafgrøder 28 3.5 Biochar.. 30 3.6 Økonomisk støtte til landbrugets kulstoflagring i jorden.. 31 4. Kilder 33 Vibeke Ærø Hansen Side 4

0. Indledning I sit forslag til et Jordrammedirektiv beskriver EU-kommissionen i 2006 jordbunden som en i det væsentlige ikke-fornybar ressource, idet forringelsesprocessen kan være hurtig, samtidig med at dannelses- og regenereringsprocesserne er uhyre langsomme. Jordbunden er et meget dynamisk system med mangeartede funktioner, som er af central betydning for menneskets aktiviteter og for økosystemers overlevelse. Disse funktioner består bl.a. i biomasseproduktion, lagring, filtrering og omdannelse af næringsstoffer og vand, pulje for biodiversitet, kilde til råmaterialer og funktion som kulstofpulje. Jordbundsmiljøet er under stigende pres, forårsaget af eller forværret af menneskelig aktivitet. EU- Kommissionen opstiller otte vigtige trusler mod jordbunden i EU, herunder erosion, nedbrydning af organisk stof og nedgang i jordens biodiversitet (EU-Kommissionen 2006). Danmark har et mål, fastsat indenfor EU, om 30 % vedvarende energi i år 2020. Landbruget vil i de kommende år spille en stadig større rolle som producent af biomasse til bioenergi som en del af disse bestræbelser på at nedsætte forbruget af fossile energikilder. Derudover kan der i fremtiden blive behov for yderligere biomasse til fremstilling af produkter som fx bioplast. Denne rapport ser nærmere på, hvordan jordkvaliteten kunne tænkes at blive påvirket i forbindelse med udvalgte teknologier til produktion af bioenergi, samt hvilke tiltag der kan modvirke negative effekter ved udtag af større mængder biomasse til energiformål. Fokus vil være på indholdet af organisk stof i jorden og dermed organisk bundet kulstof, da dette er centralt for jordens funktioner. Som altid når man beskæftiger sig med det biologiske område, er der mange faktorer der har betydning, og mange processer der kan forløbe, hvis omstændighederne er til det. Det er uden for denne rapports formål at give en fuldstændig afdækning af hvert delemne, men snarere at ridse hovedtrækkene i forbindelse med jordfrugtbarhed og bioenergi op. Der vil derfor være faktorer og problemstillinger, som ikke vil blive behandlet under de enkelte delemner. Vedvarende energi, eller grønne energisystemer, er under fortsat udvikling i disse år, og det er afgørende at denne udvikling fortsættes og at energiudvindingen kommer fra flere forskellige kilder. Biomasse til energi er en umiddelbart tilgængelig erstatning for fx kul til opvarmning. På længere sigt vil det dog være mere holdbart at anvende et flerstrenget energisystem bestående af fx vindmøller, solceller, solvarme, bølgekraft, geotermi og varmepumper og ikke mindst energieffektivisering. Disse systemer tærer ikke på jorden, og biomassen kunne anvendes i mindre grad i yderområder af landet eller som en form for backup. Vibeke Ærø Hansen Side 5

1. Jordfrugtbarhed 1.1 Jordfrugtbarhed og jordkvalitet Jordfrugtbarhed og bioenergi Jordfrugtbarhed kan defineres som en jords evne til at fungere som vækstmedie for sunde afgrøder, herunder en passende og afbalanceret forsyning af næringsstoffer og vand. En jords frugtbarhed afhænger både af givne faktorer som mineralsammensætning, struktur, humusindhold, reaktionstal (ph) og næringsstofindhold, samt faktorer der stammer fra dyrkningspraksis som fx gødskning og jordbehandling. En vigtig faktor er ligeledes det biotiske liv i jorden, hvor fauna og mikroorganismer bl.a. nedbryder organisk materiale. De senere år har begrebet jordkvalitet vundet frem og det har noget bredere rammer end jordfrugtbarhed. Begrebet jordkvalitet kan, ifølge Elmholt et al. (2000), forenklet defineres som en jords kapacitet til, indenfor rammerne af et naturligt eller kultiveret økosystem, at opretholde produktiviteten af planter og dyr, vedligeholde eller øge kvaliteten af luft og vand, samt understøtte human sundhed og beboelse. Jorden har ifølge denne definition bl.a. følgende funktioner: 1. Produktion af biomasse til fødevarer, foder, bioenergi og råmaterialer. 2. Filtrering, buffervirkning og transformering mellem atmosfæren, grundvandet og plantedækket. 3. Biologisk habitat og genetisk reserve 4. Fysisk og rumlig base for teknisk, industriel og socio-økonomiske strukturer 5. Leverandør af råmaterialer, energi og vand. Disse funktioner er vigtige, men også meget vidtfavnende, og det er udenfor rammerne her at kunne behandle alle områder. Det følgende vil basere sig på begrebet jordfrugtbarhed med udgangspunkt i organisk materiale, men også inkludere jordens evne til at fungere som lager for kulstof og dermed CO 2. 1.2 Organisk stof Tilførsel af organisk stof til jorden er et grundlæggende element i økologisk jordbrug, hvor der ikke anvendes kunstgødning, men har også betydning for det konventionelle jordbrug, bl.a. på grund af en positiv indvirkning på jordstrukturen i pløjelaget. Tilførsel af organisk stof til dyrkningsjorden medvirker, udover en recirkulering af plantenæringsstoffer, til en række af jordens egenskaber: Fysiske egenskaber Aggregatdannelse, jordstruktur Indflydelse på vandholdende evne Indflydelse på luftskifte og temperatur Lager for CO 2 Kemiske egenskaber Binding og frigivelse af næringsstoffer Kationbytningskapacitet (bl.a. K, Ca, Mg) Vibeke Ærø Hansen Side 6

Virker som ph-buffer Tilgængelighed af mikronæringsstoffer, fx jern og zink Biologiske egenskaber Energi til mikroorganismer og nedbrydere Frigivelse af organisk bundet N, P, K, S Elasticitet, dvs. en vis evne til at restituere efter forstyrrelser som jordbearbejdning Nedenstående afsnit er primært baseret på Jensen & Jensen (1990), hvis ikke andet anført. Mængden af organisk stof i jorden bestemmes ud fra den målbare mængde af organisk bundet kulstof, og man taler derfor oftest om indholdet af organisk kulstof i samme betydning. Det organiske stof stammer fra rester af planter og rodeksudater (organiske forbindelser udskilt fra rødderne) samt ekskrementer, død fauna og lignende. Når jorden tilføres organisk materiale går der en mikrobiel nedbrydning i gang. Generelt starter bakterier med at nedbryde de letomsættelige kulhydrater, hvorefter svampe og actinomyceter omsætter det mere svært nedbrydelige cellulose og lignin. Det er en aerob omsætning, hvor kulstoffet oxideres og frigives som CO 2 som følge af organismernes respiration. Under nedbrydningen, som også kaldes mineralisering, sker der en omdannelse af organisk stof til uorganisk stof, hvor fx kvælstof bundet i aminosyrer frigives som ammonium. Dette ammonium optages af mikroorganismerne, og er ikke plantetilgængeligt (immobilisering), såfremt der ikke er overskud af kvælstof i forhold til kulstof (C/N) i det organiske materiale. Ved C/N<25 vil der ske en nettomineralisering af kvælstof, mens der ved C/N >25 vil ske en immobilisering. C/N-forholdet i de afgrøderester der tilføres dyrkningsjorden varierer betydeligt fra ca. 80 i halm til ca. 20 i grønt plantemateriale. Jordbundsfauna som bænkebidere og regnorme deltager i nedbrydningsprocessen ved at findele og æde materialet, hvorved det beriges med kvælstof. Derudover blander jordbundsdyrene det ofte op med jord, hvorved den mikrobielle omsætning accelereres. Hvor hurtigt nedbrydningen foregår, afhænger udover udgangsmaterialet bl.a. af temperatur, ph og jordens vandindhold, samt adgangen til næringsstoffer som fosfor og kvælstof til mikroorganismerne. Nedbrydningen fortsætter og der dannes efterhånden relativt stabile og svært omsættelige former for organisk kulstof i form af humus, der kan ligge i jorden i årtier eller årtusinder. Humus, der egentlig er humussyrer i forskellige komplekse forbindelser, indeholder 58 % kulstof og er så nedbrudt, at den oprindelige struktur og oprindelse ikke kan erkendes. Humus udgør langt hovedparten af indholdet af jordens organiske stof, idet det er langsomt nedbrydeligt og i praksis tages jordens indhold af organisk stof som udtryk for indholdet af humus. Danske mineraljorde indeholder ofte 2 4 % humus i de øverste 20 cm (Jensen & Jensen 1995; Oades 1988). En bekvem dyrkningsjord har en jordstruktur bestående af stabile krummer eller aggregater, hvor ler- og sandpartikler er bundet sammen i rundede porøse strukturer via humus og polysakkarider fra bl.a. mikroorganismer. En aktiv mikroflora er altså vigtig for at opnå en god struktur i pløjelaget. Krummestrukturen sikrer passende gennemtrængelighed for vand, luft og planterødder, samt en vis modstandsdygtighed overfor mekanisk påvirkning. Vibeke Ærø Hansen Side 7

Aggregaterne, der udgør krummestrukturen, dannes ved at der først dannes bindinger fx mellem de negative ladninger på humusstoffernes syregrupper til positivt ladede ler eller kvartspartikler eller humus kan adsorbere joner som Ca 2+, Mg 2+ og Fe 3+ og derved få en positiv ladning som kan bindes til negativt ladede lerpartikler. De mikroaggregater, der nu er dannet, kan igen bindes sammen til makroaggregater af størrelsen >250 µm og udgør disse krummestrukturen. Sammenbindingen sker ved hjælp af polysakkarider udskilt af mikroorganismer og planterødder, svampehyfer og fine planterødder (Jensen & Jensen 1995; Oades 1988). Dette betyder også, at en stabil dannelse af krummestruktur er afhængig af rodvækst og dermed også fx af sædskiftet. I en jord med god krummestruktur vil det meste indhold af organisk stof humus befinde sig inde i komplekser af makroaggregater, hvor det er beskyttet mod nedbrydende organismer og der derfor kan ske en stabilisering af jordens indhold af kulstof. Makroaggregater er dog ikke, ligesom mikroaggregater, modstandsdygtige overfor jordbearbejdning, og går de i stykker vil der gå en nedbrydning af kulstoffet i gang. Når fx vedvarende græs opdyrkes, sker der en hurtig nedbrydning af makroaggregater og tab af kulstof pga. den mekaniske jordbearbejdning der ødelægger krummestrukturen, og fordi der mangler input fra planterødder og svampehyfer (Carter 2002; Oades 1988) En jord med en god krummestruktur har et forgrenet net af porer i forskellig størrelse, har et godt luftskifte til planterødderne, har en god vandinfiltration så der ikke sker overfladeafstrømning (erosion) og skorpedannelse i regnvejr, øget vandholdende kapacitet og dermed potentiale for mere plantetilgængeligt vand, en vis elasticitet der giver større modstandskraft over for jordpakning og en smuldrende beskaffenhed der gør jorden nem at arbejde med også for planterødder (Carter 2002; Schjønning et al. 2004). Forholdet mellem en dyrkningsjords indhold af ler og organisk stof har betydning for jordens struktur, netop fordi lermineraler er en aktiv mekanisme i dannelsen af aggregater og fordi de fleste jorde har brug for organisk stof til at danne stabile makroaggregater (de Jonge et al. 2009). Man har fundet, at på vedvarende græs er forholdet mellem ler og organisk kulstof (ler/oc) på under 10 og at dette forhold, kaldet Dexter-forhold, kan udtrykke en jords evne til at vedligeholde og regenerere sin funktionelle struktur. Et Dexter-forhold på 10 kan betragtes som en kritisk grænse for indhold af kulstof. Her findes der frie lerpartikler, som ikke er bundet med organisk materiale i aggregater og som i en våd jord vil kunne nedvaskes eller udvaskes, eller jorden vil slemme til og danne hårde knolde når den tørrer op igen. Et vist indhold af organisk stof i jorden vil altså kunne reducere eller forebygge en cementering af jorden, og en række af jordens vigtige funktioner i forbindelse med planteproduktion og miljøbeskyttelse vil være ringere for en jord med et lavt forhold mellem organisk stof og lerpartikler (Schjønning et al 2009). Udover at humus selv har et indhold af kvælstof, fosfor og svovl som bliver plantetilgængeligt ved nedbrydning, har humus også en høj kapacitet for at binde kationer (kationbytningskapacitet), så fx kalium (K + ) ikke så let udvaskes, men derimod holdes plantetilgængeligt i jorden. Planter har svært ved at optage næringsstoffer som fx jern og zink, hvis jorden er kalkholdig og derfor har et højt ph. Huminsyre og fenoler, som er bestanddele af humus, kan danne såkaldte chelater med bl.a. jern og zink, og derved øge tilgængeligheden af næringsstofferne for planter i kalkholdige jorder. Det har vist sig, at tilførsel af husdyrgødning til sådanne jorder med indhold af lavt organisk stof kan hindre mangel på disse plantenæringsstoffer (Marschner 1995). Vibeke Ærø Hansen Side 8

Opsumering Mindre organisk kulstof til jorden kan medføre: Mindre mikrobiel aktivitet og recirkulering af næringsstoffer Mindre humusdannelse Dårligere vandholdende evne Dårligere jordstruktur Dårligere luftskifte Ringere fremspiring og plantevækst Risiko for udvaskning af tilførte næringsstoffer Risiko for erosion (våd/tør) Kulstofindholdet i danske landbrugsjorde Kulstofindholdet i jord kan variere meget fra jordtype til jordtype og fra mark til mark. Det gør sig således også gældende, når man skal forsøge at estimere et gennemsnitligt indhold af kulstof på landsplan. Der er lavet to store landsdækkende danske undersøgelser, hvor af den ene fandt et gennemsnitligt kulstofindhold på 144 t C pr. ha. i 0-100 cm jordlag på danske landbrugsjorde og den anden 111 t C pr. ha. i 0-50 cm jordlag i en Kvadratnets-undersøgelse (Schjønning et al. 2009). Det største kulstofindhold findes i det øverste jordlag - pløjelaget. Beregninger af prøver fra Kvadratnettet har vist, at kulstoffet gennemsnitligt med 44 % organisk bundet kulstof i 0-25 cm s dybde og 56 % i 25-100 cm s dybde. Kulstofindholdet aftager med jorddybden og er meget lille i 100 cm dybde. For sandjorde, hvor rodvæksten ofte er begrænset, aftager indholdet ofte hurtigere i dybden end lerjorde, hvor roddybden oftest er større. Der sker dog også en transport forårsaget af jordlevende dyr herunder regnorme, samt nedvaskning af opløst organisk stof og kulstof bundet i humus og til lerpartikler. (Gyldenkærne et al 2007; Jensen & Jensen 1990). Jordbearbejdnings betydning for organisk kulstof Jordbearbejdning som pløjning og harvning medfører forstyrrelser i jorden, som kan fremme nedbrydningen af organisk kulstof, også i form af mere stabile forbindelser som humus. Det sker ved ødelæggelse af de jordaggregater, der beskytter kulstoffet fra mikrobiel nedbrydning, iltning af jorden der stimulerer den mikrobielle aktivitet og ved at blande friske planterester med jord, så de omsættes hurtigere (Olesen et al 2005). I de langvarige forsøg ved Askov Forsøgsstation (anlagt 1894) og i tilsvarende udenlandske forsøg findes et næsten konstant fald i jordens indhold af kulstof. Et sådant langvarigt fald (over 100 år) antages at kunne tilskrives virkningen af dyrkningspraksis på mineraliseringen af det organiske kulstof, der allerede var i jorden forud for opdyrkningen (Christensen 2005). Det er svært at opretholde et højt kulstofindhold når en jord opdyrkes, fordi der sker en nedbrydning ved jordbearbejdning og fraførsel af organisk stof med afgrøden. Det er derfor afgørende at tilrettelægge dyrkningen af jorden i alle dens aspekter, så der sker mindst mulig nedbrydning af og mest mulig opbygning af kulstof i jorden. Kulstof indhold og landbrugsmæssig driftsform De danske jorde er generelt frugtbare ikke mindst på grund af det betydelige overskud af N, P og K der er tilført landbrugsjorden de sidste 50 år. Indholdet af organisk stof har dog gennem den samme årrække Vibeke Ærø Hansen Side 9

været faldende, med et større fald på mere lerede typisk østdanske jorde og en mindre stigning på de mere sandede vestdanske jorde (Stoumann Jensen 2008). Figur 1 viser resultater fra en Kvadratnetsundersøgelse, hvor der blev indsamlet jordprøver fra 336 landsdækkende punkter (7 km kvadratnet) i 1986/87 og igen i 1997-98. Ændringerne i jordens kulstofindhold over ti år viste netop en tendens til en øgning af kulstofindholdet på de mere sandede jorde (JB 1-4), som typisk findes i det vestlige Danmark, og et fald på de lerede jorde (JB 5-7). Figur 1. Ændringer i kulstofindholdet (0-50 cm) i mineralske jorde fra 1986/87 til 1997/98 fordelt på jordtype indikeret ved JB nr. (Heidmann et al. 2002). Med hensyn til god jordkvalitet i landbrugsjord betragtes den kritiske grænse for indhold af organisk kulstof, ifølge Vågen (2000), generelt at være på 1 til 2,5 %. Målinger fra Danmarks JordbrugsForskning tyder på, at lerholdige jorde bliver vanskelige at bearbejde, når indholdet af organisk kulstof kommer under ca. 1 %, svarende til ca. 1,7 % organisk stof (Schjønning 2004). Som det ses af figur 2, er der netop mange områder på Sjælland, Fyn og i Østjylland, hvor man ligger på denne grænse. I Fødevareministeriets rapport Jorden en knap ressource (Jørgensen et al. 2008) er man mere forsigtig og siger, at man ikke kan angive en fast størrelse for et kritisk kulstofindhold, da det vil afhænge af mange forhold i jorden og af intensiteten af den dyrkningsteknologiske indsats. Vibeke Ærø Hansen Side 10

Figur 2. Indhold af organisk kulstof i pløjelaget (0-30 cm) i Danmark (Joint Research Centre 2005). Ændringer i jordens kulstofpulje finder sted over en meget lang tidshorisont, så ændringer i landbrugspraksis kan give anledning til opbygning eller nedbrydning over en flere hundred år periode, indtil en ny ligevægt opstår. Fatale problemer med jordens frugtbarhed vil således normalt først opstå efter en længere årrække, hvis der ikke er tale om jorde med et i forvejen kritisk lavt kulstofindhold (Jørgensen et al. 2008). Indholdet af organisk kulstof i en landbrugsjord er udtryk for balancen mellem tilførsel og nedbrydning af organisk stof i jordens forskellige puljer. En betydelig del (25 50 %) af jordens organiske stof manipuleres indenfor relative korte tidsrum, dvs. indenfor 25 år. Kulstoffet i jorden består af puljer, hvor omsætningshastigheden er meget varierende alt efter materialets beskaffenhed og omsætningsgraden. Mængden af organisk stof og fordelingen i de forskellige puljer afhænger bl.a. af driftsformen. En driftsform med hyppig brug af græsmarker, stor tilbageførsel af planterester og tilførsel af betydelige mængder husdyrgødning vil generelt føre til en større lagring af kulstof i jorden end en driftsform med intensiv kornavl og rækkeafgrøder, bortførsel af halm og brug af kunstgødning (Gyldenkærne et al. 2007). Svineavlsbrug er ofte ensbetydende med fravær af græsmarker, udpræget dyrkning af korn og fraførsel af halm, da halmen ikke anvendes til foder og heller ikke strøelse i større mængder. Der dyrkes især vinterhvede til brug som foder. I lighed med konventionelle planteavlsbrug er der derfor risiko for, at jorde præget af svineavl tilføres mindre organisk stof end der er nødvendigt for at vedligeholde kulstofindholdet. Uffe Jørgensen, seniorforsker ved Aarhus Universitet har udtalt, at (da)kulstofindholdet ikke reduceres fra den ene dag til den anden, men over en periode på 50 100 år kan det få stor betydning, hvordan vi behandler jorden. I Jylland er der generelt et meget højt kulstofindhold, mens man flere steder i Østdanmark er tæt på at nå grænsen for, hvad der er forsvarligt. Det hænger sammen med, at antallet af husdyr og græsmarker er begrænset på Sjælland, hvorimod der er en betydelig produktion af korn og halm (Skøtt 2008). Vibeke Ærø Hansen Side 11

Denne skæve regionale opdeling af det danske landbrug fremgår af figur 3. Figur 3. Landbrugets bedriftsstruktur 2002. Kortet er udarbejdet på baggrund af 2 km kvadratnet med ovennævnte bedriftstyper. Kortet er udarbejdet af Inge T. Kristensen, Det Jordbrugsvidenskabelige FakultetAarhus Universitet. DJFgeodata http://www.djfgeodata.dk Driftsformen har ikke kun betydning for hvilke afgrøder der dyrkes, men også hvilken form for gødskning der anvendes. Generelt betyder en velafbalanceret gødskning og tilførsel af vand til afgrøden, at der produceres en større biomasse både i form af øget rodvækst og afgrøderester, og det vil på længere sigt føre til en forøgelse af kulstofmængden i jorden. Selve gødningstypen har dog stor også betydning for, hvor meget kulstof der lagres i jorden. Konventionelle planteavlere vil typisk anvende kunstgødning, mens bedrifter med dyrehold vil anvende gødning herfra. Gyllen indeholder organisk stof fra både foder og strøelse og vil således kunne bidrage til en større kulstofpulje i jorden alt efter fx fodertype. Her er der også forskel på bedriftstypen, idet kvæggylle ifølge Olesen (2009) indeholder ca. 8 % tørstof og svinegylle ca. 4,5 % tørstof. Udover at der i store træk er regionale forskelle på bedriftsformen mellem det østlige og vestlige Danmark, er der som nævnt også forskelle i jordtypen. Jorderne i Østjylland og det østlige Danmark har typisk et højt lerindhold, og netop på sådanne jorde er det af hensyn til jordstrukturen vigtigt med et vist indhold af organisk stof. Et forhold mellem ler og organisk kulstof i pløjelaget (Dexter-forhold, ler (kg)/kulstof (kg)) på over 10 kan betragtes som en kritisk lav grænse for indhold af kulstof. Her findes der frie lerpartikler, som ikke er bundet med organisk materiale i aggregater og som i en våd jord vil kunne nedvaskes eller udvaskes, eller jorden vil slemme til og danne hårde knolde når den tørrer op igen. Der er jorder, især på Sjælland og Lolland-Falster, som har et Dexter-forhold på over 10. De mere præcise områder fremgår af figur 4. Heraf fremgår det også, at det er nogle de samme områder som i figur 3 er domineret af planteavl. Vibeke Ærø Hansen Side 12

Figur 4. Dexter-forholdet beregnet som forholdet mellem indholdet af ler og organisk kulstof i pløjelaget (0-20 cm). Udarbejdet af Mogens H. Greve, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet, med data fra DJFgeodata http://www.djfgeodata.dk Faldet i indholdet af kulstof på de lerede østdanske jorde er altså en kombination af kornrige sædskifter med ingen eller ringe tilførsel af husdyrgødning, især fra svin, og fraførsel af halm til kraftvarmeværker, mens stigningen i de vestdanske jorde er en kombination at græsrige sædskifter og store mængder husdyrgødning, især fra kvæg. 1.3 Hvor meget organisk kulstof kan der bindes og hvor meget kan der fjernes? Henligger en jord uberørt hen som vedvarende græs i flere årtier, vil der efterhånden indstille sig en ligevægt mellem tilført og fraført kulstof, og kulstofniveauet vil nå et vist stabilt niveau afhængig af jordtype, vandindhold, temperatur mm. Opbygningen af landbrugsjordens kulstofpulje påvirkes af ændringer i tilførslen af planterester eller anden biomasse og jordbearbejdning påvirker den hastighed hvormed det organiske stof omsættes. Under danske forhold er det ikke så meget jordens samlede bindingskapacitet, der er begrænsende for hvor meget kulstof der kan lagres, men nærmere tilførslen af organisk stof. Uanset den tilførte mængde biomasse, er det over en 20-årig periode, den samme andel af kulstof der tilbageholdes i jorden, nemlig 11-20 % for plantebiomasse og ca. 30 % for husdyrgødning (Christensen 2004). Pga. det lavere tørstofindhold i gylle, især svinegylle har planterester dog målt i absolut mængde større betydning for opbygning af jordens kulstofindhold end gylle. Forsøg med årlig tilførsel af organisk materiale i op til 30 år viste ikke tegn på en mætning af jordens kulstofbindende evne, men andre forsøg antyder dog, at det ved almindelig dyrkningspraksis kan være vanskeligt at fastholde et kulstofindhold på over 2,5-3 % (Christensen 2005). Skal kulstofindholdet højere op, vil det fx kræve vedvarende bevoksning eller måske en reduceret jordbearbejdning (Christensen 2008). For at nedsætte forbruget af fossile energikilder, primært at klimahensyn, er der i dag ønske om at øge anvendelsen af biomasse til energiproduktion. Ifølge Kyoto-protokollen har Danmark forpligtet sig til i Vibeke Ærø Hansen Side 13

perioden 2008-2012 at reducere udledningen af drivhusgasser med 21 % i forhold til 1990. Samtidigt har vi et mål, fastsat indenfor EU-rammer, om 30 % vedvarende energi i 2020. I regeringens aftale om Grøn Vækst 2.0 fra april 2010 er der derfor også naturligt fokus på større udnyttelse af halm i kraftvarmeværker. Derudover skal udviklingen og anvendelsen af 2. generations bioethanol brændstoffer fremmes og der er et mål om at anvende 50 procent af husdyrgyllen til biogasproduktion. Men biomasse i form af planterester har også andre anvendelser end den rent energimæssige, som kan øge efterspørgslen på den i fremtiden. For eksempel kan bl.a. halm bruges til at fremstille de plasttyper, som vi i dag benytter til plastposer, vandflasker, emballager, legetøj og mobiltelefoner. Der bliver med andre ord bud efter det organiske stof på mange fronter og spørgsmålet er, hvor meget der kan fjernes fra jorden uden at det går ud over jordfrugtbarheden på længere sigt. I en rapport om potentialet for bæredygtig produktion af 2. generations biobrændstoffer henholder International Energy Agency sig til, at tidligere undersøgelser antager, at 25 % planterester kan fjernes til bioenergiproduktion i de fleste lande. Det vil sige, at 75 % efterlades på marken. Tallet bunder i, at ikke alt materiale kan indsamles pga. spredt forekomst, og at der skal anvendes en vis mængde til gødning, fodring osv. (Eisenkraut 2010). I Danmark blev ca. 30 % af al halm i 2009 anvendt til fyring, og et ønske om øget anvendelse hertil og ligeledes til bioethanolproduktion vil bringe os langt væk fra de 75 % afgrøderester på marken. Det er dog vanskeligt at sættegenerelle tal på, da der som nævnt er mange faktorer, der har indflydelse på kulstofindholdet i jorden i den enkelte mark, den enkelte bedrift eller det enkelte landområde. 1.4 Organisk stof til jordforbedring eller CO 2 -lagring. Et dilemma? Når der tilføres organisk materiale til jorden vil der gå en biologisk nedbrydning i gang, hvorunder en del af kulstoffet slippes ud i atmosfæres som CO 2. Dette sker som følge af den mikrobiologiske aktivitet, hvor det organiske stof nedbrydes og omdannes over en lang tidshorisont. Herved frigøres der plantenæringsstoffer og dannes organiske forbindelser, som har en positiv effekt på jordens funktion som vækstmedie for planter. Det vil sige, at det organiske stof gør mest gavn, ikke i kraft af at det akkumuleres i jorden som sådan, men når der også samtidigt sker en gradvis fortløbende nedbrydning. Jorden er det næststørste lager for CO 2 (efter havet), og de senere år er der på grund af klimadebatten kommet fokus på organisk materiale i jorden som lager for CO 2. Hvis det skal fungere, må der ikke ske en omsætning af materialet. Dermed kan der heller ikke udnyttes de gavnlige effekter af nedbrydningen. Dette dilemma har Janzen (2005) beskrevet. Man kan ikke både at øge jordens indhold af organisk kulstof og øge den mikrobiologiske aktivitet. Hvis man vil have en højere mikrobiologisk aktivitet, må man ofre organisk kulstof, og hvis man vil lagre mere organisk kulstof, må man undertrykke den mikrobiologiske aktivitet. De følgende kapitler i rapporten omhandler nogle måder, hvorpå man kan balancere sig ud af dilemmaet: Optimal recirkulering af organisk kulstof og næringsstoffer Reduceret omsætning af det organiske kulstof Vibeke Ærø Hansen Side 14

Øget tilførsel af organisk stof Der findes ikke nogen enkelt løsning. Det er snarere et spørgsmål om at tænke i helheder og benytte forskellige tiltag, der kan supplere hinanden med det formål at bevare - og gerne øge - jordens frugtbarhed. Vibeke Ærø Hansen Side 15

2. Forskellige energiteknologiers påvirkning af jordfrugtbarheden Nedenstående kapitel behandler kort forskellige energiteknologier, deres restprodukter og hvordan de kan anvendes. For at bevare jordfrugtbarheden i forbindelse med produktion af biomasse til energi er bl.a. det vigtigt, at der recirkuleres så meget materiale som muligt tilbage til dyrkningsjorden. 2.1 Fyring med halm til varme- og elproduktion Halm anvendes til direkte afbrænding i halmfyr og fjernvarmeværker samt i kraftvarmeværker til produktion af varme og el. Halm udgjorde ifølge Energistyrelsen i 2006 18 % af den biomasse der blev anvendt til energiformål, overgået af træ og brændbart affald med hver en andel på ca. 30 %. Siden er forbruget af halm steget løbende gennem årene fra ca. 1,4 mio. tons, så der i 2009 blev anvendt omtrent to mio. tons halm til fyring. Dette svarede til en tredjedel af hele halmproduktionen i 2009. En anden tredjedel anvendtes til foder, strøelse mm. og den sidste tredjedel blev ikke bjærget, men nedmuldet direkte (tabel 1). Tabel 1. Halmudbytte og halmanvendelse. Alle afgrøder korn, raps og bælgsæd. 2006-2009 (mio. kg). 2006 2007 2008 2009 Mængde (mio. kilo) Halm i alt 5 235,3 5 145,5 5 661,9 6 279,6 Til fyring 1 379,0 1 412,3 1 795,0 2 018,3 Til foder 987,6 1 062,5 1 283,9 1 218,5 Til strøelse m.v. 638,0 596,5 789,0 813,3 Ikke bjerget 2 230,6 2 074,2 1 794,0 2 229,5 Danmarks Statistik- Statistikbanken.dk, 2010 Halm anvendt til strøelse og en del af kulstoffet i halmen som anvendes til foder nedmuldes med gødningen. Derudover er en stor del af halmen blevet nedmuldet direkte, fordi halmleverandørerne ikke har kunnet få den afsat som biobrændsel. Dette skyldes, udover logistik og de rent økonomiske markedsmekanismer med udbud og efterspørgsel, at det ikke er uproblematisk at fyre med halm i værkerne. Halm har en tendens til at danne hårde slagger ved afbrænding og har derudover et forholdsvist højt indhold af klor og alkali, som kan give problemer med korrosion af kedler og rør ved høje temperaturer. Dette ses ikke tilsvarende ved fyring med fx træflis, som umiddelbart kan afbrændes på kraftværkernes eksisterende kedler. Tabel 2 viser hvor stor en procentdel af halmen der er blevet anvendt til fyring i 2009, fordelt på regionerne i Danmark. Heraf fremgår det, at der er store regionale forskelle. For eksempel anvendtes kun 20 % af halmen til fyring i Region Nordjylland. I Region Sjælland blev derimod næsten 50 % af halmen anvendt til fyring og blev således ikke recirkuleret til jorden som organisk stof under en eller anden form. Netop på de østdanske jorder er der ellers ekstra brug for organisk stof til de mere lerede jordtyper, jævnfør afsnit 1.2. Vibeke Ærø Hansen Side 16

Tabel 2. Halmudbytte og halmanvendelse til fyring efter område. Alle afgrøder - korn, raps og bælgsæd. 2009 (mio. kg). Halm i alt Til fyring Til fyring (%) Mængde (mio. kilo) Hele landet 6 279,6 2 018,3 32,1 Region Hovedstaden 238,8 68,6 28,7 Region Sjælland 1 403,0 698,2 49,8 Region Syddanmark 1 729,2 515,6 29,8 Region Midtjylland 1 819,1 516,0 28,4 Region Nordjylland 1 089,4 220,0 20,2 Danmarks Statistik- Statistikbanken.dk, 2010 Genanvendelse af aske Asken fra halmfyringsanlæg kan anvendes som gødningsmiddel, såfremt halmen ikke er blevet fyret sammen med kul. Asken indeholder især plantenæringsstoffer i form af kalium og fosfor, men også tungmetaller som cadmium og bly. Derfor er udbringningen af aske på dyrkningsjord reguleret via Bioaskebekendtgørelsen. I en rapport fra Miljøstyrelsen (2004) blev det vurderet, at 80 % af asken fra halmfyrede fjernvarmeværker blev udbragt i år 2000, mens det tilsvarende var 70 % for de store halmfyrede kraftvarmeværker. Af samme rapport fremgår det også, at kalium og fosfor ved forbrændingen kan blive bundet i forbindelser, der gør dem svært tilgængelige som næringsstoffer for planter. Det antages, at 20 % af kaliumindholdet og 30 % - 50 % af fosforindholdet i asken ikke vil kunne optages. På Kommunekemi i Nyborg har man dog fået et anlæg, hvor det er muligt at udvinde kaliumklorid af asken til produktion af handelsgødning. Når halmen ikke fyres, men derimod nedmuldes Halm bliver ofte opfattet som et restprodukt, som man har mest gavn af at fyre af til varme- og elproduktion. Det såkaldte halmoverskud har da også givet anledning til overskrifter i pressen som Dansk energi rådner på markerne. Men halmen rådner ikke bare på markerne, den bliver nedmuldet og yder dermed et værdifuldt bidrag til jordens indhold af svært omsætteligt organisk stof. Det koster landmanden at snitte og nedmulde halmen frem for at kunne sælge den. Men hvad der ikke er prissat, er den langsigtede gevinst i form af muligheden for en forbedret jordkvalitet. Halm fra korn udgjorde langt størstedelen af den producerede halm med 90,7 % i 2009. Der dyrkes korn på ca. 56 % af det danske landbrugsareal og dermed bliver der også produceret biomasse i form af halm på et forholdsvist stort areal. Der afsættes en del kulstof i jorden via biomasse fra rødderne. Således er det ifølge Christensen (2005) beregnet, at vårbyg og vinterbyg ved høst har afsat ca. 1/3 af kulstoffet i rodmassen, hvilket svarer til ca. 1,4 t C/ha. Halm indeholder gennemsnitligt 42 % kulstof (Nikolaisen et al 1998) og med et gennemsnitligt udbytte på 4 t/ha vil nedmuldning af halm således tilføre jorden yderligere 1,7 t C/ha. De 4 t halm/ha vil gennemsnitligt indeholde 2,8 kg fosfor og 48 kg kalium, samt mindre mængder af andre plantenæringsstoffer, som ligeledes vil blive tilbageført jorden ved nedmuldning. Vibeke Ærø Hansen Side 17

Halmnedmuldning og kulstof i jorden Halm har et højt kulstofindhold i forhold til andre planterester (C/N = 100), men også når halm nedmuldes vil der gå en mikrobiologisk omsætning i gang, hvorved halmen med tiden nedbrydes og en stor del af kulstoffet omsættes til CO 2. Pga. det høje C/N-forhold er denne andel dog forholdsvist mindre end for andre plantematerialer. Efter 20 år vil der således generelt være 15 % af halmens kulstof tilbage i jorden. Nedmuldning af halm virker positivt ind på en række af egenskaber der har betydning for jordens funktion som vokseplads for planter. Dette gælder fx jordens mikrobielle biomasse, regnormebestanden og jordaggregaternes stabilitet mod nedbrydning under våde forhold. Undersøgelser har dog også vist, at jordens porøsitet påvirkes i mindre grad, og at det vand der bindes i jorden efter halmnedmuldning ikke er tilgængeligt for planterne (Schjønning 2004). Der er lavet adskillige langtidsforsøg, som viser, at der sker en kulstofopbygning i jorden ved gentagen nedmuldning af halm. Der er bl.a. lavet en forsøgsrække på flere danske lokaliteter forløbende over 18-36 år, med ensidig dyrkning af vårbyg og med anvendelse kunstgødning (Schjønning 2004). Den årlige halmproduktion på 4-5 t/ha blev enten brændt på marken (ikke tilladt i dag), fjernet eller nedmuldet. Der blev fundet et relativt højere kulstofindhold i jorden på 13 % hvor halmen var blevet nedmuldet. Halmnedmuldningen betød en forholdsvis stigning i jordens indhold af kulstof, indtil der indtrådte en ligevægt efter ca. 35 år. Halmnedmuldning kunne reducere kulstoftabet ved dyrkningen med 2/3, men selv her var der sket et samlet fald i kulstofindholdet i løbet af forsøgsperioden. Andre forsøg har vist samme tendens: vedvarende ensidig korndyrkning med anvendelse af kunstgødskning medfører et fald i jordens indhold af organisk materiale, også selvom der sker en gentagen nedmuldning af halm (Schjønning et al. 2009). Dette understreger vigtigheden af et alsidigt sædskifte på længere sigt og samtidig tilførsel af organisk materiale, også udover halm, i form af husdyrgødning, efterafgrøder, restprodukter fra bioenergiproduktion mm. Se yderligere om dette i de efterfølgende afsnit. Et mere alsidigt kornsædskifte kan for eksempel bestå af raps, ærter, hvede, vårbyg og vinterbyg, og vil kunne give et merudbytte af korn i sig selv, uden andre dyrkningsmæssige tiltag (Nielsen 2010). Certificering af halm Som tidligere beskrevet er der områder i landet, hvor en stor del af den producerede halm fjernes og anvendes til fyring. Der er ikke nogen økonomisk gevinst for landmanden i at tænke på sin jords kulstofindhold på kortere sigt. En mulighed for at tilgodese jordens kulstofindhold kunne derfor være at indføre en form for bæredygtighedskriterier for biomassen. Her kunne der bl.a. indgå et krav til halmleverandører, at der ved ensidige kornsædskifter ikke må fjernes halm fra marken fx hvert fjerde år. Kan vi få mere halm i fremtiden? I forbindelse med forædling af korn har man hidtil mest fokuseret på at få et højt kerneudbytte og en plante der ikke så let danner lejesæd, dvs. en plante med et kort og stift strå. Med efterspørgslen på halm til energiformål kan der imidlertid også være en interesse i at dyrke korn med et større halmudbytte. Dyrkningsforsøg med udvalgte sorter har vist, at der findes sorter af vinterhvede som kan give et langt større halmudbytte, uden at det går ud over kerneudbyttet. Således viste en afprøvning under Landsforsøgene i 2009, at sorten Viscount havde et halmudbytte på 3,4 t/ha, mens sorten JB Asano opnåede at udbytte på 4,8 t/ha uden at det gik væsentligt ud over kerneudbyttet (Dansk Vibeke Ærø Hansen Side 18

Landbrugsrådgivning 2009). Der er vist en sammenhæng mellem strålængde og halmudbytte, men ifølge Ugilt Larsen (2010) kan halmudbyttet til dels også afhænge af stråtykkelsen. Et tykt strå er vigtigt for at undgå lejesæd, hvis strålængden samtidig øges. Måske kan der via forædling krydses gener ind fra gamle kornsorter, som har lange tykke strå. For eksempel kan sorter af svedjerug opnå en strålængde på over to meter. Spørgsmålet er så, hvad denne potentielt øgede halmmængde skal anvendes til. Skal den anvendes til en øget andel af halmproduceret varme og el, til andengenerations bioethanol, fremtidige miljøvenlige produkter som bioplast eller skal den forblive på marken, nedmuldes og gavne jordfrugtbarheden? 2.2 Andengenerations bioethanol Produktionen af bioethanol er især blevet aktuelt som følge af EU s målsætning om at 10 % af brændstofforbruget i transportsektoren skal komme fra biobrændstoffer i 2020, uanset om brændstoffet importeres eller produceres indenfor EU. Bioethanol kan fremstilles ved forgæring og senere destillation af letomsættelige stivelseholdige produkter som sukkerroer, hvede eller lignende (første generations bioethanol), eller ud fra sværtomsættelige ligninog celluloseholdige produkter som planterester, fx halm (anden generations bioethanol). For en nærmere beskrivelse af processerne omkring fremstilling af bioethanol se den elektroniske rapport Biomasse og bioenergi af Leif Bach Jørgensen, Det Økologiske Råd. I Danmark er produktionen af bioethanol fra halm endnu i sin vorden med demonstrationsanlægget Inbicon ved Kalundborg. Her påregner man årligt at anvende 30.000 tons hvedehalm til fremstilling af 5,4 mio. liter bioethanol. Som biprodukter fremstilles 11.250 tons melasse, der kan anvendes til husdyrfoder og 13.100 tons ligninpiller (Persson 2010). Der er planen, at ligninpillerne skal anvendes som brændsel, både til at drive processen med ethanolfremstilling og til kraftvarmeproduktion. Lignin er imidlertid en hovedbestanddel af humus og langsomt nedbrydeligt i naturen. Ved ethanolproduktionen kan man få et rent, kulstofholdigt produkt i en form, der kan transporteres over større afstande. Et alternativ til anvendelse som brændsel kunne derfor være som jordforbedringsmiddel, udbragt på marken som granulat, evt. med fintsnittet halm som bæremiddel. 2.3 Biogas Nedenstående beskrivelse af biogasproduktion er primært refereret fra Frandsen (2010). Som tidligere nævnt er det et mål i Grøn Vækst planen, at 50 procent af husdyrgyllen anvendes til produktion af biogas i 2020. I et biogasanlæg nedbrydes organiske stof ved hjælp af mikroorganismer, der lever under iltfrie forhold. Under nedbrydningen dannes der biogas, som alt efter udgangsmaterialet, består af 55-70 % metan og 30-45 % kuldioxid samt mindre mængder af andre gasser, herunder svovlbrinte, brint og ammoniak. Biogassen anvendes til produktion af elektricitet og varme. Gyllen suppleres ofte op med restprodukter fra landbrug eller industrien fx slagteriaffald eller glycerin for at hæve tørstofindholdet og dermed gasproduktionen. Vibeke Ærø Hansen Side 19

Afgrøder som majsensilage og kløvergræsensilage er også velegnede biomasser og anvendes i stort omfang i fx Tyskland. I Danmark er energiafgrøder indtil nu kun anvendt i beskedent omfang til biogasproduktion. Den afgassede gylle kan anvendes som gødning på marken og har i forhold til rågyllen en større andel af næringsstofferne på uorganisk form, hvilket gør dem mere plantetilgængelige, og dermed mere lig kunstgødning. Det har den fordel, at planterne kan tildeles gødning når behovet er der, modsat organisk bundede næringsstoffer, der først skal mineraliseres inden optagelsen. Omvendt skal planterne på udbringningstidspunktet også være i et stadie, hvor de er i stand til at optage næringsstofferne for derved at undgå udvaskning. Den afgassede gylle kan separeres i en væskefraktion og en fiberfraktion i lighed med rå husdyrgylle. Ved afgasning af gylle er det de letomsættelige forbindelser, der nedbrydes og omdannes til gas, og den efterfølgende langtidseffekt på kulstoflagringen i jord i forhold til rå-gylle kendes endnu ikke. I Fødevareministeriets rapport Landbrug og klima er det antaget, at den kulstofmængde der afgasses i biogasanlægget ville have bidraget til kulstoflagring i jorden i samme grad som tilførsel af kulstof i frisk plantemateriale og halm, det vil sige, at 15 % af kulstoffet antages lagret efter en 20-års periode (Olesen 2009). Til sammenligning vil der ved rå husdyrgylle, som tidligere nævnt, være tilbageholdt ca. 30% af kulstoffet i jorden. I BioConcens-projektet under ICROFS undersøger man hvordan bl.a. afgasset gylle påvirker jordens kulstofog kvælstofpuljer samt påvirker den mikrobielle liv i jordbunden. Her har man fundet, at indholdet af organiske kulstofforbindelser er væsentligt reduceret og mener, at det kan med tiden kan tænkes at medføre et fald i jordens indhold af organisk stof. Dette kan igen have alvorlige konsekvenser for jordstruktur og de mikroorganismer og smådyr, som udfører de nedbrydningsprocesser der frigør næringsstoffer til planterne. Man har derfor udført en række forsøg for at studere påvirkningen af mikroorganismer i jord ved tilførsel af afgasset gylle og sammenlignet med tilførsel af rå-gylle, kløvergræs og en ubehandlet kontrol. Forsøgene viste bl.a., at der var betydeligt mindre lettilgængeligt kulstof i afgasset gylle som kan indbygges i den mikrobielle biomasse eller respireres i form af CO 2, og der blev da også målt 2-3 gange mindre respiration end ved rå-gylle (over 350 dage). Den mikrobielle biomasse var ca. halvt så stor som ved tilførsel af kløvergræs. Den mikrobielle diversitet blev dog kun påvirket kortvarigt. Det konkluderes, at der ikke blev fundet nogen negative konsekvenser for jordens kvalitet mht. mikroorganismernes diversitet og funktion. Udbringningstidspunktet skal optimeres i forhold til plantevæksten for at mindske kvælstoftab, og langtidskonsekvenserne for jordens indhold af humus skal undersøges nærmere (Johansen et al. 2010). 2.4 Gylleseparering og gylleforsuring Gylleseparering Gylleseparering er en metode til at dele gylle i to fraktioner, en væskeholdig fraktion der er relativ næringsfattig og kan køres direkte på marken, og en fiberholdig fraktion, der indeholder de fleste næringsstoffer fra gyllen. Metoden er især interessant for husdyrbrugere, der har et stort output af næringsstoffer, især fosfor og kvælstof, som ikke kan udbringes på egne jorde af hensyn til harmonireglerne. Vibeke Ærø Hansen Side 20

Det er endnu ikke de store mængder gylle fra husdyr der bliver separeret. Videncentret for Landbrug regner således med, at der i 2010 er 51 anlæg i drift og at de tilsammen vil behandle ca. 885.000 tons gylle årligt, svarende til 3 % af gyllemængden i Danmark. Det er hovedsageligt afgasset gylle fra biogasanlæg og svinegylle som separeres. Fiberfraktionen må i dag brændes til energiproduktion, men i 2010 drejede det sig kun om ca. 3 %, hvorimod mere end 80 % af fiberfraktionen fra separering på landbrugsbedrifter blev afsat til biogasanlæg (Birkmose & Thygesen 2010). Fiberfraktionen fra husdyrgylle indeholder typisk 60-80 % af gyllens fosfor og 20-25 % af gyllens kvælstof, heraf 60-80 % organisk bundet kvælstof. Næringsstofindholdet afhænger bl.a. af hvilke seperationsanlæg der anvendes. Der også et højt indhold af tørstof og dermed kulstof i fibrene. En god dekanter centrifuge der er indstillet optimalt og evt. kombineret med en presse, kan producere fiberfraktioner med et tørstofindhold på over 40 % (Sommer & Møller 2010; Birkmose & Thygesen 2010). Gyllefibre har et højt indhold af kulstof som kan gavne jordfrugtbarheden. Westborg et al. (2010) undersøgte en række forskellige husdyrgødninger med henblik på afbrænding og fandt, at fibre fra svineog kvæggylle havde et indhold på ca. 46 47 % kulstof i tørstoffet. Prøverne havde dog et så højt vandindhold (ca. 68 79 %), at de ikke ville umiddelbart ville kunne anvendes som brændsel alene og der kan potentielt være samme problemer gældende omkring afbrændingen i anlæg som for halm. Fiberfraktion er lettere at transportere end rågylle og vil være værdifuld at få bragt ud på jorder, der er i underskud med kulstof. Som omtalt i afsnit 1 er der forskel i kulstofniveauet alt efter bedriftsformen, og konventionelle planteavlere vil kunne være i underskud med kulstof, hvis der udelukkende anvendes kunstgødning. Kulstof fra husdyrgødning bliver som tidligere nævnt ligeledes tilbageholdt i jorden i længere tid end kulstof fra plantebiomasse. Derudover vil fosforen i gyllens fiberfraktion mindske behovet for den fosfor tilsat kunstgødning, som i dag brydes i miner og som kan være opbrugt om ca. 50 år. Brændes fiberfraktionen derimod vil fosfaten blive bundet hårdere og ikke være særligt plantetilgængelig. Gyllefibre har et betydeligt indhold af såvel ammonium som fosfor, og for ikke at risikere udvaskning, selv på lerjord, bør den nedpløjes om foråret forud for en vårafgrøde som fx vårbyg, majs eller roer (Sørensen & Rubæk 2006) Gyllefibrene er værdifulde på grund af deres kulstofindhold og næringsstofindhold. Derfor bør de ikke brændes til udvindelse af energi. De kan nedmuldes eller bioforgasses, men der eksperimenteres også med at finde alternative anvendelsesmetoder. På KU LIFE har man gennem nogle år arbejdet med at kompostere gyllefibre sammen med halm for derved at fremstille et produkt, der kan bruges som vækstmedie og jordforbedringsmiddel i have- og parkanlæg. Målet er at give gyllefibrene en værdi give et alternaiv til en del af den sphagnum, der anvendes af private forbrugere sphagnum der graves af højmoserne, som er unikke biotoper og samtidigt kulstoflagre. Der arbejdes fortsat med at udvikle kompost af gyllefibre, og mængden af den fiberfraktion der bliver anvendt til kompost er steget fra 0,5 % i 2007 til 6 % i 2010 (Stoumann Jensen 2007; Birkmose & Thygesen 2010). Gylleforsuring Ved gylleforsuring sænkes ph i gyllen til 5,5-6, 0 ved tilsætning af svovlsyre. Herved omdannes en del af ammoniakindholdet (NH 3 )til ammonium (NH 4 + )som ikke fordamper. Plantedirektoratet i relation til økologisk jordbrug har spurgt Sørensen & Petersen (2009) om, hvorvidt gylleforsuring har nogen virkning på jordens økosystem og på emission af klimagasser fra jorden. De mener Vibeke Ærø Hansen Side 21