Session 51: Dyrkningsfaktorers effekt på jordens kulstofindhold Onsdag 16. januar 2013 10.45 11.30
Hvad siger markforsøgene og Kvadratnettet om kulstofindholdet? Bent T. Christensen Institut for Agroøkologi AU Foulum Lars Elsgaard, Jørgen E. Olesen, Kristian Kristensen, Ingrid K. Thomsen og Mogens H. Greve Institut for Agroøkologi Hans S. Østergaard Videncentret for Landbrug, Planteproduktion
Dagsorden Baggrund Resultater fra markforsøg Resultater fra Kvadratnettet Nogle perspektiver Overordnet konklusion
Hvorfor bør man interessere sig for kulstof i den dyrkede jord? Af hensyn til jordens evne til fortsat at kunne understøtte en forsvarlig jordbrugsproduktion - opretholdelse af jordens frugtbarhed Af hensyn til luftens indhold af CO 2 og modvirkning af klimaforandringer - opretholdelse af jordens kulstoflager 4
Organisk stof og jordens frugtbarhed Virkning af tilført organisk materiale: - umiddelbar effekt (< 1-2 år): omsætning - langsigtet effekt (> 5 år): jordpuljen Organisk stof er næringsstof-lager (N, P, S), skaber biologisk aktivitet og struktur (vand- og luftskifte, smuldre-egenskaber), og påvirker det kemiske miljø (binder kationer) 5
Kulstoflagring og klimaforandringer Meget stor udveksling af CO 2 mellem atmosfæren og jordens pulje af organiske stof 2/3 af det danske areal dyrkes 150 tons C/ha i den øverste meter 2,6 mio. ha dyrket jord = 1400 mio. t CO 2 70 mio. tons CO 2 -ækv. udledes årligt fra DK 21 % mindre udledning = 15 mio. t CO 2 -ækv. Altså: den nationale forpligtigelse modsvarer en årlig relativ stigning i jordens kulstoflager på 1 % 6
Kulstofkredsløb ved planteproduktion Høst CO 2 Labilt jord C Stabilt jord C
Hvordan kan vi øge indholdet af kulstof? Vi kan øge tilførslen af kulstof til jorden: - nedmulde afgrøderester - tilføre husdyrgødning - flerårige græsmarker Vi kan nedsætte omsætnings-hastigheden af jordens kulstoflager - reduceret intensitet i jordbearbejdningen - øget vandmætning (nedsat luftskifte)? - nedsat omsættelighed delvis forkulning? 8
Resultater fra markforsøg
Jordens indhold af kulstof (0-20 cm) i et 30-årigt forsøg ved Askov Forsøgsstation Vi = vintersæd, Ro = roer, Vå = vårsæd, Kl = kløvergræs, Hø = hør, Ma = majs Sædskifte 1) Ved anlæg % C Efter 30 år Årlig ændring 2), kg C/ha Relativt fald over 30 år, % Ubevokset 1,66 1,11-589 c 34 Vi-Ro-Vå-Kl 1,56 1,35-269 a 16 Vi-Ro-Vå-Hø 1,58 1,30-320 ab 19 Vi-Ma-Vå-Hø 1,65 1,32-362 b 21 (Christensen & Johnston, 1997) 10
Jordens indhold af kulstof (0-20 cm) 1 år og 4 år efter sidste halmtilførsel. Ensidig dyrkning af vårbyg med handelsgødning og årlig nedmuldning af halm. Kulstof i pløjelaget (t/ha) 50 45 40 35 1 år efter 4 år efter 30 0 4 8 12 Årlig halmtilførsel gennem 18 år (t/ha) (Thomsen & Christensen, 2004)
Jordens indhold af kulstof (0-20 cm) i forsøg med ensidig dyrkning af vårbyg. Efterafgrøde er forårsudlagt rajgræs og der tilføres 35 t svinegylle/ha. Kulstof i pløjelaget (t/ha) 50 45 40 35 Uden efterafgrøde Med efterafgrøde Med efterafgrøde og gylle 30 Efterafgrødestrategi gennem 10 år (Thomsen & Christensen, 2004)
Kulstof i jord (0-25 cm) tilført halm, savsmuld, sphagnum, og fast husdyrgødning (6,5 t TS/ha/år i 30 år) 60 Tilvækst i C lager (0-25 cm), t C/ha 50 40 30 20 10 Fast husdyrgødning (y = 0,36x) Halm (y = 0,20x) Sphagnumtørv (y = 0,49x) Savsmuld (y = 0,23x) 0 0 20 40 60 80 100 Akkumuleret C tilførsel, t C/ha (Christensen & Johnston, 1997). 13
Konklusion I: Hvad siger markforsøgene med hensyn til tilbageholdelse af tilført kulstof? Ved årlig nedmuldning af planterester tilbageholdes 10-20 % af det tilførte kulstof Ved årlig tilførsel af husdyrgødning tilbageholdes 30-40 % af det tilførte kulstof - set over en periode på 10-30 år 14
Konklusion II: Hvad siger markforsøgene med hensyn til virkning af driftstiltag i pløjelaget? Rod, stub, bladtab mv. 300 kg C/ha/år Halmnedmuldning (5 t TS/ha) 300 kg C/ha/år Gylle (30 t/ha, 5 %TS) 200 kg C/ha/år Efterafgrøde (rajgræs, udlagt forår) 400 kg C/ha/år Vedvarende græsmark (slæt) 1100 kg C/ha/år - set over en periode på 10-30 år
Kvadratnettet
100 Kulstofindhold (ton C / ha) 75 50 25 0 75 50 25 0 1986/87 1997/98 2008/09 0-25 cm 25-50 cm Kvadratnettet: Kulstofindhold i de øverste 50 cm. Jord indsamlet ved anlæg og efter 10 og 20 år. 150 0-50 cm 100 50 0 JB1 JB2 JB3+4 JB5+6 JB7 Alle Jordtype
200 Kulstofindhold (ton C / ha) 150 100 50 0 150 100 50 0 1986/87 2008/09 0-50 cm 50-100 cm Kvadratnettet: Kulstofindhold i 0-100 cm dybde. Jord indsamlet ved anlæg og 20 år efter. 150 0-100 cm 100 50 0 JB1 JB2 JB3+4 JB5+6 JB7 Alle Jordtype
Konklusion III: Hvad siger Kvadratnettet med hensyn til udviklingen i jordens kulstoflager? 1986/87 til 2008/09: 0-50 cm 50-100 cm Årlig ændring (kg C / ha) 1000 500 0-500 -1000 0-100 cm JB1 JB2 JB3+4 JB5+6 JB7 Alle Jordtype
Konklusion IV: Hvad siger Kvadratnettet med hensyn til virkning af driftstiltag? For 0-25 cm: - Græsmark 950 kg C/ha/år - Vintersæd + halmnedmuldning 400 kg C/ha/år - Kvæggødning 200 kg C/ha/år For 25-50 cm: - Græsmark 580 kg C/ha/år
Nogle perspektiver
Kulstofkredsløb nu med drøvtygger og biogas CO 2 Biogas Labilt jord C Stabilt jord C
1000 kg C 1000 kg C 1000 kg C 1000 kg C Plantebiomasse 300 kg C 300 kg C Drøvtygger 200 kg C 160 kg C Biogasanlæg 860 80 160 40 140 120 140 120 kg C kg C kg C kg C Labilt jord C og Stabilt jord C (Thomsen et al., 2013)
Kulstofindhold (0-20 cm) i de langvarige gødningsforsøg anlagt ved Askov Forsøgsstation i 1894. 2.5 B 3 mark Jordens C indhold (%) 2 1.5 1 Led Ugødet 0.5 1½ husdyrgødning Årligt tab (kg C/ha) 147 147 1½ NPK 177 0 1910 1930 1950 1970 1990 2010
The Morrow Plots, Illinois, USA: Jordens C indhold (0-15 cm): Simulering med RothC model 80 SOC (t/ha to 15cm) 70 60 50 40 30 20 Bluegrass Border Corn-oats -clover Continuous Corn 10 0 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Year
Simuleret udvikling i kulstofindhold (0-20 cm) i de langvarige gødningsforsøg efter opdyrkning 6 5 B 3 -mark 1½ husdyrgødning Jordens C indhold (%) 4 3 2 1 0 1800 1850 1900 1950 2000
Temperatur i perioden 1986 til 2010 20 1986/87 til 1997/98 1997/98 til 2008/09 Temperatur månedsgennemsnit ( o C) 15 10 5 0-5 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 År
Overordnet konklusion Markforsøg, hvor udvalgte driftstiltag fastholdes i en lang årrække, er nødvendige for at bestemme det enkelte driftstiltags virkning. Høj sikkerhed i data. Kvadratnettet afspejler den samlede effekt af flere driftstiltag, som er i spil samtidigt over kortere eller længere tidsrum. Mindre god sikkerhed i data. Virkning af ændret driftspraksis på et givent areal må beregnes med troværdige modeller. Bundlinjen: Ændringer i jordens kulstoflager sker med meget lang tidshorisont derfor er rettidig omhu ekstra vigtig
Tak for opmærksomheden