Hvordan kan agronomiske tiltak bidra til å binde karbon i jord?

Transkript

1 Hvordan kan agronomiske tiltak bidra til å binde karbon i jord? Arne Grønlund, Bioforsk jord og miljø Klimaseminar, Norsk landbruksrådgivning 15. oktober 2009

2 Atmosfæren CO Gt C Dyr Vegetasjon Biomasse 560 Gt C Mikroorganismer Karbon i jord Gt C

3 Jordbruk fører til tap av karbon fra jord og vegetasjon Hvordan kan agronomiske tiltak bidra til å tilbakeføre noe av karbonet til jorda? CO 2 -utslippene fra dyrking de siste 150 årene Like stort tap Vegetasjon Jord Ca halvparten så store som fra forbrenning av fossilt C og produksjon av sement

4 Tiltak for å øke karbonbindingen Atmosfæren CO 2 Redusere nedbryting av organisk C Redusere utslipp av CH 4 og N 2 O Stimulere fotosyntesen Dyr Vegetasjon Biomasse Jord

5 Karbonbalansen i jord Nedbryting til CO 2 og CH 4 Organisk gjødsel og jordforbedringsmidler Tilførsel av C Planterester på stedet Tap av C Påvirker ikke den globale C-balansen Erosjon og utvasking av organisk C

6 Likevekt Tilførsel av C = Tap av C C-innholdet er stabilt over tid Ny likevekt Nedgang i C-innhold Økning i C-innhold Tilførsel av C < Tap av C Øke tilførsel av C > Redusere tap av C

7 Faktorer som påvirker karbonbalansen Temperatur Fuktighet Tilførsel av C Fotosyntese Næringstilstand Rotmengde - rotdybde Tekstur - aggregater Tap av C Jordarbeiding - mineralisering og erosjon

8 To hovedprosesser som styrer C-balansen Fotosyntese - Høstet avling =Netto tilførsel Fotosyntesen Mineralisering jordrespirasjon Betingelse for karbonbinding: Netto tilførsel > jordrespirasjon Jordrespirasjon skyldes mikrobiologisk aktivitet Organisk materiale er energikilde for mikroorganismer Stor mikrobiologisk aktivitet forbruker energi og fører til raskere nedbryting/tap av organisk C ikke oppbygging av humus i jord Jord

9 Virkning av dyrking på C-innhold i dyrket jord Høyt Kg C/dekar/år Permanent gras +(0-100) Vekstskifte gras åker Direkte såing av korn Åkerdyrking med husdyrgjødsel Åkerdyrking redusert jordarbeiding fangvekster - nedmolding av halm +(0 20) +(0 10) Ensidig åkerdyrking - høstpløying -(ca 30-60) Brakk -(ca ) Lavt

10 Nedbryting av organisk materiale: Tilnærmet proporsjonal med mengden av organisk C Høyt C-innhold Stor tilførsel for å opprettholde likevekt Lavt C-innhold Liten tilførsel for å opprettholde likevekt

11 C-innhold ved åkerdyrking Karboninnhold Tapet øker med økende opprinnelig C-innhold Naturlig tilstand Tid

12 C-innhold ved grasdyrking Høyt Reduksjon som følge av drenering Lavt Karboninnhold Naturtilstand Tid Mulig økning som følge av gjødsling og grasvegetasjon

13 Karboninnhold Høyt C-tap ved myrdyrking Totalt: ca 2 mill tonn CO 2 per år Største kilden til CO 2 -utslipp fra jordbruket i Norge Reduksjon som følge av drenering og dyrking: kg C/dekar/år Naturlig myr Mineraljord Tid

14 Bindes det fortsatt karbon i grasmark i Norge? Gjennomsnittlig C-binding per år: 2 kg Istid År Årlig karbonbinding < 2 kg/dekar/år?

15 Karboninnhold i dyrket jord i Norge Høyt på grunn av: Lav temperatur nær likevekt (metning) Stort grasareal Begrenset potensial for karbonbinding Utfordring: Unngå framtidig tap ved åkerdyrking Klimaendring kan føre til lavere C-innhold

16 Hvordan kan vi øke C- opptaket? Omlegging fra åker til gras Endret praksis i myrdyrking Bruk av biokull i jord

17 Omlegging fra åker til gras Gras gir større C-binding enn åker Kan bare utnyttes av drøvtyggere Åpen åker fører til større C-tap enn vegetasjonsdekt jord Mat og konsentrert fôr

18 Landbrukets miljødilemma Positive miljøeffekter Negative miljøeffekter Åkerareal Mat som kan konsumeres direkte og konsentrert fôr som kan gi stor energiutnyttelse Øker med økt produksjon Erosjon, utvasking av næringsstoffer, bruk av plantevernmidler, karbontap fra jord Øker med økt åkerareal Grasareal Kulturlandskap, biologisk mangfold, karbonbinding Øker med økt grasareal Metanutslipp fra drøvtyggere Øker med økt produksjon Vi ønsker: Mer åkervekster, men ikke større åkerareal Større grasareal, men ikke mer gras Ekstensivering av grasdyrking og intensivering av åkerdyrking: Den mest produktive jorda til åker, den minst produktive til gras

19 Anbefalt jord til åker- og grasdyrking Åker Gras Avlingsnivå Erosjon C-binding Bør være høyt Kan være lavt Bør være liten Kan være stor Liten risiko for C-tap Stor risiko for C-tap eller Stort potensial for C- binding Hva innebærer det?

20 C-innhold Anbefalt bruk Høy Gras på grunn av risiko for C-tap ved åkerdyrking Åkerdyrking ved høy avling og lav erosjon Lav Gras ved lav kornavling/høy erosjon C-innhold ved grasdyrking C-ved åkerdyrking

21 Omlegging fra åker til gras på bakkeplaner jord dekar i korndyrkingsområdene: Mer utsatt for erosjon Mindre kornavling (ca 15 %) Potensial for C-binding: 5 tonn mindre C per dekar enn uplanert jord Antatt C-lagring de første årene: kg C/dekar/år Total årlig C-binding tusen tonn C ( tusen tonn CO 2 ) Tiltak for å øke C-bindingen i grasmark: - Planter med djupt rotsystem - Moderat N-gjødsling - Kombinasjon slått og beite?

22 Er grasproduksjon klimanøytral? Karbonbinding etter omlegging til gras: Opp til 100 kg C per dekar/år Utslipp fra storfe Per ammeku Standard emisjon Kg CO 2 eqvivalenter Fordøyelse 73 kg CH Husdyrgjødsel 14 kg CH 4 +0,8 kg N 2 O 537 Sum CH 4 + N 2 O ,6 ganger bindingen i grasmark Klimanøytral: Minst 5,6 dekar grasareal per ammeku 367 kg CO 2 Formålet med storfeproduksjon er å omdanne gras til menneskemat, ikke reduksjon av klimagasser

23 Reduksjon av klimagassutslipp fra myr Unngå nydyrking av myr Forventet areal av dyrket myr, km 2 Årlig nydyrking Nedgangen skyldes: Overgang til mineraljord Tatt ut av drift

24 Restaurering av myr Utfordring: Øke C-bindingen Begrense CH 4 -tap Tilbakeføring til naturtilstand Tiltetting av grøfter og heving av vannstand Gjeninnføre myrvegetasjon Mest aktuelt for areal som tas ut av produksjon: Grunn myr over fjell Lite fall for drenering Problemer med pakking og dårlig bæreevne Myr som krever ny grøfting eller profilering

25 CO 2 Forventede effekter CO 2 CH 4 N 2 O CH 4 Før restaurering Fra utslipp til binding av CO 2 Redusert N 2 O-utslipp? Økt CH 4 -utslipp N 2 O Etter restaurering Vi vet ikke om økt C-binding og evt. reduserte N 2 O-utlipp kompenserer for økt CH 4 -utslipp Netto: Redusert CO 2 -utslipp fra dyrket myr CO 2 -utslipp fra myr som tas ut av produksjon mindre enn i myr med fungerende drenering 0,3-0,6 tonn C dekar -1 år -1? 25 % av myrarealet: 0,06 0,12 mill tonn C (0,2 0,4 mill tonn CO 2 )

26 Biokull Forkullede rester avbiomasse Høyt C-innhold, hovedsakelig aromatiske forbindelser Motstandsdyktig mot nedbryting kan lagres i jord i flere tusen år Karbon-negativ bryter karbonkretsløpet CO 2 bundet i biomasse slippes ikke tilbake til atmosfæren

27 Kan dannes naturlig ved skogbranner

28 Eller ved hydrolyse Termisk nedbryting av biomasse under begrenset O 2 -tilgang (T <700 o C) Total lagrings- og substitusjonseffekt: Ca 70 % Syngass 20 % av C Olje 30 % av C (hvorav halvparten drivstoff) Overskuddsvarme Biomasse Biokull 50 % av C

29 Eksempel: Biokull fra halm (per dekar og år) 400 kg totalt - 25 % svinn 300 kg biomasse 132 kg C Nedmolding i jord Pyrolyse CO 2 -utslipp fra jord: 50 kg C Alt nedbrutt etter 100 år Ca 40 kg C i olje (50 % drivstoff) 66 kg C i biokull Total C-effekt 100 kg Ca 2 ganger CO 2 - utslipp fra åkerjord

30 Biokull som jordforbedringsmiddel Jordstruktur Vannlagringsevne Binding av plantenæringsstoffer Jordtemperatur NB! Miljøgifter (tungmetaller og PAH)

31 Potensialet for biokull Jordas lagringskapasitet Tilgjengelig biomasse Opp til 9 % C fra biokull i naturlig jord 1 mill. tonn halm ubegrenset kapasitet 0,44 mill. tonn C Effekt (70 %): 0,28 mill. tonn C=1 mill. tonn CO 2 15 % av landbrukets utslipp Like store mengder fra skogsavfall? Kostnader?

32 C-balalanse i norsk jordbruk (mill tonn CO 2 ) Netto fotosyntese: 10,3 Respirasjon fra mennesker og husdyr : 3,8 Høstet avling: 6,8 Mat og fôr Jordrespirasjon (unntatt myr): Minst 6,2 Residualer: 3,5 Jord Husdyrgjødsel: 2,7 Sum tilførsel: 6,5 Slam+avfall:0,3 Netto økning i mineraljord: opp til 0,3 (halveringstid år)

33 Potensial for C-binding i norsk jordbruksjord Tap ved dagens drift Mill. tonn CO 2 Reduksjon /binding Mill. tonn CO 2 Dyrket myr 1,8 Åkerdyrking 0,5 Sum tap 2,3 Restaurering myr 0,2-0,4 Redusert jordarb.+fangvekst 0,2-0,4 Gras på planert jord Biokull fra halm 0,1 0,75 Sum potensial jordbrukstiltak 1,3-1,6 Biokull fra skog 0,75? Totalt potensial 2-2,5? Redusert utslipp Økt C- binding

34 Muligheter for nye plantesorter/arter Høyere avlingspotensial - netto karbonbinding gjennom fotosyntesen Rot-toppforhold : Røtter blir igjen i jorda Røtter mer motstandsdyktig mot nedbryting enn overjordiske plantedeler Rotdybde - dype røtter mer beskyttet med nedbryting Kjemisk sammensetning

35 Binder økologisk mer karbon enn konvensjonelt? Forsøk av Bioforsk viser ingen signifikante forskjeller Er fotosyntesen større? Er nedbrytingen av organisk C mindre? Eventuelt høyere C-innhold på økologiske gårder kan skyldes: Høyere opprinnelig C-innhold i jorda Større andel eng og beite: 77 % av økologisk areal 62 % av konvensjonelt areal Mer bruk av kløver i eng Mer bruk av organisk gjødsel og kompost

36 Glem ikke C-bindingen i skog jordbruksjord er bare en del av systemet Dyrkbar skog binder årlig minst 0,5 tonn CO 2 /dekar Vi må: -Opprettholde eller øke avlingene i åkerdyrking -Unngå driftsformer som gir lave avlinger Begrense behovet for nydyrking

37 Konklusjon Karbonbinding i jord: Et av de mest kostnadseffektive tiltak for klimagassreduksjon Kan bevare jordas kvalitet og produksjonsevne Må ikke føre til økt CH 4 - og N 2 O-utslipp fra husdyr, eller redusert C-binding i skog

38 Takk for oppmerksomheten