Jord- og Plantekultur 2012 / Bioforsk FOKUS 7 (1) Jord- og klima. Foto: Unni Abrahamsen

Transkript

1 Jord- og Plantekultur 2012 / Bioforsk FOKUS 7 (1) 13 Foto: Unni Abrahamsen

2 14 Adam O Toole / Bioforsk FOKUS 7 (1) Bruk av biokull til jordforbedring og karbonlagring Adam O Toole Bioforsk Jord og Miljø adam.otoole@bioforsk.no Innledning Norge har satt seg et ambisiøst mål om å være klimanøytralt innen 2030 (MVD 2011). Landbruks- og matdepartementet har sagt at landbrukssektoren skal være en del av løsningen (LMD 2009). Muligheter for utslippskutt i landbrukssektoren ble presentert i rapporten fra prosjektet Klimakur 2020 utgitt av Klima og forurensningsdirektoratet i I rapporten står biokull øverst på listen av tiltak som har potensial til å kutte mest CO 2 - utslipp fra landbruksektoren. Biokull er forkullede planterester av f. eks. halm og tre som er produsert ved høy temperatur og liten oksygentilgang. Biokull kan brukes til jordforbedring og karbonlagring. I klimasammenheng har biokull en unik fordel i forhold til vanlig biomasse ved at det brytes sakte ned. Under naturlige forhold brytes karbonet i biomasse ned i jord og returneres i løpet av noen få år til atmosfæren som CO 2 eller CH 4. Når biomasse er pyrolysert til biokull, kan det ligge stabilt i hundrevis eller tusenvis av år.(pyrolyse er en prosess hvor man varmer opp biomasse under O 2 -begrenset forhold, og hvor gass, bioolje og biokull blir utbyttet fra prosessen.) Bevis for dette ligger blant annet i arkeologiske funn fra norske skoger, hvor oppgravd trekull har blitt 14 C datert til e.kr. (Tveiten & Simpson 2008). Biokull representerer en mulighet for mennesker til å arbeide i samspill med naturen for å fjerne overflødige mengder av CO 2 i atmosfæren. Gjennom fotosyntesen binder plantene CO 2 til C i biomasse, og vi kan deretter stabilisere plantekarbonet som biokull og Bilde 1. Adam O Toole fra Bioforsk Jord og Miljø anlegger det første feltforsøket med biokull i Norge på Ås høsten Foto: Bioforsk.

3 Adam O Toole / Bioforsk FOKUS 7 (1) 15 Bilde 2. Plassering av biokull i plogsjiktet i Bilde 3. Biokull synlig på ruteoverflaten etter høstpløying Foto: Bioforsk. lagre det i jord. Biokull er ikke et tiltak for å kutte menneskeskapte utslipp, men en måte å øke jordas evne til å lagre karbon. Biokull er relativt uprøvd i større skala, og det er behov for mer forskning. Potensialet som klimatiltak er avhengig av blant annet 3 faktorer: 1. Tilgjengelighet av biomasse som er bærekraftig produsert og har lav alternativ verdi 2. Bekreftelse fra livssyklusanalyse (LCA) at man faktisk oppnår en karbongevinst med biokull når hele prosesskjeden er tatt i betraktning 3. At tilførsel av biokull til landbruksjord gir en høyere avkastning på sikt enn kostnaden en får med å spre det ut. Høyere avkastning vil være i form av bedre jordkvalitet som fører til økt avling. Både klimaendringer og matproduksjon er viktige utfordringer. Biokull kan lagres i jord, men det forutsetter at det ikke forårsaker uheldige konsekvenser for matproduksjonen. To feltforsøk ble startet i for å undersøke dette nærmere, ett på Ås og ett i Sel i Gudbrandsdalen. Feltet på Ås Målene for dette forsøket er å undersøke stabiliteten av karbon i biokull i pløyd landbruksjord og dokumentere agronomiske effekter av biokull under feltforhold. Materiale og metode I forsøket måles jordrespirasjon og delta 13 C isotopisk signatur fra statiske kamre som er installert på bakken. Biokull og halm som er brukt i studien er laget fra Miscanthus giganteous (Elefantgress), som er en hurtigvoksende bioenergivekst. Det er fire ledd i forsøket: 1. Biokull 1 t/daa 2. Halm 1 t/daa 3. Biokull 3,5 t/daa 4. Kontroll Biokull ble pløyd ned høsten Det førte til at det ble liggende i linser, ca cm i plogsjiktet (bilde 2). Jordart er lettleire. Feltet ble sådd med havre og gjødslet med 55 kg Fullgjødsel pr. daa. Målinger av jordrespirasjon ble gjort ukentlig mellom mai og september 2011, og jordprøver ble tatt ut før og etter vekstsesongen. Korn og halmavlinger ble registret ved bruk av en forsøkstresker på 13 m 2 striper innenfor 32 m 2 store ruter. Resultater fra Ås Resultater fra måling av jordrespirasjonen viste ingen signifikant forskjell mellom leddene, men det var en tendens til lavere CO 2 -utslipp i biokull-leddet. Isotopanalysen bekreftet at karboninnholdet i biokull var stabilt og bidro lite til produksjon av CO 2 fra jorda. Leddene med biokull (0,8 og 2,5 t C /daa) bidro til 1 og 3 % av CO 2 -produksjonen fra jord mens halm bidro med 20 %. Korn - og halmavling og innhold av kornprotein viste ikke statistisk signifikant forskjell mellom de 4 leddene (figur 1). Lab analysen av biokull viste at innholdet av tungmetall var langt under grenseverdiene, og at det ikke var risiko for skadelig effekt på meitemark (Eisenia fetida). Høsten 2011, ble feltet pløgd i motsatt retning og biokullet ble liggende på overflaten (bilde 3). Vår

4 16 Adam O Toole / Bioforsk FOKUS 7 (1) Avling (kg per daa) Avling (kg per daa) Kontroll Biokull (1 tonn per daa) Halm (1 tonn per daa) Biokull (3 tonn per daa) 250 Kontroll Slam Biokull + Slam Biokull Figur 1. Havreavling på Ås felt Figur 2. Byggavling i forsøksfelt i Sel med biokull og slamledd. hypotese er at biokull kan adsorbere nedvaskete næringsstoffer i første året, og gjøre dem tilgjengelig for plantevekst i andre året. Slam ble inkludert i forsøket for å sammenligne biokull med et annet jordforbedringsmiddel som er brukt i Norge. Jordfuktighet og temperatur er målt kontinuerlig, og jordprøver er tatt ut før og etter vekstsesongen. Feltet er valgt fordi det vanligvis har behov for vanning gjennom sommeren, og vi ønsket å vite om biokull kunne bidra til å øke vannhusholdningskapasiteten. Men 2011 var et unormalt nedbørrikt år, og området hvor feltet er plassert lå helt under vann i første uke av juni. Likevel var det mulig å fortsette med forsøket, og avlingen gikk ikke tapt. Feltet i Sel i Gudbrandsdalen Forsøket er en del av et større ringforsøk som inkluderer samarbeidspartner fra 7 nord-europeiske land i et EU-INTERREG prosjekt: Biochar: Climate Saving Soils. De 7 forsøkene bruker samme forsøksopplegg og samme type og mengde biokull. Resultatene herfra vil hjelpe til å evaluere nytten av biokull som jordforbedringsmiddel og klimatiltak i Nord-Europa. Materiale og metode Våren 2011 startet Bioforsk i samarbeid med Gudbrandsdal Landbruksrådgiving et randomisert feltforsøk i Sel kommune. Jordart er en humusfattig siltig sandjord. Forsøket har 4 ledd: Biokull 2 t/daa Slam 2 t/daa Biokull + Slam, 2t + 2t/daa Kontroll (uten biokull eller slam) + 11kg N/daa + 6 kg N/daa + 6 kg N/daa + 11 kg N/daa Resultater og diskusjon Biokull + slam i kombinasjon viste best resultat og ga signifikant økning av byggavlingen, 16 % mer enn kontroll-leddet (figur 2). Slam alene hadde nesten tilsvarende stor avlingsøkning. Biokull alene hadde liten effekt på avling. Vi konkludert med at leddene med slam hadde større mulighet til å lykkes etter en flomepisode, fordi det hadde tilgang til uløselige/organiske bundet N fra slammet, mens biokull og kontroll-leddene sannsynligvis mistet sine løselige næringsstoffer i flommen. Vannhusholdningskapasiteten økte med 1-2 % på grunn av biokull, selv om det var rekordstor nedbør i Det viser klart at biokull vil kunne hjelpe ved vannmangel i sandjord i tørre år. Biokull har relativt lavt N-innhold, og vil derfor ikke ha samme gjødslingseffekt som slam eller husdyrgjødsel. Men på grunn av dets langvarighet i jord, kan man sannsynligvis oppnå en mer langtidsvirkende jordforbedringseffekt med biokull. Om det skjer, kan spredning av biokull være nødvendig bare hvert 5-10 år. Biokull er mest relevant til enten humusfattig sand eller leirjord, hvor man har utfordringer med å skape god jordstruktur med optimalt luft - og vannforhold for plantevekst.

5 Adam O Toole / Bioforsk FOKUS 7 (1) 17 Konklusjon Første års resultater viser ingen konflikt mellom klimahensyn (karbonlagring) og matproduksjon (avling) Biokull kombinert med organiske gjødsel for eks. slam eller kompost viste gode resultater og trenger mer undersøkelse Flere års resultater fra feltforsøk trengs for å gjøre en mer sikker evaluering av biokull som et jordforbedrings - og klimatiltak Referanser Klima og forurensnings direktoratet. Rapport: Klimakur Tiltak og virkemidler for å nå norske klimamål mot Landbruks og matdepartement Landbruk en del av løsningen. Landbruk og klima konferanse. Clarion Hotell, Oslo juni. Miljøverndepartement En mer klimavennlig stat. Tilgjengelig på: aktuelt/nyheter/2011/en-mer-klimavennlig-stat. html?id= Tveiten, O & Simpson, D.N Jarnvinneanlegg, kolgroper og kokegrop: Hovland, Bjoråker, Gram, og Lærdal. Rapport fra arkeologisk undersøkelse. Bergen Museum, Universitet i Bergen. ISSN: