Jordfruktbarhet - agronomi - klima

Transkript

1 Jordfruktbarhet - agronomi - klima - hva er sammenhengen? Berit Swensen Fagrådgiver i Oikos-prosjektet Økologisk jordbruk og klima potensial og begrensninger

2

3 CO2-emission from consumption of food in Norway 6,000,000,000 5,000,000,000 CO2-equivalents 4,000,000,000 3,000,000,000 2,000,000,000 Shopping Processing and retail Rest Cows and manure CH4 Diesel Norwegian grain Imported protein Mineral fertilizing N2O Fertilizer 1,000,000, mill tonne of Milk - Conv 1.5 mill tonne of Milk - Org 333 mill 333 mill kg of meat kg of meat - Convl - Org 605 mill kg of bread - Conv 605 mill kg of bread - Org Preliminary results from Refsgaard, K (15 Nov 2010): LCAanalyses for food systems in Norway (Norwegian Agricultural Economics Research Institute and MISA)

4 Offisielle estimat av klimagassutslipp fra jordbruket Lystgass (N 2 O, GWP: 310): Beregnet utslipp 2,2 millioner tonn CO 2 -ekvivalenter per år. Dannes under nitrifikasjon og denitrifikasjon Dannes mest når det er lite luft og mye fritt nitrat og ammonium i jorda Metan (CH 4, GWP: 21): Beregnet utslipp 2,1 millioner tonn CO 2 -ekvivalenter per år. 14 % fra anaerob lagring av husdyrgjødsel 86 % fra drøvtyggere

5 Lystgass og CO 2 -utslipp ved kunstgjødselproduksjon er lagt til industrisektoren. Kunstgjødselproduksjonen i Norge står for drøyt 8 % av våre totale klimagassutslipp. Norsk forbruk av kunstgjødsel (inkl produksjonen av dette) bidrar med nesten 2 % av våre totale klimagassutslipp

6 Kunstgjødsel Norge er storforbrukere i snitt 12 kg kunstgjødsel-n/daa 1 kg olje til framstilling av 1 kg N-gjødsel (45 MJ/kg N) Dette gir 3 kg CO 2 /kg N Det dannes lystgass under produksjonen Med Yaras nye teknologi: 1,5-2 kg CO 2 -ekv/kg N I andre produksjoner opptil 10 kg CO 2 -ekv/kg N Stort N-overskudd bidrar betydelig til lystgass fra jord

7 Handelsbalanser oppgitt i kg N per daa på gårdsnivå (N innkjøpt N solgt i produkt) ved melkeproduksjon i grovfôrdistrikt Nitrogen solgt Østl. Jæren Vestl. Trøndel. Nord-N. Melk Kjøtt 1 1, Korn 0,2 0,1 0,2 0,5 0 Nitrogen kjøpt Kraftfôr+anna fôr Gjødsel N-overskudd uten kjøpt gjødsel N-overskudd med kjøpt gjødsel Sissel Hansen m.fl., Bioforskrapport nr 188.

8 Lystgass, N 2 O en kraftig klimagass (GWP ~300 x CO 2 ) Står for ca 50 % av landbrukssektorens anslåtte klimagassutslipp IPCC: 1 % av tilført N Dannes både under nitrifikasjon og denitrifikasjon Øker ved lite luft, mye nitrat og ammonium i jorda, lett tilgjengelig organisk materiale. Målinger: Stor variasjon fra 0,1 til 10 % er rapportert Vanninnhold og jordtekstur, mengde lett nedbrytbart organisk materiale og mengde nitrat er styrende faktorer. Nødvendig med omfattende målinger under ulike betingelser.

9 Oksygenfattige forhold i jord gir større rom for lystgassproduksjon, dårlig rotvekst og liten omdanning av organisk materiale.

10 Plantevekst ved ulik grad av jordpakking Lav Middels Høy

11 To svenske rapporter: - I kornproduksjonen stammer hele 45 % av klimagassutslippene fra produksjon og bruk av kunstgjødsel Berglund et al., 2009: Jordbrukets klimatpåverkan. Delrapport JOKER-prosjektet, Hushållningsselskapet Halland - Fravær av kunstgjødsel på økologisk areal reduserte i 2006 utslippene med tonn CO 2 -ekvivalenter Cederberg 2009: Hur har miljöersättningen till ekologisk produktion påverkat växthusgasutsläppen från det svenska jordbrukssystemet? SIK

12 Sverige: Mindre nitrogenoverskudd fra økologiske gårder Nitrogenoverskudd økologisk vs. konvensjonelt 17 % lavere i planteproduksjon 35 % lavere i melkeproduksjon 38 % lavere i kjøttproduksjon Metode Database med: 300 økologiske gårder 3300 konvensjonelle gårder - Avlingstall - Næringsstoffbalanser Hvorfor? Krav til høy selvforsyningsgrad på fôr og gjødsel lavere dyretetthet lavere nitrogennivå mindre risiko for næringstap Kilde: Ekologisk produktion möjligheter att minska övergödning. CUL / SLU, 2009.

13 Oppsummert: Nitrogenrelaterte klimagassutslipp reduseres gjennom å redusere N-overskudd, øke N- effektiviteten per produsert enhet og forbedre jordstrukturen. Fravær av kunstgjødsel i økologisk drift gir en klimagevinst, men viktig å huske at også innkjøp av fôr og husdyrgjødsel bidrar med nitrogen og bryter gårdens kretsløp.

14 Husdyr og klima

15

16 Metan (CH 4 ) er husdyras klimagass Totalt ca 2,1 millioner tonn CO 2 -ekvivalenter (1 kg metan har en GWP tilsvarende 23 kg CO 2 ) 86 % kommer fra drøvtyggeres vom 14 % fra husdyrgjødsel (alle dyr) Hvordan redusere husdyras metanutslipp? Endret fôring? Intensivert produksjon? Se på helhet i produksjonen?

17 Utskillelsen av metan ved ulik intensitet i melkeproduksjon på storfe. Beregninger etter NorFor-Plan (Volden, 2007,upublisert, Volden & Nes, 2006). Fra INA,UMB fagrapport 11 (2007). Klimagasser og bioenergi fra landbruket Kunnskapsstatus og forskningsbehov.

18 Hva mangler i dagens beregninger? CO 2 -fluks i jord er ikke med Utslipp knyttet til fôrproduksjon i utlandet er ikke med Rundt halvparten av råstoffet i norsk kraftfôr er importert Dette dyrkes på et areal nesten like stort som vårt eget åkerareal (2,5 vs 3,5 mill dekar)

19 Karbonbinding i jord resultat fra feltforsøk Gjennomsnittlig differanse mellom de beste økologiske og konvensjonelle feltene: 59 kg karbon (2,2 t CO 2 ) per dekar og år.

20 Husdyrløs kornproduksjon - en utfordring Delt plante og husdyrproduksjon reduserer systemets N-effektivitet Øker global N-forurensning dramatisk Alle økosystemer har dyr Grønngjødsling kan fungere, men vi trenger mer kunnskap Bleken et al High nitrogen costs of dairy production in Europe: Worsened by intensification.

21 Oppslag i NATIONENs nettutgave Gras større karbonlager enn tre Foto: Bjarne Bekkeheien Aase Grasmark og beitebruk bidrar til å lagre store mengder karbon i matjorda, og ved rett forvaltning av ressursane kan lagringseffekten for gras overgå skogen. Beitemark og grasdrift kan lagre meir karbon enn skog, viser ein ny FAOrapport, som trekkjer fram beitebruk som ei løysing både på klima- og matvarekrisa. ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/012/i1135e/i1135e00.pdf

22 Melkeproduksjon basert på kraftfôr gir sterk reduksjon i behovet for grovfôrareal, men øker behovet for kornareal Nødvendig antall melkekyr

23 Melk på norsk gras flere kyr, mer metan, men mindre klimagasser totalt. Klimagassutslipp fra fordøyelse og fôrproduksjon ved ulike fôringsregimer for produksjon av 1,5 mill. tonn melk per år. Transport og annen energibruk ikke medregnet.

24 Fra Klimautfordringene landbruket en del av løsningen (St.meld. 39, , s. 89): Det er et mål i seg selv å opprettholde eller øke produksjonen av mat i Norge. Det er et mål for norsk landbrukspolitikk å produsere de produktene det er naturlig grunnlag for å produsere her i landet selv.

25

26 Men.. Hovedformålet med å øke jordas innhold av organisk materiale er ikke å redusere våre klimagassutslipp. Det er bare en hyggelig tilleggseffekt av det faktum at.

27 .. forbedring av jordstruktur krever humusdannelse Kompostert husdyrgjødsel Kunstgjødsel Bilder fra DOK-forsøkene ved FiBL i Sveits

28 Situasjonen under tørke Økologisk Konvensjonelt Fra Rodale Inst., USA

29 Jordpakking er et utbredt fenomen.. (Fra Threats to soil quality in Denmark, Schønning et al., 2009)

30 Hvordan kommer vi fra dette til dette?

31

32 Det er en myte at sterk gjødsling og stor avling gir mer organisk materiale i jorda. Kahn et al., The Myth of Nitrogen Fertilization for Soil Carbon Sequestration. J.Env. Qual. 36: Soil Association: 25 % mer organisk materiale i økologisk jord til tross for % lavere avlinger. Soil Association Soil Carbon and Organic Farming. odandfarming/soilcarbon/tabid/574/default.aspx Kunstgjødsel bidrar til nedbrytning av organisk materiale i jord. Long-term sustainability may require agricultural diversification involving a gradual transition from intensive synthetic N inputs to legume-based crop rotations. Mulvaney et al., Synthetic Nitrogen Fertilizers Deplete Soil Nitrogen. A Global Dilemma for Sustainable Cereal Production. J. Environ.Qual. 38:

33 Humusdannelse Bare forsøksleddet med kompostert husdyrgjødsel ga økt innhold av organisk materiale i jorda. Det var også her det var mest av den stabile humusfraksjonen. Fra DOK-forsøkene i Sveits

34 Biologiske egenskaper i jorda Enzymaktivitet i jord Økologisk jord har størst mangfold og bevarer mest C Fra DOK-forsøkene i Sveits

35 Biologisk N-fiksering, husdyrgjødsel, kompost og jordas mineralreserver

36 v

37 Gunstige eller positive mikroorganismer er mikroorganismer som: Understøtter og samarbeider med plantene Bygger humus og legger grunnlaget for dannelse av grynstruktur i jorda Holder patogene mikroorgansimer under kontroll Levende Matjord

38 Humusorganismen Humus dannes som et resultat av en mengde ulike jordorganismers aktivitet. Humusforbindelser er omdannede, nysyntetiserte og polymeriserte organiske forbindelser. Enkle og ustabile karbonforbindelser blir mer høymolekylære og stabile.

39 Hvem er humusorganismen?

40

41

42 Hva truer mangfoldet av liv i jorda? Mangel på luft og mat! Jordpakking Monokulturer gir ensidig kosthold Sprøytemidler Gift for noen er som regel gift for mange Ustabile boforhold Hyppig jordarbeiding Pløying Uttørking Temperatursvingninger

43 Levende Matjord Hvorfor er det viktig da???? Øystein Haugerud

44 Spadediagnostikk

45 Føle, lukte, høre hva har jorda å fortelle oss??? Anaerobe forhold i jorda gir reduserende forhold og dårlig struktur. Gode organismer dør, mens flere patogene overlever. Det dannes flere veksthemmende forbindelser, flere av disse lukter vondt. Lukter det godt i dag mon tro?

46 Startet av mikrobiolog Elaine Ingham i 1996 Soil Foodweb International: Australia New Zealand Canada (øst og vest) Sør-Afrika Storbritannia Mexico Dr. Elaine Ingham

47 Hvorfor må vi ha alle organismegruppene tilstede? Organismegruppe C:N Bakterier 5:1 Sopper 20:1 Grønne blader 15-30:1 Protozoer 30:1 Nematoder 100:1 Brunt plantemateriale :1 Løvskog 300:1 Barskog 500:1

48 Hvordan studere jordas mikroorganismer? Dyrking på vekstmedier Få som vokser (< 1 %), mest patogene, artsbestemmelse Enzymaktivitet Ser bare på et lite utvalg Respirasjon på ulike medier (SIRP) Igjen avhengig av vekst på mediet og lite utvalg Bioteknologiske metoder: DNA / RNA / Proteomics Krever at det finnes kjente primere, dyrt. Oppdager en stadig økende artsdiversitet. Kommersielt interessante arter. Direkte mikroskopi Ser alle grupper av organismer, relativt enkelt og rimelig. Ingen/liten mulighet for artsbestemmelse

49 Bakteriespisende nematode Soppspisende nematode Bilder fra

50

51 To typer protozoer Ciliat Amøbe Bilder fra

52 Sopphyfer Spirende soppspore Bilder fra

53 Sopp, spesielt mykorrhiza, er viktig for humusdannelse og oppbygging av stabile organiske karbonforbindelser Det kan være over 100 meter sopphyfer per gram jord i frisk eng/beite Mykorrhizahyfer danner nettverk som forbinder mange planter også ulike arter I VAM-hyfer dannes mye av det svært stabile glykoproteinet glomulin. (VAM: Vesicular Arbuscular Mycorrhiza) Bildet viser Ektomykorrhiza på en frøplante av furu Christine Jones Se:

54 Faktorer som hemmer dannelse av mycorrhiza og annen positiv sopp: Perioder med naken jord Monokulturer (gjelder også eng) Alle typer sprøytemidler Hyppig jordarbeiding (men No till + mye herbicider er verre) Lettløselig P Mye N Kålvekster

55 Fotosyntesen er grunnlaget for alle organiske forbindelser CO 2 (luft) + vann (1) + lys klorofyll Stivelse + oksygen + vann (2) 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O H 2 O klorofyll lys

56 Jordøkosystemets suksesjon Bakteriedominert S:B << 1 S:B = 1 Soppdominert S:B > 10

57 Hva har vi funnet i ulike jordprøver? Konvensjonell eplehage 10 sprøytinger i vekstsesongen: Nesten død jord bare litt bakterier Økologisk korn, salat, solbær: Ganske mye bakterier, men veldig lite sopp, nesten ingen protozoer. Noen lyspunkt: Eple 1: Sopp 230 μg/g jord bakterier 380 μg/g jord bra med protozoer Eple 2: Sopp 270 μg/g jord bakterier 190 μg/g jord - bra med protozoer Korn: Sopp 230 μg/g jord bakterier 1100 μg/g jord - litt få protozoer Fersk hagekompost (2 uker): Sopp 630 μg/g jord bakterier 1500 μg/g jord - mye protozoer

58 Hvordan får vi de gode organismene tilbake i jorda? God kompost og aerob kompostkultur!

59 Levende Matjord Organism numbers after compost addition Organism Assays Agricultural Field Compost (1ton/ac) Ag soil with compost Total bacteria (#/gram dry soil) # of bacterial species/g soil Total fungi (ug per g dry soil) # of fungal species /g soil F, A C 1 X X X ,000 25,000 25, ,000 8,000 0, 0 1,450 12,000, 31, ,000, 17, Fra Elaine Ingham, SFI

60 Aerob kompostkultur (AKKU) ( også kalt kompost-te) Vanskelig å ha nok god kompost. Brygging av kompostkultur er da et godt hjelpemiddel for å få de gunstige organismene tilbake i jorda. Brygging av AKKU Veldig god sammensetning av organismer er funnet i utrørte biodynamiske preparater

61 Levende Matjord Aerob kompostkultur (AKKU)

62 Levende Matjord Hendrikus Schraven holding roots of ryegrass planted July 15, 2002 Harvested Nov 6, 2002 Mowed twice to ½ inch 70% Essential Soil, 30% Compost with organic fertilizer Compost tea once No weeds, no disease Hvordan er dette mulig???

63 For å få de organismene vi ønsker og en frisk humusorganisme må vi ha god aerob kompostering - ikke anaerob avfallsreduksjon!! Kompostert fastgjødsel Annen god kompost Anaerobt lagret fastgjødsel Bløtgjødsel Råtnerest fra biogassanlegg Kunstgjødsel Vi vet egenlig veldig lite om hva som påvirker jordas biologiske prosesser - Og enda mindre om hvordan de biologiske prosessene innvirker på jordas fruktbarhet.

64 God kompost er bondens og framtidas gull TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN!