SR10 Hur påverkas organiskt kol i åkermark av intensiv jordbearbetning?

Olika jordbruksmetoder kan väsentligt påverka mängden kol som lagras i jorden. Att minska bearbetningen av åkerjorden är en vanlig metod för att bevara kol i marken, ändå är de kvantitativa effekterna för närvarande inte klarlagda. Som fortsättning på en systematisk kartläggning som publicerades 2015 har EviEM genomfört en systematisk utvärdering av hur reducerad jordbearbetning inverkar på markens innehåll av organiskt kol. Överlag visar resultaten ökade mängder markkol vid reducerad jordbearbetning, men detta påverkar endast de övre jordlagren.

Effekterna av jordbruk på organiskt markkol

I jordbruksmark som skördas årligen minskar kolhalten genom att organiska ämnen bryts ned, förs bort med grödorna, lakas ur med avrinnande vatten eller spolas bort i samband med erosion. Globalt innehåller marken (räknat från markytan till en meter under jord) ungefär tre gånger så mycket kol som växterna ovan mark och dubbelt så mycket som atmosfären. Förändringar av kollagret i marken kan därför orsaka betydande förändringar av koldioxidhalten i luften. På global nivå har förlusterna av kol från jordbruksmark uppskattats till mellan 100 och 1000 miljoner ton kol varje år.

Det finns dock metoder som kan minska förlusterna av kol i åkermark och rentav öka kolinlagringen i åkermark trots fortsatt jordbruk. Ökad kolinlagring i åkermark kan ge stora fördelar. Dels ökar skördarna genom att markens struktur och bördighet förbättras, dels begränsas mängden växthusgaser i atmosfären, vilket bidrar till att mildra hotet från den globala uppvärmningen.

Jordbearbetning, inklusive plöjning, har traditionellt använts för att förbereda jorden för växtodling och ta bort ogräs vilka annars skulle konkurrera med grödor och därmed minska skördarna. Även om resultaten i Sverige har varit blandade så visar en del forskning på att en mindre intensiv jordbearbetning har lett till högre nivåer av kol i vissa områden.

Utvärdering av hur jordbearbetning påverkar organiskt kol i åkermark

En tidigare genomförd systematisk kartläggning (SR4) identifierade 735 studier från olika delar av världen. Över 300 av studierna undersökte hur olika jordbearbetningsintensitet inverkar på kolinlagringen.

Studierna beskriver en mängd olika metoder för jordbearbetning, allt från ingen bearbetning alls till ytlig jordbearbetning, plöjning utan vändskiva och traditionell plöjning med vändskiva (som vänder de ytligaste jordlagren upp och ned). Denna utvärdering har undersökt hur jordbearbetning av varierande intensitet inverkar på organiskt kol för att utreda vilka metoder som effektivast bevarar eller återställer kolförråden i olika system.

Utvärderingen kompletterade studierna som identifierades i den tidigare systematiska kartläggningen med studier som identifierades vid en uppdatering av sökningarna, för att inkludera nyligen genomförd forskning. Alla relevanta studier genomgick kritisk granskning av studiens pålitlighet och data extraherades och analyserades med hjälp av ett antal metaanalyser.

Våra resultat

Överlag visar de studier som vi har analyserat att odling utan jordbearbetning (plöjningsfri odling) ger högre halter av organiskt markkol än intensiv jordbearbetning. Kolhalten var signifikant högre vid odling utan jordbearbetning jämfört med intensiv jordbearbetning men också i jämförelse med reducerad jordbearbetning. Även reducerad jordbearbetning medförde signifikant högre kolhalt än intensiv bearbetning.

De flesta studier redovisade endast koldata från det översta jordlagret. Bara 32 procent av alla publicerade studier försökte uppskatta halter eller kvantiteter av kol på större djup än 15 cm. Våra analyser visar dock att det är just i det översta jordlagret som mer kol lagras vid reducerad jordbearbetning. Enligt tidigare studier kan vi förvänta oss att ökad kolinlagring genererar bättre markfiltrering, högre vattenbärande kapacitet, reducerad risk för erosion och gynnsamma förhållanden för markorganismer. Alla dessa faktorer förväntas öka jordens bördighet och bidra till ökade skördar.

Förändringar av kolinlagringen som orsakas av ändrade brukningsmetoder sker långsamt. Därför valde vi att i den systematiska utvärderingen endast inkludera studier som hade pågått längre än tio år. Ju längre studierna hade pågått, desto mer kol hade lagrats i det översta jordlagret (0 till 15 cm djup). Däremot fann vi ingen tydlig ökning av kolinlagringen över tid i djupare jordlager. Detta beror antagligen på stor variation mellan olika studier eller på att kol lagras långsammare längre ned i jordprofilen.

Resultatens betydelse och konsekvenser

Vår utvärdering och metaanalys har visat att plöjningsfri odling och reducerad jordbearbetning leder till att mer kol lagras i det övre markskiktet än vid intensiv jordbearbetning. Vi kan fortfarande inte påvisa förändringar i kolförrådet i hela markprofilen, vilket dock kan bero på otillräckligt dataunderlag. FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO) har lanserat the Global Soil Partnership, som kan lyfta behovet av sådana insatser till en mellanstatlig nivå. Det finns ett starkt intresse bland jordbrukare att finna vägar att bruka jorden mer hållbart, såväl ur ett ekonomiskt som ur ett miljömässigt perspektiv.

Vår utvärdering ger kvantitativt stöd för bedömningen att förändringar av åkermarkens innehåll av organiskt kol inte kan påvisas om studien pågår kortare tid än tio år. Det är därför avgörande att forskningsfinansiärer möjliggör experiment som fortgår längre tid än så. Experimentens omfattning är också betydelsefull. De flesta av studierna i vår utvärdering innefattade bara ett litet antal replikat av varje försök, vilket innebär att beräknade medelvärden inte är så tillförlitliga som de annars kunde ha varit.

Utvärderingsgrupp

Utvärderingsgruppen, mars 2016. Fr.v. Helene Bracht Jørgensen, Neal Haddaway, Ingrid Thomsen, Emanuele Lugato, Louise Jackson, Thomas Kätterer, Per-Erik Isberg, Katarina Hedlund. Foto: Sif Johansson.

Katarina Hedlund (ordförande), Centrum för miljö- och klimatforskning, Lunds universitetet, Lund
Helene Bracht Jørgensen, Department of Biology, Lunds universitet, Lund
Louise E. Jackson, Department of Land, Air and Water Resources, University of California, Davis, USA
Thomas Kätterer, Institutionen för ekologi, Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala
Emanuele Lugato, European Commission, Joint Research Center (IES – Soil action), Ispra, Italien
Ingrid K. Thomsen, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet, Danmark
Per-Erik Isberg (statistiker), Department of Statistics, Lund University, Sweden
Neal Haddaway (projektledare), Stockholm Environment Institute, Stockholm