Kolfastläggningspotential i matjorden och alven - analys av markdatabaser och långliggande försök

Humus is an important indicator of soil quality and soil organic carbon (SOC) sequestration is a cost-effective measure to reduce the climatic impact of food production systems. The national soil-monitoring program (SMP) show an upward trend in SOC during the past 20 years, mostly attributed to an increased proportion of forages. This analysis only considered the topsoil but our results are also indicating changes of SOC in the subsoil, which implies the effects of management are under-estimated. This project determines whole-soil profile SOC stocks in long-term field experiments, focusing on forage-based rotations. We are also harmonizing SOC data from the national SMP with that of the Ministry of Agriculture and large databases from farmers’ routine soil analysis. Results are integrated in extension service tools including the ICBM SOC model, used for estimating the climatic footprint of agricultural products, and support the 4 per mille initiative and Swedish GHG reporting system.

Mull är den viktigaste bördighetsfaktorn och kolfastläggning i mark är en av de mest kostnadseffektiva insatserna för att minska livsmedelsproduktionens klimatpåverkan. Den svenska miljöövervakningen visar att kolhalten i jordbruksmark har ökat de senaste 20 åren, främst på grund av en ökad andel vall. Hittills har dessa undersökningar begränsats till matjorden men våra analyser av djupare jordlager visar att även alven påverkas av olika odlings- och skötselåtgärder. Detta projekt avser att skatta kolförråden med fokus på vall i långliggande fältförsök och använda hela markprofilen. Informationen från miljöövervakningen kommer också att synkroniseras och jämföras med Jordbruksverkets markinventering samt stora databaser från jordbrukarnas rutinanalyser. För att skatta klimatpåverkan av jordbruksproduktion ska resultaten integreras i rådgivningsverktyg där kolbalansmodellen ICBM används. Resultat kommer också att understödja det s.k. 4-promille initiativet och svensk klimatrapportering.

Vi använde långliggande försök (LF) och markdatabaser för att ta fram kunskap om bördighet och kolfastläggningspotential i åkermark i syfte att stödja svensk rådgivning och klimatrapportering. En analys av de svenska bördighetsförsöken gav resultat som är samstämmiga med data från Jordbruksverkets markinventering gällande de optimala målvärdena för fosfor och pH. Resultat från ett stort antal markprofiler i LF visade att framförallt inkludering av vall i växtföljderna ökar kolfastläggningen i matjorden och övre delen av alven. Kvävegödsling hade också en positiv effekt men inte lika stor. Valleffekten slår också igenom på riksnivå, det visar kolhalter från Mark- och grödoinventeringen, där mjölkgårdar med mycket vall lagrar in mer kol jämfört med växtodlingsgårdar. En analys av markdatabasen från jordbrukarnas rutinanalyser visar att de potentiellt kunde stödja de trender som observeras med Mark- och grödoinventeringen men det måste utvärderas mer och på ett större underlag.

Mull består till ca 60 procent av kol och är den viktigaste faktorn för markens bördighet och kvalitet. Kolinlagring i jordbruksmark har också en viktig plats i dagens klimatdebatt för att minska utsläpp av växthusgaser. Eftersom de årliga förändringarna i kolförråden är små och inomfältsvariationen är stor tar det lång tid tills de blir verifierbara. Som stöd för att kvantifiera effekten av odlings- och skötselåtgärder på förändringar i markens kolförråd används främst tre olika metoder som kompletterar varandra: långliggande fältförsök (LF), återkommande markinventeringar och kolbalansmodeller.
Syftet i detta projekt var att ta ett helhetsgrepp om den kunskap som kan dras av de svenska bördighetsförsöken och andra LF på kolinlagringspotentialen i både matjord och alv, samt att utveckla den lärdom vi kan dra utifrån svenska markinventeringar. Detta genomfördes genom nya provtagningar och datasammanställningar av detaljerade markprofiler i LF med fokus på effekten av vall samt en analys av tre svenska markdatabaser.
Detaljerade analyser av markprofiler i bördighetsförsöken visade att jämfört med den växtföljd som bara har annuella grödor så var kolförråden i matjorden för växtföljder med vall och stallgödsel 3,3 respektive 8,8 ton kol högre per hektar i Mellansverige respektive Skåne. På samma sätt visades det också att jämfört med kontrollrutorna utan kväve så var kolförråden i matjorden 2,9 och 4,7 ton kol högre per hektar i Mellansverige och Skåne i de försöksrutor som fick den högsta kvävegivan. Resultaten styrker vikten av att ta prover djupare ner i profilen än standarddjupet för provtagning (20 cm) för att analysera effekten på kolförråden, prover ˃30 cm visade dock ibland stor variation och inkonsekventa mönster i kolkoncentrationer. Vi uppskattade matjordens nedre gräns till 25 cm för försöken i Mellansverige och till 30 cm för försöken i Skåne.
En om-analys av arkiverade jordprover från de skånska bördighetsförsöken styrker den ökning i kolförråd vi ser ner till 30 cm djup. De stödjer också hypotesen att den minskning vi ser i kolkoncentration över tid för 0-20 cm djup till ungefär hälften sannolikt beror på en inblandning av kolfattigare jord från alven p.g.a. en förändring över tid i plöjningsdjup eller en inblandning av alv med matjord vid skörd av sockerbetor.
Markprofiler i andra svenska LF visade en positiv effekt av kvävegödsling på kolförråden ner till 30 cm djup för stråsäd, samt att en växtföljd med 75% vall ledde till högre kolkoncentrationer ner till 30 cm djup jämfört med en växtföljd av enbart stråsäd. En kombination av rötslam och kvävegödsling påverkade kolförråden ända ner till 40 cm djup.
Vår analys av data från Jordbruksverkets markinventering (2013) och normalskördar antydde att de svenska målvärdena för både fosforgödsling och pH borde justeras uppåt. En slutsats som var samstämmig med data från bördighetsförsöken. En analys av kolkoncentrationer i 576 jordprover (0-20 cm) mellan två inventerings tillfällen över en 10-årsperiod från den återkommande Mark- och grödoinventeringen visade att mjölkgårdar med mycket vall lagrade in ca 0,4 ton kol per hektar och år, medans kolinlagringen var hälften så stor för växtodlingsgårdar. Vår analys av markdatabasen från jordbrukarnas rutinanalyser för Skåne län som innehöll 69 313 analyser av mullhalter mellan 1996 och 2020 tyder på att den kan eventuellt komplettera data från Mark- och grödoinventeringen, åtminstone till viss del. Detta verkar särskilt meningsfullt när man tittar på sammanslagna analysvärden över en period snarare än på årsbasis och på kommunnivå. Däremot måste det utvärderas mer och på ett större underlag för fler län och kommuner.
Resultat har under projektets gång förmedlats till intressenter inom jordbrukssektorn. Den vidareutveckling vi gjort med kolbalansmodellen ICBM har integrerats i den svenska klimatrapporteringen, och är också användbar för rådgivningsverktyget Odlingsperspektiv.