Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Tema 18: Kulstof i jorden

Udtagning af jordprøver på Jyndevad Forsøgsstation. Foto: Henning C. Thomsen.

Hovedpointer

  • Formål 1: Opbygge og opretholde en stor biologisk aktivitet i jorden gennem tilførsel af organisk materiale. Aktiviteten af jordens organismer har stor indflydelse på hvor meget organisk bundet N, P og S, der kommer på en form, som planterne kan optage (→ se også tema 4 og tema 5).
  • Formål 2: Lagring af kulstof i jorden for at reducere klimaaftrykket. På trods af C-input fra helårsgrøngødning, efterafgrøde og husdyrgødning mistes der kulstof i markforsøg med planteavl. Det betyder, at C udledt som CO2 gennem  den mikrobielle omsætning er større end det C, der indbygges i organisk stof i jorden.
  • Hvis der netto skal lagres C i jorden, er der behov for stor og vedvarende tilførsel af organisk stof i form af f.eks. flerårige kløvergræsmarker.
  • Dyrkningssystemer uden jordbearbejdning forskubber jordens C-indhold mod større indhold i toplaget og mindre indhold længere nede i rodzonen.

Management og C-indhold


Kort om kulstof i jorden
  • Organisk stof i jorden indeholder typisk 58% C samt N, P og S.
  • Vedligeholdelse af jordens indhold af kulstof/organisk stof er en vanskelig sag. Det skyldes, at vi er oppe imod en fortsat langsom nedbrydning af det organiske stof, der igennem historien er opbygget ved ekstensive drift.
  • Hvis C-lagring i en mark skal have positiv klimaeffekt, skal faldet i den historiske C-pulje udlignes med dyrkningsmæssige tiltag, før en netto C-lagring kan finde sted.
  • Effekt af halm og rajgræs-efterafgrøder på jordens C-indhold topper efter 10-15 år. Herefter opstår ny ligevægt mellem til- og fraførsel af C (14).  
  • Når der er indført tiltag i markdriften for at opbygge kulstof i jorden, skal de anvendte tiltag som minimum fastholdes eller erstattes med andre lige så virkningsfulde tiltag for at opretholde C-niveauet.
  • Uanset C-lagring så er tilførsel af organisk stof til jorden vigtig som føde til jordens mikroorganismer (→ se også tema 16).  
  • Der er grænser for, hvor højt indholdet af organisk stof i dyrket jord kan blive. Det vil være vanskeligt at opbygge og fastholde et C-indhold over 2,5-3% svarende til 4,3-5,1% organisk stof (1).  

 De danske marker indeholder gns. 142 ton C/ha i 0-100 cm dybde (2)
Kvadratnetsundersøgelsen er en tilbagevendende analyse af danske marker.

  • I perioden fra 1986/87 til 2008/09 er C-indholdet i 0-100 cm steget på sandjor- dene (JB1-JB4), mens det er faldet på lerjordene (JB5-JB7). På JB7-jordene er faldet i denne periode over 1 ton C/ha/år i 0-100 cm.
  • Den store forskel mellem jordtyperne forklares med, at sandjordene er domineret af kvægbesætninger med flerårige græsmarker og lerjordene af planteavl med enårige afgrøder.
  • Græsmarkerne har bidraget med 0,95 ton C/ha/år i 0-25 cm dybde og 0,58 ton C/ha/år i 25-50 cm dybde.

 

 

 Virkning af driftstiltag i pløjelaget målt i markforsøg (3)

Værdierne i tabellen er set over en 10-30 års periode. Generelt gælder, at der efter nogle år opstår en ligevægt mellem C-tilførsel og C-fraførsel. Det betyder, at der ikke yderligere opbygges C i jorden med et givent driftstiltag, men at det opnåede niveau blot vedligeholdes.

Eksempel på betydning af driftsform (4)
I to nabomarker var der stor forskel C-indholdet. Den ene mark var dyrket økologisk gennem 40 år med alsidigt sædskifte og husdyrgødning. Den havde 2% C i jorden svarende til 3,4% organisk stof. Den anden mark havde været dyrket primært med korn i mere end 20 år. Den havde 1,45% C i jorden svarende til 2,5% organisk stof. I modsætning til den økologiske mark, var denne jord kompakt, sent tjenlig og med behov for stort energiinput ved bearbejdning.

 Dyrkning uden jordbearbejdning øger ikke den samlede C-lagring (5)
Der er gennemført en omfattende international analyse af data fra forsøg, hvor traditionel konventionel dyrkning sammenlignes med dyrkning uden jordbearbejdning. Analysen viser, at der sker en vertikal ændring af organisk stof i jorden, hvor indholdet øges i det øverste jordlag, mens det reduceres længere nede i jorden. Der er dog eksempler på en lille positiv C-effekt, primært ved højt indhold af ler i jorden (15).

Kort om biokoks (biokul, biochar) (6,7)

  • Biokoks produceres ved iltfri opvarmning af biomasse (halm, husholdningsaffald, træ, husdyrgødning mm.) til 500-800oC (pyrolyse). Foruden koks produceres energi (bioolie og gas). Kvalitet og renhed af koksen afhænger af biomasse og temperatur. Ved processen tabes langt det meste kvælstof fra biomassen. 
  • Fordele ved biokoks: a) binder C i jorden i flere hundrede år pga. meget langsom nedbrydning, b) fungerer som kalkningsmiddel, c) øger sandjords vandholdende evne og evne til at fastholde næringsstoffer d) leverer P (langsomt) og K til afgrøderne og e) reducerer udledningen af lattergas fra jorden.  
  • Der er behov for afklaring af relevante biomasser, deres optimale behandling, doseringer og evt. sideeffekter på jordens organismer.

 12-14% af tilført C er tilbage efter 10-30 år - uanset behandling (8)
Når en høstet plante-biomasse håndteres, er mængden af C, som lagres i marken, uafhængig af behandlingen undervejs til marken. Og det uanset om biomassen tilføres direkte til marken som frisk mobil grøngødning, om den bioforgasses og derefter udbringes på marken, om den opfodres og gødningen efterfølgende udbringes på marken – eller om gødningen afgasses inden den køres ud på marken. I forsøget her endte 12-14% af det oprindelige biomasse-C som stabiliseret kulstof i marken uanset behandlingen, set over en 10-30 års periode.


  Nedbrydningen af den historiske C-pulje overgår C-input (9,10,11)

  • Ændringer i pløjelagets C-indhold blev målt over de første 2-3 rotationer på tre lokaliteter. Hovedtendensen var, at C-indholdet faldt, også i sædskiftet med 25% helårsgrøngødning.
  • Over en periode fra februar til august blev der på Foulum målt en jordrespiration (C-tab via ånding fra rødder og jordorganismer) svarende til 2-3 ton C/ha i CO2.
  • Målinger og beregninger over 19 år på Foulum har vist fald i jordens C-indhold på 300-450 kg C/ha/år. Der var ikke sikre forskelle mellem systemerne. Samme udvikling blev målt over 39 år i det langvarige DOK-forsøg i Schweiz.

 Årligt fald i C-indhold på 0,1 ton C/ha i planteavlssædskifte blev vendt til stigning ved omlægning til vedvarende græs (12)

  • Faldet i C-indhold er målt over 75 år i pløjelaget i et langvarigt forsøg i Sandmarken på Askov. Tabet var uafhængigt af, om der blev gødet med handelsgødning, husdyrgødning, eller om der slet ikke blev tilført gødning. Det skyldes, at ligevægten mellem input og output var indtruffet i løbet af de 30 år, der allerede var gået, før man startede test af C-indhold.
  • Efter de 75 år blev arealerne omlagt til vedvarende ugødet græs, som blev afpudset 1-2 gange årligt. Det gav en forøgelse af jordens C-indhold i pløjelaget på i gennemsnit 0,29 ton C/ha/år.
  • I denne forøgelse indgår også det historisk betinget fald på 0,1 ton C/ha/år. Det betyder, at det varige græs i alt har bidraget med 0,39 ton C/ha/år i pløjelaget.

 40% kløvergræs var nødvendigt på C-holdig Foulumjord (JB4) for at opretholde det høje C-indhold (13)

  • Et forsøg med afgræsset kløvergræs i sædskiftet viste, at jordens C-indhold ikke kunne opretholdes ved 25% kløvergræs. Balancepunktet blev vurderet til at være 40% andel af kløvergræs i sædskiftet.
  • Markens C-indhold var ved start af forsøget 3,7 % hvilket er højt. Jo højere startniveau des større C-input er der brug for, for at lagre kulstof.

Tjek af markens C-indhold
  • Ved udtagning af jordprøver suppleres med en analyse af jordens indhold af organisk stof. På analysesedlen er organisk stof = humus.
  • Vil man sammenligne udviklingen i markernes C-indhold over tid, bør der gå 8-10 år mellem analyserne, for at være sikker på at en evt. forskel fanges. Ændringerne per år er nemlig meget små i forhold til jordens totale C-indhold.
  • Hvis der er kridt eller nykalket i marken, kan det være nødvendigt at gøre laboratoriet opmærksom på det, så de ikke medregner kridt-C som organisk C.

Kulstof, organisk stof og humus er navne, der ofte anvendes i flæng. Humus er oprindelig defineret som den sorte og mest stabile del af det organiske stof i jorden. Men vil du bestille en analyse af organisk stof  i jorden, så står det angivet som humus.   → Se overslag over tilførsel af stabiliseret C til jorden under Tema 19 Hjælp til hurtige overslag.   

Forfattere:

Margrethe Askegaard

Sven Hermansen

Claus Østergaard


Alle resultater, som er knyttet til det langvarige sædskifteforsøg, er markeret med 


Andre forskningsresultater og forsøg er markeret med 



Jørgen E. Olesen uddyber: