Har koll på kolet

Thomas Kätterer och kollegan

Martin Bolinder har sammanställt studier från långliggande försök på hur stor kolinlagringen är efter olika odlingsinsatser. Det nya åtgärdsbaserade stödet 2023 för kolinlagrande mellangröda är rätt väg att gå menar han. En mellangröda är en lågt hängande frukt för odlare som vill se positiva effekter av mer kol i jorden.

Kol i åkerjord är ett hett ämne. I Sverige kan jordbrukare för första gången någonsin få ersättning för att lagra in kol genom att 2023 odla mellangrödor. Inom EU diskuteras kolkrediter som redan är verklighet i USA och i Australien. Kolinlagrande brukningsmetoder för att motverka klimatförändringar köps och säljs på marknadsplatser.

Balanserad kunskap om kol Förväntningarna på kol i jorden är alltså höga, och med detta följer lätt en alltför optimistisk syn på kolets möjligheter där fakta ersätts av tyckande och tro. Det senare är inget för Thomas Kätterer, professor i systemekologi vid SLU. Han har ägnat många år av sin forskning åt just kol i åkerjord och baserar sin kunskap på resultat från mätningar i bl.a. svenska fältförsök. Dessutom plöjer han vetenskaplig litteratur och sätter in den i sitt sammanhang. Det gör hans insikter om kol balanserade. Thomas Kätterer har koll på kolet och en positiv syn på dess effekt i jorden (se faktabox).

Över 1000 parvisa jämförelser

I sin forskning har Thomas Kätterer med kollegor kvantifierat effekten av olika odlingsåtgärder på inlagringen av kol (figur 1). Bakom siffrorna i figuren

En mellangröda mellan huvudgrödorna där den får plats i växtföljden är en av de lägst hängande frukterna för odlare som vill öka kolinlagringen i jorden menar Thomas Kätterer. De håller marken bevuxen och omvandlar solenergi till kol som stoppas ner i jorden. I snitt ger mellangrödor ett tillskott på ca 0,3 ton kol per hektar

Odlingsinsatser har olika stor effekt

Figur 1. Åtgärderna i odlingen har olika stor effekt på inlagringen av kol i jorden. Allra mest betyder vall i jämförelse med 1-åriga grödor. Men med mellangrödor som täpper till hålen med svart jord kommer man också långt som växtodlare med öppen odling där det inte är redan är höstsått. Likaså ger N-gödsling ökad kolinlagring. Figuren bygger på många olika studier där n=antalet parvisa jämförelse i varje frågeställning.

*Gäller fältnivå, men kan inte skalas upp eftersom mängden är begränsad (t.ex. stallgödsel).

**Effekten är lägre (0,06 ton kol/ha och år) i studier med provtagning till 60 cm djup eftersom reducerad bearbetning verkar leda till lägre kolförråd i alven.

Vallvs.1-årigagrödor,n=39

*Org.gödseln=217 Mellangrödor,n=176N-mineralgödsel,n=183**Ejplöjtvs.plöjt(0-30cm),n=46Skörderesterlämnas,n=279Växtföljdvs.monokultur,n=113

ligger över 1000 parvisa jämförelser i en s.k. metaanalys, så faktabakgrunden är gedigen.

Den högsta stapeln i figur 1 visar vad fleråriga grödor som vall bidrar med i jämförelse med odling av 1­åriga grödor. Denna valleffekt är resultatet av att vallen satsar sitt krut under jord för att klara kommande vinter. I en väletablerad vall kan det finnas 10 ton rötter och utlöpare per hektar, att jämföra med bara ca 1 ton i stråsäd vid skörd. Till detta ska läggas att rötter bidrar med mer än dubbelt så mycket till kolinlagringen i jorden som ovanjordiska växtdelar. Därför kan en vall lagra in ca 0,5 ton kol per hektar och år mer än vad 1­åriga grödor klarar.

Gödsel i begränsad mängd Organisk gödsel inklusive rötslam bidrar i medeltal med ca 0,4 ton kol per hektar och år, men Thomas Kätterer är noggrann med att påpeka att mängden stallgödsel är begränsad. Ur ett nationellt perspektiv ger inte stallgödsel någon ytterligare positiv effekt eftersom den mängd som finns antingen stannar på hemmagården, eller möjligen på granngården om det finns ett spridningsavtal. Stapeln i figur 1 gäller alltså på fältnivå och kan – under förutsättning att inte animalieproduktionen i Sverige ökar – inte skalas upp.

Mellangröda lågt hängande frukt Mellangrödor kan emellertid skalas upp inom nationens gränser där det finns plats i växtföljden.

– Mellangrödor är en av de lägst hängande frukterna konkluderar Thomas Kätterer.

Svenska resultat kommer från långliggande försök med engelskt rajgräs. I snitt bidrog rajgräset med ca 0,3 ton kol per hektar och år i jämförelse med en växtföljd utan mellangröda. Den siffran harmonierar väl med vad figur 1 visar som ett snitt för mellangrödor från 176 olika studier runt om i världen, trots att

Källa: Modifierad figur från Kätterer, T. & Bolinder, M. A. 2022. Agriculture practices to improve soil carbon storage in upland soils. Chapter 15. In: Rumpel C. (Ed.) Understanding and fostering soil carbon sequestration. Burleigh Dodds Scientific Publishing.

Sverige i ett globalt perspektiv har en kort växtodlingssäsong.

Nya försök med mellangrödor 2023

Hur stort koltillskottet kan vara från andra mellangrödor under svenska förhållanden finns inte beräkningar av, och Thomas Kätterer vill inte spekulera eftersom variationen mellan och inom

Kol verkar på kort och lång sikt

Thomas Kätterer ser positivt på kolinlagring, men skiljer på kolets kort- och långsiktiga effekt. Den kortsiktiga effekten skapas av flödet av kol genom jorden som matar mikroorganismer med mat.

– Den märker man snabbt av som brukare genom bättre jordstruktur. Aggregaten blir stabilare och såbädden lättare att bruka, förklarar han.

Den långsiktiga effekten kommer med tiden och är det som ofta kallas mullhaltseffekt. Mull består till ungefär 60 procent av kol, så kol och mull är två sätt att kvantifiera samma sak.

Effekten av stigande mullhalter märks i jorden genom lägre skrymdensitet, högre vattenhållande förmåga och ökad rotgenomvävning.

Växtens svar på stigande kolhalt är en högre avkastning som motsvarar drygt 20 procent vid 1 procent förändring av kolhalten i jorden enligt det s.k. ramförsöket på SLU Ultuna som anlades 1956.

Kolhalten (mullhalten) i marken är en balans mellan inflöde och utflöde av kol. Jämför med ett badkar som fylls upp när vattenkranen öppnas, och töms när bottenpluggen står öppen. Som odlare kan man i mindre utsträckning påverka utflödet (bottenpluggen) – det bestäms av mineraliseringen som styrs av temperatur och vattenhalt. Men tillförseln är mera påverkbar, och som odlare kan man styra inflödet med grödval, gödsling och mellangrödor.

Med stigande N-giva ökar kolinlagringen i jorden genom att mer skörderester lämnas. Men viktigt är att kvävet i mineralgödseln produceras med låga koldioxidutsläpp så att inte den positiva effekten av ökad kolinlagring äts upp.

N-gödsling gynnar kolinlagring

y = -0,0039x2 + 1,6147x - 0,8659

R² = 0,9617

N/ha) arter och sorter är stor. I stället ser han fram emot resultat från de nya fältförsök som läggs ut i Uppland och Skåne våren 2023. I dessa ska vitklöver och engelskt rajgräs insådda på våren i höstvete jämföras med oljerättika och honungsört etablerade efter tröskning. Dessutom kommer N­gödslingseffekten att undersökas med och utan 30 kilo N per hektar.

Varje kilo N höjer inlagringen av kol enligt en sammanställning från långliggande bördighetsförsök i Sverige. Med 100 kilo N följer 120 kilo C. Kvävegödslingen ökar alltså avkastningen ovan jord, men med stigande avkastning följer också mer skörderester som i sin tur bidrar till kolinlagringen i matjord och alv. Källa: data från Thomas Kätterer, SLU.

Kväve ökar kolinlagring

Effekten av N­gödsling på kolinlagring är inte försumbar. Enligt figur 1 ger N­gödsling i huvudgrödor i snitt ca 0,2 ton kol per hektar och år. De svenska studier som finns är också mycket tydliga. I figur 2 sammanfattas resultat från svenska långliggande försök som visar att N­gödsling ökar kolinlagringen. Med 100 kilo N följer ca 120 kilo kol. Thomas Kätterer understryker emellertid att sambandet i figur 2 enbart visar att N­gödsling medför kolinlagring. Den visar inte nettoeffekten som tar hänsyn till att produktion av mineralgödselkväve också innebär utsläpp av växthusgaser. Här gäller det att välja kvävegödsel med låga utsläpp för att nettoinbindningen av kol ska förbli hög. I Yaras fall sker produktionen av mineralgödsel med katalysatorrening, och i en ny produktionsanläggning kommer så gott som fossilfri mineralgödsel att produceras. Det är steg i rätt riktning.

Rötter bidrar med dubbel så mycket stabilt kol i jorden som ovanjordiska växtdelar gör.

Omfördelning i matjorden

Plöjningsfri odling sågs länge som en lösning på att binda in mer kol. Men kunskapsläget har förändrats. Nu visar många studier att odling utan plog mer handlar om att omfördela kolet i markprofilen. Mer kol landar i jordens översta 10–15 cm, medan den nedre delen blir fattigare på kol. I figur 1 visas skillnaden mellan ren direktsådd och plöjning, och i sin kolinlagrande förmåga landar kultivatorbruk någonstans mellan dessa två motpoler.

Även om den kolinbindande kapaciteten av att inte plöja är begränsad poängterar Thomas Kätterer andra positiva effekter som följer med plöjningsfri odling.

– Bättre markstruktur, minskad erosion och högre vattenhållande förmåga. Dessutom gynnas djupgrävande daggmaskar och rent ekonomiskt finns ofta fördelar med lägre maskin­ och arbetskostnader, sammanfattar han.

Hög avkastning en nyckel

Ett högre odlingsnetto med plöjningsfri odling förutsätter dock att avkastningen hålls uppe. Det är helt avgörande att inte tappa i skörd. En hög avkastning är en nyckel och även positiv för kolinbindningen genom att en hög avkastning ger mer skörderester. Att skörderesterna lämnas i fält innebär enligt figur 1 drygt 0,1 ton kol per hektar och år i snitt, men frågan om skörderester är komplex menar Thomas Kätterer. Halm som genomgår pyrolys och blir biokol för att sedan återföras till jorden lämnar t.ex. ett större bidrag till kolinlagringen på sikt utöver att pyrolysgaserna kan bli fordonsgas. Allt beror alltså på vilket systemperspektiv man anlägger.

En Nollruta utan kväve skvallrar om N-gödslingens effekt på avkastningen och därmed också på mängden växtrester som lämnas efter skörd.

Vallen är kung bland de kolinlagrande åtgärderna p.g.a. att den satsar på rotsystemet för att klara vintern. I vallen t.v. kan det finnas 10 gånger så mycket rötter per hektar som efter 1-årig stråsäd t.h.

Extensivt kräver mer areal Oberoende av detta innebär dock alltid hög avkastning en fördel ur kolinbindningssynpunkt. Det betyder i sin tur att allt som gynnar en hög skörd också gynnar en hög kolinlagring. Dränering, kalkning, växtskydd, jordbearbetning och gödsling tillsammans med andra grundbultar i växtodlingen drar åt samma håll så länge som de lyfter skördenivån. Av det skälet är Thomas Kätterer inte någon tillskyndare av extensiv odling.

– Sådan leder i förlängningen till ökat arealbehov någon annanstans i världen för att producera samma mängd mat. Med ökande befolkning på jorden går ekvationen inte ihop. Nitlotten drar världens skogar och savanner. Avskogningen motsvarar ca 7 miljoner hektar per år. Den marken går från att vara kolsänkor till kolkällor när den blir åker för att producera mat. För att motverka avskogning är därför Thomas Kätterers modell att bruka marken intensivt och samtidigt miljövänligt med t.ex. anpassad gödsling. En sådan innebär fördelar i kolinbindning.

Mineraljordar samlar kol

Svenska mineraljordar binder in mer kol än de avger.

– Det hänger tätt samman med att hästarna blivit fler i landet, säger Thomas Kätterer.

Hästarna behöver grovfoder som i sin tur driver på vallarealen. Att svenska mineraljordar är kolsänkor är alltså positivt ur både odlingssynpunkt och klimatsynpunkt, och att så är fallet är väl belagt genom Naturvårdsverkets återkommande Mark­ och grödoinventering. Nyligen publicerades resultat som jämför den andra (2001–2007) och tredje (2011–2017) inventeringen grupperade efter gårdarnas inriktning (figur 3). För mjölk­, kött­ och växtodlingsgårdar visar jämförelsen en signifikant ökad inlagring av kol efter ca 10 år. Även grisgårdar visade en ökad kolinlagring i jorden, men antalet gårdar var för litet för att statistiken skulle kunna visa att ökningen var signifikant.

Styr efter positiva åtgärder Inom EU pågår arbete för att harmonisera regelverket för kolinlagrande brukningsmetoder. I det sammanhanget diskuteras också hur man ska kunna certifiera kolkrediter och verifiera att den kolinlagring man vill nå verkligen också sker. Här är Thomas Kätterer tveksam till att mäta förändringar i jordens kolförråd på fält­ eller gårdsnivå.

Det krävs lång tid för att kunna mäta en förändring som är ytterst liten jämfört den mängd kol som redan finns lagrad i organisk substans.

– Det krävs enormt många provtagningspunkter för att kunna verifiera en förändring av kolförrådet.

Till detta kommer att kolförrådet bestäms av fler osäkra variabler än bara kolhalt. Man måste också veta både volymvikt och provtagningsdjup för att kunna uttala sig om en förändring. Summan av resonemanget är att en provtagning är teoretiskt möjlig, men långt ifrån kostnadseffektiv. Bättre då att ersätta lantbruket för kloka åtgärder som gynnar kolinlagring anser Thomas Kätterer.

– Ett åtgärdsstyrt system med t.ex. mellangrödor är bra, men ett resultatstyrt system där kolinlagring ska mätas riskerar att hamna snett. /

Inriktningen avgör kolinlagringen

som in visar Naturvårdsverkets Mark- och grödoinventering. I figuren visas hur mycket extra kol som bands in på olika typer av gårdar under en 10-årsperiod mellan den andra (2001–2007) och tredje (2011–2017) inventeringen. Även på grisgårdar ökade kolinlagringen, men antalet gårdar var för litet för att visa signifikanta skillnader över tid. Källa: data från Henryson et al. 2022. Higher carbon sequestration on Swedish dairy farms compared with other farm types as revealed by national soil inventories.