Trädgården Jorden: Kolbindarskolan del 1
Häromdagen lyssnade jag på ett radioinslag som berättade att mellangrödor kan binda betydande mängder kol – och därmed koldioxid — i matjorden. Det skulle ha varit klädsamt om det hade nämnt att mellangrödor är något som det ekologiska lantbruket har propagerat för och praktiserat i minst 40 år. Men jag skall inte vara grälsjuk: mellangrödor är otvivelaktigt bra för jorden och de kan binda kol!
Däremot gjorde inslaget inget försök att försöka förklara de mekanismer som leder till kolbindning i åkermark, annat än att man förlorar kol genom att jord spolas bort. Jag tänkte göra ett försök att ta mig an den uppgiften. Den som följer mig vet att jag normalt sett stödjer mina resonemang med hänvisning till forskning. Men jag skippar det den här gången. Det jag skriver går ifrån att vara mer eller mindre vetenskapligt fastställt, till mycket sannolikt, till mina hypoteser och slutligen till mina spekulationer. När det är det sistnämnda kommer jag skriva det. Det är viktigt att inse att vi inte känner till alla mekanismer som spelar roll för kolbindning i åkermark, hur de samverkar eller motverkar varandra. Den som uttalar sig med alltför stor säkerhet är nog lite väl kaxig.
På det stora hela har vi förlorat enorma mängder kol från åkerjordarna genom jordbruket. För något år sedan uppskattades att den historiska förlusten av kol från åkerjordar och betesmarker uppgick till 130 miljarder ton kol, eller lika mycket som orsakats av all avskogning, motsvarande en tredjedel av de ackumulerade utsläppen från de fossila bränslena. Och de största kolförlusterna har inträffat de senaste hundra åren. Nettoeffekten av jordbruk som vi känner det är således negativ.
Låt oss börja med lite termer. I jordbrukssammanhang pratar man om, levande organismer, organiskt material, mull och humus för att beskriva de fraktioner av jorden som har kolhaltigt innehåll och härstammar från biologiska processer. Men skulle kunna se det som att termerna går från ett lätt nedbrytbart material (organiskt material) till en relativt stabil fraktion, humus, men termerna används inte särskilt konsekvent och gränserna är inte klara. Vissa hävdar att "humus" inte finns.
Utöver dessa former kan kol finnas som rent kol, rester från förbränt material. I viss form kallas det biokol. I den här artikeln går jag inte in på det, inte för att det är oväsentligt utan för att det är en rätt annorlunda diskussion om hur biokol skall produceras och tillföras jorden. En annan gång.
Det finns slutligen organiskt kol som är löst i vatten (dissolved organic carbon). Huvuddelen av detta finns in vattendrag och hav och det utgör en mycket stor pool av kol i biosfären. Mycket talar för att det spelar en förbisedd roll i jorden, och att jordar i en viss mening kan "binda kol" men samtidigt släppa ut delar av det bundna kolet till vattendragen (jag antar att det är det vi kan se i de humusrika sjöarnas bruna vatten). Hursomhelst, detta är ett rätt nytt områden där vi vet ännu mindre än mullbildning och kolbindning i åkermark, och jag lämnar också det för denna gång.
Istället för att kasta sig in en diskussion om vilka metoder som kan användas för att binda kol är det viktigt att förstå mekanismerna. Det kan hjälpa att titta på de processer som leder till kolbindning eller kolförlust i mark.
Torvmossar är ett intressant exempel på kolbindning. Trots att det är rätt litet växtlighet på en torvmosse, ingen skog att tala om, inget kraftigt gräs utan bara oansenlig mossa, hjortron, tranbär osv så binder dessa mossar kol år efter år efter år. Inga enorma mängder, men heller inte oväsentligt. Kanske 300 kg kol per hektar och år, motsvarande drygt ett ton koldioxid (för att räkna om kol till koldioxid multiplicerar man kolmängden med 44/12= 3,67, där 44 är koldioxidens molekylvikt och 12 är kolets atomvikt). Det som är grunden för torvmossarnas kolbindning är att nedbrytningen blir mycket långsam. Dvs även om tillförseln av nytt kol till mossen är rätt liten bryts det ned mycket långsamt så att kol binds som torv. I kärr finns det mer näring (jämfört med mossar) vilken kommer via tillrinning och högre pH värde vilket innebär en mycket större årlig tillförsel av kol till systemet genom frodig växtlighet, medan nedbrytningen också är långsam även om den inte är lika långsam som i en mosse. Kärr och mossar visar tydligt att kolbindning kan pågå under mycket lång tid. Mossar visar också att kolbindning kan ske genom att lagret organiskt material blir tjockare och tjockare.
Slutsats 1: Kolbindning kan pågå under mycket lång tid.
Slutsats 2: Jord kan bildas genom att organiskt material ackumulerar på ytan.
I Sverige är en mycket hög andel av jordarna, och särskilt de bästa, före detta våtmarker eller sjöar som antingen dikats eller försvunnit som ett led av landhöjningen. Om man dikar torvmossar och kärr tillförs syre till systemet och kolet oxideras ungefär som om man eldar det (det är en grov förenkling, men nettoeffekten är densamma), dvs koldioxid avgår från jorden. Dikade torvjordar är Sveriges i särklass största bidrag till växthuseffekten och dikade åkerjordar ger de största årliga utsläppen från svenskt jordbruk. Man kan se dessa effekter tydligt genom så kallad bortodling där markytan sjunker år efter år. Ju mer jorden bearbetas, ju mer syre som tillförs desto snabbare går bortodlingen. Det går således mycket snabbare om man odlar morötter på den än om den används som permanent betesmark. Bortodlingen kan uppgå till flera centimeter per år, dvs markytan sjunker med flera meter på hundra år. Vid det laget är marken oftast försumpad och har återgått till att vara kärr. Om mossjorden var näringsrik sker det sannolikt också en betydande avgång av lustgas parallellt med kolförlusten. Däremot minskar metanavgången från kärr och mossar som dikas. Våtmarker är den största metankällan på jorden (våtmarkernas metanavgång räknas som biogen, "dvs naturliga", till skillnad från risodlingarnas och kornas utsläpp vilka räknas som antropogena, vilket gör att man inte diskuterar vårmarkernas metanutsläpp trots att de är de allra största). Men låt oss hålla oss till kolbindning just nu.
Slutsats 3: Tillgång till syre skyndar på "oxideringen" av kol till koldioxid.
"Jord" dvs matjord, den blandning av organismer och mineraler som är det vi odlar på och som täcker större delen av markytan skapas av geologiska, kemiska, fysikaliska och biologiska processer. Vulkanutbrott, vind, frostspräckning, vatten, syror osv bearbetar sten och grus till allt mindre partiklar. Men gruset kan bara bli "jord" genom att växter och annat liv (svampar, maskar osv) etableras där. Och livet är i allra högsta grad delaktigt i jordmånsbildingen, det bidrar genom bearbetning och upplösning av mineraler och det bidrar genom att dö och brytas ned. Det växande skapar och vidareutvecklar sina egna förutsättningar. Livet skapar en rikare jord. Processerna sker i tre lager.
1. Genom att organiskt material ackumuleras på ytan. Jag minns att jag hjälpte en vän att plocka fram hans stensatta uteplats en gång. Den hade inte skötts på några tiotals år och hade helt försvunnit under flera centimeters grässvål. Hur hade den kommit dit? Jo gräset växte in via kanterna. Det band damm och vatten och varje år lades det till ett lager av växtdelar. Marken växer alltså uppåt. Det är motsatsen till det som kallas erosion.
2. Genom att halten organiskt material ökar i det existerande jordlagret. Döende rötter, maskar som drar ned förmultnande växtdelar mm bidrar till att öka halten organiskt material i jorden. Tänk dig grusgången som först sakta invaderas av maskrosor, men på några årtionden har den blivit till gräs.
3. Genom att göra jorden djupare. Rötter av träd och fleråriga växter, i samverkan med svamphyfer och mikroorganismer bearbetar ständigt mineraljorden, berget eller gruset som ligger under matjorden, sakta men säkert växer jorden nedåt genom denna aktivitet.
Slutsats 4: Kolförrådet i marken ökar genom ackumulering på ytan, genom ökad kolhalt i jordprofilen och genom att jordlagret blir djupare. Livet självt är det som drar ned koldioxid i jorden och omvandlar det till kol.
Att kol binds på dessa nivåer är en komplikation för den som vill mäta kolbindning. Det mesta jordbruksforskning brukar mäta mullhalt i ett bestämt skikt, ofta 0-10 eller 0-30 cm, det är det skikt som varit viktigt för jordbruket. Men om jorden växer uppåt och neråt missar man mycket av den kolbindningen på detta sätt att mäta. I teorin kan man ha en konstant kolhalt 0-30 cm och antingen förlora en massa kol eller binda en massa kol.
Slutsats 5: För att veta om kol binds i jorden behöver man mäta hela jordprofilen.
Utöver det finns kolet i olika former och är olika stabilt på de olika nivåerna. För att upprätthålla en bördig jord spelar de mindre stabila formerna en mycket stor roll, för de kan frigöra näringsämnen till växtligheten. För kolbindning är det de riktigt stabila formerna som är intressanta. På det stora hela är de yngre och ytligare formerna av organiskt material mycket mer nedbrytbara och flyktiga än det kol som finns längre ned. Om man tillför en viss mängd kol till jorden genom organiskt material är det bara en del av detta som kommer att bidra till kolbindning. Hur stor del beror på ursprungsmaterialet, på jordart, klimat och odlingssystem.
Slutsats 6: Man kan inte sätta likhetstecken mellan tillförsel av kol och kolbindning.
Slutsats 7: För kolbindningen är det de stabila formerna av kolhaltigt material som är avgörande.
Posted by Gunnar Rundgren at 22:40
Väldigt bra sammanfattning tycker jag! väntar med spänning på nästa delen. Tror vi har mycket att vinna på att se över hur vi respektive lantbruket sköter sin/vår jord och att det bör läggas mer fokus och forskas mer på alternativa odlingssätt som skogsträdgårdsodling respektive agroforestry som har stor potential för att båda binda stora mängder kol samtidigt som det produceras mat.
Bravo, det här med kolning tror jag är mycket användbart. Jag antar på lösa grunder att du redan känner till David Laird och Gary Gilmore och deras arbete med träkol och kolning. Hursom här är en länk till en video där dom redogör för sina upptäckter:
https://www.youtube.com/watch?v=zWpuG1VObwY
25 October 2018 at 23:53
Mellangrödor är inte något strikt ekobruksfenomen, mellangrödor är ett långt äldre fenomen, och kräver absolut inte ekoproduktion.
Bearbetning av jorden orsakar inte bara avgång av CO2 från jorden till luften, utan även kväveoxider.
Torv bildas inte bara på trädfattig/-lös mark.
Ackumulation av torv kräver att nedbrytningen är mindre än tillväxten, löpande nettoackumulation av torv kräver i sin tur att marken har netto-TILLFÖRSEL av näring.
Ska mark netto-binda kol över längre tid, som i torvmossar, måste eventuellt näringsuttag via odling kompenseras, och om extra omsättning av näringsämnen som orsakar näringsläckage sker måste även det läckaget kompenseras.
Utöver nettotillförsel av näring krävs att man inte bearbetar marken för mycket. Ju mindre desto bättre. Att växla mellan annuella grödor med plöjning varje år, och vall med några års vila ger typiskt ingen långsiktig nettoackumulation av kol i marken.
"Slutsats 1: Kolbindning kan pågå under mycket lång tid." Ja, det kan gå väldigt långsamt, desto viktigare att det sker nettobindning över tid lång tid på riktigt om nettokolbindning ska kunna hävdas sakligt.
"Slutsats 2: Jord kan bildas genom att organiskt material ackumulerar på ytan." Och nere i marken, verkligen inte bara på ytan.
"Slutsats 3: Tillgång till syre skyndar på "oxideringen" av kol till koldioxid." Ja, och kväveoxider frigörs, bland annat därför är jordbruk som involverar plöjning väldigt klimatbelastande även om det så skulle nettolagra väldigt lite kol, typiskt orsakas dock omfattande nettoutsläpp även när man bara tittar på CO2, i genom avgång från marken när fodret till djuren produceras, och diesel exempelvis, även om djuren betar lite.
"Slutsats 4: Kolförrådet i marken ökar genom ackumulering på ytan, genom ökad kolhalt i jordprofilen och genom att jordlagret blir djupare. Livet självt är det som drar ned koldioxid i jorden och omvandlar det till kol." Livet självt? Växter binder kol ur luftens CO2, och bildar organiskt kol, de kallas producenter. Vissa organismer lever i mutualistisk symbios med växterna, vissa svampar, vissa mikroorganismer och vissa pollinerande insekter. Resten av biotan av betydelse i sammanhanget är strikta eller i princip strikta konsumenter, de förbränner kolföreningar till främst CO2, CH4 och NOx.
"Slutsats 5: För att veta om kol binds i jorden behöver man mäta hela jordprofilen." Nja, genom att mäta hela jordprofilen om och om igen över tid kan man ta reda på om mängden kol i just den marken minskar eller ökar eller är praktiskt taget oförändrad. Om en viss marks kolmängd ökar med 100 kg per hektar och år i snitt över lång tid och utfodrandet av djuren som går på marken orsakar utsläpp av CO2 som motsvarar 1000 kg CO2 per hektar och år har man fortfarande en väldig nettotillförsel av CO2 till atmosfären.
Vi kan dag mäta CO2-halter i luften tillräckligt bra för att få en ganska god bild av vilka marker som har nettoupptag och vilka som har nettoavgång av CO2, tillsammans med väderdata kan nätverk av mätstationer kartlägga sådant på enorma avstånd med hygglig noggrannhet.
En mätning av hela jordprofilens kolhalt ger i sig ingen information om huruvida nettoupptaget är positivt eller negativt över tid. Mätningar under ett fåtal år berättar lite om utvecklingen under just de åren, men det är fortfarande inte relevant om man talar om lpande långsiktig nettolåsning.
"Slutsats 6: Man kan inte sätta likhetstecken mellan tillförsel av kol och kolbindning." Växterna binder kol ur luftens CO2, så det är tillväxten minus förbränningen som ger nettokolförändringen. Tillför man kol måste den källan beräknas. Gör man biokol från skog man efter avverkning inte låter bli eller vara skog efteråt så har man en allvarlig nettoproduktion av CO2. Gör man biokol av biomassa som man annars skulle eldat upp, eller av biomassa från hållbart skogsbruk binds kol netto över lång tid.
@Laurent, jag kommer säkert in på agroforestry och liknande i de kommande inläggen
@Christer och Erik: Biokol kommer jag inte ta upp i den här serien poster. Inte för att det är ointressant utan för att jag behöver begränsa mig lite.
@Erik, tack för många synpunkter. I många fall verkar dina synpunkter vara förtydligande eller utökningar av det jag skrivit, vilket givetvis är bra. Jag kommenterar inte dessa, annat än om jag har en väsentligt annorlunda bild. Det här är en första artikel av fler och behandlar egentligen inte metoder (som jordbearbetning) utan syftar till att lägga grunden för kommande artiklar.
Jag berör redan lustgasutsläppen på ett ställe, och jag berör metanet. Åtgärder som har påverkan på kolbindning har ofta också effekter på lustgas och metan, och det spelar givetvis en stor roll för vilka åtgärder som är meningsfulla ur växthusgasperspektiv. Att bruka ner halm är t.ex. en åtgärd som normalt sett rekommenderas. Men i risodlingar ökar det tydligen metanavgången kraftigt. Kanske i blöt mark i Sverige med?
"Livet"? Jag inkluderar växterna i "livet", jag syftade på det biologiska och att det är primärt växterna som binder kolet är det ingen tvekan om.
Utsläpp från djur och annat som händer i livsmedelskedjan. Det är givetvis inte utan intresse, men jag kommer nog inte ta upp det denna gång, annat än i samband med gödsel, eftersom den har direkt bäring på kolbindning. I runda slängar sker hälften av jordbrukets växthusgasutsläpp i växtodlingen, om man inkluderar odlingen av foder. Sedan sker det betydande metan och lustgasutsläpp från djuren, vilka ofta beräknas till ung samma storlek (nu pratar jag globalt), även om jag anser att metanutsläppens effekt kraftigt överdrivs av omräkningen till koldioxidekvivalenter. Utöver det orsakar resten av matkedjan nästan lika stora utsläpp som jordbruket fast det diskuteras väldigt litet, och är dåligt dokumenterat. Visst hänger växterna, djuren och maten ihop - men just nu kommer jag att hålla mig så mycket som möjligt till kolbindning i jord.
Jag är intresserad av länkar till studier om hur man kan uppskatta CO2 bindningen via luftmätningar i stor skala, jag har inte sett några sådana, och heller inte sett det refereras i någon artikel om kolbindning i mark. För alla metoder, oavsett om man mäter i mark eller i luft, är det viktigt att inse kolbindning handlar om tio och hundraårsperspektivet, särskilt om man ändrar odlingssystem, eftersom man kan förvänta sig betydligt kraftigare flöden, negativa eller positiva, i samband med förändrade förhållanden än när odlingssystemet är detsamma hela tiden.
Gunnar och Erik,
Betesdjurens inverkan på kolinbindningen är allt annat än försumbar. Bete gör att delar av rötterna dör och eftersom inte allt detta mineraliseras, samtidigt som tillväxten av den betade växten stimuleras och kolupptaget från atmosfären därmed ökar. Bete ledar alltså till ökad kolinbindning. Som Gunnar visat finns flera studier som visar att nettoeffekten av bete kan vara en betydande kolsänka.
28 October 2018 at 03:04
Jag kommer till vegetationens och skötselns påverkan i kommande artiklar. I allmänhet är det sant att betesmarker kan binda avsevärt med kol.