Preliminär version under arbete

Marken, bördigheten och miljön.

Göte Bertilsson, 2008-12-29

Detta är ett försök till en aktuell och övergripande sammanfattning av ett stort vetenskapligt område och med en praktisk anknytning. Den första delen är en populär sammanfattning med få referenser. I bilagor ges underlag med referenser.

Vi talar om mull och mullhalt. Men vad vi mäter i marken är organiskt kol, sedan multipliceras med 1,7 så får vi siffran för mullhalt. Internationellt talas om organiskt kol. Det ger också anknytning till klimatgasfrågan.

Här talas om mull i texten, men siffror anges som organiskt kol

Hur definiera ”bördighet”?

I denna diskussion definieras bördighet som förmågan att ge skörd med normala anpassade åtgärder (gödsling mm) enligt God Jordbrukssed. Detta kan passa jordbruket enligt våra förhållanden. För andra förhållanden, t ex U-land, kan andra definitioner behövas.

Växtnäringstillstånd och kalktillstånd i matjordslagret regleras med gödsling och kalkning som en normal del av driften och blir inte avgörande för bördigheten. Vattenhållande förmåga, markprofilens funktion och markens struktur är viktiga faktorer för bördigheten.

Hur kan bördigheten påverkas?

Mullhalt.

Mull har ”alltid” ansetts borga för bördighet. Det gäller än, men inte helt utan komplikationer. Många av våra mest högavkastande jordar har låga mullhalter. Om man skulle ställas inför följande fråga, hur skulle man svara då: ”Här har vi två jordar från Skåne. Den ena har låg mullhalt (1% organiskt kol) den andra medelhög (3% organiskt kol). Vilken brukar ge högst skördar?” Med stor sannolikhet ger jorden med lägre mullhalt högst skörd. Men ändå är mullen en viktig bördighetsfaktor. Hur kan det hänga ihop?

Våra bästa jordar, med djupa gynnsamma markprofiler, har odlats länge. Odling tär på mullhalten och den har blivit låg. Men övriga gynnsamma egenskaper finns kvar.

Våra sämre jordar, med grundare och för växterna mindre gynnsamma profiler, odlades upp senare. Deras mullhalter har inte minskat så mycket. Men de sämre allmänna egenskaperna begränsar möjligheterna.

Men mullen är trots allt en viktig bördighetsfaktor. Låga mullhalter ger risk för strukturskador på både kort och lång sikt. Om jorden ovan med 1% kol ökar till 1,2% är det troligt att skördepotentialen långsiktigt ökar från 8000 kg till 8400 kg. Och, omvänt, en fortsatt nedgång leder till en minskad skördepotential. Det är långsamt och smygande, inte katastrofalt men dock negativt.

Flera forskare har diskuterat om man kan sätta ett absolut värde på acceptabel mullhalt, men man har kommit fram till att det beror på markmaterial, odling och klimat bland annat, så någon sådan allmänt accepterad siffra finns inte. Och hur definierar man ”acceptabelt”? Dock, resultat från såväl svenska, tyska och engelska försök tyder på att vid kolhalter under 2% har man skördeökningar för mullhaltsbefrämjande åtgärder. Kanske detta kan vara grunden till en definition? Mer i Bilaga 1.

Och då är frågan hur man påverkar mullhalten. Det finns två angreppssätt: antingen minska nedbrytningen av markens mull genom att bearbeta mindre, låta marken vara i fred, eller att öka tillförseln av mullråvaror, av organiskt material. Detta belyses i Bilaga 4.

Höga skördar ger också mycket skörderester och rötter mm. Ett högavkastande jordbruk ger högre mullhalter än ett med låga skördar. Det finns en seglivad myt om att gödsling som höjer skörden ger lägre mullhalt, men sakläget är precis tvärtom. Det visas bl a av alla svenska bördighetsförsök.

Biologisk aktivitet.

Det är klart att det har samband med mullen, men är ändå värt att nämna för sig. När vi tillför organiskt material till marken (skörderester, stallgödsel) startar en nedbrytningsprocess. Mikroorganismer av olika slag, inte minst svampar, ökar starkt i omfattning och det påverkar marken både kemiskt och fysikaliskt. Specialundersökningar har visat hur svamphyfer efter nedbrukning av en fånggröda genomväver markens aggregat och ger en stabilare struktur. Detta är mycket hoppfullt, för att höja markens mullhalt är en långsam process. Det tar decennier att öka markens mullhalt med någon tiondels procent. Men om man jobbar på det genom att t ex använda mer fånggrödor ger den ökade biologiska aktiviteten en fördel mycket snabbare. Detta har visats i noggranna försök i Danmark och Norge att strukturegenskaper inom få år påverkas av fånggrödor, och i Sverige har växtföljdsförsök gett antydningar om att fånggrödor rätt snabbt kan ge positiva växtföljdseffekter. Bilaga 3.

Struktur i matjorden.

Sjunkande mullhalt är en negativ faktor för strukturen. Det minskar strukturstabiliteten, leder lättare till slamning och sämre rotmiljö.

Packning och ältning är andra negativa företeelser. Jordbearbetning kan i och för sig neutralisera en del av sådana skador, men inte alltid och inte helt.

Flera undersökningar har visat att mull minskar jordens packningskänslighet.

I en omfattande undersökning på Rothamstedförsöken konstaterade man att högproducerande led med halmnedplöjning gav tydligt mindre dragmotstånd vid plöjning än andra led, trots att mullhaltsskillnaden var ganska liten.

Struktur i alv och profil.

Detta är lätt att förstöra med tunga maskiner vid fel tidpunkt men är mycket svårt att rätta till. Möjligen kan mångårig odling av djuprotade grödor (t ex senap eller rättika som fånggröda) ha en positiv inverkan.

Mullhaltsläget i svenskt jordbruk.

Statistiken ger lugnande besked. I ”Hållbarhet i svenskt jordbruk 2007” från SCB, SJV, SNV och LRF säges ” Mullhalten i svenska jordar bedöms som helhet vara relativt god.”

Det som sägs ovan är inte fel, men man kan specificera mer på odlingsområden. Då ser vi att för de viktiga slättbygderna ligger ca 40% av jordarna under 2% kol. Så det är heller inte fel att säga att en mycket betydande del av svensk växtodling ligger på jordar som skulle må väl av en mullhaltsökning.

Av de 8 bördighetsförsöken i Syd- och Mellansverige ligger 5, och de är de mest högproducerande, på under 2% kol. Dessa reagerar också positivt på en mer mullbevarande växtföljd.

Det finns skäl att arbeta med mullfrågan.

Mullhaltshöjande åtgärder och miljön.

Kväveutlakning.

Eftersom mull innehåller kväve är en högre mullhalt en riskfaktor i sig vad gäller kväveutlakning. Den ska inte förglömmas men heller inte överdrivas. Om vi har 2% kol i marken betyder det ca 60 ton kol per hektar i matjordslagret. Mull innehåller ungeför 10 gånger mer kol än kväve, alltså är mängden organiskt kväve ca 6000 kg. Om vi lyckas öka mängden organiskt kol med 200 kg per år tar det 30 år att komma till mängden 66 ton kol och halten 2,2%. Om nu mullen frisläpper 1,5% per år till mark och gröda blir det i utgångsläget 90 kg N, varav kanske 30 lakas ut. Efter 30 år har det blivit mer kväve i marken. Proportionsvis skulle 99 kg N då frisläppas varav 33 skulle bli utlakning. Detta är en förenklad räkneövning men ger kanske proportionerna.

Viktigare är vad som sker på grund av de åtgärder som ökar mullhalten. En av de effektivaste i ett växtodlingsjordbruk är att använda övervintrande fånggrödor. Enligt de riktlinjer för utlakningsberäkning som nu används (Stank in Mind) minskar en sådan utlakningen med 11 kg N/ha.

Faktiskt har alla mullhaltshöjande åtgärder (utom tillförseln av kväverikt material) en minskande effekt på utlakningen: reducerad bearbetning, fånggrödor, halmnedbrukning.

I ett väldokumenterat danskt fånggrödeförsök vidareutvecklades analysdata i en framåtsyftande modell. Så länge fånggrödorna bibehölls ökade inte kväveutflödet trots uppbyggnaden av ett större förråd organiskt kväve. Om man avbröt användningen av fånggrödor blev det någon förhöjning av kväveutflödet men nettoresultatet efter lång tid blev ändå en betydande utlakningsminskning.

Fosforutflöde.

Det rör sig om ca 0,3 kg P per hektar från marken. Utflödet är event-betonat, lokalt varierande och svårförutsägbart.

En faktor av betydelse är dispergering av markpartiklar vid vattenmättnad. Bra strukturstabilitet minskar detta. I en noggrann principstudie (Rothamsted, England) kartlades sambandet mellan mullhalt och strukturstabilitet. Man fann ett starkt rätlinjigt samband.

Mullhalten påverkar också genomsläppligheten. Också där ett rätlinjigt samband där en ökning av halten kol från 1,0 till 1,2% leder till en förbättrad genomsläpplighet med 50%. Dessa strukurförbättringar bör i snitt betyda lägre ytvattenavrinning och lägre vattenutflöde överhuvudtaget. Utflödet av såväl fosfor som kväve bör minska.

Växthusgaser.

Bindning av kol i marken kan sägas betyda absorbtion av växthusgaser. Bindning av 200 kg kol motsvarar minskade utsläpp av 720 kg koldioxidekvivalenter, motsvarande vad som släpps ut från 240 liter olja.

Sedan ska sägas att när mullhalterna minskar ger det utsläpp. Och när vi ovan säger att 200 kg kol bindes kan det betyda att en tidigare förlust av 300 kg minskats till 100. Så odlingsmarkernas roll som kolsänka kan lätt överdrivas. Men även en minskning av utsläpp bör ses positivt.

Vad gäller lustgas finns olika forskningsresultat. Nedplöjning av fånggröda tidig höst kan öka utsläpp enligt något försök. Å andra sidan har låga utsläpp uppmätts från perenna grödor. Möjligtvis kan övervintrande fånggrödor ge låga utsläpp.

Fallstudie Bjertorp, Västgötaslätten.

Bördighetsförsöket anlades 1966. Två växtföljder, en med enbart växtodling (II) och en mer mullhushållande med två års vall och stallgödsel (I). Fyra kvävenivåer och fyra med fosfor+kalium.

Skördenivån är hög, höstveteskördar på 7-8 ton.

Halt organiskt kol vid starten 2,1%. Följande analysvärden är medel av åren 30 och 35.

Efter 35 år, vf II, utan kväve 1,57% (minus 450 kg C/år)

” , 150 kg N, 1,82% (minus 240 kg C/år)

” vf I, 150 kg N, 2,02% (minus 70 kg C/år) (vall 2 år av 6)

Beräkn., om fånggrödor, vf II, 150 N, 2,2% (plus 90 kg C/år) (övervintr. fånggröda 3 år av 6).

Det finns ingen anledning att klaga på skördenivån i sig. Men det är anmärkningsvärt att växtföljd II ger lägre skörd än växtföljd I och framför allt att detta gap successivt ökar. Det beror inte på kväve. Det finns inga bevis på att det är mullhaltsminskningen som spökar, men det är samma utveckling i alla bördighetsförsök med mullhalter under 2% organiskt kol. Vid de tre försöken med högre mullhalter finns inte denna utveckling.

I diagrammet nedan visas skörden i den kreaturslösa växtföljd II som andel av skörden för motsvarande gröda i vallväxtföljden I. Fyra grödor per omlopp (6 år) kan jämföras. Efter ca 20 år börjar en skillnad att öka och är nu ca 7% (ca 500 kg spannmål/ha) . Samtidigt har mullhalten sjunkit.

Vad kan då göras? Om övervintrande fånggröda insättes före vårsädesgrödor (3 per 6-årsomlopp) och vårbearbetningen förenklas fås resultat enligt tabellen nedan. Där jämförs två alternativ: Basläge, som är växtföljd II utan fånggrödor, och Nytt läge, som är med fånggrödor.

Tabellens övre del visar de förändringar som gjorts. I den nedre sammanfattas ekonomi och miljökonsekvenser.

(Tabellen nedan kommer från Odlingsperspektiv (Greengard) vilket nu användes av Greppa Näringen i Bördighetsmodulen)

I lönsamhetsberäkningen ingår inte fånggrödebidrag eller andra bidrag.

Vi ser på den sista raden, Diff (Nytt läge minus Basläge).

Nytt läge ger bättre ekonomi, mer höstbevuxen mark och markvila (biodiversitetsaspekter), mycket bättre kolbalans, lägre dieselförbrukning och lägre kväveutlakning. Det är inte möjligt att med tillförsikt räkna på fosforutflöde, men det finns en betydande minskning av risken.

Den miljöparameter som försämrats är bekämpningen. Vi räknar med glyfosat för avdödning av fånggröda. Detta är naturligtvis en fråga att diskutera. Det finns kanske alternativ. Och det finns andra fånggrödor än gräs.

Läge i praktiken.

När det nu ser ut på detta vis – varför sker inte denna förändring ute i svenskt jordbruk? Det går ju med vinst både ekonomiskt och miljömässigt.

Som nämnts pågår ett arbete inom Greppa Näringen, Bördighetsmodulen, där just denna typ av beräkning gås igenom med lantbrukaren. Men det tar tid att få acceptans för nya tankar. En stor broms är att det blir olika budskap beroende på hur långsiktigt man ser frågan. T ex har just i vinter halvempiriska och kortsiktiga studier visat på fördelar av höstplöjning. Rättar man sig efter det och plöjer fånggrödan på hösten minskar förändringen i kolbalans till hälften, ekonomin går bara jämnt ihop.

Men visst är det fortfarande värt att göra. Alternativet är ju sämre.

Jag är övertygad om att det går att sälja in långsiktighet och miljötänkande till jordbruket. När man konkret diskuterar t ex mullhaltsutveckling med jordbrukare får man kommentarerna: ”Nej, att det ska sjunka vill jag inte”. Eller ”Nej så snålt vill jag inte ligga, fälten är ojämna”.

Men också: ”Jag skulle gärna prova mer fånggrödor och modifierad bearbetning. Men rådgivarna är inte ense, så man vet inte vad man ska göra.”

De förändringar jag diskuterat innebär inga kostnader (i de fall mullhalten är så pass låg att man kan räkna med vissa skördeökningar). Miljömässigt kan jag inte se det innebär några icke förutsedda risker, tvärtom finns det mer positivt att ta fram, t ex biodiversitet. Kortsiktigt kan jordbrukare löpa viss risk att tappa skörd, och det är viktigt att man diskuterar gårdsanpassat i varje enskilt fall. Det går inte med generella riktlinjer.

Men det fordras någon form av fokusering.

Ett förslag.

Ett tvåstegsprojekt där genomförandet av steg 2 får bero av resultatet av steg 1.

Steg 1: En workshop med bl a forskare från olika institutioner, också från andra nordiska länder, där man genomarbetar de här frågorna och åstadkommer en syntes. Och kanske ett program.

Steg 2. En offentlig konferens eller dylikt som ger avtryck i media och fackpress och vidare till rådgivningen.

Engelska arbeten.

A E Johnston och P R Poulton 2005. Soil organic matter: its importance in sustainable agricultural systems. The International Fertiliser Society, Proceedings 565.

För att isolera mullhaltens betydelse har man använt intensitetsförsök med olika kvävegivor på jordar med olika mullhalt men i övrigt lika. Samma jord har bringats till olika mullhalter genom långvariga skillnader i odlingsystem (stallgödsel, vallar). Sådana möjligheter finns i Rothamsteds regi.

Vid högre mullhalter (kring 2%C) har potatis, sockerbetor och rödbetor betydligt större skördepotential (10-20% ökning) än på samma jord med en lägre mullhalt (kring 1%C).

Vårkorn visar också på samma bild, i synnerhet nyare högavkastande sorter (10-30%).

Senare försök i höstvete har också visat på effekter på ca 1 ton högre skördepotential på en jord med 2%C jämfört med samma jord med 1%C.

Skillnaden antas bero mest på gynnsammare markstruktur.

Också i England har man funnit att en bättre mullhushållande odling har större skördepotential än som kan uppskattas av mullhalten. Det tycks vara bättre att mullhalten är 1,2% och ökande än 1,5% och minskande.

Tyska arbeten

Humusversorgung der Böden

von Peter Capriel, LfL, Inst. für Agrarökologie, Freising

Enligt rapporten:

”Mullhaltens påverkan på skörden vid den lättare jorden med silomajs är mycket utpräglad. Sambandet är linjärt både med och utan mineraliskt N. Vid den humusrikare lättleran (korn) däremot uppnås tydligen ett optimum vid kolhalten 2,1-2,2%. Därutöver uppnås ingen positiv effekt. Därvid bör man dock beakta att grödorna kan reagera olika. Grödor som är känsliga för markstrukturskillnader ger större skördevariationer….

Om man beaktar de svårberäkneliga skörderiskerna , de tilltagande brukningssvårigheterna och den högre erosionsrisken höjes värdet av en högre humushalt betydligt. Lönsamheten i en god humushushållning ligger i summan av alla gynnsamma verkningar.”

Om vi kvantifierar ur diagrammet: från 1,69%C till 2,11 ökar skörden med 500 kg. , 11% per 0,41%C. Det betyder 2,5% skördeökning per 0,1%C.

Man skulle dock gärna önskat att men uttömt kvävegödslingens möjligheter i försöken ovan

Svenska försök.

Bördighetsförsöken har en uppläggning som medger att uppskatta skördepotentialen vid olika mullhushållande växtföljder. De senaste årens data finns tillgängliga på SLU webplats , data från tidigare perioder har erhållits av Lennart Mattsson, Markvetenskap, SLU.

De skånska försöken startades 1956, de mellansvenska 1962-66. Det är data från ca 1990 som utgör underlag för nedanstående tabeller.

Vad som händer är att utvecklingen av mullhalter och skördar utvecklas olika i olika led. I försök blir det alltid oregelbundenheter och variationer, men den långa tiden utjämnar i viss mån detta.

Den kreaturslösa växtföljd II har sämre mullhaltsutveckling än växtföljd I med vall och stallgödsel. Skördarna i växtföljderna var länge lika vid optimal gödsling, men så småningom utvecklas trenden att i flera försök den kreaturslösa växtföljden har något sämre skördar än den kreaturshållande. Det beror inte på växtnäring. Orsaken kan inte med säkerhet fastställas, men ett indicium är att på platser med högre halt mull (kring 2% org C eller högre) finns inte denna skillnad eller trend.

I nedanstående tabeller sammanfattas några av dessa data.

Skånska Bördighetsförsöken 1990-2005

	%C	Skörd	VfII/Vf/I	Trend %/år
Örja	1,1	8000	0,90	-0,8
Fjärd.löv	1,4	8000	0,94	-0,5
S Uggl	1,7	6200	1,05	0,2
Orup	2,3	6300	1,0	0
Ekebo	3,0	6800	1,0	0

Här är försöken ordnade efter stigande kolhalter. Som synes är det högst skörd på platserna med lägst kolhalt. Men detta säger inte så mycket mer än att bördighetsbegreppet är komplext. Det är stor skillnad på jorden vid Örja utanför Landskrona, vars ursprung är kalkhaltig lerskiffer och jorden vid Orup som har som grund sura urbergsbergarter.

Det som kallas ”trend” i tabellen hur skillnaden mellan hur den kreaturs- och vall-lösa växtföljd II utvecklas i förhållande till växtföljd I, där vall och stallgödsel ingår. Det blir skillnad mellan humushushållningen mellan dessa växtföljder. Vi ser då att för Örja tycks växtföljd II hävda sig sämre och sämre medan ingen sådan trend finns i S Ugglarp.

Konkret betyder siffrorna för t ex Örja att den kreaturslösa växtföljden ger bara 90% skördar jämfört med den kreaturshållande för de grödor som kan jämföras. Och trenden är att skillnaden ökar med 0,6% per år. Står den sig ger växtföljd II bara 78% skörd jämfört med växtföljd I om 20 år.

Mellansvenska Bördighetsförsöken, mullhalt och växtföljdsskillnad

	%C	Skörd	VfII/Vf/I	Trend %/år
Bjertorp	1,8	8000	0,90	-0,6
Vreta	1,8	8000	0,90	-0,4
Högåsa	2,5	6500	0,8	0
Kungsäng.	2	6500	1,05	0
Fors	2,1	6800	1,0	0

Bilden från Skåne motsägs inte. I Bjertorp och Vreta går det kreaturslösa bakåt i skördeutveckling jämfört med kreatursled, medan det inte är tydligt på någon av de övriga.

Det tycks finnas två grupper av försök, en med en skördetrend, en annan utan. Den förra gruppen har dels högre skördenivå, dels är jordarna mer lerbetonade (framgår ej ovan). Den andra gruppen har lägre skördepotential och jordarna är åt det lättare hållet. Men kanske avkastningsnivån är det mest sammanfattande begreppet.

Det skulle alltså betyda att det är våra mest högavkastande jordar som reagerar bäst på mullhushållande åtgärder. Också bördighetsförsöken pekar på att 2% organiskt kol kan ses som en sorts tröskelvärde.

Bilaga 2.

Mullhalter i svenskt jordbruk.

Mullhaltsläget i svenskt jordbruk.

Projektet ”Tillståndet i svensk åkermark” (www. ) ger ett bra underlag. Medeltalet för mineraljordar i Sverige är 2,4% organiskt kol (4,1% mull).

I skriften ”Hållbarhet i svenskt jordbruk 2007” från SCB, SJV, SNV och LRF säges: ”Mullhalten i svenska jordar bedöms som helhet vara relativt god.”

Vi går ett steg till och specificerar på odlingsområden. Statistikunderlaget ger möjlighet till flera olika uppdelningar. Nedan finns våra mest utpräglade slättbygder, där växtodlingsjordbruket är viktigast. Siffran är mullhalt och tabellen säger att för t ex Skåne ligger 75% av jordarna under värdet 4,3 och 25% under värdet 2,5.

	Medel	75%	50%	25%	10%
Skåne+Sydhall.	3,9	4,3	3,1	2,5	2,0
Vänerslätten	6,2	5,3	4,0	3,2	2,5
Östgötaslätten	5,2	4,8	3,7	3,0	2,5
Mälar-Hjälmarb.	6,5	5,3	4,0	3,1	2,6

En ungefärlig interpolering ger följande procentsiffror för andel under 3,4 (2% org. kol) :

Skåne 56%, Vänerslätten 31%, Östgötaslätten 45%, Mälarhjälmarbygden 33%.

I Bördighetsförsökens växtodlingsled sjunker mullhalterna på alla platser som har över 1,5% kol.

Bilaga 3.

Effekt av mullhalt och mullhaltshöjande åtgärder på markstrukturen.

Mullhaltshöjande åtgärder som fånggrödor och tillförsel av organiskt material kan sägas verka i två dimensioner. De höjer mullhalten och detta har en struktureffekt på lång sikt. Men de har en påverkan mera direkt under omsättningsfasen. Något som kanske kan kallas en förfruktseffekt.

Referenserna nedan visar bl a på att strukturförbättringar av mullhushållande åtgärder kan komma ganska snabbt. De visar också att mellangrödor och fånggrödor fungerar bra i detta avseende. Jag har inte hittat något arbete med avvikande åsikt i frågan. Ofta har man inte undersökt strukturen, men där data finns går de alltid i denna riktning.

Stor vikt bör läggas vid de danska och norska arbeten som refereras nedan där man fått tydliga och ganska snabba utslag. I tillägg kan påminnas om Projekt 4T i sockerbetor, där man fann 7% skördeökning i skörd efter en klövervall, troligen till stor del beroende på gynnsam struktur. Det finns också växtföljdsförsök i Östra Sverige, där fånggrödor visat sig ha stor positiv effekt på veteskörden jämfört med monokultur höstvete.

Schönning m fl, 2007. Organic matter and soil tilth in arable farming: Management makes a difference within 5-6 years. Agriculture, Ecosystems and Environment, 122, 157-172.

6 år är en kort tid i mullsammanhang, så det är intressant att man hittar skillnader i denna mycket noggranna genomgång.

Växtföljd: havre, vårkorn, lupin/korn, höstvete. En variant fick stallgödsel (59 kg total N/år), en annan hade fånggrödor varje år och gröngödsling före höstvetet.

2 jordar, med ca 1 resp 2%C.

På dessa 6 år ökade % C med ca 0,13, både för stallgödsel och fånggrödor. Det är något mer än vad Odlingsperspektiv kommer fram till, men det är säkert så att detta innefattar en pool som är under nedbrytning och inte i jämvikt.

Dispergerbart ler minskade får fånggrödor och stallgödsel.

Aggregatstabiliteten ökade på 2% jorden, men inte på den andra. Det förklaras med en ”cementeffekt” på jorden med lägst kol.

Det kan konstateras att markens struktur förbättrades ungeför som väntat, men att detta skulle kunna mätas efter så kort tid är intressant.

Danmark: Försöksarbete som resulterat i flera sammanhängande artiklar:

Hansen m fl 1997. Yield and N uptake as affected by soil tillage and catch crop. Soil and Tillage Research 42,241-252.

Hansen m fl 1997. Nitrate leaching as influenced by soil tillage and catch crop. Soil and Tillage Research 41,203-219.

Hansen m fl, 2000. Yield parameters as affected by introduction or discontinuation of catch crop use. Agr. J. 92, 909-914.

Berntsen m fl 2006. Long term fate of nitrogen uptake in catch crops. Eur. J. Agronomy 25, 383-390.

Sammanfattningsvis: 29 års försök. Fånggröda rajgräs gav 300 kg merskörd, mullhaltsökning och strukturförbättring. Vårplöjning ökade mullhalt jämfört plöjning i november. Efterverkan av fånggrödor varar några år.

Ett försök med vårsäd 1968 till 1996. Jyndevad sandjord. Det är två perioder:

1968-1993. 4 storparceller med höstplöjning, fångröda+höstplöjning, vårplöjning, fånggröda+vårplöjning. Fånggrödan var rajgräs och skördades under de första 18 åren. Halm togs bort.

1993-1996. Över storparcellerna introducerades: med resp utan fånggröda, 0-60-90-120N.

Första perioden.

Fånggröda gav merskörd på ca 300 kg.

Vårplöjning gav högre mullhalt än höstplöjning (nov) och gav också högre kvävehalter i grödan men ingen merskörd.

Summerade effekter på kolhushållning (beräknade från org N)

Ökad kvävegödsling från ca 60 till ca 130...............+40 kg C/år

Fånggröda.................................................................+180

Vårplöjning jfrt höstplöjning (nov).......................... +150

Andra perioden.

Efterverkan av fånggrödor tydlig, avklingar.

Insats av fånggrödor på mark som tidigare varit utan ökade skörden till full nivå inom några år.

Ett 4-årigt försök på en lättlera med plöjningstider, bearbetningsintensitet och fånggröda gav inga skördeskillnader. Men höstbearbetning gav större kväveutlakning.

Apelsvoll, Norge.

Riley m fl 2008. Soil Structure, organic matter and earthworm activity in a comparison of cropping systems with contrasting tillage, rotations, fertilizer levels and manure use. Agriculture, Ecosystems and Environment, 124, 275-284.

Data efter 15 år.

Där prövas 6 växtföljder, Här behandlas två av dem: Växtodling med höstplöjning resp rajgräs som fånggröda alla år samt grund vårbearbetning. Växtföljden är lika: 3 vårsäd plus potatis. Mullhalten är ganska hög, 4-5%.

Vid höstplöjning förloras mer än 1000 kg kol per hektar och år.

Fånggrödor plus vårbearbetning har gett stabilitet i stort sett.

Markstrukturparametrar är bättre för fånggröde-alternativet.

Breland fann i norska försök att rajgräs på kort sikt stabiliserar marken genom sitt rotsystem, även efter plöjning. Principförsök visar att tillförd grönmassa har positiv skördeeffekt förutom kväveeffekten. Det kan bero på markstruktur och mikroflora.

Duiker m fl 1999. Soil C + structure. Soil Tillage Res 52.73-79

8 års försök, olika tillskott halm, no till, plow, ridge.

8-10% C conversion efficiency. Positivt för strukturparametrar.

Jagadamma m fl 2008, N ökar org C och strukturparametrar. Soil Till Res 98,120-

23 årigt försök. Majs, olika N. Water stable aggr: + 10% för 1mg C/kg

200N gör 1,75 till 2,0 %C , 0,01%/år, 300 kg C/år

Blair m fl 2005. Long-term management impacts on soil C, N and physical fertility. I: Broadbalk experiment. Soil Till. Res. , accepted nov. 2005.

Alla kolfraktioner ökade med kvävegödsling, dubbelt så mycket med återförd halm som utan. Såväl strukturstabilitet som genomsläpplighet förbättrades.

Kontrollparcellen har nu ca 1% org C.

Den labila kolfraktionen hade större strukturpåverkan än totalmängden.

På grund av kopplingar fanns ett direkt samband mellan mullhalt och strukturparametrar.

En liten förändring i labilt kol vid låga kolhalter kan medföra en stor förbättring i strukturvärden.

Watts m fl. 2006. The role of clay, organic carbon and long-term management on mouldboard plough draught measured on the Broadbalk wheat experiment at Rothamsted. Soil Use and Management, 22, 334-341.

Markmotståndet var lägre vid gödslade ytor, där mer skörderester gått tillbaka. Citat, översatt:”Detta antyder att den relativt lilla ökningen av org C från bättre grödor är i en form som har en proportionsvis mycket stor påverkan på markmotståndet och antagligen också på andra fysikaliska parametrar. Detta har följder för brukningen: det kanske inte är nödvändigt att bygga upp mullhalten till höga värden för att få bättre fysikalisk funktion.

Bilaga 4.

Hur olika åtgärder påverkar mullhalt och kolbalans.

I denna fråga finns divergerande åsikter. Fram till början av 2000-talet talades mest om att reducerad bearbetning sparar kol i marken och att detta kan vara en stor sak i klimatfrågan. Men sedan började mer noggranna undersökningar väcka tvivel. Visst ökade kol i markens övre skikt, men samtidigt minskade mängden längre ner, också under plogdjup. En mycket noggrann undersökning vid SLU Jordbearbetning fann inga skillnader mellan djup och grund bearbetning vad gäller kolbindning i profilen.

Så effekten på klimatgaser hade kanske överdrivits. Men struktureffekten i markens övre lager är odiskutabel.

Men flera noggranna undersökningar visar att bearbetningar och särskilt vändande plöjning leder till stora kolförluster.

Det finns intressanta data från Danmark och USA om att vårplöjning sparar mull i förhållande till höstplöjning.

Det finns också delade meningar om vad en enstaka djupbearbetning i ett plogfritt system betyder. Tyska arbeten säger att det mesta förloras (men det betyder ju att det byggts upp innan), men delvis i polemik menar andra att det går bra att djupbearbeta ibland. En del uppbyggt kol förloras, men det mesta är kvar. Bäst är dock att djupluckra utan vändning.

Om man ska summera detta: Reducerad bearbetning (grundare plöjning, plogfritt, icke vändande bearbetning) är positivt för mullhalt och struktur i det övre matjordslagret. De nackdelar med ett förtätat skikt mitt i matjorden man ibland har sett kan motverkas med enstaka djupbearbetningar när så behövs. Därför skulle det vara positivt med ökad andel reducerad bearbetning i svenskt jordbruk, särskilt övervintrande fånggrödor följda av reducerad vårbearbetning. De svenska jordbearbetningsförsöken de senare åren skulle kunna summeras så här: Det kan gå bra att höstplöja och bearbeta på vanligt vis, men oftast är någon form av grundare eller reducerad bearbetning att föredra.

Det tycks troligt att reducerad bearbetning i kombination med stor återgång av skörderester, fånggrödor etc leder till en nettobindning av kol i många fall.

För att bygga upp mull behövs råmaterial, organiskt material till jorden. Svensk och tysk forskning har en sammanfallande bedömning: ungefär 20% av tillfört kol i skörderester blir stabil humus. Andra undersökningar, särskilt i USAs majs-soja system ger något lägre värden. I en del viktiga undersökningar från 2000-talet visas på den stora betydelsen av rotzonsdepositionen av organiskt material.

En artikel med fler och tidigare referenser: www.greengard.se/cpersp.htm

Ogle m fl, 2005. Agricultural management impacts on soil organic carbon storage under moist and dry climatic conditions of temperate and tropical regions. Biogeochemistry, 72, 87-121.

Detta är en metaanalys som sammanfattar och räknar på andra publicerade rapporter. Den har global spännvidd.

Några slutsatser för tempererade områden:

Reducerad bearbetning (mejselplog, ”mulch”system) : i medeltal 9% ökning för 20 år. För 60 ton C skulle det betyda 5,4 ton C eller en plusverkan av 270 kg C/år.

Plogfritt kommer högre, 16% ökning eller plus ca 500 kg C/år.

”Low input rotations” med låga skördar och med trädor som avbrott gav minskning med 9%, alltså ca minus 270 kg C/år.

Intensifiering med högre skördar, mellangrödor etc gav ökning med ca 10%, alltså 300 kg C/år.

Doran m fl 2007. Tillage and soil carbon sequestration – what do we really know? Agriculture, Ecosystems and Environment, 118, 1-5.

Vi vet att grundare och reducerad bearbetning ökar kolhalten i övre delen av marken. Men helhetsbilden för profilen är inte klar.

Conant m fl, Impact of periodic tillage on soil C stocks: a synthesis, Soil & Tillage Research 95, 1-10). En aktuell review som summerar det hela. Och resultatet är uppmuntrande:

Reducerad bearbetning sparar kol.

Man kan djupbearbeta ibland utan att alltför mycket förloras

Därmed öppnas möjligheten till fördelaktiga kombinationer.

Konstant plogfri odling kan ge förtätad matjord och försvåra dränering nedåt, och detta kan öka fosforutflödet. Vidare blir bl a fosforn anrikad i bara ytlagret. Men om man kan djupbearbeta ibland bortfaller dessa nackdelar.

Vidare finns ju bättre möjligheter till mekanisk ogräsbekämpning.

A Etana, Inge Håkansson m fl, 1999. Effect of tillage depth on organic carbon content and physical properties in five Swedish soils. Soil and Tillage Res.,52,129-139.

Jordbearbetningsförsök med grund resp djup plöjning provtas efter 15-20 år och analyseras på organiskt kol. Det går inte att hitta någon påverkan av plöjningsdjup på organiskt kol. Och det beror inte på stor variation som inte ger signifikans, det är ingen skillnad på medeltalen heller.

Det är överlag låga mullhaltssänkningar i försöken. I andra försök och praktiska studier har sänkningarna varit större. Dock kan Odlingsperspektiv beskriva förloppet med en mineralisering kring 1,2%.

USA, Georgia.

Sainju m fl, 2002: Soil organic matter and tomato yield following tillage, cover cropping and nitrogen fertilization. Agron. J. 94, 594-602.

Försökstid 3 år. För kort för att mäta långsiktig påverkan på organiskt kol.

Fånggrödor ökade org C, men måhända bara kortsiktigt.

No tillage ökade soil C mer än chisel plough men gav inte full skörd.

Chisel plough + fånggröda totalt mest fördelaktigt.

Sainju m fl, 2002. Long term effects of tillage, cover crops and N fertilizer on soil organic C nd N in sandy loam soils in Georgia. Soil and Tillage Res. 63, 167-179.b

Det gäller 6-åriga försök med mest tomat. 2 försök. Angivna siffror grundas på jordanalyser.

1. org C 0,8 , obs det låga värdet.

Plöjning, utan fånggröda ger en C-förlust av 800 kg C/år

Plöjning med fånggröda (2500 kg/ha och år) ger förlust av ca 400.

No till + fånggröda ger förlusten ca noll.

2. Org C 0,6.

Utan fånggröda förloras 300 kg C/år.

Med fånggröda, 1500 kg ts, förloras 0 kg C

Med fånggröda, 3200 kg ts, ökas org C med 150 kg C/år.

För dessa radodlade grödor i Georgia blir mineraliseringen mycket hög (3-4%), och kommer utanför de ramar som använts för Odlingsperspektiv.

Det är dock intressant att konstatera att fånggrödor haft mycket stor verkan och ger en pluspost av minst 20% av tillfört kol också under dessa stressade förhållanden.

Sainju m fl, 2006. Carbon supply and storage in tilled and nontilled soils as influenced by cover crops and nitrogen fertilization. J. Env. Qual. 35, 1507-1517.

Detta gäller igen kortvariga försök, 3 år. Grödor bomull och sorghum. Flera fånggrödor provas och tre bearbetningar: No till, strip till (radmellanrum obearbetat) och Chisel till (mejselplog).

Där finns intressant resonemang om betydelsen av rötter och rhizosfär för mullbildningen.

Total input av kol har i försöket uppmätts till 7-8 ton C per år i de välgödslade leden ( skörderester + fånggröda). Ändå har man då inte fått med hela rhizosfärdepositionen.

Fånggrödorna har varit Vicker+råg, råg, vicker, och ”vinterogräs”, som lämnat biomassa i denna ordning och störst för vicker+råg.

Förändringen i organiskt kol i kg per år i några led (0-30 cm):

No till, ogräs ...................................-967

råg.......................................+33

vicker+råg...........................+267

Mejselplog, ogräs ............................-1066

råg................................-667

vicker+råg....................-233

Totala mängden kol i skiktet 0-30 är ca 26 ton. Om mer än 1000 kg förloras måste mineraliseringen vara ca 4% eller mer.

G Varvel, 1994. Rotation and nitrogen fertilization effects on changes in soil carbon and nitrogen. Agron. J. 86,319-325.

Försök i Mellanvästern, Nebraska. 8 år.

Grödor: majs, soja, sorghum, havre+mellangröda klöver.

Normal bearbetning: lämnas till våren, då diskning 1 cm och harvning.

Inga skördesiffror ges i denna rapport.

Cpersp har provats med antagna skördesiffror, och för växtföljderna majs monokultur, majs-soja resp majs, havre+klöver, soja, sorghum. Det stämmer rätt väl med 1.0% mineralisering (ingen höstbearbetning).

Några siffror i balans kg C/ha och år för låg N resp normal N, enligt analysvärden.

Monokultur majs 25, 170

Majs – soja 25, -10

Majs-havre/klöver-sorghum- soja 80, 180.

Det är en kort försökstid och som synes finns en del oregelbundenheter.

Al-Kaisi m fl, 2005: Soil carbon and nitrogen changes as influenced by tillage and cropping systems in some Iowa soils. Agriculture, Ecosystems and Environment, 105, 635-647.

3 försökstyper: majs-soja, 7 år på olika jordar

bearbetningssystem, 3 år, därför meningslöst

växtföljder majs, soja, 3 lusern jämfört med betat gräs. 10 år.

Majs soja i no till system ökade faktiskt kolhalten i alla jordar från en grund på ca 2%C som medel 0-30 cm. Detta visar Odlingsperspektiv också om vi tar en svensk situation med spannmål utan höstbearbetning men vårbearbetning.

Vad gäller växtföljder finns oregelbundenheter i siffrorna vilket ger svag tillit. Den treåriga lusernvallen tycks inte ge stort försteg framför ”no till” åtminstone i skiktet 0-30. Men kvävegödslat och betat gräs ger stora effekter: plus 1,2 resp 2,3 ton C per ha och år. Siffran 2,3 verkar dock orealistiskt hög, då skulle all producerad biomassa gå till marken. Troligen inkluderar siffran en hel del material som är under nedbrytning och inte i jämvikt.

Wang m fl 2005. Carbon inventory for cereal cropping system under contrasting tillage, N fertilization and stubble management practices. Soil Till Res, online dec 2005.

I kombination med återgång skörderester höjer N kolhalten,