2009-06-06 Göte Bertilsson

Odlingsperspektiv, bakgrund och dokumentation.

Allmänt.

Odlingsperspektiv är ett rådgivningsinstrument med inbyggd kunskap. Huvudpunkten är att kombinera arbete för bättre ekonomi med markvård och bättre miljöfunktion. Riktningen ses som viktigast, inte absolutsiffror. Därför jämförs alternativ parvis. Hur kan vi förbättra och vad får det för konsekvenser för helheten? Det är viktigt att gårdsegna eller gårdstypiska indata och värderingar användes.

Odlingsperspektiv började som en växtföljdskalkyl. Mullberäkningen lades till ganska snart och senare andra miljö- och resursindikatorer. Avsikten är att underlaget ska hållas uppdaterat och aktivt.

En del av underlaget finns direkt i kalkylarket.

Det ska observeras att de flesta inputdata ska ges som inmatning och att givna siffror i anvisningarna är mera information om vanliga värden. Egentligen är det gårdens data eller brukarens uppfattning som ska gälla. Detta ger transparens, flexibilitet och närhet. Det är lätt att pröva stabiliteten hos resultaten. Hur blir det med ett annat pris, en annan skörd? Är det verkligen rätt att räkna med den växtföljdseffekten? Osv. Det är faktiskt inte särskilt mycket inputdata att lägga in i och med att det är skillnader som diskuteras.

Men självklart kan en del av transparensen och flexibiliteten offras på enkelhetens altare och mer data komma in automatiskt.

Växtföljdsberäkningen.

Underlaget ligger direkt som en flik i kalkylarket och där finns även hänvisning till källorna. Själva tabellen är sammanställd av Göte Bertilsson. Underlaget är alla växtföljdsförsök och datauppgifter som kunde hittas i SLU litteraturdatabaser 2000-2001. Det har senare kompletterats efterhand. Denna sammanställning är inte bara ett referat, i vissa fall har rapporternas siffror omräknats så att en gemensam bas, en varierad stråsädesväxtföljd, kunde användas. Detta var nödvändigt för den praktiska användbarheten av dessa data och vidare utökades betydligt det försöksmaterial som kunde användas.

Kompletteringsarbetet ska givetvis fortsätta. Det ska dock sägas att få användbara arbeten har tillkommit efter 2001. Visserligen finns växtföljdsförsök, men de har ekologisk prägel och domineras av den odlingsformens speciella kväve- och ogräsproblematik.

Dock borde lokalt försöksarbete bättre genomsökas. Liksom grannländernas, fast Danmark är redan med på ett hörn.

En viktig fråga är växtföljdseffekter av mellan/fånggrödor. Här behöver vi samla upp all information vi kan.

Kostnader.

Underlaget är uppdaterat med siffror från HIR Skåne 2009. Igen ska betonas att gårdsegna data bör användas.

Det syns som om angivna värden är i högsta laget för lägre skördenivåer.

Mullberäkningen.

Behöver vi bry oss om mullutvecklingen?

Man möter ofta uppfattningen att mullen ändras så långsamt och är så stabil att vi inte behöver bry oss om den. Men de senaste åren har kommit fram försöksresultat och kunskap som betonar mullens betydelse för markstruktur och skörderesultat. Särskilt den högavkastande växtodlingen är beroende av en optimalt fungerande mark, och mullhalten är av stor betydelse för detta. Mer i bilaga 1.

Bakgrund.

När frågan blev aktuell (inspiration av Odling i Balans) provades först det tyska systemet Humusbilanzierung (VDLUFA). Det sammanfattar drygt ett århundrade av tysk forskning och har en mycket stark bas. Det används i miljöprogrammet i Tyskland. Det visade sig emellertid att det stämde inte alls för data från svenska långvariga försök. Orsaken är att Humusbilanzierung är avsett att bedöma odlingsåtgärderna och växtodlingen, inte att inkludera vad som händer i marken.

Forskarteamet kring Andrén och Kätterer på SLU arbetar med en enkel omsättningsmodell för kol i marken, ICBM . Som input behövs tillskott av organisk substans och vidare två omsättningskonstanter som är beroende av bl a temperatur och fuktighet. Reaktionen i marken är av första ordningen, alltså proportionell mot den omsättningsbara massan.

För att komma vidare med en praktiskt användbar beräkning kombinerades principer från dessa två modeller, Humusbilanzierung och ICBM.

Från Humusbilanzierung: konceptet att arbeta med balans av stabil humus (inte hela kolomsättningen), konceptet att använda jordbruksnära input (grödor och skördar, inte abstrakta konstanter), principen att skörderester är proportionella mot skörden för de flesta grödor, samt vidare en viss kvantitativ bakgrund.

Från ICBM: konceptet att nedbrytningen av organiskt material är en reaktion av första ordningen.

På denna grund utvecklades den mullberäkning (Cpersp, se bilaga 2), som ingår i Odlingsperspektiv. Det blev nödvändigt att införa följande:

En kvantifiering av odlingens input av organisk substans, inkluderande underjordiskt bidrag.

Ett begrepp Markvila.

En nedbrytningskonstant, kallad Mineralisering som får lov att variera mellan 1 och 2% för nordiska förhållanden (för några försök har dock 0,9 gett bäst anpassning). Den får bedömas eller gissas i varje aktuellt fall, men erfarenheter från försök ger vissa hållpunkter.

I och med att vi inte vet eller kan beräkna Mineraliseringen kan Odlingsperspektiv inte göra anspråk på att förutsäga utvecklingen. Men vi kan ge perspektiv på olika utvecklingar. Skillnader mellan brukningsalternativ kan tas fram med betydande säkerhet.

Kalibreringsarbete.

Här ges en sammanfattande beskrivning. Utförligare dokumentation med referenser ges i Bilaga 2.

Härvid användes principen att Mineraliseringen är den faktor som får lov att varieras i det enskilda fallet. Den får sammanfatta all lokal variation, olika jordar, lägen, grödor, odling, bearbetning mm. Grödors kolbidrag, principen för Markvila, andel av tillfört organiskt material som blir stabilt humuskol avpassades och standardiserades vid kalibreringsarbetet så att resultatet blev tillfredsställande för olika typer av växtföljder, skördenivåer och jordar. Underlag för detta kalibreringsarbete var bördighetsförsök, mullförsök, ramförsöket på Ultuna, Askov. Engelska och amerikanska arbeten utgjorde också en bakgrund men mest på valideringssidan.

Detta innebär att ”ett parameterpaket” (grödans koltillskott som funktion av skörden, andel stabil humus, markvila) samkalibrerades som en helhet. I princip skall man inte utan mycket goda skäl göra tillfälliga detaljjusteringar inom detta paket , t ex skörderesterna, för då rubbas helheten.

Men självklart behöver också helheten revideras och kontrolleras.

Validering.

Härför användes försöksdata som inte ingick i kalibreringen. Det är faktiskt så att Cpersp har efterhand körts på alla försök med analys av org C som träffats på. Tyvärr finns ofta inte tillräcklig bakgrund. Det kan fattas ursprunglig kolhalt, skördedata, specifikation om vad som hände med skörderester osv. Som helhet kan dock sägas att Cpersp kunnat tillfredsställande beskriva utvecklingen i stort sett i alla studerade fall som gäller odlingsjordar i drift (inte nyodlingar) under tempererade förhållanden och inom en 50-årsperiod.

Det är klart det finns osäkerheter i kvantifiering av kolbidrag, i humusbildningen, i effekten av markvila. Men trots dessa enskilda osäkerheter finns en mycket stabil bakgrund: Cpersp vilar på ett 30-tal långvariga försök med ca 100 behandlingsled.

Sammanfattning av parametrar.

En utförligare beskrivning med referenser göres i ”Utförligare dokumentation” nedan.

Kolhalt i organiskt material.

Ganska konstant mellan 40 och 45% av ts. I Cpersp användes 40 vilket har en säkerhetsmarginal nedåt.

Stabilt kol som andel av tillfört.

Humusbilanzierung använder 20%. Samma siffra kommer man fram till vid SLU (Jan Persson). Därför används detta i Mullberäkning, för stallgödsel 30%.

Det finns angivelser på lägre värden både från USA och England. Men de värden man får fram vid mätningar i försök (och för all del också i praktiken) beror på hur man mäter och hur lång tid som gått. De får värderas i varje enskilt fall.

Grödans input av organiskt material.

För stråsäd är normen med halmåtergång 1,5 ggr skörd i Mullperspektiv.

Detta är ingen självklar fråga. Det har gjorts omsorgsfulla rotstudier och det man vägt är åtskilligt mindre. Å andra sidan, grödans totala kolbidrag är det som produceras under växttiden och inkluderar rotzonsdeposition (döda rothår och rotdelar, rotexudat och mikroorganismer som lever på det osv). Det finns flera arbeten som motiverar en högre faktor. Svenska studier (t ex Kerstin Berglund) visar också på värden som stämmer någorlunda med ovanstående.

Och ett viktigt argument: används lägre värden går det inte att anpassa till försöksresultaten. En gröda betyder mycket mer för mullhalten än vad som kan tillskrivas halmen. Den är en mindre del.

För vall finns inte detta skördeberoende. Det stämmer dels med litteraturuppgifter, dels med anpassning till försöksdata. Men för vall blir faktorn markvila viktig.

Markvila.

Detta är en egen uppfinning och inget finns att referera till. I andra modeller påverkas nedbrytningskonstanten. Men det är faktiskt vad som händer här också. Mineraliseringen antas pågå 9 månader om året. Markvilan är maxad till 6. Vid värdet 6 minskas mineraliseringen med 6/9, alltså med 66%. Bara en tredjedel är kvar.

Vid kalibreringsarbetet med vallförsök visade det sig ge god överensstämmelse.

Beräkningar från Rothamsted ger indirekt stöd.

Beräkningen.

Vi antar en mark med 2% org C. Vi antar 3 miljoner kg/ha i matjorden. Det gör 60 ton C/ha.

Vi antar mineralisering 1,5%. Det betyder en minuspost på 900 kg C/år.

Vi har spannmål, 6000 kg/ha, halmnedplöjning.

Rester och rötter 1,5*6000 = 9000 kg org substans, * 40%C ger 3600 kg C, *20% stabilt=720 kg.

Det betyder ett minussaldo på 180 kg C.

Mängden kol i marken minskas till 59820. Nästa års mineralisering blir 897 kg C.

Jämvikt kommer att uppnås när mineraliseringen är 720 kg, dvs vid 48 ton C i matjorden, kolhalt 1,6%.

Vi har vall 1 som ska följas av vall 2.

Rester och rötter enligt schablon 6000 kg, *40% ger 2400 kg C, *20% stabilt = 480 kg.

Men vi har 6 vilomånader. Mineraliseringen blir (9-6)/9*1,5%*60 ton=300 kg

Här blir det ett plussaldo på 180 kg C som ökar kolet i marken.

Utförligare dokumentation av samband och parametrar.

Grunden.

Två referenser: VDLUFA 2004 och Kätterer et al 1999.

Input av organisk substans från grödor.

Följande rekommendationer ges nu för fliken Mullberäkning:

Stråsäd 1,5 ggr skörd, om halm tas bort 1,0 ggr skörd. Det betyder alltså att skördad halm antas vara halva kärnskörden för spannmål.

Oljeväxter 2 ggr skörd

Betor och potatis 0,1 ggr rotskörd, blasten är hälften av detta. Bakgrund för potatis finns inte. Det är troligen så att potatisen orsakar stor nedbrytning av organisk substans genom den intensiva bearbetningen. Bevattning spelar också in. Detta bör mera undersökas.

Vall – ett skördeoberoende tillskott av 6000 kg per år, om extra grönmassa nedplöjs adderas denna.

Mellan/fånggröda rättika eller senap 2000 kg ts/år, rajgräs 1000 kg ts/år.

För en balansberäkning är det den totala tillförseln till marksystemet som gäller. Rötter och rotzon måste inkluderas på ett eller annat sätt. Följande storleksordningar gäller för spannmål, vi tänker oss 6000 kg skörd:

Halm inkl stubb och boss ca 6000, utskiljbara rötter ca 2000, rotzonsdeposition (döda rothår, organismer av olika slag som levt på rotzonen, rotexudat 1000-2000. Summan blev 9000-10000. Ca 1,5 ggr skörden.

Det klart att schablonantaganden om en fix proportion skörderester i förhållande till skörd är en stor förenkling. Men det finns i de flesta modeller. inkl den tyska Humusbilanzierung (VDLUFA). Hur man än bär sig åt kan man inte få en precis beräkning. Man kan få ungefärliga konsekvenser och perspektiv. Och det är kanske det som behövs.

Den primära bakgrunden till siffrorna i Odlingsperspektiv är som följer:

I den tyska modellen (VDLUFA) finns detaljerade specifikationer om mängden ovanjordiska skörderester (kring 1,0 ggr skörd för spannmål), rotproduktionen inberäknas i grödans allmänna humuseffekt. På SLU har Kerstin Berglund med medarbetare i arbetet med ett strukturindex sammanfattat kunskapen om skörderester och rötter till marken. Deras summering ger högre input än vad som nu ligger i Odlingsperspektiv (Berglund et al 2002). Lennart Mattsson på Markvetenskap har gjort en detaljstudie i försök om skörderester och rötter for olika grödor. Den undersökningen var inriktad på kvävemineralisering och grödorna var ogödslade och utvecklades ibland dåligt. Det ger dock vissa hållpunkter om rotproduktionen (Mattsson 1991).

Med denna bakgrund har de inledningsvis nämnda värdena använts och prövats mot försöksdata. De visade sig fungera väl. Men självklart behövs vidare utveckling. Rotfrukter, potatis och grönsaksgrödor är dåligt belagda. Vidare får avvägas behovet av enkelhet (en standard för spannmål) mot intresset för specificering (flera grödtyper och kanske sorter). Eftersom det är manuell inmatning finns möjlighet att justera om det känns särskilt befogat.

Det kan tyckas att mängden av input blir hög, särskilt vid höga skördar. Men som nämndes ovan har Berglund et al angett högre värden för svenska förhållanden. Några övriga referenser:

Johnson et al (2006) ger en omfattande sammanfattning. Man betonar betydelsen av rotzonsdeposition och säger att denna kan vara 2,5 till 6 ggr större än det som finns i den rotbiomassa man kan bestämma. Räknar man om siffrorna i detta arbete blir återgången av organisk substans 2,6 ggr skörden för vete och 3 ggr skörden för korn. Dessa siffror bör korrigeras nedåt för att representera matjorden, men de tyder inte på att rekommendationerna i Odlingsperspektiv ligger högt.

SLU Jordbearbetning (Etana et al) har gjort uppskattningar för svenska försök som kommer mycket nära schablonen i Odlingsperspektiv.

Kätterer et al (2004) uppskattar för mellansvenska förhållanden en input av odling som dels är lika i princip, dels blir ganska lika Odlingsperspektivs schablon, oftast något större.

I danska arbeten används i senare arbeten markmodellen Fasset. Den ger uppskattningar av organisk input som ligger nära Odlingsperspektivs (Schatskiks et al).

Wilts et al (2004) uppskattar med kolisotopmetod kolinput från majs till 6 ton C när skörderester borttages och 9 ton C när de lämnas kvar. En veteskörd på 8 ton skulle med schablonen i Odlingsperspektiv lämna kvar 12 ton ts vilket är ca 5 ton C med halm. I rapporten görs kommentaren att kolbidragen till rhizosfären är åtskilligt större än man hittills lyckats mäta. Men uppskattningen av andelen som blir stabil humus är låg, drygt 5%. Självklart finns ett samband mellan dessa storheter. Men även andra arbeten ger jämförelsevis låg humusverkan av majs.

För vallar finns en undersökning av Skinner et al (2006). De fann inget samband mellan mullhaltsutveckling och skördad vallmassa, vilket stöder det konstanta värde som används i Odlingsperspektiv.

Humusbilanzierung gör heller ingen skörderelatering för vallar.

Humusbildning från organisk substans.

Här finns två huvudkällor: det som anges i VDLUFA samt för Sverige Jan Perssons arbeten (Persson 2004). Den förra anger konkreta siffror för olika material. Jan Persson säger följande: "Man kan räkna med att omsättningen resulterar i att motsvarande 20-25% av torrsubstansen i färska växtrester återfinns i stabilt organiskt material. ..Siffran 20% som används i detta dokument ...är möjligen en underskattning."

En konkret jämförelse:

1 ton halm.

Enligt VDLUFA blir det 100 kg humuskol.

Enligt Jan Persson: 1 ton halm innehåller 860 kg ts som skulle ge 172 kg humus (=100 kg humuskol).

1 ton blast.

Enligt VDLUFA 10% ts och det blir 8 kg humuskol.

Enligt Jan Persson: Med 10% ts blir det 100 kg ts som ger 20 kg humus (=12 kg humuskol)

1 ton stallgödsel med 25% ts.

Enligt VDLUFA blir det 40 kg humuskol.

Enligt Jan Persson: vi har 250 kg ts och 30% blir humus, alltså 75 kg humus (=44 kg humuskol).

Överensstämmelsen är bra. Den skillnad som finns för blast kan bero på ts-haltsangivelser.

Denna del förefaller stå på fast grund. Summeringen av långvariga och grundliga arbeten i Tyskland resp Sverige har gett samma resultat.

Johnston et al uppskattar att i Rothamsteds försök ca 10% av tillförd halm blir humus.

Det finns också andra arbeten som visar på ett lägre utbyte av humus från växtmassa (se ovanstående stycke). Men det är klart att en bestämning av ”humusbildningskoeffienten”, den andel som blir stabil humus, är avhängig av hur man beräknar eller uppskattar input och vidare av när och hur mätning och beräkning i försöket har utförts. Detta är ofta inte angivet.

En preliminär summering:

Odlingsperspektiv har kalibrerats med ett ”paket” där input och humusbildning är kopplade. Det är möjligt att inom detta paket input skulle något ökas och humusbildning något minskas, trots de tydliga angivelser om humusbildning som kommer från svensk och tysk forskning. Mne som helhet stämmer Odlingsperspektiv bra med försöksdata.

Nedbrytning av organisk substans och mull i marken, mineralisering.

Organisk substans i marken är ingen enhetlig pool. När vi här så långt har talat om ”stabil humus” är det en stor förenkling, som möjligen kan definieras som det som är kvar av ett bestämt tillskott av växtmassa efter 3-4 år. Men inte heller detta är stabilt och enhetligt. Det bryts ner, mineraliseras, i genomsnitt med 1-2% per år under våra förhållanden (Persson 2004). Denna process innebär att humuskol omsätts till koldioxid varvid humushalten minskar. Detta balanseras delvis av de tillskott som förekommer.

Mineraliseringen blir proportionell mot den mängd som finns, det är en reaktion av första ordningen. Alla modeller och undersökningar visar på detta, men det är förbluffande att detta inte har fått fullt genomslag ens hos forskare. Men det betyder att en jämvikt inställer sig mellan tillförsel av mullråvaror och mullhalt. Det tar mycket lång tid men principen finns där.

I Odlingsperspektiv är mineraliseringen en frihetsgrad, man får pröva värden mellan 1 och 2%. Tyvärr är det svårt att inom denna ram hitta samband med jordarter eller klimat som hjälp att bättre precisera. Men börjar man med 1,5% kan man inte komma helt fel. Sedan kan man pröva 1,2 eller 1,8 för att få just perspektiv. Det ger andra absolutvärden, men påverkar mindre skillnaden mellan olika altenativ.

Vi återkommer till mineraliseringen i samband med avsnitten om kalibrering och validering.

Kalibrering

Som grund för kalibreringen användes Bördighetsförsöken (R-7003), en serie mullförsök (R-0020 ), det långvariga ramförsöket på Ultuna ( ), försöken på Askov i Danmark och växtföljdsförsök i Norge. Totalt i denna första omgång ingick nästan 50 parvisa jämförelser på ca 25 platser. Det lades vikt vid att olika växtföljder, grödor, skördenivåer, skörderestbehandling och odlingssystem var representerade.

Principen för kalibreringen var att åstadkomma ett parameterpaket (skörderelaterad input av organiskt material, andel som blir humus och principer för markvila) som kunde ge god överensstämmelse med uppmätt mullutveckling vid en mineralisering mellan 1 och 2%.

Arbetsgång: växtföljd, skördedata, fånggrödor och stallgödsel för två försöksled inmatades i Mullberäkning. För vald mineralisering erhölls då en kurva för mullutvecklingen i tiden för varje alternativ. De faktiska markanalysvärdena bildade grund för en regression (logaritmisk). Sedan jämfördes beräknade värden med regressionens värden vid punkten 30 år och mineraliseringen justerades tills summan avvikelse blev så liten som möjligt. Det gick att få bra överensstämmelse i nästan alla fall. Avvikelsen mellan regressionen på markanalyser och beräkningen i Odlingsperspektiv var i nästan alla fall kring 0,1.

Källor till variation och fel.

Jordens volymvikt, matjordsdjupet och provtagningsdjupet påverkar analysvärdena.

Varierande bearbetningsdjup likaså.

Kolbidrag från ogräs är normalt inte specificerat men kan vara betydande, särskilt i gamla försök.

Erosionsförluster eller –tillskott påverkar.

Kalibreringsförfarandet förutsätter att försöksbehandlingarna inte påverkar mineraliseringen utan att denna är lika i de båda jämförda leden. Test med fler led från samma försök visar en stor överensstämmelse, så frågan är nog mer principiell än praktiskt viktig för normal jordbruksmark inom tiden 30-50 år.

Det finns stor och ofta oregelbunden och svårförklarad variation i jordanalysvärden. Särskilt om bara få analyser är gjorda finns en betydande slumpeffekt på regressionsutfallet.

Trots allt detta kunde alla försök användas vid kalibreringen.

Begränsningar.

Odlingsperspektiv är kalibrerat med hjälp av odlingsförsök. Det är för vanlig jordbruksmark Odlingsperspektiv kan användas och tidshorisonten bör inte överstiga 30 år, men perspektiv kan ges till 50. Mullberäkningen är inte anpassad till nyodlade marker som är under snabb omställning, inte heller till utarmade odlingsled i mycket gamla försök. För sådana frågor finns vetenskapliga modeller.

Validering

Odlingsperspektiv har faktiskt prövats på alla relevanta försök som hittats, därmed inte sagt att denna källa är uttömd. Det är faktiskt bara i få fall som det inte stämt alls, bl a ett försök i USA (men vid närmare granskning visade det sig att det var ett fall med stor erosion) och ett försök i Schweiz (men där prövade man mullhushållande åtgärder när man nyodlat en gräsmark, och åtgärderna överskuggades helt av det ”naturliga” förloppet). Många rapporter ger inte tillräckliga data för att kunna användas för validering. Det behövs: initial kolhalt, skördeangivelser, uppgifter om skörderesthantering samt kolbestämningar helst vid flera tillfällen under försökstiden. Dessa ska gälla ”matjordslagret” och inte bara ytlagret. För mullhaltsförändringar behövs minst 8-10 år, i vissa fall kan kortare försökstid ändå ge vissa mullhushållningsdata. Men många försöksrapporter kan inte användas för validering.

Redogörelsen om validering göres i olika delar. Några viktigare jämförelsearbeten redovisas för sig i bilagor:

Bilaga 1. Mullhaltsutvecklingen i svenskt jordbruk. En genomgång av försök.

Bilaga 2. Mullhaltsberäkningen Cpersp. Den första dokumentationen.

Bilaga 3. Tonvikt vallar: En serie växtföljdsförsök i Sverige som inte tidigare använts (R3-0020) samt Waldemar Johanssons arbeten om vallar för bioenergi.

Bilaga 4. Sammanfattande arbete från Rothamsted.

Bilaga 5.. Validering med andra försöksjämförelser.

Bilaga 6. Mullhalt och mullhushållande åtgärder som bördighetsfaktor.

Sammanfattning av bilagorna:

Bilaga 1. Mullhalterna är i sjunkande i växtodlande system, för ca 40% av arealen ett bördighetshandicap.

Bilaga 2. En generell beskrivning av beräkningsprogrammet och dess bakgrund.

Bilaga 3. Vallen. Odlingsperspektiv ger lägre mulleffekt för vallar än man vanligen förväntar. Kan det vara rätt? En serie växtföljdsförsök hade försummats vid kalibreringen och de kom väl till pass nu (R3-0020). Resultaten redovisas i bilaga 1. Odlingsperspektiv med ursprungliga parametrar väl kunde beskriva mullutvecklingen i dessa 4 försök, dock med en kommentar om skörderester vid höga skördar. Vidare: de beräkningar som Waldemar Johansson gjorde ger lägre mullhaltsutveckling för vall än vad Odlingsperspektiv kommer fram till.

Bilaga 4. Rothamsted.

Principen bakom Odlingsperspektiv stämmer med filosofin från Rothamsted.

Kvantitativt kan Odlingsperspektiv beskriva förloppen i de Rothamstedförsök där tidsperspektivet inte är för långt.

Dock tydliggjordes att den konstanta mineraliseringsprocenten i Odlingsperspektiv inte stämmer för jordar i en omställningsprocess (nybruten mark) eller för mycket långvariga beräkningar (50-150 år).

Övervintrande fånggrödor har betydande mulleffekter, vilket verifierar Odlingsperspektiv.

Ett par observanda:

Mullbildningen från halm är lägre enligt Rothamstedförsöken än i de svenska och tyska försök som är bakgrund för Odlingsperspektiv. Dock tryckes hårt på halmnedplöjningens gynnsamma effekter. Mullbildningssiffran beror egentligen av försökstid och beräkningsmetod.

Lusernvall ger låg humuseffekt. Bör differentieras.

Indirekt fås ett visst stöd för markvilakonceptet.

Mullhaltens effekt på skörden: starkt stöd för att denna är viktig och stor i dagens högproducerande jordbruk. Det finns också data som visar att en mindre höjning genom t ex en liten giva stallgödsel har direkta betydande effekter. Detta stöder betydelsen av mellan/fånggrödor även på kort sikt.

Bilaga 5. Andra försöksjämförelser.

Försök där tillräckligt med information finns för att använda Odlingsperspektiv har sammanfattats i en tabell.

Därutöver finns många arbeten som ger sifferuppgifter och slutsatser som kan jämföras med Odlingsperspektiv trots att t ex utgångsmullhalt eller skördeuppgifter saknas,

För de nordeuropeiska och nordamerikanska försöken stämmer Odlingsperspektiv bra för det område det kalibrerats för, med någon kommentar nedan. Men för t ex vissa försök i Ungern och Italien tyder analyssiffrorna på att mineraliseringen varit åtskilligt högre än 2% , vilket i och för sig är ganska naturligt i ett varmare klimat.

Bilaga 6. Samband mellan mullhalt, mullhushållande åtgärder och skörd

Det är två komponenter i detta samband. Dels vad mullhalten själv betyder för skörden i grunden, dels vad mullhaltshöjande åtgärder som tillförsel av organiskt material och stallgödsel betyder mera direkt. I kontinuerligt gående system som bördighetsförsöken kan dessa komponenter inte skiljas åt, men i stället kopplas det hela ihop på ett intressant och konstruktivt sätt.

Det finns två växtföljder i bördighetsförsöken, en mullhushållande med vall och stallgödsel (vf I), en kreaturslös där dock skörderester plöjes ner (vf II). Vf I är mer mullhushållande och små skillnader i mullhalt har efterhand utvecklats. Det visar sig att på de försöksplatser där halten organiskt kol vid starten var under 2% har den mullhushållande växtföljen nu ett försteg med 3-7% högre skörd än motsvarande grödor i vf II. Det beror inte på växtnäring. Men på de platser som har högre mullhalt eller lägre skördenivå har vf I ingen fördel. Man får följande slutsats för bördighetsförsöken:

På jordar som ligger under 2% organiskt kol har man skördeökningar för mullhushållande åtgärder i högavkastande odlingar.

Vilka andra erfarenheter finns?

Rothamsted, England: Jordar med org C kring 2% har större skördepotential än jordar kring 1%. Märks särskilt med nya högavkastande sorter.

Halmnedplöjning, stallgödsel ger bättre struktur.

Loveland och Webb (2003) hittade inte grund för något generellt tröskelvärde för organiskt kol i mark, men konkluderade att aggregatstabiliteten allvarligt minskar vid under 2% C.

Riley och Bakkegård (2006) skulle för norska förhållanden ange ett värde över 2% C om man ser till skördepotentialen.

En dansk studie (Schönning 2006) ger bra markvärden för en jord med ca 2% och dåliga för en med 1%. Man säger att i Danmark hittar man jordar med strukturproblem också vid 1,5%C.

Den slutsats som grundas på bördighetsförsöken tycks stämma med andra erfarenheter. Om organiskt kol är under 2% (betyder 3,4% mull, alltså alla mullfattiga, något mullhaltiga och nedre delen av måttligt mullhaltiga jordar) har man skördefördelar av att förbättra mullhushållningen om man siktar på höga skördar.

Kan det kvantifieras och i så fall hur? Grundat på försök i Tyskland anger Capriel en skördeökning på 3% per 0,1% C. Om vi beräknar motsvarande värden för bördighetsförsöken får vi 5 – 15% för enskilda försök. Denna fråga ska också ses i samband med nästa avsnitt.

Mellan/fånggrödor och gröngödsling.

Dessa ökar mullhalten men det är en långsam process och ger i sig små kortsiktiga effekter. Men när vi tillför extra organiskt material sker också en ökning av den biologiska aktiviteten i marken och detta ger i sig fördelaktiga effekter på markstruktur och rotmiljö. Det betonas från Rothamsted (Johnston et al) att ett mindre tillskott av organisk substans har omedelbara effekter, i danska arbeten (Schönning et al) har men funnit oväntat snabba effekter på markstrukturen av bl a fånggrödor. I det svenska sockerbetsprojektet 4T fick man en skördeökning på 7% för en vall som förfrukt, och det är ingen växtnäringseffekt.

I bördighetsförsöken ser vi en totaleffekt som är summan av den långsiktiga mullhaltspåverkan och den kortsiktigare omsättningspåverkan.

Frågan om mellan/fånggrödors bördighetseffekt syns så viktig att den summeras i en särskild bilaga 6.

Mullhalt och skörd i Odlingsperspektiv.

Det som nu rekommenderas i Odlingsperspektiv är att vid mullhalter under 2% organisk kol välja en skördepåverkan av mellan 2 och 6% per 0,1%C. I den mån man har satt in mullhushållande åtgärder har vi en dubbel verkan, både en långsiktig och en kortsiktig. Mot den bakgrund som redogjorts för ovan borde kanske denna rekommendation höjas till de siffror som bördighetsförsöken gett, 5-15%. Å andra sidan kan en viss försiktighet vara på sin plats. Men vi bör notera att av allt att döma underskattar rekommendationen i Odlingsperspektiv skördeeffekten av mullhushållande åtgärder. Man kan med gott samvete hålla sig i den övre delen av rekommendationen, 5 – 6%.

Själva principen betyder att effekterna ackumuleras med tiden när mullhalten kontinuerligt ändras. Primärt ger Odlingsperspektiv medeltalet av den närmaste 10-årsperioden och det blir större effekter längre fram. Höga procenttal som inkluderar den kortsiktiga effekten ska nog inte framskrivas längre än så, men för siffror runt 5 eller lägre kan den långsiktiga ackumulationen ses som en extra bonus.

Miljösammanfattning.

Bekämpning, drivmedel och mångfald ger en möjlighet att beskriva ändringar i odlingens miljöpåverkan. Dessa är i stort sett rättfram registrering.

Utlakningen bygger på underlaget för Stank in Mind (utarbetat av Hans Nilsson).

En tydlig brist är att mellangrödor inte registreras i mångfaldsbegreppet. Bör åtgärdas.

Summering av punkter i Odlingsperspektiv att åtgärda eller diskutera.

Växtföljdsverkan

Bakgrunden särskilt för mellan/fånggrödor behöver förstärkas.

Mullberäkning.

Indikationer finns på att potatisen är åtskilligt mera mulltärande än som angetts (Riley et al). I denna kategori kommer säkert flera grönsaksgrödor. Att radgrödan betor tycks klara sig bättre beror nog på att markytan är skyddad från midsommar till långt fram på hösten.

Majs: mera skörderester men lägre mullbildning än stråsäd. Därför blir nog stråsädesnormen inte helt fel. Ett högre mineraliseringstryck på försommaren kan uppvägas av en mer skyddad höst.

Bearbetning: Finns som en kolumn i Mullberäkning, men med rådet att användas med stor försiktighet. Det finns olika uppgifter om betydelsen. ”No till” kommer in också som Markvila, vilket betyder mycket. Frågan behöver vidarebearbetas.

Bevattning: en jämförelse är hittad (Dersch ) och den visar tydligt lägre mullhalt för bevattning. Det bör vara så teoretiskt. Inte bara grödan utan också mikroberna gynnas av lämplig fuktighet. Kan hanteras så att för gårdar som använder bevattning diskuteras mineraliseringar mellan 1,6 och 2% i stället för mer ”normala” 1,4-1,5.

Mull från halm: kan behöva fortsätta kollas. I beräkningen nu är den initialt 20% av input, vilket med mineraliseringen 1,5% betyder drygt 15% efter 30 år och 10% vid 60 år. Man behöver tidsperspektivet när man jämför med och utan halm. Vad gäller halm bortförd med skörd betyder anvisningarna nu att en halmskörd är halva kärnskörden (ts). Det verkar vara en ganska försiktig uppskattning.

Referenser:

Berglund, Kerstin, Örjan Berglund och Anna Gustafson Bjuréus 2002. Markstrukturindex - ett sätt att bedöma jordarnas fysikaliska status och odlingssystemets inverkan på markstrukturen. SLU, Institutionen för Markvetenskap, Avdelningen för lantbrukets hydroteknik, Avdelningsmeddelande 02:04.

Carlgren, K och Mattsson, L 2001. Swedish Soil Fertility Experiments. Acta Agr. Scand., Sect. B, 2001, 51, 49-78.

Kätterer, T., Andrén, O, 1999. Longterm agricultural field experiments in Northern Europe: a

analysis of the influence of management on soil carbon stocks using the ICBM model. Agriculture, Ecosystems and Environment 72, 165-179.

Mattson, Lennart och Larsson, Hans 2005. Att föra bort eller bruka ner halmen påverkar mullhalt, daggmaskar och skadedjur. Inst. för Markvetenskap, Avd. för Växtnäringslära, Rapport 210.

Mattsson, Lennart 1991. Nettomineralisering och rotproduktion vid odling av några vanliga lantbruksgrödor. Inst. för Markvetenskap. Avd. för Växtnäringslära, Rapport 182.

Persson, Jan 2004. Kortsiktiga och långsiktiga markbiologiska processer med speciell hänsyn till kvävet. Kungl. Skogs- och Lantbruksak. Tidskr. 143, 12, 67-94.

VDLUFA 2004. Humusbilanzierung - Standpunkt. www.vdlufa.de

Borresen, T. And Njös, A., 1994. The effect of ploughing depth and seedbed preparation on crop yields, weed infestation and soil properties from 1940 to 1990 on an loam soil in eastern Norway. Soil and Tillage Research 32, 21-39.

Borresen, T. and Njös, A. 1993. Plowing and rotary cultivation for cereal production in a long-term experiment on a clay soil in southeastern Norway. 1. Soil properties. Soil and Tillage Research 28,97-108.

Carlgren, K och Mattsson, L 2001. Swedish Soil Fertility Experiments. Acta Agr. Scand., Sect. B, 2001, 51, 49-78.

Chatsskikh, D., Olesen, J., Hansen, E., Elsgard, L., Petersen, M. 2008. Effects of reduced tillage on net greenhouse gas fluxes from loamy sand soil under winter crops in Denmark. Agriculture, Ecosystems and Environment , 128, 117-126.

Dersch, G and Böhm, K 2001. Effects of agronomic practices on the soil carbon storage potential in Austria. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 60, 1-3, 49-55.

Dolan, M S, Clapp, C E, Allmaras, R R, Baker, J M and Molina, J A E 2006. Soil Organic Carbon and Nitrogen on a Minnesota soil as related to tillage, residue and nitrogen management. Soil & Tillage Research 89, 221-231.

Jarecki, M. K. and Lal, R., 2005. Soil organic carbon sequestration rates in two long-term no-till experiments in Ohio. Soil Sci. 170,4,289-291.

Johnson, J. M-F., Allmaras, R.R. and Reicosky, D. C., 2006. Estimating source carbon from Crop Residues, Roots and Rhizodepositits Using the National Grain-Yield Database. Agron. J. 89:622-636.

Koch, H-J and Stockfisch, N 2006. Loss of soil organic matter upon ploughing under a loess soil after several years of conservation tillage. Soil & Tillage Research 86, 1, 73-83.

Mattsson, Lennart och Larsson, Hans 2005. Att föra bort eller bruka ner halmen påverkar mullhalt, daggmaskar och skadedjur. Inst. för Markvetenskap, Avd. för Växtnäringslära, Rapport 210.

Mattsson, Lennart 1991. Nettomineralisering och rotproduktion vid odling av några vanliga lantbruksgrödor. Inst. för Markvetenskap. Avd. för Växtnäringslära, Rapport 182.

Persson, Jan 2004. Kortsiktiga och långsiktiga markbiologiska processer med speciell hänsyn till kvävet. Kungl. Skogs- och Lantbruksak. Tidskr. 143, 12, 67-94.

Puget, P. and Lal, R., 2005. Soil organic carbon and nitrogen in a Mollisol in central Ohis as affected by tillage and land use. Soil and Tillage Research, 80, Issues 1-2. 201-213.

Puget, P, Lal, R, Izzuralde, C, Post, M and Owens, L 2005. Stock and distribution of total and corn-derived organic carbon in aggregate and primary particle fractions for different land use and soil management practices. Soil Sci. 170, 4, 256-279.

Reicosky, D. C., 1999. Effect on Conservation Tillage on Soil Organic Carbon Dynamics: Field experiments in the U. S. Corn Belt. In: (editors) Stott, D. E., Mohtar, R. H. and Steinhardt, G. C., 2001. Sustaining the global farm. Selected papers from 10^th International Soil Conservation Organization Meeting, May 1999 at Purdue University.

Sauerbeck, D., R., 2001. CO2 emissions and C sequestration by agriculture – perspectives and limitations. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 60, 253-266.

Six, J., Elliott, E. T. and Paustian, K., 1999. Aggregate and Soil Organic Matter Dynamics under Conventional and No-Tillage Systems. Soil Sci. Soc. of Amer. J. 63:1350-1358.

Skinner, R. H., Sanderson, M. A., Tracy, B. F. and Dell, C. J., 2006. Above- and belowground productivity and soil carbon dynamics of pasture mixes. Agr. J., 98,320-326.

Slepetiene, A. and Slepetys, J., 2005. Status of humus in soil under various long-term tillage systems. Geoderma, 127, issues 3-4, 207-215.

Slepetiene, A., 2006. Pers. Comm.

Uhlen, G., 1991. Long-term effects of fertilizers, manure, straw and crop rotation on total N

and total C in soil. Acta Agric. Scand. 41,119-127.

West, T., O. and Marland, G., 2002. Net carbon flux from agricultural ecosystems: methodology for full carbon cycle analyses. Environmental Pollution 116, 439-444.

VDLUFA 2004. Humusbilanzierung - Standpunkt. www.vdlufa.de

Wilts, A. R., Reicosky, D. C., Allmaras, R. R. and Clapp, C. E., 2004. Long Term Residue Effects. Soil Sci. Soc. of Am. J. 68:1342-1351.

Wilts, A. Rr., Reicosky, D. C., Allmaras, R. R., Clapp, C. E. 2004. Long Term Corn Residue Effects. Soil Sci. Soc. Am. J. 68, 1342-1351.

Wright, A. L. and Hons, F. M., 2005. Tillage impacts on soil aggregation and carbon and nitrogen sequestration under wheat cropping systems. Soil and Tillage Research, 84, 67-75.

Etana, A,, Håkansson, I., Zagal, E., Bucas, S, 1999. Effect of tillage depth on organic carbon content and physical properties in five Swedish soils. Soil and Tillage Res.,52,129-139.