Muligheter og utfordringer for økkarbonbinding i jordbruksjord

Sammendrag

En økning i karbonlagring i landbruksjord er angitt som et viktig klimatiltak både internasjonalt og i Norge. Tiltaket er godt begrunnet: Jorden inneholder to til tre ganger så mye karbon som atmosfæren, noe som innebærer at relative små endringer i innhold av karbon i jord kan ha betydelige effekter på CO2-innholdet i atmosfæren og det globale klimaet. Det er godt dokumentert at intensive jordbruksmetoder har ført til en reduksjon i jordkarbon og derfor ønskes det en reversering av denne trenden (dvs. økt karbonbinding i jord), som tiltak både for klima og matproduksjon. I denne rapporten er det gjort vurderinger av hvordan dette kan gjøres i Norge og hvilken klimaeffekt som kan oppnås.

Rollen som karbon i jord har for den globale karbonsyklusen har vært kjent lenge. Men det er først etter klimatoppmøtet i Paris i 2015 at en økning i karbonbinding i jord er blitt foreslått som en viktig storskala løsning for å motvirke klimaendringene, nemlig gjennom «4 promille-initiativet». Dokumentet påpekte at om alle land klarte å øke innholdet av karbon i jord med 0,4 % per år ville det forhindre videre økninger i CO2 i atmosfæren relatert til menneskelig aktiviteter. Selv om det å øke karboninnholdet i jord kan anses som en lavteknologisk løsning som burde kunne implementeres raskt, ble det også fort tydelig at kunnskapsbehovet for hvordan dette kunne gjøres er stort, og at lokalt klima, jordtyper og driftsformer i stor grad kan avgjøre om et tiltak har noen effekt på karbonbinding.

Så fra å skulle binde alle antropogene utslipp av CO2 er ambisjonen redusert til å kompensere for landbrukets utslipp som globalt står for ca 17 % av klimagassutslippene, noe som likevel er en formidabel oppgave. På forskningsfronten har flere internasjonale initiativer nylig blitt lansert, som for eksempel, «Soil Carbon Network of the Global Research Alliance for Agricultural Greenhouse Gases», «European Joint Program on Soil», «Coordination of International Research Cooperation on Soil Carbon Sequestration in Agriculture (CIRCASA)». Disse nettverkene er fortsatt i en tidlig fase av arbeidet med å samle inn data som kan gi en oversikt over hvilke metoder som kan gi en reell klimagevinst under gitte regionale forhold.

I denne rapporten har vi tatt med et bredt spekter av muligheter for karbonbinding, selv om de har betydelige forskningsbehov før det kan iverksettes. Vi har likevel begrenset våre anbefalinger til de metodene som gir en relativt sikker uttelling i form av karbonlagring. Det har resultert i en relativt beskjeden verktøykasse, men dette er også tilfellet internasjonalt, inkludert land som ligger i front på dette området, både politisk og forskningsmessig. Vi er sikre på at, som følge av videreutvikling i forskningen både internasjonalt og nasjonalt, vil flere kvantifiserbare løsninger bli tilgjengelige og anvendbare for bønder i årene fremover.

Denne utredningen beskriver muligheter og utfordringer for økt karbonbinding i landbruksjord og forutsetter at Norge fortsatt tilstreber både økt matproduksjon og økt selvforsyningsgrad. I tillegg til bruk av dyrket mark har vi tatt med beiting i utmark som direkte bidrar til matproduksjon. Endret arealbruk (f.eks. restaurering av dyrket myr eller planting av skog på dyrket mark) er derimot ikke vurdert, og heller ikke omlegging av kornarealer til grasdyrking. Omlegging av åker til gras vil med stor sannsynlighet kunne føre til en betydelig økning i karboninnholdet, men kan ikke anses som noe effektivt klimatiltak som følge av metanutslipp ved fordøyelse av gras. Redusert kornproduksjon vil dessuten føre til økt import og redusert selvforsyning. I alt er 10 metoder for å øke karbonbinding i jord vurdert, og hovedfunnene er oppsummert nedenfor:

1. Bruk av organiske ressurser (husdyrgjødsel, kompost, slam, osv). Effekten av tilførsel av organiske ressurser på karbonbinding i jord er avhengig av en rekke ulike faktorer (jordegenskaper, næringsstatus, m.m.) og det er derfor vanskelig å forutsi effekter på større skala uten bedre dokumentasjon for ulike scenarier. Litteraturen som er gjennomgått her peker på at organiske ressurser brukes på en fornuftig måte i Norge i dag, men det er rom for forbedring (som for eksempel det som er forslått i utkastet til ny gjødselforskrift). Hvis man oppnår karbonbinding i jorda ved bruk av organiske ressurser er det viktig å gjøre dette med en helhetlig tilnærming. Det er spesielt viktig å ta hensyn til at en lokal økning i karboninnholdet i jord ved tilførsel av organisk materiale kan skje på bekostning av en nedgang på et annet sted, fordi den samme mengden karbon bare flyttes fra et sted til et annet. Derfor må alternativ bruk av en ressurs betraktes i et klimaperspektiv, og både livsløpsanalyser og langsiktige forsøk er viktige for å dokumentere en reel karbonbinding- og klimaeffekt.
2. Endret jordarbeidingspraksis. Redusert jordarbeiding påvirker sjiktdelingen av karboninnholdet i jorda, noe som har positiv innvirkning på jordstruktur og jordstabilitet, men den totale karbonmengden lagret i jordprofilet endres lite under norske forhold. Redusert jordarbeiding gir besparelser i drivstoff-forbruk, særlig ved bruk av direktesåing. Denne fordelen må imidlertid settes opp mot ulempene ved slike systemer, særlig behovet for økt sprøyting mot ugras og risikoen for mykotoksiner i korn som følge av mer soppangrep.
3. Drift av utmarksbeite. Åpen fastmark inneholder betydelige mengder karbon som potensielt kan endres ved endret beiteregime. Studier tyder på at både mengde og kjemisk stabilitet endres ved gjengroing, som følge av reduksjon eller opphør av beite. Imidlertid er det vanskelig å vurdere om en endring i beitetrykk vil gi positive eller negative endringer på systemets totale karbonlagring. I tillegg vil en potensiell økning i karbonbinding i jord måtte veies opp mot klimaeffekten av gjengroing på karbonbinding i vegetasjon og endring i albedo. Kunnskapen her er for begrenset til å gi konkrete anbefalinger, og det er behov for flere kontrollerte forsøk med ulike beitetettheter eller rotasjonsbeite, med ulike tidsintervaller og ulike intensitet.
4. Forbedret drift av eng. Eng er viktig for karbonlagring, men potensialet for økning er trolig lite fordi det er mye eng som driftes på en god måte og allerede har et høyt karboninnhold i jorden. Likevel er god agronomi som sørger for god plantevekst både over og under bakken viktig for å opprettholde karbonmengden i jord. Varig eng lagrer ikke betydelig mer karbon i jorda enn kortvarig eng. Fornying av eng ved pløying påvirker jordkarbonet i liten grad.
5. Bruk av dekkvekster (fangvekster). I områder med mye åpen åker vil bruk av fangvekster kunne øke karboninnholdet i jorda betydelig, særlig i jord der det i utgangspunktet er lavt karboninnhold (< 3 %). I motsetning til grasmark har vårsådd korn kun fotosyntese i halve vekstsesongen, slik at planteveksten i liten grad utnytter potensialet for produksjon av organisk materiale. Langvarige studier i Sverige viser at den gjennomsnittlige årlige økningen i karbon i de øverste 20 cm i jorda er på 32 kg karbon/daa ved bruk av dekkvekster. I dag er dekkvekster brukt på 0,8 % av kornarealet i Norge. Økes dette arealet til 60 % av det totale kornarealet kunne det bindes 0,2 Mt CO2 pr år. Dette er ikke det største potensialet i denne rapporten, men bruk av dekkvekster er trolig den sikreste og letteste måten å øke karbonlagring i norsk landbruksjord. Både implementering og forskning på plantearter, sorter og drift som er best tilpasset norske forhold burde prioriteres.
6. Sopp og meitemark: Betydningen av to grupper jordorganismer er behandlet spesielt da de har sentrale roller i karbon strømmene i jord: Mykorrhiza er en symbiose som kanaliserer karbon til jord og bidrar til dannelse og stabilisering av aggregater, og som gjennom dette bidrar til å stabilisere karbon i jord. Noen hevder at mykorrhiza danner stabilt karbon i jord i form av såkalt glomalin, men dette er basert på en feiltolkning av opphav og mengder proteinliknende substanser i jord, og denne teorien ble tilbakevist i 2011. Meitemark er en betydelig faktor for nedbryting og omsetning av organisk materiale i jord og bidrar sterkt til dannelse og stabilisering av aggregater. Mengden meitemark i jord er først og fremst styrt av mengde og sesongmessig fordeling av strø og annen føde. De bidrar ikke direkte til dannelse av stabilt karbon i jord, men til dannelse og stabilisering av aggregater, med den fysiske beskyttelse mot mineralisering som dette innebærer.
7. Bruk av planter med større eller dypere rotsystem. Det har vært argumentert internasjonalt at utvikling og bruk av planter med økt karbonallokering til røtter er en at de mest lovende måtene å øke karbonlagring i landbruksjord. Foreløpig har vi for lite data til å tallfeste effekten av å implementere bruk av planter med dype rotsystemer i norsk landbruk. Nyere forskning er i gang på bruk av planter med dypere rotsystemer i norsk landbruksjord, men det er ikke fokusert på effekter på karbonlagring i jord. Det som skjer med røtter i dypere jordlag er en av de dårligst forståtte karbonlagringstiltakene, og forskningsbehovet er stort. I Norge trenger vi å kartlegge arter som har størst potensial for karbonlagring i jord vha. omfattende og dype rotsystemer, som for eksempel lusern, rybs, strandsvingel og bladflaks.
8. Biokull. Samlet forskning tilsier at mesteparten (~70%) av karbonet i biokull som tilsettes jord vil være igjen i jorda etter hundre år, men det er viktig at bioenergien fra pyrolyse utnyttes på en fornuftig måte for at klimaeffekten blir maksimalisert. Kun biokull av høy kvalitet (med lavt innhold av tungmetaller og PAH) bør brukes på landbruksjord. Våre fokusgruppesamtaler med landbruks- og skogbruksnæringen som vurderer investering i pyrolyseteknologi, tilsier at tilskudd for lagring av karbon i jord er nødvendig for å igangsette produksjon og bruk av biokull i Norge. Det blir opp til myndighetene å finne ut om eventuelt tilskudd skal rettes mot sluttbrukeren som tilfører biokull til jord (og garanterer for lagring), eller biokullprodusenter som inkluderer biokull i gjødsel-/fôrprodukter som rettes mot landbruksmarkedet, eller begge deler. I og med at det nesten ikke produseres biokull i Norge i dag, kan en satsning på biokull regnes som et særlig klimatiltak utover «business as usual». Vi anbefaler at det utformes en protokoll for å beskrive hvordan biokull som et klimatiltak kan dokumenteres. Med riktig støtte til industri og/eller bønder i form av forskning, formidling og tilskudd, er biokull det tiltaket som har størst potensial (0,9 Mt CO2-ekv. pr. år) for å lagre karbon i norsk jord i et langtidsperspektiv.
9. Omgraving av dyrket myrjord. Omgraving som dreneringsmåte på tidligere dyrket myrjord som trenger ny og bedre drenering er det gjort gode praktiske erfaringer med. Det som er gjort av forsøk underbygger at det er positiv effekt på avlingsmengde, avlingstabilitet og bæreevne. Ved omgraving av tidligere dyrket myrjord er det registrert lavere utslipp av klimagassene lystgass og metan. Virkning på utslipp av karbondioksid er i liten grad målt. Mineralmasse fra undergrunnen som ved omgraving blir lagt som topplag har lavt innhold av karbon, og det har derfor potensial for å binde karbon i de øvre jordlag. For å kunne forklare og dokumentere forhold knyttet til utslipp av karbondioksid fra omgravd myrjord, og binding av karbon i pålagt topplag må det gjøres mer forskning. Omgraving er ikke egnet for alle myrtyper. Hvor stort areal som omgraving er aktuelt for burde kartlegges for å kunne estimere den samlede effekten.
10. Regenerativt Landbruk er hovedsakelig basert på en kombinasjon av flere tiltak presentert i denne rapporten. Om man oppnår et tilleggseffekt ved å kombinere flere tiltak, utover karbonlagringspotensialet av hver enkelt tiltak, er usikkert og burde utforskes. I denne rapporten er det fokusert på helhetlig beiteplanlegging, da flere studier er publisert på denne driftsformen og driftspraksisen allerede er tatt i bruk i Norge. Helhetlig beiteplanlegging muliggjør en forbedret kontroll av beiteintensiteten, som et tiltak for å øke karboninnholdet i jord. Helhetlig beiteplanlegging krever en annen driftsform og tettere oppfølging fra bønder. Det trengs en bedre forståelse og kvantifisering av effektene av helhetlig beiteplanlegging på karboninnholdet i jorden.

Metodene er videre oppsummert og sammenlignet ift. karbonbindingspotensial, sikkerhet for effekt, modenhetsgrad og gjennomførbarhet for bønder (aksept) i Tabell 01. Bruk av dekkvekster treffer godt på alle kategorier. Basert på data fra Sverige mener vi at et incentivprogram for dekkvekster kan oppnå en karbonbinding på ca. 0,2 Mt CO2-ekv, forutsatt at det tilpasses norske forhold, videreutvikles og formidles riktig. Dette er dobbelt så mye som tidligere estimert for karbonlagring i jord utenom biokull. Biokull har det største potensialet og har skapt stor interesse i industrien. Likevel krever biokull en del videre utvikling før det kan iverksettes i stor skala. I dag tilføres det store mengder organiske ressurser til norsk jord på en fornuftig måte, med positiv effekt på karbonlagring. Vi må passe på at dette forsetter i fremtiden. Forvaltning av utmarksbeite og bruk av planter med dype røtter har et stort potensial for å øke karbonlagring og vil antakelig ha god aksept blant bønder, men det er fortsatt svært usikkert hvordan effekten kan oppnås og kvantifiseres. For disse to metodene er det stort sett forskning som anbefales for bedre dokumentasjon. Det samme gjelder omgraving av myr, som kunne brukes på egnete arealer i flere landsdeler når karbonlagringseffekten dokumenteres og det er økonomisk forsvarlig. Denne rapporten understreker også at det er viktig å alltid ta hensyn til norske forhold. Noen metoder som er godt akseptert internasjonalt har en mer begrenset mulighet i Norge, slik som redusert jordarbeiding og forbedret drift av eng. I det siste tilfellet, og i et perspektiv av regenerativ landbruk, burde helthetlig beiteplanlegging undersøkes videre for både effekter på karbon i jord og anvendelighet i Norge.

De tiltakene som er beskrevet i denne rapporten krever god kompetanse og forståelse fra bonden når det gjelder biologiske prosesser og samspill mellom jord, planter og jordbiologi. Kunnskap om jordbiologi, jordkarbon og dekkvekster er et fagområde som har vært ganske fraværende fra tradisjonell landbruksskoleutdanning. I tillegg krever nye tiltak som biokull investering og kunnskap. Derfor anbefaler vi at eventuelle økonomiske incentiver til bønder for igangsetting av slike tiltak kombineres med et kunnskaps-/kompetanseprogram for deltagende bønder.

Ambisjonen med de tiltakene som er presentert i denne rapporten for å øke karbonlagring i jord er å påvirke Jordens klima de neste 100 år og utover det. Det er et akutt behov for svar som gir løsninger for et hundreårsperspektiv. Det er et vanskelig paradoks, men noe både forskere og beslutningstakere må akseptere. Det betyr at vi må planlegge godt og ambisøs nå, slik at vi på en god måte kan dokumnetere effektiviteten av de metodene vi har valgt i dag over tid. Denne rapporten vil ikke være det siste ordet som sies om dette, men forhåpentligvis et viktig skritt mot å starte denne prosessen.