Data för: Konsekvenser av marktäckeklassificering för övervakning av kol i marken – jämförelse mellan LUCAS och svenska markinventeringar

• Formas

  Öppnar nytt fönster hos ror.org.

  ROR

2022-00214_Formas

Kolinlagring i svensk jordbruksmark

Bördig mark är avgörande för att upprätthålla livsmedelsproduktionen till en växande befolkning. Markens mull består till ca 60 procent av kol och är den viktigaste faktorn för markens bördighet och kvalitet. Kolförrådet i världens jordbruksmark är enormt -  i den första metern finns 1500 miljarder ton vilket överstiger den mängd kol som finns i atmosfären och all vegetation sammanlagt. Små relativa förändringar i markens kolförråd har därför stor betydelse och fastläggning av kol i mark anses vara en kostnadseffektiv teknik för negativa koldioxidutsläpp för att uppfylla klimatmålen i Parisavtalet. Kolinlagring är en dynamisk process och bestäms huvudsakligen av skillnaden mellan den årliga koltillförseln och förlusterna av kol från nedbrytning. Genom fotosyntesen binder grödorna in koldioxid och när den mängd kol som blir kvar i fält från skörderester överstiger förlusterna kan det lagras in i mark på längre sikt. Kolinlagring är svår att mäta eftersom årliga förändringar är små jämfört med kolförrådet. Därför är långliggande fältförsök en ovärderlig tillgång där små förändringar av kol ackumulerats över tiden. Våra undersökningar från långliggande fältförsök tyder på att koltillförseln är lättare att påverka än förlusterna och den kan styras genom olika brukningsmetoder. Det som framförallt påverkar markens kolbalans är val av grödor och växtföljder, hög avkastning samt att undvika barmark utan vegetation genom odling av fleråriga grödor eller användning av fånggrödor. Det finns ett stort behov av att kvantifiera den kolinlagringspotential som kan realiseras i Sverige. Projektets syfte är att syntetisera och utveckla ny empirisk kunskap från långliggande fältförsök och markinventeringar, och integrera detta tillsammans med nya koncept och metoder för att utveckla nya prediktiva modeller för kolinlagring i jordbruksmark. Modellerna kommer att kalibreras och valideras med hjälp av data från långliggande fältförsök från Sverige och länder med liknande klimat samt nationella markinventeringar. Dataunderlag från svenska markinventeringar består av mark- och grödoinventeringen, Jordbruksverkets markinventering samt stora databaser från jordbrukarnas rutinanalyser. Effekten av scenarier om framtida förändrade brukningsmetoder kommer att skalas upp på regional och nationell nivå med hänsyn till framtida klimatförändringar. Projektet sammanför flera unika kompetenser med fokus på kolomsättning i jordbruksmark. Projektledaren har lång erfarenhet av kolomsättning och tillsammans med de andra medverkande har projektgruppen publicerat mer än 100 vetenskapliga artiklar de senaste fem åren i detta ämne. I projektgruppen ingår också världsledande gästforskare från Colorado State University och Max Planck-institutet som ger ett unikt bidrag med nya koncept. En rådgivande panel med flera intressenter kommer att säkerställa att de konstruerade scenarierna om framtida brukningsmetoder som främjar kolinlagring är realistiska. I panelen ingår representanter från Jordbruksverket, Naturvårdverket, Hushållningssällskapen, ledande och innovativa jordbrukare samt andra aktiva aktörer inom jordbrukssektorn. Det finns ett stort intresse hos många aktörer för de resultat som tas fram i projektet. Framförallt kommer de att vara värdefulla som beslutsstöd på olika nivåer. I den nationella årliga klimatrapporteringen ingår en uppskattning av markkolsförändringar i svensk jordbruksmark enligt Klimatkonventionen samt till EU. På uppdrag av Naturvårdsverket ansvarar SLU för beräkningen som utförs med hjälp av en kolbalansmodell (ICBM) som ingår i detta projekt. Vår modellutveckling bidrar därför direkt till att förbättra klimatrapporteringen. På klimatmötet i Paris 2015 skrev Sverige också på ett internationellt initiativ som avser att öka kolförråden i jordbruksmark med 4-promille per år genom förbättrade brukningsmetoder. Våra scenarier om förändringar i brukningsmetoder kommer att bidra till skattningarna av den svenska kolinlagringspotentialen. Resultat blir också användbara för kol- och mullbalanser på gårdsnivå i Greppa Näringens rådgivningsverktyg Odlingsperspektiv, samt för livscykelanalyser för att skatta jordbruksprodukters klimatavtryck. Vi kommer även leverera ett nytt användarvänligt och platsspecifikt grafiskt verktyg för att skatta kolinlagring i jordbruksmark som kommer att vara tillgänglig utan kostnad.

• Formas

  Öppnar nytt fönster hos ror.org.

  ROR

2022-00307_Formas

Inverkan av torka på vallproduktion och markens kolförråd i ett framtida klimat

Prognoser om det framtida klimatet pekar på mer frekventa och längre perioder med torka. Detta skulle innebära en stark påverkan på tillväxten av grödor och därmed på förmågan att säkerställa tillgången på livsmedel. Vattentillgänglighet kontrollerar växttillväxt och vegetationens funktioner och båda har i sin tur direkta och indirekta effekter på flöden av energi, vatten, organisk kol (C) och näringsämnen i mark-växt systemet. Tillgång till markvatten bestämmer växttillväxt medan rottillväxt och fördelning av rötter längs markprofilen bestämmer upptagningen av vatten, mikrobiell aktivitet och omsättningen och lagring av kol i marken. Forskning tyder på att växter reagerar på torrare klimatförhållanden genom att anpassa fördelningen av kolhydrater i ovan- och underjordisk biomassa och det har visats att gräsarter investerar mer i sitt rotsystem jämfört med ovanjordiska delar när de utsätts för begränsad tillgång till vatten. Detta innebär att rötterna växer djupare in i jorden och detta kan leda till mer C i jorden. Nuvarande mark-kol modeller anser att C-tillförsel från växter härrör från underjordisk biomassa och bladavfall, men växtparametrar anses vara konstanta och utveckling och anpassning av viktiga växtegenskaper, t.ex. rotdjup, beaktas inte. Samtidigt tenderar nuvarande modeller att antingen beskriva växttillväxt och växtprocesser med många detaljer medan jordprocesser beskrivs på ett för enkelt sätt. Eller så beskriver de vattendynamik med hjälp av fysikbaserade metoder samtidigt som dynamiska växtprocesser hålls konstanta. Både processerna har dock en stor påverkan på kolomsättningen och en för enkel beskrivning av endera processen kan leda till en stor källa till osäkerhet när det gäller modellering av effekterna av det framtida klimatet.Det föreslagna projektet är en uppföljning av ett tidigare Formas-projekt där två modeller utvecklades:  en som redogör för de dynamiska interaktionerna mellan kolomsättning och markstruktur och en som redogör för de dynamiska interaktionerna och återkopplingarna mellan markvatten och växttillväxt. I detta projekt kommer vi att länka modellerna och utveckla den nya modellen vidare samt inkludera förändring av markens mikrobiella aktivitet på grund av klimatförändringar. Sedan kommer detta att kopplas till markens kolomsättning, det vill säga kolinlagring, utsläpp av koldioxid (CO2) och metan (CH4). Modellutvecklingen kommer att möjliggöras genom kontinuerliga observationer av jordhydrologi, växttillväxt och biogeokemi vid ett långliggande försök i Tyskland, såväl som egna laboratorieanalyser. I det kortare tidsperspektivet kommer modellutvecklingen att möjliggöra simuleringen av hur ett framtida klimat kommer att påverka både produktionen av grödor och markens roll som kolsänka eller kolkälla. På läng sikt kommer data, som samlats in i ett fältförsök som kommer etableras i Uppsala, att göra det möjligt att bestämma förändringarna i interaktionerna mellan jord, växter och atmosfär under torka. Det blir således möjligt att undersöka om det finns en ”tipping point” och vilka effekterna i så fall blir av de oundvikliga konsekvenserna för återkopplingsmekanismer samt att utvärdera jordens roll i den globala koldyamiken. Kombinationen av frekventa mätningar av viktiga mark- och växtparametrar, som kommer att göras i fältförsöket, och modellutveckling kommer att öka förståelsen för hur klimatförändringarna kommer att påverka marksystemets beteende och livet på land. Förbättrad kunskap om hur torka påverkar återkopplingsmekanismer är avgörande för att uppfylla kraven inbäddade i till exempel Kyotoprotokollet. Det har särskild betydelse för EU:s strategier och mål att minska utsläppen av växthusgaser till 55% jämfört med 1990 och uppnå klimatneutralitet år 2050, som anges i European Green Deal. Detta projekt är kopplat till FN:s mål för hållbar utveckling (SGD) 2 (Ingen hunger), 15 (Ekosystem och biologisk mångfald), 6 (Rent vatten och sanitet för alla), 3 (God hälsa och välbefinnande) och 13 (Bekämpa klimatförändringarna).