Jorden som kulstoflager – gennem hvilke kanaler mistes kulstoffet?

På Askov Forsøgsstation har Aarhus Universitet en helt unik forskningsfacilitet, anlagt i 1894 i form af langvarige gødningsforsøg, herunder langvarige forsøg med majs, hvor formålet med forskningen er at få en større viden om, hvor stabilt jordens kulstoflager egentlig er.

Som en del af dette, vil vi undersøge, hvor effektivt kulstof fra afgrøder tilbageholdes i jorden og hvordan omsætningen af hhv. nyt og gammelt organisk stof i jorden udgør fødekilde for og forplanter sig i jordbundens fødenet. Hypotesen er bl.a. at svampeæderne i højere grad ernæres af gammelt kulstof end bakterieæderne, idet svampe i højere grad end bakterier nedbryder gammelt organisk materiale. Jordbundens dynamikker og dermed kulstoflagringen påvirkes høj grad af dyrkningspraksis. I dette forsøg undersøges tre forskellige gødningsformer: To forskellige former for majsplanterester samt ”fordøjet” majs (fårepiller).

Undersøgelsen består i jordprøveudtagning, uddrivning og sortering af jordbundsfauna med henblik på bestemmelse af isotopsammensætningen af fauna med forskellige fødepræferencer, som skal afsløre om de ernærer sig af den nyere kulstofpulje afledt fra majs eller en ældre kulstofpulje med en anden isotopsammensætning.

Baggrund:
Vores traditionelle afgrøder har været kilden til det kulstof, der indtil nu er ophobet i jorden. Dette kulstof har et indhold af C-13 isotopen, som er karakteristisk for disse afgrøder. Når vi så skifter til “nye” afgrøder som majs får jorden tilført kulstof med et andet C-13 indhold. Ved måle på C-13 i jordprøver en længere årrække efter skiftet til majs, kan vi finde ud af, hvor meget af det gamle kulstof, der stadig er tilbage, og hvor meget af det nye majs-afledte kulstof, der bliver tilbageholdt i jorden. Ved at måle på C-13 i jordbundsorganismerne, der ernærer sig af jordbundens organiske stof, kan vi finde ud af, gennem hvilke kanaler kulstoffet mistes. Ligeledes hvilken dyrkningspraksis, der bedst fremmer en omsætning af nyere frem for de ældre lagre af kulstof.

Formål:
Viden om dyrkningspraksissens betydning for jordens kulstoflagring og indhold af organisk stof er afgørende på to områder:

• Når vi skal vurdere dyrkningens indflydelse på jordens frugtbarhed
• Når vi skal vurdere dyrkningens indflydelse på jordens bidrag til atmosfærens indhold af kuldioxid. Falder jordens indhold af kulstof, øger vi luftens indhold af drivhusgas. Hvis vi kan udvikle en dyrkning, der øger jordens indhold af organisk stof, så ”parkerer” vi CO2 fra atmosfæren i jorden
  Det ligger allerede i den nuværende EU plan for drivhusgasreduktioner, at de ikke-kvotebelagte sektorer, som landbruget hører under, skal reducere i gennemsnit 30 procent frem til 2030 (med udgangspunkt i værdierne fra 2005). I forbindelse med FN’s klimakonference COP21 i december 2015, tilsluttede en række lande sig ”4 per 1000” initiativet, der skal kigge på mulighederne for at landbruget i højere grad kan bidrage positivt til CO2 regnskabet ved at binde mere CO2 i jorden.
  Dermed vil landbrugserhvervet sandsynligvis blive mødt med store krav til reduktioner i de kommende år. Dette forskningsprojekt repræsenterer udvikling af højaktuel og relevant ny viden om kulstoflagring i jorden i samspil med erhvervsliv og med relevans for bl.a. uddannelserne Jordbrugsteknolog og PBA i jordbrugsvirksomhed. Dele af projektet vil kunne indgå direkte i undervisningen og studieprojekter på PBA i jordbrugsvirksomhed.
  Derudover repræsenterer samarbejdet med Georg-August-Universität i Göttingen internationalisering af en Zealands underviser og evt. studerende, i det omfang de inddrages i dén del af projektet.

1) Opstart sidst i februar 2016
2) Gennemførsel

a. Primo marts 2016: Forforsøg med uddrivning og isolering af fauna
b. Primo april 2016: Prøvetagning i Askov
c. Midt april 2016: Uddrivning, sortering og isolering af faunad.
d. Slut april: Afsendelse af prøver til Tyskland samt øvrige jordanalyser (fx kloroformfumigering)

3) Afslutning juni 2016
4) Evaluering og publicering efterår 2016 – efterår 2018

Forsøget der ligger til grund for projektet er en del af en forsøgsstation, hvor der har været dyrket majs i en lang årrække, hvilket gør det muligt at bestemme fødekilden for jordbundsorganismerne gennem isotopanalyse, og analysere dyrkningspraksissens betydning for omsætningskanalerne. Der har tidligere været analyseret på kulstoffet i jorden men aldrig på omsætningskanalerne (jordbundsorganismerne). Forsøget er er et fuld-faktorielt forsøg med 2 behandlinger: Jordtype (sandjord og sandblandet lerjord) og gødningsform (nedmuldede stubbe, nedmuldede hele planter og nedmuldede fårepiller). Der er 4 replikater af hver behandling.

Vi tager jordprøver umiddelbart inden såning (start april 2016). Jordbundsfaunaen repræsenteret ved rundorme med forskellige fødepræferencer uddrives fra jorden, identificeres til trofisk gruppe og isoleres til isotopanalyse indenfor 14 dage efter prøvetagning.
Herefter sendes prøverne til isotopanalyse hos Kompetenzzentrum Stabile Isotope (Göttingen).
Resultaterne af såvel trofisk grupper samt isotopsammensætning analyseres (ssv. med GLM/ANOVA i R).
Resultater publiceres og formidles i samarbejde mellem KU, AU, Zealand og Georg-August-Universität.

De forventede slutprodukter er:

• En peer-reviewed artikel om projektet
• Andre formidlingsprodukter rettet til hhv. erhvervet og Zealands undervisere og studerende
• Et undervisningsforløb på PBA i jordbrugsvirksomhed bygget op om dette projekt

Formålet er at øge den viden om jordens kulstoflagring, der er nødvendig for at kunne tilrettelægge erhvervets praksis mhp. CO2 reduktioner. Formålet er desuden at fremme højaktuel forskningsbaseret undervisning på Zealand med en høj grad af praksisnærhed.

Det forventes, at vi får ny viden om dyrkningspraksissens betydning for omsætningen af jordens kulstof og dermed potentialet for kulstoflagring. Denne viden vil både bidrage til forskningsindsatsen på området og videngrundlaget for erhvervets praksisændring mhp. at imødegå krav om CO2 reduktioner.
Evalueringen af dette udbytte sker først og fremmest ved peer-review af det manuskript som er et af projektets produkter.

• - Jordbrugsvirksomhed (12)

Svampebaseret nedbrydning af organisk materiale bidrager i højere grad end bakteriel nedbrydning til omsætningen af kulstof (C) i jorden. En væsentlig del mikrobiel biomasse og fungivorøse nematoder C (hhv. 50 og 70%) blev afgivet i jorden ved behandling af svampestokke for mere end 20 år siden, hvilket bekræfter, at årtigammelt SOC forbliver biologisk aktivt.