Beräkningar
på markens kolbalans, mullhaltsutveckling.
Göte Bertilsson
Den här frågan behandlas i tre nivåer:
En kort och populär sammanfattning.
Grunden.
Det finns ett betydande förråd av organiskt kol i marken, storleksordningen 50 ton per hektar i matjorden för en måttligt mullhaltig jord. Detta är utsatt för nedbrytning av mikroorganismer. 1-2% årligen mineraliseras. Vid 1% betyder det att 500 kg kol och 50 kg kväve frisläpps från mullförrådet. Kolet blir koldioxid medan kvävet blir växttillgängligt.
Markens förråd av organisk substans fylls på av tillförsel av växtrester, rötter, stallgödsel mm. Detta omsätts i marken, det mesta av kolinnehållet blir koldioxid men ca 20% blir en svårnedbrytbar rest som berikar mullförrådet.
Det finns alltså förluster att väga mot tillskott. Denna balans styr mullhaltsutvecklingen.
Hur beräkna?
Marken är ett oerhört komplext system. Vad som händer beror på temperatur, fuktighet, växtlighet och en hel rad av markegenskaper. Ett mycket stort forskningsarbete läggs ner världen över på att kartlägga detta och sammanfatta så mycket som möjligt i simuleringsmodeller. Dessa vetenskapliga simuleringsmodeller ställer stora krav på indata om markens fysikaliska och kemiska tillstånd, daglig temperatur och nederbörd mm. De går knappast att tillämpa på en praktisk nivå.
Svensk markforskning (Markvetenskap, SLU) har förenklat beräkningarna till en processmodell och gjort dem tillämpbara för storskaliga beräkningar och modellexempel. Men för varje fall behövs markdata (nedbrytningskonstanter och koltillskott) som inte är lätt tillgängliga.
I Tyskland har man infört en mullbalansberäkning på gårdsnivå (Humusbilanzierung, VDLUFA). Man har infört schabloner för mullhaltseffekter grödvis och för olika skördenivåer och räknar balans över växtföljden. Man kan bedöma gårdsdriftens förutsättningar men man tar inte hänsyn till markens aktuella mullhalt och hur den påverkas. Det visade sig svårt att få överensstämmelse mellan resultaten av denna tyska modell och många svenska fältförsök, vilket ledde till en vidareutvecklingen Cpersp.
Cpersp (Carbon Perspectives) är något av en kombination mellan den svenska processmodellen och den tyska balansmodellen. En förutsättning var att den ska fungera med data som är direkt tillgängliga för en gård (grödor, skördar, bearbetning). Den kan inte förutsäga exakt mullhaltsutveckling på fältnivå (det kan ingen modell) men den kan ge perspektiv över möjliga utvecklingar och ge anvisning på hur olika odlingsåtgärder påverkar.
Cpersp.
Följande input styr beräkningarna:
Skörderester, halm mm.
För alla grödor utom vall är det en skördeberoende schablon. Ev. fånggrödor adderas. 40% kol i torrsubstansen. Schablon för tillförsel av organiskt material är för stråsäd: halm + stubb + rötter och rotzonsmaterial antas vara 1,5 gånger skörden, för oljeväxter 2 gånger skörden. För vall konstant 6000 plus ev nedplöjd extra grönmassa.
Markvila.
I de långvariga försök som utgör grund för Cpersp har ”normal höstplöjning” varit regel. Om marken inte plöjs alls eller inte förrän på våren blir det markvila i 6 månader, plöjning i december 3-4 osv. Markvilan sätter ner markens mineralisering.
Bearbetningsdjup.
Ingår som möjlig variabel med viss tvekan. Långsiktig inverkan av grundare bearbetning på markens totala kolbalans börjar alltmer ifrågasättas. Klart är dock att kolhalten i ytlagret ökar vid grundare bearbetning. Denna bör användas bara om det finns speciellt intresse.
Stallgödsel mm.
En kolkälla, 40% kol i torrsubstansen.
Omsättning av tillförd organisk substans.
20% blir stabila mullsubstanser, för stallgödsel 30%.
Mineralisering.
Denna får vara en fri variabel att anpassa inom området 1 – 2 %. Den får ta hand om den variation som finns mellan platser och jordar.
Anpassnings- och valideringsarbete.
Ovan beskrivna ”paket” av data och beräkningskonstanter har använts på alla tillgängliga långliggande försök med mullhaltsmätning och skördedata. Totalt ligger mer än 100 långsiktiga försöksled bakom. Det har visat sig fungera väl och gett bra anpassning till faktiska analyser när man fått variera mineraliseringen mellan 1 och 2%.
Praktisk användning.
Jordbrukaren ger grunddata om mullhalt, växtodling, skördar och brukning. Man kan börja med mineraliseringen 1,5%. Man kan se vad ändrad växtföljd, fånggrödor, senarelagd bearbetning mm betyder. I diskussionen provas till exempel alternativen 1,2 resp 1,8% mineralisering. Då får man just perspektiv på hur utvecklingen kan bli och hur man kan påverka den.
Diskussion.
Koltillskotten via halm, rötter mm är högre än vad många mätningar anger. Kan de vara riktiga? Dels kan sägas att det finns undersökningar både i Sverige och USA som stödjer sådana skenbart höga värden för grödans totalbidrag, inklusive rotzonsbidraget. Dels finns det bakomliggande anpassningsarbetet med mer än 100 långsiktiga försöksled där beräkningssystemet visat sig fungera.
Markens vilotid – kan man verkligen räkna på den? Konceptet har använts mer för att beräkna hur den påverkar kvävemineralisering. Men kolet måste följa med. Minskad kvävefrigöring betyder också minskad kolförlust. Och det finns många detaljmätningar på att bearbetning och omröring av marken ökar nedbrytningen av organisk substans. För praktiskt jordbruk måste denna faktor med vid mullkalkyler. Den specifika räknemodellen kan diskuteras, men igen: den har gett bra resultat för de många försök som den prövats på.
Fånggrödor – vad kan visas om deras effekt på mullhalten? Svaret är: det finns inga försök som tydliggör detta. Metoden är för ny. Låt oss anta att man har fånggröda vartannat år i 20 år. Fånggrödan ger 1000 kg torrsubstans extra som plöjes ned. Efter omsättning blir det 200 kg mullsubstans kvar, ca 100 kg kol. Under de 20 åren blir det 10 fånggrödor och totalt 1000 kg extra organiskt kol i marken. Om det var 50 ton kol från början blir det 51 efter 20 år. Detta går inte att fånga i normalt försöksarbete, det drunknar i provtagningsvariation. Och dessutom finns inte sådana försök ens startade och med detta resonemang kan man fråga sig om det skulle vara någon mening att göra det. Men lika säkert som att marken blir våt när det regnar har tillförseln av organisk substans en påverkan på markens innehåll. Det finns inget skäl att tro att material från fånggrödor beter sig annorlunda än skörderester etc.
Om en fånggröda leder till senarelagd bearbetning har detta ofta större effekt är själva tillskottet av organiskt material. Särskilt övervintrande fånggrödor med bearbetning först på våren är mycket positiva.