Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl
Forskning Agro DCA

Ny metode kan måle voksende planters kulstofafsætning til jorden

Planter afsætter kulstof til jorden fra blade og rødder, mens de vokser. En ny metode giver mulighed for at kvantificere mere præcist, hvor stor en andel af den samlede tilførsel af kulstof til jorden, der stammer fra planternes afsætning. Målinger og data fra et forsøg i Foulum viser en andel på op til 10 procent for efterafgrøder.

Foto: Colourbox

Landbruget i Danmark står for over 20 procent af Danmarks samlede udledning af drivhusgasser, og der er derfor et stort fokus på at mindske landbrugets klimaaftryk. En måde, mener forskere fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet, er at binde mere kulstof i jorden ved at optimere dyrkningen af afgrøder og efterafgrøder. Så længe kulstoffet er lagret i jorden, bliver det ikke omsat til CO2 og udledt til jordens atmosfære.   

Video: Hør Esben Øster Mortensen fortælle om forskningen og resultaterne her.

”Om efteråret dyrker vi ikke foder eller fødevarer på mange af vores marker. Her kan vi bruge efterafgrøder til at reducere kvælstofudvaskningen, men samtidigt også til at lagre kulstof i jorden. Selvom efterafgrøder bruges i stor stil i Danmark, så ved vi faktisk ikke ret meget om, hvad de betyder i forhold til kulstof i jorden. For at kunne kvantificere og optimere denne kulstoftilførsel fra planterne, så skal vi undersøge planternes input af kulstof - ikke kun i form af biomasse, men også den afsætning der finder sted, mens planterne vokser på marken,” forklarer ph.d.-studerende Esben Øster Mortensen fra Institut for Agroøkologi.

Sammen med en gruppe af forskere fra samme institut har han brugt en metode, der kan kvantificere ikke bare det kulstof, der tilføres jorden fra planternes rødder og blade, når de formuldes, men også noget, der kaldes blad- og rodafsætning af kulstof til jorden. Eller kort sagt: planternes kulstofafsætning. 

”Ved at bruge isotopmærkning af det kulstof, der optages, når planten vokser, kan vi følge det ned i jorden. På den måde kan vi måle på de puljer, kulstoffet havner i. Det giver os en idé om den potentielle stabilitet i det kulstof, der tilføres systemet”, fortæller Esben Øster Mortensen.

Planter afsætter kulstof i jorden, mens de vokser

Når man taler om afsætning af kulstof til jorden, handler det om det kulstof, der bliver afsat fra plantens blade (phyllo) og rødder (rhizo), mens planten stadig vokser i jorden. Kulstoffet består af kulstofforbindelser, som er let omsættelige for jordens mikroorganismer. De har med andre ord let ved at omsætte kulstofforbindelserne til mikrobiel biomasse. Og netop derfor er størrelsen på planternes kulstofafsætning vigtig at kende. 

”Den mikrobielle biomasse har afgørende betydning, når det kommer til stabilisering af jordens organiske kulstof på den lange bane. Derfor har vi ved hjælp af den her nye metode undersøgt og kvantificeret den pulje af kulstof, der stammer fra planternes kulstofafsætning, ligesom vi har undersøgt, hvordan forskellige dyrkningssystemer påvirker netop denne type kulstoftilførsel,” fortæller Esben Øster Mortensen. 

Forskellige behandlinger af jorden

Men er planters kulstofafsætning højere eller lavere på økologisk dyrkede marker, og spiller det en rolle om efterafgrøderne indeholder bælgplanter? Det var blot nogle af de spørgsmål forskerne søgte at finde svar på i deres studie. Ved at bruge isotopmærkning undersøgte forskerne kulstofafsætningen i seks forskellige dyrkningssystemer i et langvarigt forsøg:

  • Økologisk husdyrgødning uden efterafgrøder
  • Økologisk husdyrgødning med efterafgrøder uden bælgplanter
  • Økologisk husdyrgødning med efterafgrøder med bælgplanter
  • Mineralsk gødning uden efterafgrøder
  • Mineralsk gødning med efterafgrøder uden bælgplanter
  • Mineralsk gødning med efterafgrøder med bælgplanter

Alle forsøgene blev gennemført i et markforsøg i Foulum, der blev etableret i 1997. Her har man undersøgt, hvordan varierende brug af gødning og efterafgrøder påvirker jordens frugtbarhed. 

”Det var et helt optimalt sted for os at undersøge, hvordan forskelle i tilgængeligheden af kvælstof påvirker planternes kulstofafsætning. Vi fandt ud af, at afsætningen af ??kulstof til jorden fra planterne står for 3-10 % af den samlede tilførsel af kulstof fra planterne,” forklarer Esben Øster Mortensen. Han forklarer, at nok kan andelen synes lidt lille, men vigtigheden af denne kulstofpulje er så stor, at en andel på 3-10% faktisk har stor betydning, da det tyder på at op til 50% af det organiske kulstof i jorden stammer fra mikrobiel biomasse. 

Kulstofafsætningen varierer

Men andelen af planters kulstofafsætning til jorden er ikke konstant; den varierer en hel del for eksempel i forhold til dyrkningssystemer. 

”Vi fandt en høj variation i netop denne pulje af kulstof, da vi undersøgte de forskellige dyrkningssystemer. I systemer med en høj tilgængelighed af kvælstof så vi, at puljen af planters kulstofafsætning var relativt lav, mens vi i behandlinger med en lav kvælstoftilgængelighed så en betydeligt højere kulstofafsætning fra planterne,” forklarer Esben Øster Mortensen.

Tidligere forskning har vist, at bælgplanter i efterafgrøder er selvregulerende i forhold optag af kvælstof. Læs mere om det her. De nye tal for, hvor meget kulstof planter afsætter til jorden, mens de stadig vokser, peger i retning af, at der også sker en regulering i forhold til kulstofafsætning.

”Det tyder altså på, at afsætningen kan tilpasse sig, men vi ved endnu ikke præcist hvorfor. Det er noget, vi gerne vil vide mere om i fremtiden. Det væsentligste lige nu, er at vi med dette studie er kommet nærmere en robust metode, der kan give os nogle præcise målinger og tal for planternes kulstof afsætning til jorden, hvilket åbner dørene for  nye undersøgelser i fremtiden. Vi er for eksempel i gang med et nyt studie, hvor vi undersøger den samme pulje af kulstof ned til en meters dybde. Det her studie dækker kun de øverste 25 cm af jorden, og vi kan se en betydelig kulstofafsætning fra efterafgrøderne ned til minimum en meters dybde. Det er vigtigt at få det hele med i udregningerne, når vi skal kvantificere andelen af netop den her pulje i den samlede tilførsel af kulstof fra planter,” forklarer Esben Øster Mortensen. 

Supplerende oplysninger
Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:
Studietype:Markforsøg og kvantitativ analyse
Samarbejdspartnere:Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet
Finansiering: Fonden Frands Christian Frantsens Legat. Projektet var også en del af CCRotate projektet, der er finansieret af OrganicRDD5 – Grønt Udviklings- og Demonstrationsprogram GUDP. Projektet var koordineret af International Centre for Research in Organic Food Systems (ICROFS). Studiet er også en del af CatCap projektet, som er finansieret af Landbrugsstyrelsen.
Interessekonflikter:Ingen
Læs mere:Artiklen ”Short-term cover crop carbon inputs to soil as affected by long-term cropping system management and soil fertility” er udgivet i Agriculture, Ecosystems and Environment. Den er skrevet af Esben Øster Mortensen, Chiara De Notaris, Leanne Peixoto, Jørgen E. Olsen og Jim Rasmussen.
Kontakt:Ph.d.-studerende Esben Øster Mortensen, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Mail: eom@agro.au.dk