Tuesday, April 23rd, 2019

Landbrugsjord kan suge CO2 ud af atmosfæren

Conservation Agriculture CO2 klimaforandringerHver hektar landbrugsjord kan suge en ton CO2 ud af atmosfæren hvert året. Men i dag sender den to ton til vejrs i stedet for. Landbruget skal nemlig skippe ploven og skifte til Conservation Agriculture for at dæmpe de menneskabte klimaforandringer.

Hver dansk hektar landbrugsjord kan suge en ton CO2 ud af atmosfæren om året, men reelt sender den dobbelt så meget op i det stadig hedere klima. Det kræver ellers blot et skift fra traditionelt landbrug til pløjefrit landbrug, som mere præcist hedder Conservation Agriculture. 

Conservation Agriculture består i at behandle jorden på markerne mindst muligt, og landmanden skal derfor planlægge sit markarbejde, så han laver mindst muligt. Det betyder også, at pløjning og dybdeharvning er udelukket.

Pointen med Conservation Agriculture er, at jordens naturlige struktur er meget fint egnet til planter, for evolutionen har jo udviklet dem til at fungere optimalt i netop den. Desuden holder jorden bedre på fugten, når den ikke bliver behandlet. Fordi klimaforandringerne har gjort tørke til et vigtigt punkt for det danske landbrug, så gavner Conservation Agriculture landbruget på både den korte og den lange bane.

 

Deponer et ton CO2 om året

Når man pløjer jorden, så bringer man atmosfærens ilt i kontakt med jordens indhold af organisk materiale. Det er primært gamle planterester efter afgrøderne. Dette organiske materiale oxiderer og bliver til CO2, som føjer sig til ulykkerne i den allerede overfyldt atmosfære. Det bliver til mindst to tons CO2 fra hver pløjet hektar hvert år.

Hvis man derimod hverken pløjer eller dybdeharver jorden, så bliver afgrødernes og efterafgrødernes rødder og en del af deres blade til organisk materiale i jorden. Den proces trækker omkring en ton CO2 ud af atmosfæren om året for hver hektar klassisk landbrugsjord. Derfor har Conservation Agriculture et stort potentiale for at dæmpe klimaforandringerne. Der er over 2,6 millioner dyrkede hektar i Danmark, og der er mange flere i resten af verden.

 

Data og beregninger for Conservation Agriculture

Du har måske læst påstanden før. Her på ScienceFix.dk elsker vi fakta og vi dokumenterer alt med relevante links. Men denne gang ligger der ikke dokumentation på nettet, så imod sædvane gennemgår vi data og beregninger bag påstanden. Det er hård kost, men vi prøver at være pædagogiske. Så hold godt fast, for det går ikke uden videnskabelige modeller og metoder.

 

Kilde til resultaterne

Videnskab starter med data, og det er svært at måle jordens afgivelse af CO2. Men der er en kilde, som har målt indholdet af kulstof i landbrugsjord over en periode på 83 år. Her var der traditionelt landbrug i de først år og Conservation Agriculture i de sidste. Jord mister reelt kun kulstof i form af CO2, og den optager kulstof i form af plantedele dannet af CO2 fra atmosfæren. Derfor er de tal meget fine til at beregne CO2 balancen imellem landbrugsjorden og atmosfæren.

Målingerne er lavet i USA, hvilket er uden betydning. Videnskabens aktualitetsprincip siger nemlig, at hvis forholdene er de samme, så betyder det ikke noget, om det skete for længe siden eller et helt andet sted, når blot processerne er der samme.

Kilden er:
Lal, R., J.M. Kimble, R.F. Follett, C.V. Cole 1998
“The potential of US Cropland to Sequester Carbon and Mitigate the Greenhouse Effect.”
Ann Arbor Press, Cheæsea, M1

Det kunne vi sige med et link, men forskere referere videnskabelige resultater som vist ovenfor. Links er hurtigere, men de dør. Referencer er uforgængelige, så derfor:

Først forfatterne, så titlen på artiklen, derefter tidsskrift og til sidst udgiveren. I dette tilfælde er det et helt hæfte, så der er ingen artikel angivet. Udgivelsen kan købes på nettet. I skrivende stund er linket.

 

Tal skal opgives i de rigtige enheder

Målingerne ved kilden er opgivet i gram kulstof pr kvadratmeter. Kulstof er valgt, fordi det er rent kulstof, man måler i den slags undersøgelser. Men når kulstof oxideres og kommer op i atmosfæren, så er det i form af CO2. Det er også i den form man taler om det i klimadebatten, og derfor skal tallene for kulstof omregnes til CO2.

Det gør man ved at bruge atomernes molvægt. Det vil sige det antal gram som 602.214 milliarder milliarder atomer vejer. En mol og det enorme tal, er en standard, som forskere regner med. Det store tal er valgt, fordi så mange atomer vejer meget tæt på hele antal gram, og det er praktisk, fordi gram er standardenhed for vægt i forskning.

 

Beregning af CO2 ud fra kulstof

For at omregne kulstof pr kvadratmeter til CO2 pr kvadratmeter skal man derfor gange det første tal med, hvor meget CO2 er tungere end rent kulstoffet.

Kulstof (C) vejer 12,01 g/mol og ilt (O) vejer 16,00 g/mol, og derfor vejer CO2 44,01 g/mol:
  1×12,01 g/mol + 2×16,00 g/mol

Derfor er CO2 3,66 gange tungere end kulstof:
  44,01 g/mol divideret med 12,01 g/mol

Enhederne gram og meter er valgt fordi de er standard enheder i forskning. Men tallene bliver meget store på landsplan, hvis vi bruger gram og meter. Det er mere forståeligt at regne med ton og hektar. Det er heldigvis også de enheder, man bruger om CO2 i debatten om klima, og om landbrugsjord i landbruget. Der går en million gram på en ton, og 10.000 m2 på en hektar, og derfor skal kulstoftallene divideres med 100 for at få dem til at opgive kulstoffet i tons pr hektar.

 

Omregning af jordens indhold af kulstof

Beregningen ovenfor viser, hvad vi skal gange kulstofindholdet med for at vide, hvor meget CO2 det svarer til. Kulstoffet bliver nemlig til CO2, når det bliver oxideret, hvilket jo er pointen med disse beregninger. Tallene for kulstof i en kvadratmeter landbrugsjord skal derfor først divideres med 100 for at få ton/hektar. Derefter skal det ganges med 3,66, for at få CO2 i stedet for kulstof.

Årstal: Kulstof i jorden: g/m2 CO2 i jorden: ton/hektar
1907 7.600 278
1945 3.572 131
1960 3.572 131
1990 4.636 170

Tallene kommer fra den nævnte kilde, og vi har fundet et link til den centrale graf, som man kan se et helt andet sted på nettet.

Tallene kommer fra en kurve, som vi ikke har rettigheder til at bringe, men du kan se den på dette linkVi regner ud fra jordens indhold af kulstof i fire specifikke år. Begrundelsen for at vi valgte de fire år, er:

– 1907 er første år med målinger.
– 1945 er det år, hvor kulstofindholdet når bunden.
Der er ingen sikre ændring mellem 1945 og 1960.
– 1960 er valgt, fordi her starter landbruget med pløjefri dyrkning.
– 1990 er valgt, fordi det er det sidste år, der er data fra.

Når en forsker vælger eller fravælger data, så skal det være med en begrundelse.

 

Traditionelt jordbrug afgiver to tons CO2 om året

Nu kommer vi endelig til resultatet: Jorden afgiver to tons CO2 til atmosfæren om året, når den dyrkes traditionelt. Tabellen ovenfor viser nemlig, at i de første 38 år falder kulstofindholdet i jorden, og det er i denne periode, at jorden er dyrket traditionelt. Jorden afgiver i alt 147 tons CO2 pr hektar. Den årlige afgivning af CO2 til atmosfæren beregner vi derfor til 3,9 tons CO2 pr hektar.

Der er imidlertid nogle usikkerheder, vi ikke kan sætte tal på: Hvor præcis er målingen at kulstof i jorden? Hvor præcis er vores aflæsning af kurven? Er der prøjet hvert eneste år? Derfor laver vi et konservativt skøn og trækker halvdelen fra resultatet, så det bliver til to tons CO2 pr hektar.

Nu er vi helt sikre på ikke at overvurdere, hvor meget af landbrugsjordens kulstof, der bliver oxideret og afgasset som CO2 til atmosfæren. Men husk at usikkerheden gør, at resultatet lige så godt kunne ligge på den anden side af de beregnede 3,9 ton. Usikkerheden kunne jo også betyde, at det rigtige tal er knap seks ton CO2 afgivet til atmosfæren.

 

Conservation Agriculture kan binde en ton CO2 om året

Beregningen af, hvor meget CO2 landbrugsjord kan konsumere ved Conservation Agriculture er lavet på samme måde som ovenfor. Over de sidste 30 års målinger er der frigivet 39 tons CO2 til atmosfæren. Det svarer til 1,3 ton om året. Nu kunne vi trække havldelen fra det tal for at være på sikker grund, ligesom vi gjorde ved udledningen af CO2. Så er vi på 650 kg CO2 pr år.

Men vi ved, at man ikke brugte efterafgrøder i traditionelt landbrug i USA på den tid. Efterafgrøder efterlader også rødder og blade i orden, og de er lovpligtigtige i Danmark i dag. Når efterafgrøderne er medregnet, suger jorden mere end 1,3 tons CO2 pr hektar. Nu kunne vi påstå, at efterafgrøderne suger lige så meget CO2 som afgrøderne, men vi trækker igen halvdelen fra tallet for en sikkerheds skyld og siger, at de suger yderligere 650 kg pr hektar. Så står vi med en samlet deponeret mængde CO2 på knap to tons pr hektar pr år.

Men i videnskab skal man være konsistent, for ellers er man uredelig, hvilket nærmest er det værste en forsker kan beskyldes for. At være konsistent betyder, at den enkelte forsker bruger samme metoder i tilsvarende situationer.

I dette tilfælde skal vi tage højde for usikkerheder på nogle data, og sidste gang trak vi halvdelen fra resultatet. Det skal vi derfor også gøre denne gang, for usikkerhederne er de samme. En anden forsker kan godt vælge en anden måde at tage højde for usikkerheden uden at være uredelige af den grund, hvis blot han kan argumentere for sit valg.

Vi kommer frem til, at med Conservation Agriculture binder man en ton af atmosfærens CO2 i hver hektar landbrugsjord hvert år. Men husk, at usikkerheden betyder, at måske skulle vi i stedet have lagt halvdelen til resultatet, og at tre tons derfor måske reelt er den mængde CO2, som Conservation Agriculture binder i jorden om året.

OK vi er både imponerede meget glade for, at du faktisk har læst det hele igennem. For vi elsker fakta og viden, videnskab og konsistens 🙂

Vi vil gerne lige afslutte med nogle generelle betragtninger om videnskab.

 

Sådan virker forskningen

Nu ved du, hvordan videnskaben beregner Conservation Agricultures evne til at begrave klimaproblemerne i den danske muld.

1.Du stiller et spørgsmål, som i dette tilfælde er:

“Hvor meget mindre CO2 udleder landbruget, hvis det skifter fra traditionel dyrkning til Conservation Agriculture.”

2.Derefter samler du data. Hvis du ikke har 83 år til rådighed, så finder du i stedet en anden forskers målinger, som er lavet under brugbare omstændingheder: i dette tilfælde er det målinger af kulstofindholdet i en landbrugsjord, som er dyrket i 83 år. De første år er traditionelt landbrug, medens de sidste år er Conservation Agriculture.

3.Du beregner tallene fra målingerne, så de passer med dit spørgsmål: Derfor regnede vi kulstof om til CO2, gram om til ton og kvadratmeter om til hektar. Derefter regnede vi tallene om til en udvikling ved at tilføje et mål for tid: vi dividerede med en årrække.

4.Usikkerhed er vigtigt: Hvad der præcist sker ude på marken kan vi ikke vide. Hvordan var vejret? Hvilke afgrøder blev dyrket? Hvilken type landbrugsmaskiner blev brugt? Den slags betyder noget. Hvor præcist målingerne blev foretaget ved vi heller ikke. I det hele taget er der mange muligheder for, at data ikke viser præcist det, der er sket ude på marken. Derfor er det vigtigt at tage højde for usikkerheden. Ved at trække halvdelen fra vores resultater er vi sikre på, at at vi ikke overdriver det gavnlige ved Conservation Agriculture. På den anden side er vi samtidig sikre på, at vi underdriver fordelene ved Conservation Agriculture.

 

Spørgsmålet er vigtigt for resultatet

Hvis spørgsmålet ikke var:
“Hvor meget CO2 udleder landbruget, hvis det skifter fra traditionel dyrkning til Conservation Agriculture.”

men:
“Hvor meget CO2 kan landbruget potentielt deponere i landbrugsjorden, hvis det skifter fra traditionel dyrkning til Conservation Agriculture.”

Så skulle vi beholde de beregnede tal, for potentielt betyder, at vi søger det største realistiske tal. Vi kunne endda argumentere for at lægge halvdelen til resultatet, så det blev seks tons CO2 op i atmosfæren ved traditionelt landbrug, og tre tons CO2 ned i mulden ved Conservation Agriculture.

Vi kunne fortsætte længe endnu, men tak for interessen. Nu ved du hvordan rigtige forskere arbejder.