Lystgass i landbruket - faktorer som påvirker utslipp

Lystgass, N₂O, er en nitrogenforbindelse som bidrar til global oppvarming og nedbryting av ozonlaget, som beskytter oss mot ultrafiolette stråler. Hver kg lystgass har samme oppvarmingseffekt som rundt 300 kg CO₂-ekvivalenter per kg lystgass. Avhengig av hvor lang halveringstid som regnes varierer dette tallet noe. Det er nå vanlig å bruke 298 CO₂-ekvivalenter. En kg CO₂-ekvivalent tilsvarer oppvarmingseffekten av 1 kg CO₂. Viktige kilder for lystgassutslipp fra landbruket er denitrifikasjon, produksjon av kunstgjødsel og forbrenning av fossilt brensel i jordbruksproduksjon og -transport.

Denitrifikasjon

Denitrifikasjon er en naturlig prosess som reduserer nitrat (NO₃) og nitritt (NO₂) til nitrogenoksid (NO), lystgass (N₂O) eller molekylært nitrogen (N₂). Denitrifikasjon kan skje overalt hvor det er tilgjengelig NO₃ og mangel på oksygen, blant anna jord og lager for husdyrgjødsel er viktige i landbruket.

I tillegg vil reaktivt nitrogen som tapes ut av jordbrukssystemet bidra til økt denitrifikasjon andre steder. Eksempler på dette er ammoniakkfordamping fra gjødsel og nitratutvasking fra jord.

Ved produksjon av kunstgjødsel i Norge, med dagens renseteknologi, dannes det ca 0,01 kg N₂O per kg N produsert (1).

Faktorer som påvirker utslipp av lystgass fra jorda

Dentrifikasjon og andel lystgass som dannes varierer mye og påvirkes av blant annet NO₃-konsentrasjon, oksygentilgang, fuktighet, temperatur, pH og tilgang på lettløselig karbon (energi). Størst andel lystgass blir det når forholdene er delvis reduserende.

Selv om jord eller gjødsellager er overveiende aerobt, vil anaerobe lommer kunne forårsake store utslipp av N₂O fra små områder. Veksling mellom anaerobe og aerobe forhold vil kunne øke utslippene betydelig.

Etter sterk nedbør eller kraftig vanning vil det være fare for store utslipp av lystgass dersom det er en høy konsentrasjon av nitrat i jorda. Faren er størst på dårlig drenert jord og tett jord med dårlig struktur.

Et langvarig forsøk med gjødsling og jordpakking i siltig finsand i Surnadal på Nordmøre viste at andel av tilført N i ammoniumnitrat tapt som lystgass økte svært mye som en følge av traktorkjøring (2) (se figurer ). Den ekstra jordpakkingen var to kjøringer med 4 tonns traktor hjul i hjul kort tid før gjødsling. Målingene ble gjort tidlig på sommeren.

Nitrogeneffektivitet

Det er nær sammenheng mellom nitrogenoverskudd og nitrogeneffektivitet (mengde produkt per enhet nitrogen tilført) og både det totale utslipp av drivhusgasser og utslipp av lystgass.

For eksempel sank utslippet av drivhusgasser fra melkeproduksjonsbruk med 50 % når nitrogeneffektiviteten økte fra 12,5 til 25 % (N₂O, CH₄, CO₂ målt i CO₂- ekvivalenter per kg melk) (3).

Økologisk og konvensjonelt

Det er gjort få målinger i Norge som sammenligner lystgassutslipp fra konvensjonelt og økologisk landbruk. En statlig svensk rapport har konkludert med at det er større utslipp av N₂O fra konvensjonelt enn økologisk landbruk per arealenhet. Utslipp per produktenhet fra økologisk produksjon er som i konvensjonelt landbruk eller noe lavere (4). 

Årsaken til mindre forskjell mellom de to produksjonsmetodene per produktenhet enn per arealenhet er at avlingsnivået er lavere i økologisk landbruk. Rapporten refererer til gjennomsnittstall. Det er imidlertid store variasjoner avhengig av produksjonsopplegg og agronomisk dyktighet.

En studie av 20 melkeproduksjonsbruk i Møre og Romsdal basert på beregningsmetodene til klimapanelet (IPCC) viste også at det var svært stor forskjell mellom gårdene innafor samme driftsform. Det var imidlertid størst utslipp av lystgass både per daa og per kg produsert melk og kjøtt på de konvensjonelle gårdene. Det skyldes at det i tillegg til gjødsel fra egen gård, ble brukt en god del kunstgjødsel på disse gårdene (5).

For økologisk landbruk er det vanskeligst å få redusert lystgassutslippene per produsert enhet fra åkerbruk. Det skyldes at det er vanskelig å få så høye avlinger som i konvensjonelt åkerbruk. En metaanalyse som oppsummerer resultat fra 12 sammenlignende feltforsøk med økologisk og konvensjonell driftsform, hovedsakelig åkerbruk, konkluderer med at de direkte lystgassutslippene fra jorda er mye lavere i økologisk enn i konvensjonell driftsform (50 ± 16 kg CO₂-ekvivalenter per daa og år) (6). Per produsert enhet er de imidlertid høyere ved en økologisk driftsform (41 ± 34 kg CO₂-ekvivalenter per tonn tørrstoff høstet). En gjennomsnittlig avlingsøkning på 9% ved økologisk produksjon ville imidlertid utligne forskjellen i gjennomsnittlig lystgassutslipp ved økologisk og konvensjonell produksjon. Også her er det imidlertid stor forskjell mellom feltene.

Det er viktig for økologisk landbruk å ha en bærekraftig, miljøvennlig produksjon. Et europeisk samarbeidsprosjekt (FertilCrop, www.fertilcrop.net/fc-home-news.html) ser derfor på ulike tiltak for å øke avling og fruktbarhet i økologisk planteproduksjon. Som en del av prosjektet ser en på hvordan en kan forbedre utnyttingen av tilført nitrogen og hva som trigger utslipp av lystgass fra økologiske planteproduksjon. Dette for å kunne foreslå tiltak for å redusere utslippene.

Biologisk nitrogenfiksering

Biologisk nitrogenfiksering er den viktigste nitrogenkilden i økologisk landbruk og gir svært små utslipp av N₂O, men fordi utslipp av lystgass er svært påvirket av nitrogenoverskuddet må det nitrogenet som tilføres ved biologisk nitrogenfiksering også tas med i regnskapet når utslipp av lystgass estimeres.

På grunn av det generelt lave gjødselnivået i økologisk landbruk vil det være størst fare for lystgassutslipp fra økologisk landbruk når enga brytes. Dette skyldes akkumulering og binding av nitrogen i eng.

I økologiske dyrkingssystem i Skottland med 3 år eng og 3 år åker uten annen nitrogentilførsel enn biologisk nitrogenfiksering, ble det funnet dobbelt så store nitrogenutslipp fra åker som fra eng (7).

Eksempler på tiltak som kan redusere utslipp av lystgass fra jorda

Fordi det er så nær sammenheng mellom nitrogeneffektivitet og utslipp av lystgass vil tiltak som minsker nitrogenoverskuddet og dermed bedrer nitrogeneffektiviteten, også minske utslipp av lystgass.

En undersøkelse fant et nitrogenoverskudd på 13 kg N per daa på gårdsnivå (8). Dette er mye høyere enn beregnede nitrogentap gjennom ammoniakkfordamping, utvasking og denitrifikasjon tilsammen.

En undersøkelse av nitrogeneffektivitet i hveteproduksjonen viste at det i Norge produseres ca 40 kg hvete per kg tilført kunstgjødselnitrogen. Dette er mye lavere nitrogeneffektivitet enn i Sverige og Danmark (9). I Norge burde det derfor være mye å vinne på å bedre nitrogeneffektiviteten.

En annen undersøkelse fant at mjølkeproduksjon basert på heimeprodusert fôr er en effektiv måte å bedre nitrogeneffektiviteten på. Forskerne sammenstilte data fra 21 melkeproduksjonsgårder i hele Europa (økologiske og konvensjonelle) og fant at nitrogeneffektiviteten på gårdene sank med økende nitrogentilførsel og nitrogenintensitet (10).

En del tiltak vil minske de direkte lystgassutslippene fra tilført gjødsel. Viktig er god drenering og en gjødsling- og jordarbeidingspraksis hvor høy konsentrasjon av lett tilgjengelig nitrogen unngås.

Referanser

www.yara.no

Hansen, S., J.E. Mæhlum & L.R. Bakken 1993. N₂O and CH₄ fluxes in soil influenced by fertilization and tractor traffic. Soil Biol. Biochem. 25:621-630.

Olesen, J.E., K. Schelde, A. Weiske, M.R. Weisbjerg, W.A.H. Asman & J. Djurhuus 2006.Modelling greenhouse gas emissions from European conventional and organic dairy farms. Agric. Ecosys. Environ. 112:207-220.

Wahlander, J. (red.) 2008. Minska jordbrukets klimatpåverkan! Del 1. Introduktion och några åtgärder/styrmedel. Svenska Jordbruksverket. Rapport 2008:11.

Hansen m.fl. Upublisert. Drivhusgassutslipp fra 20 melkeproduksjonsgårder på Vestlandet. Den vitenskapelige artikkelen om drivhusgassutslipp er ikke ferdig enda, men resultat fra nitrogen og energi finner du her: Koesling, M., Hansen, S., & Bleken, M.A. 2017. Variations in nitrogen utilisation on conventional and organic dairy farms in Norway. Agricultural Systems. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2017.06.001 og Koesling, M., Hansen, S., & Schüler, M. 2017. Variations of energy intensities and potential for improvements in energy utilization on conventional and organic Norwegian dairy farms. Journal of Cleaner Production. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.06.124

Skinner, C., A. Gattinger, A. Muller, P. Mäder, A. Flieβbach, M. Stolze ... & U. Niggli 2014. Greenhouse gas fluxes from agricultural soils under organic and non-organic management—A global meta-analysis. Science of the Total Environment, 468, 553-563

Rees, R.M., B. Ball, K. Topp & C. Watson 2008. Nitrous oxide emissions from a grass arable rotation in NE Scotland. International Symposium Organic agriculture and climate change, Enita Clermont, France, 17-18 April. www.abiodoc.com/fileadmin/uploads/Colloque/Diaporama/TH05/19_Rees.pdf

Bleken, M. & L.R. Bakken 1997. The Nitrogen Cost of Food Production: Norwegian Society.Ambio 26(3):134-142.

Koesling, M. 2006. Anvendelse av nitrogengjødsel i landbruket. Agropub.

Bleken, M.A., H. Steinshamn & S. Hansen 2005. High nitrogen costs of dairy production in Europe: Worsened by intensification. Ambio 34(8):598-606.

Les mer

Bechmann, M. m.fl. 2023. Tiltak for bedre nitrogenforvaltning i norsk jordbruk. NIBIO Rapport nr. 44, 2023

Brodam Galacho, C. 2022. Markens kjørespor utleder store mængder drivhusgas. DCA - Nationalt Center for Førdevarer og Jordbrug, 1.7.2022

Nadeem, S. & A.K. Bakken 2020. Lystgassutslipp fra eng varierer med vær og gjødsling. Buskap nr. 2, 2020

 EPOK 2020. Ny studie sammanställer de globala lustgasutsläppen. www.slu.se 21.10.