Nettside for
økologisk landbruk
Foto: Steffen Adler, NIBIOFoto: Steffen Adler, NIBIO

Landbruk og klima - bakgrunn og tiltak for å begrense utslipp

Plantenes fotosyntese, nedbrytning av organisk materiale, lagring av karbon i jord og produksjon av karbonholdige produkter gjør landbruket til en viktig del av det naturlige karbonkretsløpet. Men landbruket bidrar også med utslipp av klimagasser. I denne artikkelen gir prosjektleder i Norsk Landbruksrådgivning, Svein Skøien, en oversikt over klimagasser generelt, og landbrukets bidrag spesielt.

Dagens globale klimaendringer er godt dokumenterte og følbare. Det har vært mulig å rekonstruere det globale klimaet nærmere en million år tilbake. Det viser seg at de naturlige svingningene i klimaet i denne lange perioden kan forklares med faktorer som endringer i solbanen, endringer i atmosfærens innhold og påvirkning av kontinentene og havstrømmene.

Sammenheng med innhold av karbondioksid i atmosfæren

Det er en klar sammenheng mellom klimavariasjonene og atmosfærens innhold av karbondioksid, CO2. Dette har vært kjent lenge og er forklart fysisk og eksperimentelt. Franskmannen Jean-Baptiste Fourier påviste dette allerede i 1827. Briten John Tydall påviste i 1860 at CO2 og vanndamp absorberte stråling. Den svenske professoren Svante Arrhenius beregnet i 1896 at en fordobling av CO2 i atmosfæren ville føre til en temperaturøkning på 5-6 grader, altså ikke så langt unna de 2 gradene man nå regner med vil være effekten.

Dette ble videre utforsket på 1900-tallet. På 1950-tallet begynte C.D. Keeling å måle innholdet av CO2 i atmosfæren på Mauna Loa på Hawaii, hvor lufta er minimalt påvirket av lokale forurensinger. Disse målingene viser en økende konsentrasjon.

Det er en helt klar økning i atmosfærenes CO2-innhold etter 1750. Dette regnes som begynnelsen på den industrialiserte tidsalder. Menneskene har nok også påvirket utslippene før dette, men med langt mindre effekt. CO2-konsentrasjonen ved inngangen til den industrialiserte tidsalderen var 280 ppm (parts per million), mens den i september 2018 ble målt til 405 ppm.

I tillegg til CO2 har det også vært en økning i andre klimagasser. Lystgass og metan, som delvis stammer fra landbruksdrift, absorberer også varmestråling fra jorda og øker drivhuseffekten.

Hva er drivhuseffekten?

Kort forklart betyr drivhuseffekten at noe av energien fra sola fanges opp i atmosfæren. Uten atmosfære ville det meste av varmen stråle ut igjen. Det er flere årsaker til denne absorbsjonen av energi. Atmosfæren består hovedsakelig av nitrogen og oksygen som ikke har noen effekt på absorbsjonen. Men den inneholder også små mengder av gasser som har molekyler som absorberer stråling i visse bølgelengder i det infrarøde spektrum, hvor også varmestrålingen fra jorda ligger. Gassene som bidrar mest er vanndamp og karbondioksid, CO2, dernest metan (CH4) og lystgass (N20.) Dette er en naturlig drivhuseffekt, og den betyr at jordas gjennomsnittstemperatur er ca. 15 grader, og ikke minus 6 grader som det ville ha vært uten denne drivhuseffekten.

Energibalansen påvirkes også av skyer, solaktiviteten, partikler i atmosfæren og små endringer i jordbanen og jordaksens hellingsvinkel som skjer i løpet av en syklus på ca. 40 000 år.

Jorda mottar konstant en strøm av energi fra sola. En del av innstrålingen reflekteres tilbake og ut i rommet, og en del stråler ut i verdensrommet. Beregninger av alle deler av energistrømmene gir en nettobalanse på 159 W/m2 for hele jordas overflate.

Strålingspådrivet fra ulike kilder, i Watt per m2. Etter Ussiri & Lal 2017.
Strålingspådrivet fra ulike kilder, i Watt per m2. Etter Ussiri & Lal 2017.

Tallfesting av drivhuseffekten

Det brukes flere forskjellige angivelser på effekten av drivhusgassene. Oppvarmingspotensial viser hvor sterkt den enkelte gass absorberer stråling sammenliknet med CO2. Gassene har ulik levetid i atmosfæren, og det opereres med en 100 års periode for virkningen.

Strålingspådrivet er en annen målestokk som viser hvor mye disse gassene har påvirket oppvarmingen sammenliknet med førindustrialisert tidsalder.

 

Klimagass

Levetid i atmosfæren, år

Konsentrasjon i atmosfære 2015

Oppvarmingspotensial

Strålingspådriv

W/m2

Karbondioksid

100-300

400 ppm

1

1,94

Metan

9

1845 ppb

25

0,50

Lystgass

131

328 ppb

298

0,20

Svovelheksafluorid

SF6

3200

8,6 ppt

22800

0,005

Levetid i atmosfæren, konsentrasjon i atmosfæren i 2015, oppvarmingspotensial og strålingspådriv (W/m2) for ulike klimagasser. Konsentrasjon angitt i hhv. ppm (parts per million), ppb (parts per billion) og ppt (parts per trillion). Etter Ussiri & Lal 2017.

Det er flere menneskeskapte, sterke klimagasser som stammer fra industriprosesser, kjølegasser mm. Disse utgjør samlet et strålingspådriv på 0,3-0,4 W/m2. Mange av disse gassene er tatt ut av bruk, mens andre fortsatt brukes. Disse må vi sørge for at ikke slipper ut i atmosfæren.

Økningen i CO2 etter 1750 står for 70 % av det totale strålingspådrivet, metan ca. 20 % og lystgass ca. 7 %.

Figuren viser effekten av de ulike faktorene på strålingspådrivet. Jet-striper er kondensasjonsstriper etter fly i store høyder. Aerosoler har en kraftig avkjølende effekt. Det er også en avkjølende effekt av ozonlaget i stratosfæren.

Hva skyldes økningen i CO2?

Det er et kretsløp mellom atmosfæren, havet og biosfæren. Karbondioksid kan fikseres i langvarige reservoarer som karbonat i mineraler, som fossilt karbon i blant annet olje og kull og som organisk materiale i jord og planter.

Fra før den industrielle perioden skyldtes økningen av CO2 hovedsakelig menneskenes påvirkning av arealene; brenning og rydding av skog og oppdyrking av jord. Nå skyldes omkring 90 % av økningen fossilt brensel.

Utslippet av CO2 i atmosfæren siden 1750 utgjør en enorm mengde, ca. 600 Pg karbon. Av dette har 43 % blitt værende i atmosfæren, mens havet og landområdene har opptatt hhv. 28 % og 27 % av denne økningen. Opptaket i havet har ført til en svak forsuring av havvannet. Plantene kan til en viss grad utnytte den økende konsentrasjonen av CO2, men det er likevel begrensinger i form av vekstsesong og andre vekstforhold.

Petagram Pt = 1015 gram =1000 milliarder tonn

Det er også en betydelig og økende transport av karbon til havet fra landområdene via elvene. Transporten er nå 20 % høyere enn før 1750. Dette skyldes blant annet mer intensiv arealbruk.

Klimaendringene er godt dokumenterte historisk, de kan observeres med temperatur i luft og hav, nedbør, vind og en rekke andre parametere. Årsakene er også godt forståtte av vitenskapen, og det er overveiende sannsynlig at de menneskeskapte utslipp av drivhusgasser i atmosfæren er en av de største påvirkningsfaktorene.

Endringer i arealbruk

Menneskene påvirket sine omgivelser allerede i forhistorisk tid. Først jegere, som hadde sterk påvirkning og ofte utryddet store, planteetende dyr, seinere med bruken av ilden og som jordbrukere. Dette førte også til en viss økning i CO2. Likevel var denne påvirkningen liten i forhold til det som har skjedd etter 1750. Nå er 38 % av jordas isfrie overflate benyttet til jordbruk og beitemark. Vi har et omfattende jordbruk og husdyrhold med mange milliarder husdyr. Den netto emisjonen, eller utslippet av klimagasser, som skyldes arealbruksendringer er vanskelig å måle. Den stammer fra endringer i skogarealer, oppdyrking, endringer i karbonlageret i jord, endringer i overflatens refleksjonsevne, albedo. Samlebetegnelsen for dette er LULUCF, som står for Land use, land-use change, and forestry.

Beregninger og anslag angir at utslippene av karbon som skyldes arealbruk var 52 % av de totale utslipp i perioden 1850-1958. Nå utgjør det ca. 10 % av de totale menneskeskapte utslippene. Den lavere andelen skyldes først og fremst at de fossile utslippene har blitt mye større.

Økt karbonlagring i jord og vegetasjon

Mengden karbon som er lagret i jord overstiger summen av karbonmengdene som finnes i atmosfæren og i biomassen til sammen. Jordsmonnet er en viktig komponent i karbonkretsløpet og kan spille en stor rolle i tiltakene for å redusere atmosfærens innhold av karbon. Samtidig er karbon i jord viktig for jordas fruktbarhet og økologiske funksjon. Globalt er karboninnholdet i dyrka jord redusert på grunn av oppdyrking og årlig drift. I tillegg har tapet av karbon økt på grunn av klimaendringene. Økt temperatur og mer fuktighet har ført til økt nedbrytning av det organiske materialet i jorda.

Rydding og oppdyrking av skog fører generelt til tap av karbon. Først ved at vegetasjonen fjernes, men også ved at karboninnholdet i jorda avtar i åkerjorda. Dette kan stabilisere seg etter hvert og vedlikeholdes dersom jorda holdes i hevd og det oppnås gode avlinger.

Myrjord

Drenering av myr er en annen faktor som har potensielt store utslipp av CO2. Myrområdene lagrer store mengder karbon. 80 % av myrområdene finnes på den nordlige halvkule. Ellers finnes mye i Sør Øst-Asia. Drenering og oppdyrking av disse, eksempelvis til plantasjer for palmeolje vil føre til et mye større tap av karbon enn den klimagevinsten som oppnås ved palmeolje som biodrivstoff.

I det norske klimagassregnskapet er oppdyrking av myrjord en betydelig post.

4 promille-initiativet

Under klimakonferansen i Paris i 2015 ble det tatt et initiativ for å få til en økning av karbonlagringen i jord. Hensikten var å få til en økning av innholdet av jordas organiske karbon i de øverste 40 cm på 0,4 % per år. Teoretisk vil det være mulig å lagre 80-120 kg C per dekar årlig i jorda ved kjente tiltak som redusert jordarbeiding, fangvekster, grønngjødsling, biokull, restaurering av degradert jord, bedre beitebruk mm. 50 land undertegnet dette initiativet.

Dersom dette lykkes kan det bli et betydelig bidrag til å holde CO2-innholdet i atmosfæren under kontroll og også ha store positive virkninger på jordas kvalitet og mulighetene til matproduksjon.

Eksempler på tiltak som påvirker lagringen av karbon i jord

  • Engdyrking fører til en akkumulering og økning av karboninnholdet i jorda. Eng i vekstskiftet er dermed et enkelt tiltak for å øke innholdet av karbon i jorda. Det er likevel en langsom effekt, og det er en øvre grense for hvor mye som kan lagres.
  • Varig eng og beitemark. 
  • Tilførsel av halm eller grønngjødsel kan bidra med mer varig organiske materiale i jorda, ca. 10 % av tilført materiale
  • Tilførsel av husdyrgjødsel 
  • Å øke innholdet i jord som allerede har et relativt høyt innhold er vanskelig
  • Gjødsling med nitrogen øker avlingene og dermed også lagringen
  • Ved dyrking av myrjord skjer det et tap av karbon på 400-600 kg per dekar årlig. Dette kan begrenses, avhengig av dyrkingsmetoden.

Landbrukets andel av utslippene

Globalt står landbruket for ca. 11 % av de menneskeskapte utslippene av drivhusgasser. I Norge står landbruket for ca. 8 % av de nasjonale utslippene.

Landbruket globalt står for 84 % av de menneskeskapte utslippene av lystgass og 52 % av utslippene av metan. Utslipp av metan fra husdyrholdet er en vesentlig kilde, og denne er økende, noe som skyldes økt forbruk og etterspørsel etter kjøtt og andre animalske produkter.

De samlede utslippene fra landbruk har økt med 1,6 % per år siden 1961. Omlag 40 % av dette er utslipp fra husdyra, ikke minst fra drøvtyggernes fordøyelse.

Det har samtidig vært en sterk effektivitetsvekst, slik at utslippene per produsert mengde har gått ned. I denne sammenhengen blir derfor utslippene fra utviklingsland relativt store, fordi det er lav produksjon og liten produksjonseffektivitet i form av melk og kjøtt.

CO2-utslippene fra energisektoren bidrar med en stor andel av de globale menneskeskapte utslippene, men landbruket står bare for en liten del av disse, ca. 1 % globalt.

Det er likevel store muligheter for landbruket til å produsere bioenergi til erstatning for fossilt brensel. Dette området krever egne analyser av klimanytte sett opp imot andre miljøeffekter og indirekte utslipp.

Landbruksdrift og de endringene menneskene har foretatt i landarealenes vegetasjon og arealer utgjør til sammen ca. 20 % av klimapåvirkningen. Det er potensielt store muligheter for å redusere utslippene ved produksjon og fra arealene, både for jordbruk og skogbruk. Det er også store muligheter for å øke karbonlagring i jordsmonnet og dermed sørge for en større netto tilbakeføring av CO2 fra atmosfæren. Tiltakene vil trenge flere 10-år for å virke, det er dermed avgjørende at vi samtidig lykkes med reduserte utslipp.

Kilde til utslipp

Prosent, %

Husdyr og husdyrgjødsel

58,4

Kunstgjødsel

13,3

Restavlinger og biologisk N-fiksering

3

Dyrking av myr

7

Nedfall av ammoniakk

1,6

Avrenning

7

Avløpsslam

0,1

Halmbrenning

0,1

Drivstoff, maskiner, varme

9,4

Utslipp av klimagasser fra norsk jordbruk fra ulike kilder, angitt som prosent av total mengde CO2-ekvivalenter fra jordbruket. Alle klimagasser omgjort til CO2-ekvivalenter. Kilde: SSB & Miljøstatus

 

Noen konkrete tiltak som det jobbes med i landbruket – i forskning, rådgiving og ute i daglig praksis

  • Redusert bruk av diesel, olje og annen fossil brensel.
  • Bioenergi, spesielt i form av skogsflis og ved, men også halm og biogass. Etablering av solenergianlegg i form av solcellepaneler og solfangere. Bruk av biodiesel og elektrifisering av maskinparken. Dieselbesparelser ved for eksempel presisjonsteknologi og redusert jordarbeiding
  • Presis tildeling av nitrogengjødsel. Unngå overforbruk. Gjødslingsplan basert på jord- og planteanalyser, værprognoser, sensorer på traktoren. Presisjonslandbruk.
  • Strenge forskrifter for lagring, spredning og bruk av husdyrgjødsel
  • Sørge for en velfungerende jord. Drenering. Øker potensialet for avling og reduserer risiko for misvekst.
  • Øke karbonlagringen i jorda. Større avlinger, bruke mer fangvekster og permanente grønne vekster for å tilføre mer organisk materiale til jorda. Unngå unødvendig jordarbeiding. Tilføre biokull og annet organisk materiale
  • Spesielle hensyn ved dyrking av organisk jord, særlig myrjord
  • Tilpasset beiting og beitetrykk kan bygge opp organisk materiale i jorda i beitemarka
  • Begrense utslippene av metangass fra husdyra ved hjelp av fôring, delvis ved avl, men også med god effektivitet og friske dyr med god produksjon
  • Bruk av gjødsel, fôr og andre innsatsmidler i produksjonen med dokumenterbare lave klimagassavtrykk
  • Bruk av klimavennlige materialer i hus og driftsbygninger

Studier og rådgiving på gårdsnivå

Prinsippene for klimasmart landbruk er å redusere utslippene, øke robustheten mot klimaendringer og også forbedre produktiviteten, bedre jordas fruktbarhet og muligheten for lokal matforsyning. Det er altså viktig å se tiltakene i en større sammenheng.

Det er foretatt mange gårdsstudier for å beregne utslippene av klimagasser. Gårdenes naturgitte forhold er kartlagt, og produksjon, innkjøp og salg er registrert for å kunne se på hele flyten av energi og andre faktorer på gården gjennom et år. Forskning bidrar til å dokumentere eller gi anslag på hva utslippene av klimagasser vil være under forskjellige produksjoner og under de betingelsene som blir registrert på gården. Nøyaktige målinger av de faktiske utslipp er det likevel ikke mulig å gjøre.

Fra slike studier viser det seg at det er en stor variasjon fra gård til gård, selv med den samme produksjonen. Forskjeller i effektivitet, avlingsnivå og ytelse hos dyra kan forklare mye av denne forskjellen. Noen bønder lykkes altså bedre enn andre i å ha lave utslipp av klimagasser og er bedre enn et gjennomsnittsnivå.

De enkelte klimatiltak er godt belyst i teorien, men på en gård er det et samspill mellom mange forskjellige tiltak og arbeidsoperasjoner. Det kan for eksempel være forskjell på gjødselmengder som brukes, avlinger av eget fôr til dyra, logistikk og drivstofforbruk.

I prosjektet Klimasmart landbruk er det utviklet modeller for å kunne beregne utslipp på gårdsnivå. Hensikten med dette er nettopp å kunne identifisere kildene til utslipp på gården og gi råd om tiltak for å optimalisere drift og redusere disse utslippene.

Kilder

Ussiri, D.A.N. & R. Lal 2017. Carbon Sequestration for Climate Change Mitigation and Adaption. Springer

www.miljostatus.no

 

Feil eller mangler i artikkelen? Kontakt oss på agropub@norsok.no