Planter

Kulstof i Centrum: Måling og modellering af jordens organiske kulstofindhold

Hvordan måles jordens kulstofindhold, og hvad skal man være opmærksom på, hvis man vil undersøge udviklingen over tid? Svaret er såkaldt modellering, som kan give estimater på udviklingen i kulstofindholdet f.eks. efter en ændring af praksis.

Præcis måling af jordens indhold af organisk bundet kulstof (herfra blot kaldet kulstof) og særligt måling af ændringer i indholdet af kulstof vanskeliggøres af særligt to forhold: 

  1. Kulstofindholdet varierer meget inden for marker
  2. Ændringer i kulstofindholdet vil, selv over flere år, som regel højest kun udgøre nogle få procent af det samlede indhold.

Måling af jordens indhold af kulstof i jordprøver

Kulstofindholdet i jordprøver måles ved, at prøven forbrændes ved høj temperatur. I denne proces oxideres al kulstof i jordprøven til CO og CO2 og mængden af kulstof i prøven bestemmes ved måling af disse to gasser fra forbrændingen. Herefter kan man vælge at omregne fra kulstof til organisk stof/humus. I den forbindelse er det almindelig praksis at antage, at der er 58 % C i humus, og anvende det i omregningen. Flere studier har dog vist, at det ikke altid er retvisende.

Resultatet af analysen er et antal gram kulstof pr gram jordprøve. For at omregne til en mængde kulstof pr ha skal man kende jordens volumenvægt. Ideelt måles den i forbindelse med den enkelte jordprøve, men da det er en tidskrævende måling, vil man oftest anvende en volumenvægt ud fra JB-nummeret eller en beregnet værdi på basis af teksturen.

Jordprøver til måling af kulstofindhold

Jordprøver udtages i reglen som en række delprøver/stik med et jordspyd, så de afdækker et ønsket areal, typisk 1-5 ha, og puljes til én prøve. Sådanne målinger repræsenterer en form for gennemsnit for arealet, og kan være en udmærket fremgangsmåde, hvis man ønsker at kende det generelle niveau af kulstof. 

Men ønsker man derimod at følge udviklingen over tid ved at gen-prøvetage i efterfølgende år, er denne traditionelle metode sandsynligvis ikke tilstrækkelig. Her bør delprøverne afdække et meget begrænset areal og positionsregistreres med GPS, så de kan genfindes med stor præcision. På den måde mindskes variationen forårsaget af forskelle i jordbundsforhold, topografi og afgrødevækst. Det øger nøjagtigheden og dermed sandsynligheden for at finde og tolke ændringer. 

Der arbejdes i øjeblikket i mange sammenhænge på, hvordan udviklingen i jordens kulstofindhold bedst måles og dokumenteres.

Hvis dyrkningspraksis er den samme over rigtigt mange år, vil jordens kulstofindhold gå mod en ligevægt mellem tab og tilførsel. Ændres praksis, kan forventes en stigning eller et fald i jordens kulstofindhold hen mod en ny ligevægt. Men selv store praksisændringer vil føre til relativt små årlige ændringer sammenlignet med jordens totale indhold af kulstof. 

Et typisk kulstofindhold i overjorden er på ca. 50-70 ton pr ha, mens årlige ændringer vil være nogle få hundrede kg kulstof pr ha. Usikkerheden på måling af kulstof i en jordprøve, stammende fra variationen i jorden og fra analysen, gør altså, at der kan gå flere år, før det er muligt at kunne konstatere ændringer i måleresultaterne.

Modellering af jordens kulstofindhold

Som alternativ til langvarige undersøgelser med målinger af jordens kulstofindhold findes modeller, som ud fra information om afgrøder og klima kan simulere udviklingen frem i tiden. I tidskridt af måneder eller år holder modellerne regnskab med den jordens kulstofpulje på baggrund af, hvor meget kulstof jorden tilføres og hvor meget, der tabes igen gennem mikroorganismernes omsætning. 

Modellerne har forskellige krav til data-input, men skal typisk have information om afgrøder, udbytter, håndtering af halm, husdyrgødning, jordtemperatur, nedbør, jordtekstur og jordens kulstofindhold i udgangspunktet.

Et eksempel på et beregningsskridt i en model forløber som afbilledet i figur 1:
  1. Viser den samlede tilførsel af kulstof fra afgrøderester og husdyrgødning beregnes og tilføres den rette pulje i modellen. 
  2. Viser mikroorganismernes omsætning af det organiske materiale beregnes for puljer med forskellig omsætningshastighed ud fra information om tekstur, nedbør og jordtemperatur. 
  3. Kulstof, som er blevet stabiliseret af mikroorganismernes omsætning, overføres til mere stabile puljer.
  4. Kulstof, som er tabt fra jorden som CO2, fjernes fra puljerne. 

I de nationale opgørelser af Danmarks drivhusgasudledninger modelleres udviklingen i mineraljordenes kulstofindhold med modellen C-TOOL, som er udviklet af Aarhus Universitet. På LandbrugsInfo findes C-TOOL i en regnearksudgave kaldet ’C-værktøj’. Her kan du selv definere scenarier for sædskifte, udbytter og jordtype og simulere udviklingen i jordens kulstofindhold.

Eksempel på opbygning og beregningsskridt i kulstofmodel.

Figur 1. Eksempel på opbygning og beregningsskridt i kulstofmodel.

Kulstof i Centrum

Dette er den tredje artikel i artikelserien ”Kulstof i Centrum” fra SEGES Innovation, som undersøger kulstof i jord fra de grundlæggende begreber til den praktiske betydning i marken. I de kommende numre af ”Kulstof i Centrum” vil der være fokus på:

  • Langtidseffekter af kulstoflagring 
  • Forvaltning af biomasserne

Forfatter: Henrik Vestergaard Poulsen, Specialkonsulent Jord og Dyrkningssystemer, SEGES Innovation.

Vil du vide mere?

Støttet af