Kulstof i Centrum: Forstå jordens kredsløb af kulstof og påvirkning på klimaet

Jordens kulstoflager et vigtigt emne på klimadagsordenen, fordi det kan hjælpe med til at reducere det atmosfæriske CO₂-niveau og dermed bremse den globale opvarmning. 

Kulstof bevæger sig i evige kredsløb

Grundstoffet kulstof er centralt for alt liv på jorden, fordi det er byggesten i alle organiske molekyler. Verdens kulstofatomer er på konstant rejse i kortere eller længere kredsløb mellem atmosfæren, planter, dyr eller mennesker, og jorden. Når planterne vokser på marken, optager de kulstof i form af CO₂ fra atmosfæren via fotosyntesen. 

Noget af kulstoffet frigives hurtigt til atmosfæren som CO₂ gennem plantens respiration. Resten indgår i plantens vækst, og når planten høstes og bruges som mad eller foder, frigives dette kulstof som CO₂ gennem respiration fra dyr og mennesker, og vender tilbage til atmosfæren indenfor et års tid. Den del af kulstoffet, der ikke høstes, vil indgå i jordens kulstofkredsløb, som er vist i figur 1: 

1. Jorden modtager kulstof fra de planterester, som f.eks. rødder og stub og evt. halm – der er derudover også en tilførsel fra kulstof i husdyrgødning.
2. I jorden vil de frisktilførte planterester indgå i en pulje af friskt organisk materiale, der er relativt lettilgængeligt for jordens organismer, og derfor har en høj omsætningshastighed.
3. Når kulstoffet i puljen bliver omsat, frigives det meste som CO₂ og ender sit kredsløb tilbage i atmosfæren. Puljen for friskt organisk materiale har en halveringstid på ca. et år.
4. Dog er der en mindre del af kulstoffet, der vil overgå til en ny pulje af mere stabile kulstofforbindelser, også kaldet humus. 

Humuspuljen er sværttilgængelig for jordens organismer og nedbrydningen heraf sker derfor meget langsomt. Kulstofforbindelserne i humus-puljen har halveringstider fra få år og op til 1.000 år, så det tager lang tid for kulstoffet at vende tilbage til atmosfæren herfra. 

Derfor er jordens humuspulje interessant i det langsigtede perspektiv for jordsundheden og klimaet. Humuspuljen indeholder langt mere kulstof end puljen for friskt organisk materiale – faktisk udgør humus 80-90 % af jordens organiske materiale. Men på grund af forskellene i omsætningshastighed, kommer 75-80 % af jordens kulstoftab som CO₂ fra omsætningen af friskt organisk materiale, mens kun 20-25 % kommer fra humuspuljen.

Hvad er humus?

Humus er en bred, samlet betegnelse for stabile kulstofforbindelser i jorden. De kan være stabile, fordi der er tale om molekyler, der er svært nedbrydelige, som ligning fra planternes cellevægge. Men stabiliteten kan også opstå i form af en fysik/kemisk beskyttelse i samspil med jordens partikler og mikroorganismer. 

Det kan f.eks. være ved indkapsling af kulstofforbindelser i jordaggregater, så de bliver svært tilgængelige for nedbrydning, eller ved at kulstof ”fanges” i døde mikroorganismer, som klistrer sig til jordens lerpartikler. Humus er således ikke et enkelt stof, som kan beskrives med en simpel kemisk formel, men snarere en kompleks blanding af organiske forbindelser, der varierer betydeligt i både sammensætning og stabilitet. 

Hvordan bestemmes kulstof i jorden?

Jordens kulstofindhold kan bestemmes ved en jordprøve. Oftest vil man få resultatet som en humusprocent. Som nævnt ovenfor, er humus er en blanding af biomolekyler, og består af organisk bundet kulstof – dvs. kulstof, som er forbundet med brint, ilt, svovl, fosfor og nitrogen. Det kan antages, at kulstof udgør ca. 58 % af humus. Ønsker man at finde jordens kulstofindhold, skal man derfor gange humusindholdet med en faktor på 58 % (se regneeksempel i faktaboks).

Foruden jordens aktuelle kulstofindhold, kan man også være interesseret i at give et bud på udviklingen i jordens fremtidige kulstofindhold. Jordens kulstofniveau balanceres mellem input fra plantemateriale og organisk gødning og tab som CO₂ via omsætningen i jorden. Hvis kulstof-inputtet er lavere end den mængde, der frigives fra omsætning, falder jordens kulstofindhold – omvendt stiger det, hvis inputtet er højere end omsætningen. 

Da omsætningen i jorden er afhængig af kulstofpuljens størrelse, vil der over tid indstille sig ligevægt mellem tilførsel og tab. Der kan gå mellem 40-100 år fra man ændrer forvaltningen af sine kulstofressourcer, til jorden når en ny kulstofbalance. Måler man kulstofindholdet med jordprøver fra år til år, kan det derfor være svært at se effekterne. I stedet kan man bruge IT-baserede kulstofmodeller, der ud fra oplysninger om dyrkningspraksis, jordtype og klima kan forudsige de langsigtede effekter af ens kulstofforvaltning i marken. Et eksempel på en modellering af to forskellige scenarier ses i figur 2.