José Luis Munera-Echeverri sitt doktorgradsarbeid viser at såkalt «conservation farming» i kombinasjon med biokull er effektivt for å binde karbon i jord. Hans resultater er en del av utviklingen av klimasmart jordbruk, noe som er særlig viktig i områder hvor klimaendringer påvirker matsikkerheten.
Antall mennesker på planeten fortsetter å vokse. Afrika, sør for Sahara har den raskeste befolkningsveksten i verden, og denne trenden forventes å fortsette i de kommende tiårene. Det er derfor også et behov for at avlingene skal øke.
– I disse områdene er det behov for klimasmart jordbruk som øker motstandsdyktigheten mot klimaendringer i matproduksjonssystemene, sier doktorand José Luis Munera-Echeverri.
«Smartere» jordbruk
I sin doktorgradsavhandling har Munera-Echeverri undersøkt bruken av biokull som en del av såkalt «conservation farming» i Zambia. Biokull er kull som blant annet kan brukes til jordforbedring. Det er stabilt, veldig rikt på karbon, og laget av biomasse via pyrolyse. Munera-Echeverri forklarer at bruk av biokull til å forbedre jorda har mange fordeler.
– Det binder karbon, forbedrer jordens fruktbarhet og man benytter ressurser som ellers ville gått til spille, sier han.
– Målet med avhandlingen har vært å bidra til utviklingen av klimasmart jordbruk.
Klimasmarte jordbruksmetoder bidrar til økt tilpasning til negative effekter av klimaendringer, samt reduksjon av utslipp av klimagasser til atmosfæren.
Økte avlinger og reduserte utslipp
«Conservation farming» og tilførsel av biokull til jorda er to foreslåtte tiltak som del av et klimasmart jordbruk. «Conservation farming» innebærer ulike former for redusert jordbearbeiding, at avlingsrester etterlates i jorda samt vekselbruk. Biokull er et karbonisert materiale laget av jordbruksavfall med det formål å bli brukt som jordforbedring.
– Begge praksisene har potensial for å binde karbon i jorda, sier han.
– De øker avlingene og reduserer utslippene av klimagasser til atmosfæren. I biokullets tilfelle er det snakk om lystgass.
– Det er imidlertid lite forskning på de kombinerte effektene av begge praksiser i Afrika sør for Sahara, områder hvor klimaendringene allerede påvirker jordbruket negativt.
Pålitelige estimater
– Jeg har utviklet en ny metode for å måle biokullets kationbyttekapasitet (CEC). Den er både lett og billig å ta i bruk.
Metoden viste at enkelte typer biokull har stor kapasitet for å holde på næringsstoffer, mens andre ikke har det. Biokullets egenskaper varierer sterkt med hvilket råmateriale som er brukt, og temperaturen i produksjonsprosessen.
– Å ha pålitelige estimater for kationbyttekapasiteten er avgjørende for å kunne forutsi effekten på jordas produksjon og fruktbarhet, forklarer han.
Høyere nivåer av karbon
Munera-Echeverri har vurdert effekten av sju år med «conservation farming». Resultatene viste høyere nivåer av karbon (flere former), og økt hastighet på mineraliseringen av nitrogen sammenlignet med konvensjonell jordbearbeiding. Økningen av organisk karbon i jorda ble tilskrevet større mengder rotbiomasse.
Økt karbon i jorda
Han har analysert effektene av jordbearbeiding og biokull på mengden og kvaliteten på organisk materiale i jorda. Biokullet som ble brukt i feltforsøkene, var produsert av stengler av ertebønner (Cajanus cajan). Ertebønner fikserer nitrogen og har spiselige frø.
– Biokullet økte mengden av stabilt organisk karbon i jorda.
– «Conservation farming» økte nitrogenmineraliseringen og soyaavlingene sammenlignet med konvensjonelt jordbruk. For sistnevnte var det snakk om mais-soya-mais-rotasjon hvor det bare ble tilsatt mineralgjødsel til maisavlingene.
– Feltforsøkene viste ikke noen effekt av biokull på nitrogenmineraliseringen, utslipp av lystgass eller avlinger, sier han.
Utslipp tilknyttet nitratkonsentrasjon
Doktoranden undersøkte også faktorene som er involvert i utslipp av klimagassen lystgass fra jordbruksområder under «conservation farming» og konvensjonell jordarbeiding.
– Mine resultater viser at utslippet av lystgass er relatert til nitratkonsentrasjonen i jorda og nitrifiseringshastighetene målt in situ, sier Munera-Echeverri.
Nitrat og lystgass varierte mellom «conservation farming» og det konvensjonelle systemeet, til tross for at de mottok samme mengde nitrogen, noe som bør undersøkes nærmere.
Positivt ved lave mengder gjødsel
Resultatene tyder på at «conservation farming» har en positiv effekt på avlingene sammenlignet med konvensjonelle metoder når lite eller ingen gjødsel tilsettes. Denne effekten forsvant imidlertid når det ble tilført rikelig med gjødsel.
– Biokull var effektivt til å binde karbonet i jorda, men det hadde ingen andre agronomiske fordeler, sier han.
Økt mattrygghet
Munera-Echeverris forskning er en del av utviklingen av klimasmart jordbruk som kompenserer for menneskeskapte utslipp av CO2, samtidig som det gir mer stabile avlinger. Dette er spesielt viktig i Afrika sør for Sahara, der klimaendringer allerede påvirker matsikkerheten.
José Luis Munera-Echeverri forsvarer sin doktorgradsavhandlingen «Virkning av conservation farming og biokull på karbon- og nitrogendynamikk i sandig jord i subtropiske klimasoner» fredag den 7. juni, 2019.
Fakta
