Mynd/HKr.
Fræðsluhornið 01. febrúar 2018

Hugleiðingar um losun og bindingu kolefnis í votlendi

Dr. Þorsteinn Guðmundsson og Dr. Guðni Þorvaldsson.
Losun á koltvísýringi við framræslu og endurheimt votlendis hefur mikið verið til umræðu undanfarið og drög að áætlun um endurheimt í  stórum stíl verið kynnt. Er hún hugsuð sem liður í mótvægisaðgerðum stjórnvalda gegn losun gróðurhúsalofttegunda. Gengið er út frá því að hægt sé að draga umtalsvert úr losun gróðurhúsalofttegunda við það að fylla upp í skurði en minna fjallað um óvissuþætti. Í þessari grein bendum við á nokkur atriði sem skipta máli og þarf að taka tillit til. 
 
Þegar votlendi sem ríkt er af lífrænum efnum er þurrkað losnar koltvísýringur (CO2) en jafnframt minnkar losun á metani (CH4) sem er önnur gróðurhúsalofttegund. Þriðja gróðurhúsalofttegundin getur myndast við ákveðin skilyrði en það er hláturgas (N2O) og ræðst m.a. af hita og raka hversu mikið verður til af henni. Þó svo að mest losni af koltvísýringi hefur hver eining hinna lofttegundanna miklu meiri áhrif.
 
Hiti og raki hafa mikil áhrif á niðurbrotshraða lífræns efnis en aðrir þættir hafa einnig áhrif t.d. sýrustig og næringarefni en umfram allt þarf súrefni að komast í jarðveginn til að niðurbrot aukist. Niðurbrot gengur hraðar fyrir sig með hækkandi hita og hæfilegum raka. Niðurbrot er minna ef sýrustig er lágt. Þá eykst losun með hækkandi magni lífræns efnis í jarðveginum. Á móti kemur að gróður getur bundið mikið kolefni, ekki síst túngrös. Rotnun og losun á CO2 er að langmestu leyti bundin við efstu lög jarðvegsins.
 
Losun gróðurhúsalofttegunda úr mýrum
 
Ísland gerir reglulega grein fyrir losun koltvísýrings út í andrúmsloftið vegna landnýtingar (LULU-CF) í skýrslu til loftslagssamnings Sameinuðu þjóðanna. Mælingar á losun koltvísýrings úr íslenskum mýrum eru hins vegar takmarkaðar og því hafa erlendir stuðlar verið notaðir til að meta losunina (1. tafla) (1,3,4). Fyrir mýrartún hafa verið notaðir stuðlar sem ætlaðir eru fyrir akurlendi (cropland) (9) en ekki graslendi (grassland). Akurlendi er land sem er unnið reglulega og í eru ræktaðar fyrst og fremst einærar tegundir. Því væri eðlilegra að nota graslendisstuðla fyrir tún hér á landi.
 
Athygli vekur hversu mikil óvissa er í losunarstuðlum IPCC og sérstaklega hversu mikið stuðlar hafa hækkað fyrir graslendi á framræstu votlendi frá 2006 til 2013 (1. tafla). Það mætti kafa ofan í hvað þar liggur að baki en það sýnir kannski fyrst og fremst að það er erfitt að mæla losunina og aðferðafræðin er enn til skoðunar. Þá eru losunarstuðlar ICPP 2013 þeir sömu fyrir temprað og norðlægt (boreal) loftslag. Velta má fyrir sér hvort losun á koltvísýringi úr íslenskum mýrum sé jafn hröð og í löndum með bæði verulega hlýrri og lengri sumur en við njótum.
 
Mælingar á losun kolefnis úr mýrum á Íslandi 
 
Fáar greinar um losun koltvísýrings úr íslenskum mýrum hafa birst.  Helsta heimildin er grein í ráðstefnuriti (6). Þá er greint frá losun koltvísýrings í tveimur MS ritgerðum ( 3,8). Þessar niðurstöður eru teknar saman í 2. töflu.  Í ráðstefnuritinu (6) er greint frá losun í mýrartúnum á Vesturlandi á árunum 2002, 2003 og 2007 og ef tekið er meðaltal mælinganna þá er árleg meðallosun á C 5,59 t/ha. Þetta er meðaltal mælinga frá fjórum stöðum en munur á losun milli staða kemur ekki fram. Þetta er meiri losun en fékkst í MS verkefnunum, jafnvel þó kolefnisinnihald í mýrinni í Mávahlíð hafi verið hátt (8). Í mýrunum á Suðurlandi var framræst og óframræst land borið saman (3). Kolefnisinnihald í framræsta landinu var mun lægra en í því óframræsta, 15,9% samanborið við 23,7%, og þessi munur var síðan notaður til að reikna losunarhraðann. Losunarhraðinn reyndist mun lægri en í mýrunum á Vesturlandi, að meðaltali 1,7 t/ha. Af þessu má sjá að breytileiki í losun er mikill og að mikils munar megi vænta eftir jarðvegi, árum og staðháttum.
 
Upptaka gróðurs á nitri (N) í tilraunareitum, sem ekki hafa fengið N-áburð, hefur oft verið mæld. Niturmagn uppskeru á þessum reitum gefur vísbendingar um hversu mikið af nitri losnar úr jarðveginum þó að ekki sé um beina mælingu að ræða. Upptaka N hefur oft verið á bilinu 15-130 kg N/ha og er meiri eftir því sem meira er af lífrænu efni í jarðveginum. Út frá mælingum í kornökrum var áætlað að u.þ.b. 1% niturforðans í efstu 30 cm jarðvegsins losnaði á vaxtartímanum (2). Þetta er að sjálfsögðu breytilegt eftir árferði og öðrum aðstæðum en hefur verið notað sem þumalfingursregla við áburðarleiðbeiningar í kornrækt. Ef t.d. 10 tonn af nitri eru í efstu 30 cm jarðvegs gætu 100 kg N/ha losnað árlega samkvæmt þessu. Ef C/N hlutfall jarðvegsins er 15 ættu 1,5 tonn af kolefni að losna um leið. Þetta er gróf nálgun og hvorki er tekið tillit til bindingar sjálfstætt lifandi örvera né sambýlis við smára. Ef 7,9 tonn af kolefni losna, eins og gert er ráð fyrir í IPCC stuðlum fyrir akurlendi, ættu 527 kg N/ha því einnig að losna, en það er gífurlegt magn. Ef losun á kolefni úr mýrum er svona mikil þyrfti því að gera grein fyrir hvað verður um allt nitrið sem óhjákvæmilega losnar í leiðinni.
 
 
Lífrænt efni í mýrum er mjög breytilegt
 
Íslenskar mýrar eru yfirleitt steinefnaríkari en mýrar í nágrannalöndunum, m.a. vegna áfoks, öskufalls, mýrarrauða og vatnsrennslis í hlíðum, og lífrænt efni er að sama skapi minna. Samkvæmt jarðvegskorti http://jardvegsstofa.lbhi.is og http://www.rala.is/ymir/ þekur mójörð (> 20 % C) um 1,2 % af landinu, svartjörð (12-20% C) um 5,5 % af landinu og blautjörð (1-12 % C) um 2,6% af landinu en allar þessar jarðvegsgerðir eru taldar til votlendis. 
 
Miðað við þessar tölur er lítill hluti af íslensku votlendi með meira en 20% kolefni, en nær allar rannsóknir á losun eru af mýrlendi með yfir 20% kolefni (2. tafla). Það má ætla að losun sé minni eftir því sem kolefni er minna eins og áður hefur komið fram.
 
Hafa ber í huga að mólendi hér á landi getur verið með meira en 20% kolefni og 10-15% C í efstu lögum er nokkuð algengt. Því má geta þess að með suðurströndinni, og víðar um landið, má víða finna sendið framræst land. Það þarf að taka tillit til þessa mikla breytileika í magni lífræns efnis þegar losun er áætluð úr þurrkuðu votlendi.
 
Framræsla votlendis er ekki alltaf einföld og í úrkomutíð getur framræst land blotnað að yfirborði. Þá er öruggt að losun gengur hægt fyrir sig og víða má finna lítið rotið torf í efstu lögum, jafnvel í túnum (11). Ennfremur eru skurðir víða gamlir og vatnsstaðan há í þeim. Þar er líklegt að losun kolefnis sé mun minni en þar sem vatnsstaðan er lág. 
 
 
Getur kolefni bundist í framræstu votlendi?
 
Kolefni getur bundist þar sem jarðvegur með mjög lágt magn lífrænna efna er ræstur fram, t.d. sendinn jarðvegur eða mólendi. Í framræstu tilraunalandi á Skriðuklaustri var allmikil söfnun kolefnis í langtímatilraun þar sem tilbúinn áburður var borinn á (10). Með áburði eykst bæði uppskera og magn lífrænna efna sem eftir verða í jarðvegi ár hvert. 
 
Grös nýta sér N sem losnar til vaxtar, a.m.k. ef losunin er innan þeirra marka að grösin ráði við að taka það upp. Fyrir hvert kg af N sem þau taka upp binda þau hins vegar 30 kg af kolefni þar sem C/N hlutfallið er miklu hærra í grösum en jarðvegi. Þurrefnisuppskera í frjósömu túni getur auðveldlega náð 9 tonnum af þurrefni/ha. Að viðbættum rótum og sprettu eftir slátt getur uppskeran orðið 13 tonn sem samsvarar 5-6 tonnum af kolefni/ha. Þó að þetta kolefni sé ekki nema að hluta langtímabinding og mikið af því fjarlægt af landinu með uppskerunni þá þarf að taka tillit til þess. Þannig fylgir auknum vexti ofanjarðar aukinn rótarvöxtur og í ræktuðu landi verður meira kolefni eftir í jarðveginum en í landi sem ekki er í rækt. Þetta geti leitt til bindingar á kolefni í framræstu landi eins og áður er getið. 
 
Stærð votlendis
 
Heildarstærð ræktaðs lands hér á landi hefur verið talin um 120.000 ha (1.200 km2) og að tæpur helmingur þess sé á þurrkuðu votlendi (500-600 km2). 
 
Í umræðum um endurheimt votlendis hefur því verið haldið fram að búið sé að þurrka um 4.200 km2 votlendis og samkvæmt tölunum hér að ofan eru þá einungis 10-15% af því nýtt sem ræktunarland. En hversu áreiðanlegar eru þessar tölur?
 
Heildarlengd skurða hefur verið áætluð 32.000 km. Til að ná 4.200 km2 þarf hver skurður að þurrka 130 m að meðaltali (65 m í hvora átt). Algengt er að 50 m séu á milli skurða hér á landi. Ef miðað er við að hver skurður þurrki 50 m (25 m í hvora átt) þá gefa 32.000 km af skurðum um 1.600 km2 af framræstu landi. Stundum er lengra á milli skurða en 50 m og jaðarskurðir þurrka meira sem og stakir skurðir og flatarmálið verður þar með meira sem því nemur. Á móti kemur að nokkuð er um skurði á þurrlendi til að losna við yfirborðsvatn þannig að ekki er allt grafið land votlendi. Töluverð óvissa er því um þessa 4.200 km2 sem notaðir hafa verið og talan gæti verið nokkuð lægri. Til að fá rétta tölu þarf góð skurða- og jarðvegskort og láta þau vinna saman. Vinna við endurmat á stærð þurrkaðs votlendis mun vera í gangi. 
 
Er endurheimt votlendis eina lausnin? 
 
Ef ætlunin er að koma í veg fyrri losun á CO2 út í andrúmsloftið þá er hækkun grunnvatnsstöðu að yfirborði besta lausnin en á að sjálfsögðu einungis við þar sem um nettó losun er að ræða. Tæpur helmingur ræktaðs lands er á framræstu landi og töluvert af beitilandi einnig. Því þarf að huga vandlega að hvar skynsamlegt sé að endurheimta votlendi og hvar landbúnaður hafi forgang. Þá hefur ekki verið athugað hvort hækka megi grunnvatnsstöðu og jafnframt stunda ræktun á nytjajurtum. Rannsóknir erlendis hafa sýnt að það er hægt og þannig mætti draga úr eða jafnvel snúa losun við í bindingu á kolefni (7). Íslenskur jarðvegur er þess eðlis að hann bindur mikið kolefni þar sem nokkrir áhrifaþættir fara saman, eðli jarðvegsins, kalt loftslag og mikill raki í jörð. Þar sem mikill raki er í jörð og kolefnishlutfall ekki hátt þyrfti að athuga hvort hækkun grunnvatnsstöðu sé yfirleitt góð lausn eða hvort ræktun og aukin frumframleiðsla geti ekki haldið kolefnisbúskap í horfinu eða jafnvel stuðlað að bindingu CO2 úr andrúmslofti. 
 
Niðurlag
 
Í þessari grein hefur verið bent á nokkra skekkjuvalda við mat á losun gróðurhúsalofttegunda úr framræstu votlendi. Helstu skekkjuvaldarnir eru óvissa um stærð þurrkaðs votlendis, breytileiki í magni lífræns efnis í votlendi sem taka þarf tillit til og takmarkaðar innlendar mælingar á losun sem gerir það að verkum að erlendir stuðlar eru notaðir. 
 
Það er ljóst að mikil vinna er enn óunnin á þessu sviði og ályktanir og ákvarðanir stjórnvalda þurfa að taka mið af því. Við vitum að takmarkað fé er til ráðstöfunar í þetta verkefni eins og svo mörg önnur og ekki hægt að ætlast til að allt sé gert í einu. Vegna þessa er mikilvægt að fara varlega í ályktunum á meðan stór göt eru í þekkingunni. Við megum heldur ekki gleyma því að þurrkað votlendi er mikilvægt ræktunarland og því takmörk fyrir því hversu mikið af því er hægt að taka úr umferð. 
 
Dr. Þorsteinn Guðmundsson prófessor í jarðvegsfræði við Landbúnaðarháskóla Íslands. 
 
Dr. Guðni Þorvaldsson, prófessor í jarðrækt við LbhÍ.
 

Heimildir
 
Couwenberg J. 2011. Greenhouse gas emissions from managed peat soils: is the IPCC reporting guidance realistic? Mires and Peat 8, Article 02, 1–10.

Friðrik Pálmason, Hólmgeir Björnsson og Jónatan Hermannsson, 2003. Nýting niturs í kornökrum. Ráðunautafundur 2003, 173-177.

Gunnhildur Eva G. Gunnarsdóttir 2017. A novel approach to estimate carbon loss from drained peatlands in Iceland (óútgefin meistararitgerð). Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.
IPCC 2013. 2013 Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands. Methodological Guidance on Lands with Wet and Drained Soils, and Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. 
 
Jón Guðmundsson 2016. Greining á losun gróðurhúsalofttegunda frá íslenskum landbúnaði. Skýrsla til Umhverfisráðuneytisins. https://www.stjornarradid.is/media/umhverfisraduneyti-media/media/PDF_skrar/Greining-a-losun-grodurhusa-vegna-landbunadar_161012JG_okt.pdf

Jón Guðmundsson og Hlynur Óskarsson 2014. Carbon dioxide emission from drained organic soils in West-Iceland. Í: Guðmundur Halldórsson, Francesca Bampa, Arna Björk Þorsteinsdóttir, Bjarni D Sigurðsson, Luca Montanarella og Andrés Arnalds (ritstjórar) Soil Carbon Sequestration for climate, food security and ecosystem services. International conference Reykjavík, Iceland, 27–29 May 2013. EU JRC Policy report JRC88412, 155–159. doi: 10.2788/17815.

Karki Sandhya, Lars Elsgaard, Tanka P Kandel og Poul Erik Lærke 2015. Full GHG balance of a drained fen peatland cropped to spring barley and reed canary grass using comparative assessment of CO2 fluxes. Environmental Monitoring and Assessessment 187(62), 1–13.

Rannveig Ólafsdóttir 2015. Carbon budget of a drained peatland in Western Iceland and initial effects of rewetting (óútgefin meistararitgerð). Landbúnaðarháskóli Íslands.

Umhverfisstofnun 2010. Emissions of greenhouse gases in Iceland from 1990 to 2008. National Inventory Report 2010.
 
Þorsteinn Guðmundsson, Hólmgeir Björnsson og Guðni Þorvaldsson 2004. Organic carbon accumulation and pH changes in an Andic Gleysol under a long-term fertiliser experiment in Iceland. Catena 56, 213–224. 

Þorsteinn Guðmundsson, Sunna Áskelsdóttir og Gudni Thorvaldsson 2014. Potential Soil Carbon Sequestration in Icelandic Grasslands. Í: Guðmundur Halldórsson, Francesca Bampa, Arna Björk Þorsteinsdóttir, Bjarni D. Sigurdsson, Luca Montanarella og Andrés Arnalds (ritstjórar) Soil Carbon Sequestration for climate, food security and ecosystem services: International conference Reykjavík, Iceland, 27–29 May 2013. EU JRC Policy report JRC88412, 147–148.