Regenerativt: Proof of concept
På Øm Klostergaard forvalter vi vores landbrug som et naturbaseret synergivirkemiddel - jordbundet af natur. Landbrug er verdens største landbaseret økosystem - det antropocæne, regenerative potentiale deri er en uundgåelig dagsorden.
Vi arbejder for at undersøge, dokumentere og skalere de regenerative virkemidler
Arealanvendelse er ifølge Stockholm Resilience Center en af de ni planetære grænser, som vi som mennesker har overskredet på et globalt plan. Det er vi nødt til at forholde os til også i Danmark.
På Øm Klostergaard er vi i forsøget om en ansvarlig arealanvendelse startet med en inddeling af vores marker i tre kategorier:
Biomark
Klimamark
Madmark
En mark er ikke bare en mark, se i vores lille ordbog hvad vi mener, når vi differentierer landbruget i vores landskab.
Landbrugets redskaber skal være både virkningsfulde og håndgribelige. Vi arbejder på praksisniveau med udvikling og integration af de regenerative principper i vores daglige drift og integrerer samtidig forsøg og dokumentation.
Dyrkningsforsøgene er vores egen forandringsteori, hvilke virkemidler kan vi operationaliserer og hvilke er virkningsfulde i vores kontekst. På Øm Klostergaard ønsker vi at undersøge og implementere følgende forsøg i driften:
Skovlandbrug
Pløjefri dyrkning
Polykulturer og samdyrkning
Afgræsning af efterafgrøder
Flerårige rækkekulturer (flerårigt korn)
40 cm række afstandsdyrkning
Kerne-inokulering
Komposttilførsel
Albrecht mikronæringsstofs balancering
Biokul / biochar
Fladekompostering / Grøngødning (beskrivelse kommer)
Gletsjermel (beskrivelse kommer)
Høstudbytte, kulstof, næringsstofbalance, bladsaftanalyse, biodiversitet, mikroliv og vandinfiltrering monitoreres på de dyrkede arealer. Yderligere monitorering implementeres specifikt for relevante forsøg.
Forsøgsdesign og dokumentation bliver løbende opdateret på denne side.
Kontakt os hvis du har idéer, skriver opgave som studerende eller på anden vis ønsker samarbejde i forbindelse med opsætning af forsøg og videns indsamling.
Madmark
Klimamark
Biomark
Skovlandbrug
Kilde: https://tporganics.eu/agroforestry-experiment-north-holland/
Billedet viser et skovlandbrug i det nordlige Holland.
Projektbeskrivelse
Formål: Projektet har til formål at demonstrere skalerbare dyrkningssystemer med afgrøder til human konsum, samt at bidrage til forskningen i, udviklingen og udbuddet af plantebaserede fødevarer produceret på en ressourceeffektiv, klima- og miljøvenlig måde.
Design: 27 ha med læbælter af skiftende val- og hasselnøddetræer med 36 m. brede kornmarker imellem.
Hvorfor skovlandbrug?
Landbruget optager 50 % af verdens beboelige landareal. Udvidelse af dyrkede arealer og græsgange, der erstattede naturlige økosystemer, gik fra et areal på 0,4 milliarder hektar tilbage i år 1020, til 1 milliard ha i 1720 og til 4,87 milliarder ha i 2016 1, 2. Denne udvidelse af landbruget har store kompromitterende indvirkninger på miljøaspekter som jordfertilitet, biodiversitet og klima 3-6.
Skovlandbrug anses af nøgleorganer indenfor EU: FN's klimapanel 7, FN's fødevare- og landbrugsorganisation 8, Den Europæiske Kommissionens landbrugspartnerskab9 og Europa-Parlamentets Forskningstjeneste, for at være et potentielt værktøj til at afbøde de ovennævnte uholdbare miljøpåvirkninger fra landbruget10. Dette gør skovlandbrugssystemerne bl.a. ved at minimere behovet for input af pesticider, gødning og kunstvanding gennem forbedring af jordens frugtbarhed, vandkvalitet, næringsstofkredsløb, vandforvaltning, bevarelse af biologisk mangfoldighed via føde og levesteder over og under jorden i de producerende systemer, samtidig med at der tilbydes markedsprodukter som mad, foder, fibre, gødning og lægemidler, samt dyrevelfærdsegenskaber som husly, skygge, naturlige omgivelser og mulighed for hudpleje 11-17.
Forsøgsreferencer med skovlandbrug
Af forskningsprojekter herhjemme så har InTRÆgrer i 2018-2020 været med til at vidensdele omkring robuste og skræddersyede dyrkningssystemer til danske forhold med agerskovbrug.
Internationalt er AGFORWARD et eksempel på et fireårigt forskningsprojekt (2014-2017) finansieret af EU’s 15 forskningsfonde for at indsamle og formidle viden gennem forskning i skovbrug og forskningssystemer i europæiske lande 18. I en meta-analyse af 61 studier kunne Mayer et al. konkludere at skovlandbrug har et potentiale for betydelig SOC-sekvestrering i tempererede klimaer 19. Varah et al. og Pardon et al. konkluderer i deres artikler at skovlandbrug i tempererede egne forbedrer hhv. bestøvningsforhold i England, og kulstoflagring, samt næringsstoftilgængelighed i jorden i Belgien, sammenlignet med monokulturelle dyrkningssystemer 20,21. Samme konklusion kom Pardon et al. til igen tre år efter, her særligt i alley cropping systemer med valnøddetræer og markafgrøder 22.
Igangværende forsøg i Danmark i perioden 2021-2024, hvor der forskes i skovlandbrug går under akronymerne SKOVGRIS, OUTFIT, MIXED, og ROBUST. Her undersøges bl.a. griseproduktion i skovlandbrugssystemer, foldkoncepter for digende søer, politisk understøttelse og spredning af skovlandbrug i EU-lande, samt effekter på planteavl og mælkeproduktion, gennem netværksdannelse, projektsamarbejde og grundforskning. Dette er med henblik på parametre som klimaaftryk, dyrevelfærd, biodiversitet, udfordringer ved frilandsproduktion og tiltagende vejrekstremer, kulstofbinding, tilbageholdelse af kvælstofudvaskning, foderværdi, og intern konkurrence blandt afgrøder i dyrkningssystemet.
I forlængelse af disse vil forsøg med skovlandbrug på Øm Klostergaard være med til at bidrage til den samlede viden omkring silvopastorale og -arable systemer i nordligt tempererede egne, som bud på resilient og biosfæregavnlig fødevareproduktion indenfor de planetære grænser.
Pløjefri dyrkning
Kilde: https://okonu.dk/mark-og-stald/ellinglund-tester-direkte-saning-af-vekselhvede
Billedet viser direkte såning af vekselhvede i perserkløver hos Ellinglund Økologi.
Projektbeskrivelse
Formål: Formålet med projektet er at undersøge effekten af pløjefri dyrkning i nordligt tempererede dyrkningssystemer med kornafgrøder på kulstofindhold og biodiversitet over og under jorden.
Design: Baselineregistrering, samt 4 duplikater og kontrolplots bestående af markstriber med 6 m. i bredden.
Hvorfor pløjefri dyrkning?
Jorderosion, nedslidning af det øverste jordlag, er kilde til tab af muldjord og forringelse af jordfertiliteten i fødevareproducerende dyrkningssystemer 23. Det kan deles op i naturligt forekommende og menneskeskabte årsager, herunder jordbearbejdning. Konventionel jordbearbejdning er en mekanisk omrokering af det øverste jordlag med en plov inden såning eller plantning af afgrøder, som bekæmper ukrudt, lufter de øverste jordlag og blander næringsstofferne jævnt i jordprofilen. Metoden er vidt udbredt. I Danmark er 93% af landbrugsarealet under plov 24 og samme praksis er gældende for ⅔ af EU’s samlede agerland 25. Denne form for jordbearbejdning kan skade jordstrukturen, biodiversiteten over og under jorden, og gør at jorden lettere eroderer 26,27. Accelererende erosion påvirker landbrugssystemernes produktivitet gennem tab af næringsstoffer, organisk materiale og reduceret vandinfiltrationsevne. Naturlige landskabers evne til at yde økosystemtjenester og habitat for arter forringes, gennem tab af næringsrige øvre jordlag og øget kemisk afstrømning 1,28–30. Foruden brug af helårs grønt plantedække, kan pløjefri dyrkning vise sig at være én af metoderne til beskyttelse af muldjorden og jordlivet.
Forsøgsreferencer med pløjefri dyrkning
Pløjefri dyrkning er en agronomisk praksis, som søger at vende tabet af jordens organiske materiale.
I et review af 95 studier og et systematisk review af 351 artikler konkluderer hhv. C. J. Smith A,C og P. M. Chalk, og Neal R. Haddaway et al., at den største koncentration af kulstof i det øvre jordlag var at finde blandt pløjefri dyrkningssystemer sammenlignet med konventionelt dyrkede systemer, hvor pløjning var anvendt 31, 32.
I en metaanalyse af 215 studier gennem 65 år på tværs af 40 lande fordelt mellem fem kontinenter, når B, María Jesús I., and O. Schmidt frem til at pløjefri dyrkning øgede mængden (127-137%) og biomassen (101-196%) af regnorme sammenlignet jord dyrket med konventionel pløjning.
I et andet review af forsøg i tempererede egne konkluderer P. Müller, et al. at pløjning er hæmmende overfor mængden, artsrigdommen og diversiteten af jordlevende biller 27, imens to andre studier viser at mikrolivet i form af bakterier, svampe and actinomycetota, vækst og funktioner hæmmes når jorden regelmæssigt forstyrres fysisk 33, 34.
Polykulturer og samdyrkning
Projektbeskrivelse
Formål: Projektet sigter efter at belyse effekten af samdyrkede markafgrøder i form af korn og bælgfrugter på fokuserede produktions- og miljøparametre.
Design: Baselineregistrering, samt 4 duplikater og kontrolplots bestående af markstriber med 6 m. i bredden.
Kilde: https://www.cfra.org/blog/farmers-can-use-relay-cropping-improve-profits-conservation
Billedet viser afgrøder dyrket side-om-side af Drew Dietz
Hvorfor polykulturer og samdyrkning?
Teknologier fra den grønne revolution bærer i dag moderne landbrug og er kendetegnet ved høje afgrødeudbytter, fossilt brændstofbaserede inputs og høj energitilførsel, hvor monokulturer forringer biodiversiteten og begrænser sig til få typer af afgrøder koncentreret i store landområder 35, hvilket er fødevaresikkerhedsmæssigt sårbart, da monokulturelle systemer har lav modstandsdygtighed overfor stigende tilfælde af vejrekstremer skabt af klimakrisen 5. Polykulturelle systemer huser to eller flere afgrødearter dyrket sammen på forskellige måder, herunder blandet samdyrkning, række-samdyrkning, stribedyrkning og undersåning. Diversitet af afgrøder i markfladen medfører en række positive effekter sammenlignet med monokulturelle fødevaresystemer såsom forbedring af udbyttet, miljøsikkerhed, produktionsbæredygtighed og større økosystemtjenester 36, 37. Disse landbrugssystemer giver mulighed for at dyrke en række forskellige afgrøder, sikret produktion, effektiv brug af ressourcer, mindre chance for afgrødeskader fra skadedyr og sygdomme og korrekt brug af den menneskelige arbejdsstyrke med en standardindkomst 38.
Forsøgsreferencer med polykulturer og samdyrkning
Martin-Guay et al., Li et al. og Reiss og Drinkwater har observeret øgede høstudbytter og robusthed i systemet, forbundet med samdyrkning 39–41, Raseduzzaman og Jensen konstaterede stabilite udbytter 42, Bélanger et al. opnåede forbedret afgrødekvalitet 43, Boudreau og Gaba et al. registrerede reduceret skadedyrs- og sygdomspåvirkning 44, 45, Connolly et al. og Hoerning et al. har deres artikler beskrevet polykulturers forbedrede ukrudtsbekæmpelse 46, 47, Gaba et al. og Raskin et al. konkluderede deres forsøg at deres samdyrkningssystemer havde et reduceret inputbehov 45, 48, Cong et al. og Li et al. fandt forbedret jordsundhed ved deres polykultureksperimenter 49, 50, støtte til en bred vifte af indfødte bestøvere berettes om i artiklerne skrevet af Eberle et al. og Forcella et al. 51, 52, samt en række andre økosystemtjenester, herunder bevarelse af vilde dyrearter, forbedring af vandkvalitet og kulstofbinding berettes om af Weyers et al. og Malézieux et al. i artiklerne fra deres studier af afgrødeblandinger sammenlignet med monokulturelle dyrkningssystemer 53, 54.
Rækkedyrkning, 40 cm rækkeafstand
Kilde: https://icrofs.dk/aktuelt/nyheder/nyhed/artikel/raekkedyrkning-af-korn-med-efterafgroede-tegner-lovende
Billedet viser rækkedyrkning med 25 cm rækkeafstand fra forskningsprojektet RowCrop
Projektbeskrivelse
Formål: Projektet sigter mod at udvikle, evaluere og demonstrere et nyt rækkedyrkningssystem hvor effektiviteten øges gennem integration af rækkedyrkede efterafgrøder med traditionelle landbrugsafgrøder.
Design: 40 cm rækkeafstand af korn med undersåede kvælstoffikserende efterafgrøder i 4 duplikater og kontrolplots bestående af markstriber med 6 m. i bredden.
Hvorfor rækkedyrkning med små afstande?
Nitrogen (N) er et af de vigtigste næringsstoffer for plantevækst som gerne sikres tilgængelig for afgrøderne gennem gødskning. Forkert håndtering af N-gødning fører globalt til udvaskning af nitrat (NO3−) fra landbrugsjord, som ender i grundvandet og naturlige vandsystemer, hvor høje koncentrationer kan være skadelig for mennesker at indtage gennem drikkevand, og skabe eutrofiering i det økologiske vandmiljø, herunder floder, fjorde og søer 55. På samme tid udfordrer utilstrækkelig forsyning af N samt konkurrerende pionerarter i form af ukrudt fødevaresikkerheden gennem ustabile og reducerede høstudbytter fra produktionssystemerne 56. Her kan traditionelle landbrugsafgrøder som korn dyrket i rækker med efterafgrøder integreret imellem hjælpe mod nitratudvaskningen, øge graden af selvforsyning af kvælstof til kornafgrøder og samtidig effektivt bekæmpe ukrudt 57. På denne måde vil systemet opnå bedre jordfrugtbarhed, kulstofindhold og samlet biodiversitet i markfladen med høje, stabile udbytter 58,59.
Forsøgsreferencer med 40 cm række afstandsdyrkning
Dette forskningsfelt er endnu forholdsvis ungt, og med inspiration fra de britiske Wildfarmed og danske projekt RowCrop er Øm Klostergaard meget imødekommende overfor yderligere litteratur og studier på området.
ICROFS finder at deres forsøg med rækkedyrkning af korn og efterafgrøder viser betydeligt reduceret nitratudvaskning, behov for tilførsel af kvælstof og mekanisk ukrudtsbekæmpelse, højere kulstoflagring i jorden, samt forøgede høstudbytter, sammenlignet med marker med konventionel ukrudtsbekæmpelse 60.
Albrecht mikronæringsstof balancering
Kilde: https://taurus.ag/micronutrient-challenges/
Billedet viser en plantes rødder med forskellige mikronæringsstoffer
Projektbeskrivelse
Formål: Imens forskere internationalt ser bort fra Albrecht-analysens ellers bredspektret fokus på dyrkningsjorden, bruger flere avlere og agronomer denne ramme til at vejlede beslutninger om jord- og afgrødeforvaltning. Her betales en høj pris for en analyse som ingen dokumenteret effekt har af at følge anbefalingerne, hvilket kan betyde unødige omkostninger og eventuelt overgødskning66. Tilhængere bekræfter imidlertid at metoden er en levedygtig tilgang til effektivt at håndtere ukrudt, skadedyr og forbedre den overordnede jordkvalitet, hvilket i sidste ende forbedrer afgrødeudbyttet. Tidligere forskning til støtte for disse påstande mangler, men ny videnskabelig forskning kan bringe alternativ indsigt i BCSR-filosofien og vil hjælpe universitetsprofessionelle med bedre at hjælpe avlere og andre klienter om fordelene og ulemperne ved jordbalancering 72.
Hvorfor Albrecht-analysen?
Albrecht-analyse er en udvidet form for jordanalyse som igennem mange år har været anvendt i mange år i England. Den giver en bredere indsigt i jordens beskaffenhed og tilgængelighed af jordens pulje af næringsstoffer, evne til at holde på og balancering af (mikro)næringsstoffer og mineraler, organisk materiale, kulstofindhold, reaktionstal, jorddensitet, kationer og forholdstal imellem kationer m.m. Informationerne fra jordprøver tolkes ud fra Liebigs minimumslov, hvor plantevækst og høstudbytter begrænses af det mindst tilgængelige næringsstof. Analysen kan i så fald benyttes til at planlægge og sikre balancerede og levende jordforhold gennem anbefalede mængder af gødskningstilførsel baseret på BSCR-metoden (basemæthedsgrad). BCSR-tilgangen fokuserer på opretholdelse af et ideelt forhold mellem basiskation (Ca2+, Mg2+ og K+) mætninger på jordudvekslingsstederne for at maksimere afgrødeudbyttet, gennem jordbalancering (ændringer i forholdet mellem grundlæggende kationmætninger i jord). Data fra Albrecht-analyserne er dog svære at sammenligne med data fra de klassiske jordanalyser da metoderne for beregning og analyse afviger. Husted, 2020 konkluderer i sin faglige vurdering af det videnskabelige arbejde, der ligger bag BCSR-systemet, at forsøgene bag ikke giver tilstrækkeligt videnskabeligt belæg for metoden, da der mangler nutidige standarder for præcise beskrivelser, statistik og markforsøg 66. I en nyere undersøgelse af BCSR-metoden konkluderer Culman et al., 2021 manglende sammenhæng mellem det ideelle kationforhold og plantevækst 67. Zhu et al. 2019 finder dog sammenhæng mellem Albrecht-anbefalinger og jordstruktur 68. Her erklærer Husted, 2020 sig uenig, og udtrykker at der savnes argumenter for en reel sammenhæng 66. På baggrund af denne uklarhed er det relevant for Øm Klostergaard at istemme sig arbejdet i USA og Schweiz 69 med at få flere tidssvarende studier til dokumentation af effekten ved Albrecht-analysen, for dermed at kunne orientere sig med større sikkerhed, i blandt de aktuelle jordprøveanalyser til rådighed i dag.
Forsøgsreferencer med Albrecht-analysen
I et 6-årigt forsøg med ændrede Ca/ Mg ratioer i produktionssystemer med majs og soja, konkluderer Chaganti et al., 2021 at behandlingen ingen effekt havde på jordsundheden (målt ved permanganat-oxiderbart kulstof, mineraliserbart kulstof og jordprotein), jordens fysiske kvalitet (målt ved aggregeret stabilitet, infiltrations- og penetrationsmodstand), og afgrødeudbyttet, sammenlignet med kontrollen 70.
I et review af flere studier (inkl. dem af skaberne bag Albrecht-analysen selv) kommer Kopittke og Menzies, 2007 frem til at jordens kemiske, fysiske og biologiske frugtbarhed af generelt ikke påvirkes af forholdet mellem Ca, Mg og K 71.
I et studie tester Culman et al. 2021 fem hypoteser omkring Albrecht-metoden og finder at (a) offentliggjort peer-reviewed litteratur om BCSR er begrænset og dateret, (b) der er udbredt enighed blandt forskere indenfor jordfrugtbarhed om, at BCSR ikke er en legitim praksis for jordforvaltning, (c) undersøgelser af tilførsel af kalk og gips til landbrugsjord kan give indsigt i effektiviteten af BCSR, og (d) i mange jordarter vil styring af jordens surhedsgrad også afbalancere jord i BCSR ideelle mætningsprocenter 67.
Kerne-inokulering
Kilde: https://www.resoilutions.com/unsere-forschung/saatgutbeschichtung-2020
Billedet viser et forsøg med kerne-inokulering i Belgien
Projektbeskrivelse
Formål: Projektet har til formål at teste positive effekter på afgrøde og jordbiologien i forbindelse med inokulering af frø.
Design: Sammenligning af frø med henholdsvis inokulering fra købt produkt (eksempelvis Bioosa, BioMix eller Chr. Hansens), inokulering med eget produkt (eksempelvis kompost-te, urteblanding, eller tang-ekstrakt) og kontrolfelt uden inokulering.
Hvorfor kerne-inokulering?
Agrokemikalier og vanding er almindelig landbrugspraksis for at sikre eller øge udbytter og sygdomsresistens på den enkelte mark, men skaber samtidig en afhængighed af høje inputs. For at reducere forureningspotentialet fra landbruget og minimere vandforbruget er der behov for lav-input metoder der kan sikre eller øge udbytter og samtidig genopbygge jordens selvforsyningsgrad af næringsstoffer, tilbageholde vand og minimere udvaskningen 61. Formålet med at inokulere frø er at fremme udbredelsen af mykorrhizasvampe og rhizobiabakterier for at spare på gødning og øge jordens og plantens modstandsdygtighed, høstudbytte og afgrødens kvalitet 62-64 . Mykorrhizasvampe i mange forskellige arter findes naturligt i alle jorde, også helt almindelig have- og markjord 64. Innokulering kan derfor både bestå af et købt produkt eller egen opformering af mikroorganismer. Dokumentation og resultater fra stor-skala tilførsel af biostimulanter inden for en fornuftig økonomisk ramme og med effektive inokuleringsmetoder er begrænsede 63.
Forsøgsreferencer med kerne-inokulering
Internationalt findes der en del forsøg med direkte podning af plant-growth-promoting rhizobacteria (PGPR) og arbuscular mycorrhizal (AM) fungus. Rocha et al. (2019) har ved podning af Blak-eyed pea, Vigna unguiculata (L.) med bakteriekulturen Pseudomonas libanensis TR1 og svampekulturen Rhizophagus irregularis (multiple isolates) under lav-input betingelser fundet øget skudvækst med 76 % mmålt i tørvægt, samt en øgning på 52 % i antal bælge pr. plante og 56 % i antal frø per plante. Derudover fandt de et øget udbytte på 56% i forhold til den ikke-inokulerede kontrolafgrøde. Der blev observeret højere organisk materiale og lavere pH i marken med de inokulerede frø 63.
Géraud Dumont de Chassart (landmand i Belgien) har i samarbejde med Resoilution opsat et inokuleringsforsøg med en blanding bestående af 10 L slurry + 1 L aktivt luftet kompkost te (AACT) per 265 kg frø med bryggetid på 36 timer ved 20 grader celcius og har fundet øget udbytte, der primært skyldes tidligere og mere uniform spiring af de inokulerede frø fremfor kontrolafgrøde og dermed også resulterer i større protein, cellulose og aske indhold pr. hektar, trods ingen signifikant forskel per kg tørvægt 62.
Biokul
Kilde: https://www.rhs.org.uk/soil-composts-mulches/biochar
Det forstørrede billede viser de mange åbne porer der findes i biokul
Projektbeskrivelse
Formål: Projektet sigter mod at belyse forskellige effekter ved tilførsel af biokul til landbrugsjord, herunder påvirkning af afgrøder, livet i jorden og flere miljø- samt klimaaspekter.
Design: Baselineregistrering, samt 4 duplikater af spredetests og udbringning i marken, samt kontrolplots bestående af markstriber med 6 m. i bredden.
Hvorfor biokul?
Biokul er pyrogent kulstofrigt materiale genereret fra biomasse og er det faste produkt af processen pyrolyse. Karbonisering nedbryder dele af biomassen, men bevarer en stor del af dets kulstofindhold. Anvendelsen af biochar er bred og i forbindelse med global muldsvind fra landbrugsjord og drivhuseffekt som resultat af CO2 udledning er man begyndt at undersøge potentialet for jordforbedring og kulstoflagring ved tilførsel af biokul til produktionsjord 73, 74. Dette er dog endnu et ungt forskningsområde, hvor korte forsøg med drivhus- og laboratorieforsøge er modstridende og data fra langvarige markforsøg er begrænset, især under tempererede klimatiske forhold 75, 76. Et forskningsprojekt med biochar på Øm Klostergaard vil bidrage med viden om pyrolyserestproduktets potentiale som middel til forbedring af jordfrugtbarhed og lagring af kulstof i jorden.
Forsøgsreferencer med biokul
I et fireårigt markforsøg konkluderer Haider et al. at tilførsel af biochar til landbrugssystemer ikke øger høstudbytterne, men derimod var årsag til mangan-mangel i majs under de første måneders dyrkning. Nitratretentionen blev øget i de øverste 15 cm af jordlaget og forbedrede jordfugtigheden. Biochar kunne ikke afhjælpe N-optagelsesbegrænsning under tørkeforhold. Den samme jord og biokul gav forskellige resultater i et drivhus sammenlignet med feltundersøgelsen 76. Samme konklusion kom Wei et al. til i deres længerevarende markforsøg med vinter-hvede og majs under tempererede forhold, hvor biochar ikke ændrede på udbytterne, men fik kulstofkoncentrationen i jorden til at stige 77.
I et flerårigt markforsøg med majs, konkluderer Güereña et al. at tilførsel af biochar til frugtbar jord i et tempereret klima ikke forbedrer afgrødevækst eller kvælstofforbrugseffektivitet, men øger tilbageholdelse af N i muldjorden 78.
Flerårige markafgrøder
Kilde: https://nyheder.ku.dk/alle_nyheder/2021/05/hvedegraes-kan-saenke-co2-udledning-i-landbruget-markant/, Kernza.org / Landinstitute.org
Billedet viser en mark med hvedegræs. Hvedegræs er en flerårig art med dybt rodnet, der er nært beslægtet med hvede og kan vokse herhjemme.
Projektbeskrivelse
Formål: Et studie i flerårige markafgrøder sigter mod at belyse de biologiske effekter ved landbrugsjord domineret af dybere rodsystemer, her med perspektiv til bedre udnyttelse af ressourcer som vand, næring, højere kulstoflagringsrate og samlet robusthed i dyrkningsfladen og i de dybere jordlag.
Design: Baselineregistrering, samt 4 duplikater og kontrolplots bestående af markstriber med 6 m. i bredden.
Hvorfor flerårige afgrøder?
Etårige korn udgør over 70 % af vores globale kalorieforbrug og over 70 % af vores globale afgrødearealer 79. For at sikre etårige markafgrøders etablering og vækst i konkurrencen om sollys, næringsstoffer og vand, især som frøplanter, ser landmænd inden for konventionelt landbrug sig nødsaget til årligt at pløje og sprøjte med herbicider. Denne mekaniske og kemiske kamp imod ukrudt accelerer tab af kulstof fra muldjorden til atmosfæren, jorderosion, nedsivning af kemi og næring, samt ændringer i jordens liv 80, 81. Gennem et behov for dyre råmaterialer risikerer landmænd med etårige markafgrøder økonomisk ustabilitet og høje driftsomkostninger til jordbearbejdning og såning. Flerårige markafgrøder kræver ikke gensåning, pløjning og herbicidapplikationer for at etablere sig, men er robuste, forbygger jorderosion og forbedrer jordens struktur med deres mulighed for bedre at etablere rodsystemer80. De øger økosystemets næringsstofretention, kulstofbinding og vandinfiltration og kan bidrage til tilpasning og afbødning af klimaændringer79.
Forsøgsreferencer med flerårige markafgrøder
I et markforsøg med en- og flerårige kornafgrøder konkluderer Kim et al. at der er reduceret metangasudledning ved omlægning af enårige systemer til flerårige med kornafgrøder i tempererede egne82.
I et andet markforsøg kommer Kim et al. frem til at flerårige kornafgrøder optager mere CO2 og lagrer mere kulstof i jorden83. I forsøg med Kernza® (hvedegræs (Thinopyrum intermedium), slægtning af enårig hvede) konkluderer hhv. Strohm et al., Mackelprang, R og McKenna at diversiteten af svampe og bakterier er større i jord med flerårige hvedegræs, sammenlignet med jord med enårig hvede 81, 84-87(Mackelprang et al. 2018; McKenna et al. 2020; Murugan et al. 2014; Strohm et al. 2023).
Sidst opdateret den 03.01.2024
Referenceliste:
1. Ritchie, H. & Roser, M. Environmental impacts of food production Environmental impacts of food and agriculture. Our world Data 1–40 (2020).
2. Goldewijk, K. K., Beusen, A., Doelman, J. & Stehfest, E. Anthropogenic land use estimates for the Holocene - HYDE 3.2. Earth Syst. Sci. Data 9, 927–953 (2017).
3. Tilman, D., Cassman, K. G., Matson, P. A., Naylor, R. & Polasky, S. Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature 418, 671–677 (2002).
4. Larson, G. et al. Worldwide phylogeography of wild boar reveals multiple centers of pig domestication. Science 307, 1618–1621 (2005).
5. Foley, J. A. et al. Global consequences of land use. Science (80-. ). 309, 570–574 (2005).
6. Steinfeld, H. et al. Livestock’s long shadow: environmental issues and options. (Food & Agriculture Org., 2006).
7. Shukla, P. R. et al. IPCC, 2019: Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. (2019).
8. FAO. Fao soils portal, Management, Soil Carbon sequestration. http://www.fao.org/soils-portal/soil-management/soil-carbon-sequestration/en/ (2017).
9. EIP-AGRI. Introducing woody vegetation into specialised crop and livestock systems. 32 (2017).
10. Augere-Granier, M.-L. Agroforestry in the European Union. EPRS - Eur. Parliam. Res. Serv. 11 (2020).
11. Oelbermann, M., Paul Voroney, R. & Gordon, A. M. Carbon sequestration in tropical and temperate agroforestry systems: a review with examples from Costa Rica and southern Canada. Agric. Ecosyst. Environ. 104, 359–377 (2004).
12. Dagar, J. C., Gupta, S. R. & Teketay, D. Agroforestry for degraded landscapes. Volume 1 : recent advances and emerging challenges. Agroforestry for degraded landscapes. Volume 1 : recent advances and emerging challenges (Springer, 2020).
13. Bentrup, G., Hopwood, J., Adamson, N. L. & Vaughan, M. Temperate agroforestry systems and insect pollinators: A review. Forests 10, 981- (2019).
14. Mosquera-Losada, M. R. & Prabhu, R. AGROFORESTRY FOR SUSTAINABLE AGRICULTURE. (BURLEIGH DODDS SCIENCE PU., 2019).
15. Beule, L., Vaupel, A. & Moran-Rodas, V. E. Abundance, Diversity, and Function of Soil Microorganisms in Temperate Alley-Cropping Agroforestry Systems: A Review. Microorg. 10, 616- (2022).
16. Tsonkova, P., BÖHM, C., QUINKENSTEIN, A. & FREESE, D. Ecological benefits provided by alley cropping systems for production of woody biomass in the temperate region: a review: Agroforestry for Conserving and Enhancing Biodiversity. Agrofor. Syst. 85, 133–152 (2012).
17. Vandermeulen, S., Ramírez-Restrepo, C. A., Beckers, Y., Claessens, H. & Bindelle, J. Agroforestry for ruminants: A review of trees and shrubs as fodder in silvopastoral temperate and tropical production systems. Anim. Prod. Sci. 58, 767–777 (2018).
18. Agforward. Home - Agforward - Dansk. https://www.agforward.eu/index.php/dk/forside.html (2020).
19. Mayer, S. et al. Soil organic carbon sequestration in temperate agroforestry systems – A meta-analysis. Agric. Ecosyst. Environ. 323, 107689 (2022).
20. Pardon, P. et al. Trees increase soil organic carbon and nutrient availability in temperate agroforestry systems. Agric. Ecosyst. Environ. 247, 98–111 (2017).
21. Varah, A., Jones, H., Smith, J. & Potts, S. G. Temperate agroforestry systems provide greater pollination service than monoculture. Agric. Ecosyst. Environ. 301, 107031- (2020).
22. Pardon, P. et al. Juglans regia (walnut) in temperate arable agroforestry systems: effects on soil characteristics, arthropod diversity and crop yield. Renew. Agric. food Syst. 35, 533–549 (2020).
23. Toy, T. J., Foster, G. R. & Renard, K. G. Soil erosion : processes, prediction, measurement, and control. Soil erosion : processes, prediction, measurement, and control (John Wiley & Sons, 2002).
24. Holstrup, G. et al. Sådan ligger landet. Danmark i tal 2019 2 (2019).
25. Avis, E. L. A. D. & Arbor, A. Agri-environmental indicator - tillage practices. 1259, 1–10 (2020).
26. Shen, X.-L. et al. Progress on the effects of conservation tillage on soil aggregates, microbes, and nematode communities. J. Agric. Resour. Environ. 37, 361–370 (2020).
27. Müller, P., Neuhoff, D., Nabel, M., Schiffers, K. & Döring, T. F. Tillage effects on ground beetles in temperate climates: a review. Agron. Sustain. Dev. 42, (2022).
28. Pimentel, D. Soil Erosion: A Food and Environmental Threat. Environ. Dev. Sustain. 8, 119–137 (2006).
29. Al-Kaisi, M., Hanna, M.,Tidman, M. Frequent tillage and its impact on soil quality. ICM News Arch. 1–7 (2023).
30. Briones, M. J. I. & Schmidt, O. Conventional tillage decreases the abundance and biomass of earthworms and alters their community structure in a global meta-analysis. Glob. Chang. Biol. 23, 4396–4419 (2017).
31. Smith, C. J. & Chalk, P. M. Carbon (δ13C) dynamics in agroecosystems under traditional and minimum tillage systems: a review. Soil Res. 59, 661–672 (2021).
32. Haddaway, N. R. et al. How does tillage intensity affect soil organic carbon? A systematic review. Environmental Evidence vol. 6 (BioMed Central, 2017).
33. Young, I. M. & Ritz, K. Tillage, habitat space and function of soil microbes. Soil Tillage Res. 53, 201–213 (2000).
34. Huang, B., Wang, M., Jin, X., Zhang, Y. & Hu, G. Effects of different tillage measures on soil microbes and enzymatic activity. Nat. Environ. Pollut. Technol. 19, 1443–1452 (2020).
35. Tilman, D., Cassman, K. G., Matson, P. A., Naylor, R. & Polasky, S. Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature 418, 671–677 (2002).
36. Moore, V. M. et al. Plant Breeding for Intercropping in Temperate Field Crop Systems: A Review. Front. Plant Sci. 13, (2022).
37. Maitra, S. et al. Intercropping—A low input agricultural strategy for food and environmental security. Agronomy 11, 1–28 (2021).
38. Anil, L., Park, J., Phipps, R. H. & Miller, F. A. Temperate intercropping of cereals for forage: A review of the potential for growth and utilization with particular reference to the UK. Grass Forage Sci. 53, 301–317 (1998).
39. Martin-Guay, M.-O., Paquette, A., Dupras, J. & Rivest, D. The new Green Revolution: Sustainable intensification of agriculture by intercropping. Sci. Total Environ. 615, 767–772 (2018).
40. Li, C. et al. Syndromes of production in intercropping impact yield gains. Nat. Plants 6, 653–660 (2020).
41. Reiss, E. R. & Drinkwater, L. E. Cultivar mixtures: A meta-analysis of the effect of intraspecific diversity on crop yield: A. Ecol. Appl. 28, 62–77 (2018).
42. Raseduzzaman, M. & Jensen, E. S. Does intercropping enhance yield stability in arable crop production? A meta-analysis. Eur. J. Agron. 91, 25–33 (2017).
43. Bélanger, G., Castonguay, Y. & Lajeunesse, J. Benefits of mixing timothy with alfalfa for forage yield, nutritive value, and weed suppression in northern environments. Can. J. Plant Sci. 94, 51–60 (2014).
44. Boudreau, M. A. Diseases in Intercropping Systems. Annu. Rev. Phytopathol. 51, 499–519 (2013).
45. Gaba, S. et al. Multiple cropping systems as drivers for providing multiple ecosystem services: from concepts to design. Agron. Sustain. Dev. 35, 607–623 (2015).
46. Connolly, J. et al. Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: A continental-scale experiment. J. Appl. Ecol. 55, 852–862 (2018).
47. Hoerning, C., Wells, M. S., Gesch, R., Forcella, F. & Wyse, D. Yield tradeoffs and weed suppression in a winter annual oilseed relay-cropping system. Agron. J. 112, 2485–2495 (2020).
48. Raskin, D., Wells, M. S., Grossman, J. M., Coulter, J. A. & Sheaffer, C. C. Yield and economic potential of spring-planted, pea-barley forage in short-season corn double-crop systems. Agron. J. 109, 2486–2498 (2017).
49. Cong, W. F. et al. Intercropping enhances soil carbon and nitrogen. Glob. Chang. Biol. 21, 1715–1726 (2015).
50. Li, X.-F. et al. Long-term increased grain yield and soil fertility from intercropping. Nat. Sustain. 4, 943–950 (2021).
51. Eberle, C. A. et al. Using pennycress, camelina, and canola cash cover crops to provision pollinators. Ind. Crops Prod. 75, 20–25 (2015).
52. Forcella, F. et al. Weather and landscape influences on pollinator visitation of flowering winter oilseeds (field pennycress and winter camelina). J. Appl. Entomol. 145, 286–294 (2021).
53. Weyers, S. L. et al. Surface runoff and nutrient dynamics in cover crop–soybean systems in the Upper Midwest. J. Environ. Qual. 50, 158–171 (2021).
54. Malézieux, E. et al. Mixing plant species in cropping systems: concepts, tools and models. A review. Agron. Sustain. Dev. 29, 43–62 (2009).
55. Kirchmann, H., Johnston, A. E. J. & Bergström, L. F. Possibilities for reducing nitrate leaching from agricultural land. Ambio 31, 404–408 (2002).
56. Vogeler, I., Jensen, J. L., Thomsen, I. K., Labouriau, R. & Hansen, E. M. Fertiliser N rates interact with sowing time and catch crops in cereals and affect yield and nitrate leaching. Eur. J. Agron. 124, 126244 (2021).
57. Melander, B., Rasmussen, I. A. & Olesen, J. E. Legacy effects of leguminous green manure crops on the weed seed bank in organic crop rotations. Agric. Ecosyst. Environ. 302, 107078 (2020).
58. Notaris, C. D. E., Sørensen, P., Rasmussen, J., Olesen, J. E. & Allé, B. ROW SPACING AND CATCH CROP ESTABLISHMENT IN ORGANIC ARABLE SYSTEMS : A WAY TO INCREASE BIOLOGICAL N FIXATION 14 th ESA Congress 5 – 9 th September 2016 Edinburgh , Scotland. 60, 57–58 (2016).
59. Coolman, R. M. & Hoyt, G. D. Increasing Sustainability by Intercropping. Horttechnology 3, 309–312 (2018).
60. Olesen, J. E. RowCrop. 1–5 (2023).
61. Mateo-Sagasta, J., Zadeh, S.M., Turral, H., Burke, J. Water Pollution from Agriculture: A Global Review. Food Agric. Organ. 1–35 (2017).
62. Resoilutions. Seed Coating 2020. https://www.resoilutions.com/unsere-forschung/saatgutbeschichtung-2020 (2020).
63. Rocha, I. et al. Using microbial seed coating for improving cowpea productivity under a low-input agricultural system. J. Sci. Food Agric. 100, 1092–1098 (2020).
64. Nygaard Sørensen, J. & Larsen, J. Mykorrhiza og rhizobia. Praktisk økologi vol. 27 22–25 (2007).
65. FRDK. FRDK efterlyser mere viden om kompost-te. https://frdk.dk/frdk-efterlyser-mere-viden-om-kompost-te/ (2022).
66. Husted, S. Faglig vurdering af Albrecht og Solvita jordanalysernes egnethed til bestemmelse af jordens frugtbarhed. 1–16 (2020).
67. Culman, S. W. et al. Base cation saturation ratios vs. sufficiency level of nutrients: A false dichotomy in practice. Agron. J. 113, 5623–5634 (2021).
68. SEGES. Baggrunden for Albrecht-analysen. (2021).
69. Measures, M. Soil Management for Sustainable Food Production and Environmental Protection. 83 (2018).
70. Chaganti, V. N. et al. Base cation saturation ratios, soil health, and yield in organic field crops. Agron. J. 113, 4190–4200 (2021).
71. Kopittke, P. M. & Menzies, N. W. A Review of the Use of the Basic Cation Saturation Ratio and the “Ideal” Soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 71, 259–265 (2007).
72. Chaganti, V. N. & Culman, S. W. Historical Perspective of Soil Balancing Theory and Identifying Knowledge Gaps: A Review. Crop. Forage Turfgrass Manag. 3, 1–7 (2017).
73. Weber, K. & Quicker, P. Properties of biochar. Fuel 217, 240–261 (2018).
74. Lee, J., Kim, K.-H. & Kwon, E. E. Biochar as a Catalyst. Renew. Sustain. Energy Rev. 77, 70–79 (2017).
75. Mukherjee, A. & Lal, R. biochar dilemma. Soil Res. (Collingwood, Vic.) 52, 217–230 (2014).
76. Haider, G., Steffens, D., Moser, G., Müller, C. & Kammann, C. I. Biochar reduced nitrate leaching and improved soil moisture content without yield improvements in a four-year field study. Agric. Ecosyst. Environ. 237, 80–94 (2017).
77. Wei, W., Liu, S., Cui, D. & Ding, X. Interaction between nitrogen fertilizer and biochar fertilization on crop yield and soil chemical quality in a temperate region. J. Agric. Sci. 159, 106–115 (2021).
78. Güereña, D. et al. Nitrogen dynamics following field application of biochar in a temperate North American maize-based production system. Plant Soil 365, 239–254 (2013).
79. Land Institute. 2023. ‘Perennial Grain Crops: New Hardware for Agriculture’. Retrieved (https://landinstitute.org/our-work/perennial-crops/).
80. Glover, J D et al. 2010. ‘Increased Food and Ecosystem Security via Perennial Grains’. Science (American Association for the Advancement of Science) 328(5986):1638–39.
81. Murugan, Rajasekaran, Heinz Josef Koch, and Rainer Georg Joergensen. 2014. ‘Long-Term Influence of Different Tillage Intensities on Soil Microbial Biomass, Residues and Community Structure at Different Depths’. Biology and Fertility of Soils 50(3):487–98.
82. Kim, K., Daly, E.J. & Hernandez-Ramirez, G. 2021. ‘Perennial Grain Cropping Enhances the Soil Methane Sink in Temperate Agroecosystems’. Geoderma 388:114931.
83. Kim, K. et al. 2022. ‘Carbon and Water Dynamics of a Perennial versus an Annual Grain Crop in Temperate Agroecosystems’. Agricultural and Forest Meteorology 314:108805.
84. Mackelprang, Rachel, Alyssa M. Grube, Regina Lamendella, Ederson da C. Jesus, Alex Copeland, Chao Liang, Randall D. Jackson, Charles W. Rice, Stefanie Kapucija, Bayan Parsa, Susannah G. Tringe, James M. Tiedje, and Janet K. Jansson. 2018. ‘Microbial Community Structure and Functional Potential in Cultivated and Native Tallgrass Prairie Soils of the Midwestern United States’. Frontiers in Microbiology 9(AUG):1–15.
85. McKenna, Thomas P., Timothy E. Crews, Laura Kemp, and Benjamin A. Sikes. 2020. ‘Community Structure of Soil Fungi in a Novel Perennial Crop Monoculture, Annual Agriculture, and Native Prairie Reconstruction’. PLoS ONE 15(1):1–15.
86. Strohm, Tess Noble, Shannon Ryan, Carolina Oliveira de Santana, M. Eli Dueker, and Gabriel G. Perron. 2023. ‘Soil Microbiomes Associated with a Novel Perennial Grain Cultivated under Temperate Agricultural Conditions’. Microbiology Resource Announcements 12(7):e00204-23.
87. Innovationsfonden. 2023. ‘Hvedegræs – En Kommende Afgrøde, Der Kan Lagre CO2 i Jorden’. Retrieved (https://innovationsfonden.dk/da/i/historier/hvedegraes-en-kommende-afgroede-der-kan).