Peat inversion for reducing GHG emissions from farmed organic soils (PEATINVERT)

Grovfôrproduksjon på tradisjonelt røyrgrøfta myrjord er utfordrande når det gjeld klimagassutslepp og drift av jorda. Omgraving er ein alternativ måte for dyrking og drenering av grunn og middels djup myr med drenerande mineraljord under. Mineraljord vert lagt som topplag på myra og i skråstilte lag der vatn kan drenere til undergrunn. I PEATINVERT har vi studert klimagassemisjon ved å vidareføre feltforsøket med grasproduksjon som vart etablert på omgravd og grøfta myr på Fræna i Møre og Romsdal i DRAINIMP-prosjektet. Vi etablerte nye lokalitetar for utsleppsmålingar av lystgass (N2O) og metan (CH4) på det omgravde og profilerte arealet. Øvre lokalitet (4 målepunkt) var rett under toppen på profilen og nedre lokalitet (4 målepunkt + 3 ugjødsla) var nærmare den opne grøfta mellom omgraven og grøfta myr. På øvre lokalitet er tjukkelsen på laget med mineralmateriale over torva 80-105 cm, medan det på nedre lokalitet er 45-55 cm. På grøfta myr brukte vi same lokalitet som i DRAINIMP (4 målepunkt + 3 ugjødsla). På omgravd areal vart konsentrasjon i jordlufta av N2O, CH4, O2 og CO2 målt manuelt i ulike djupner frå overflata og ned til den nedgravne torva. O2-konsentrasjonen vart også målt kontinuerleg med sensorar i overflata på nedgravd torv, og i ulike djupner på grøfta myr. Vasstand vart manuelt registrert i grunnvassbrønnar. Jorda i brønnane på omgravd areal vart analysert for tekstur, pH og innhald av karbon og nitrogen. Kontinuerleg måling av vasstand vart frå sommaren 2017 gjort på nedre lokalitet på omgravd areal og på den grøfta myra. For å finne ut om omgraving beskyttar torva mot nedbryting vart det målt øksosystemrespirasjon med mørke kammer i kampanjar rett etter slått. Samtidig vart det tatt prøver for å bestemme rotbiomasse. Det vart gjennomført inkubasjonsforsøk for å undersøke metanoksideringspotensialet i mineraljordslaget som ligg over omgravd myr. Mineraljordslaget over omgraven myr er svært fattig på organisk materiale (<0,5% tot C) og teksturen er dominert av fin sand og grov silt. Teksturen er finare og innslaget av leire er aukande mot den opne grøfta. Resultata frå analysane av karboninnhald skal brukast til framtidig undersøking av karbonlagring i mineraljordslaget. Kontinuerlege målingar av vasstand frå slutten av august 2017 til slutten av desember 2018 viser ein middel vasstand på -52 og -94 cm for høvesvis grøfta og omgravd myr. Det er tydeleg lågare jordfuktigheit på omgravd enn på grøfta myr. Det er liten skilnad i gjennomsnittleg jordtemperatur, men temperatursvingingane er større på omgravd enn på grøfta myr. Metanutsleppet frå grøfta myr (gjødsla areal) var i 2017 (vått år) og 2018 (tørt år) høvesvis 7200 og 1600 g CH4-C/daa. Frå omgravd gjødsla areal var metanutsleppet rundt 60 g CH4-C/daa frå øvre lokalitet begge år, medan det frå nedre lokalitet var 200 og 150 g i høvesvis 2017 og 2018. Resultat frå målingar av konsentrasjon av metan i jordluft på omgravd areal viste at det var stor produksjon av metan i den nedgravde torva. Metankonsentrasjonen minka etter kvart som ein nærma seg jordoverflata. Inkubasjonsforsøk i lab med jordprøver frå ulike sjikt av mineralmassen over torva viste eit gjennomgåande potensiale for metanoksidasjon. Mellom 0,1 and 1,4 mg CH4-C/hg jord vart oksidert i laboratorieforsøk ved 15°C , med tendensar til høgare opptaksrater rett over torva. Lystgassutsleppet frå grøfta, gjødsla myr var 980 og 530 g N2O-N/daa i høvesvis 2017 og 2018 medan det frå ugjødsla grøfta myr var 0 og 30 g. Frå øvre lokalitet på gjødsla omgravd areal var utsleppet 850 og 270 g N2O-N/daa, medan det frå nedre lokalitet var 1030 og 460 g N2O-N/daa desse åra. Frå ugjødsla omgravd areal var utsleppet 140 og 60 g N2O-N/daa i høvesvis 2017 og 2018. Resultat frå målingar av konsentrasjon av lystgass i jordluft, med størst konsentrasjon i øvste sjikt, tyder på at lystgass blir produsert i mineraljordslaget og ikkje i den nedgravde torva. Det låge lystgassutsleppet frå ugjødsla målepunkt både på grøfta og omgravd areal viser at lystgassutsleppet var indusert av gjødslinga. Kontinuerlege målingar viste låge O2-konsentrasjonen i den nedgravne torva. På grøfta myr målte vi i den tørraste perioden sommaren 2018 rundt 15 vol% O2 heilt ned til 55 cm djupne, medan O2-konsentrasjonen i omgraven myr aldri var over 8%. Målingar med mørkekammer i døgnet etter slåttane i 2018 viste ein CO2-fluks etter 1.slått på 143, 149 og 235 g/daa/h CO2-C og etter 2. slått på 140, 125 og 201 g/daa/h CO2-C for høvesvis omgravd øvre, omgravd nedre og grøfta myr. Rotmassen var i middel for 3 prøver 7,0, 4,8 og 4,3 mg ts/cm3 ved 1. slått og 5,2, 6,0 og 2,9 mg ts/cm3 for høvesvis omgravd øvre lokalitet, omgravd nedre lokalitet og grøfta myr. Gjennomgåande lågare rotmasse i grøfta myr betyr mindre autotrof respirasjon frå grøfta enn frå omgravd myr. Dette betyr at den større målte respirasjonen på grøfta myr er eit resultat av større heterotrof respirasjon pga større nedbryting av organisk materiale.

Gjennom arbeidet i DRAINIMP og PEATINVERT har ein resultat frå ein forholdsvis lang tidsserie frå 2014 til 2018 med utsleppsmålingar av lystgass og metan i tradisjonelt grøfta, næringsfattig myr. Denne kunnskapen bør nyttast i den norske utsleppsrekneskapen for klimagassar. Kunnskap om effekt av omgraving på utslepp av klimagassar og avling er nyttig for rådgjevarar, forvalting og bønder i forhold til å redusere utsleppet av klimagassar frå jordbruket. Kunnskapen er også nyttig i forhold til å oppnå stabile avlingar i eit framtidig våtare klima der jordbruksdrifta ofte må tilpassast korte onnevindauge der jorda er lagleg for drift.

PEATINVERT aims to increase knowledge about greenhouse gas (GHG) emissions from farmed organic soils in Norway. Current forage production on tile-drained peat soil is challenged by low drainage efficiencies and large GHG emissions. Peat inversion is a valid alternative where peat less than 1.5 m deep lies on top of self-draining mineral soil. The peat body is covered by the underlying mineral soil while maintaining connectivity to the self-draining subsoil. PEATINVERT builds on findings from a previous project (DRAINIMP,NFR no.225274) which found methane(CH4) emissions to be much lower in inverted than in tile-drained peat, and nitrous oxide (N2O) emissions in the same magnitude. PEATINVERT will study whole-year-round GHG-emissions and source/sink processes at the same location (Fræna, Sunnmøre) in adjacent fields with inverted, tile drained and uncultivated peat. To investigate whether peat inversion has a potential to protect peat from degradation, continuous O2 profiles will be monitored in both drainage systems. Discontinuous measurements of CH4 and CO2 in soil air will be used to assess the peats? CH4 production potential. Preliminary measurements suggested that the buried peat produced large amounts of CH4, which were oxidized before reaching the atmosphere. We will quantify CH4 oxidation in more detail by laboratory incubations. To arrive at a more complete GHG balance for forage production on tile-drained and inverted peat, we will estimate the C balance in both drainage systems based on measured ecosystem respiration and above- and belowground plant biomass. Present C stocks in the surface layers of inverted and tiled-drained peat will be quantified and archived. Whole-year-round measurements of N2O emissions will be used to study N2O emission patterns and response to fertilization in inverted and tile-drained peat. We will cooperate with, and actively disseminate our findings to the advisory service, farming community and regional agricultural authorities.