EJP-Soil First call: Understanding tradeoffs and interactions between SOC stocks and GHG emissions for climate-smart agri-soil management

Det er mer karbon i jord enn i vegetasjon og atmosfæren til sammen. Mye av jordkarbonet har imidlertid gått tapt gjennom arealbruksendringer, erosjon, intensiv jordbruk og urbanisering - med uheldig utfall for jordhelse og matsikkerhet. Internasjonale anstrengelser sikter nå på jordbruk å finne løsninger, blant annet med å finne «klimasmarte» dyrkingsmetoder som kan øke og stabilisere jordens karboninnhold over tid («karbonfarming»). Et grunnleggende problem med dette er at økt binding av organisk karbon i jord kan føre til økte utslipp av lystgass (N2O) og metan (CH4). TRUESOIL undersøker avveininger mellom karbonfangst og klimagassutslipp i ulike dyrkingssystem og klimater for å regne seg fram til den ‘sanne’ klimagevinsten ved dyrkingsmetoder som har blitt foreslått til å øke jordens karbonlager. Dette gjøres med å samtidig måle eller estimere CO2 balansen og CH4/N2O utslipp i dyrkingssystemer som bruker dekkvekster (NOR), redusert jordarbeiding (GER), biokull (POR) ulike artsblandinger i eng (FIN) eller ulike gjødslingsregime (IR). I tillegg anvendes det regntak i 5 systemer for å undersøke hvordan tørkestress påvirker karbonstabilitet i jord. Totalt foregår feltforsøk i 11 land innenfor (Tyskland, Frankrike, Spania, Portugal, Irland, Norge, Finland) og utenfor EU (Ny-Zealand, Chile, Argentina, Indonesia og Etiopia). TRUESOILs overordnet mål er å forstå og predikere hvordan lokale og dyrkingsspesifikke faktorer regulerer samspillet mellom karbonopptak og CH4/ N2O utslipp. For å få dypere innsyn i de underliggende prosesser, sendes jordprøver mellom ulike partnerlaboratorier som gjennomfører detaljerte undersøkelser av karbonkvalitet og fordeling, mikrobesamfunnets sammensetning og C og N omsetningsrater. Et høyt prioritert spørsmål er hvorfor noe jord viser tegn av karbonmetning, dvs. en øvre grense for karbonopptak og stabilisering mens andre ikke. TRUESOIL prøver dermed å skape grunnlag for forbedrete, lokalt tilpassete dyrkingsstrategier som øker jordens karboninnhold uten å øke CH4 eller N2O utslipp. Norge bidra med to feltforsøk på NMBU hvor det måles helårig lystgassutslipp i korn med ulike dekkvekster og langs en hydrologisk gradient. I tillegg har vi indusert tørkestress ved å sette opp 9 regntak (~5 m2) i 2023. Jord fra utvalgte feltforsøk undersøkes på NMBU jordbiologilaboratoriet med hjelp av stabile isoptoper for å finne ut hvordan ulike miljø- og dyrkingsforhold påvirker balansen mellom nedbrytning og stabilisering av ferskt plantekarbon på den ene siden og produksjon av lystgass fra nitrogenomsetninger på den andre siden. Prøvene sendes så til Ny-Zealand for metagenomisk analyse. Resultatene inngår i nasjonalt rådgivningsarbeid omkring karbonbinding og jordhelse.

Agricultural soils are depleted in soil organic carbon (SOC) and have the potential to sequester substantial amounts of C, which could be used in climate change mitigation. Common management practices for increasing SOC include the use of external or internally recycled OC inputs (organic amendments/fertilizers, biochar, plant residues), alternative cropping options (continuous green cover, cover crops) or measures that reduce OC losses (reduced tillage, adapted grazing). These practices have a potential to increase greenhouse gas (GHG) emissions by stimulating decomposition of previously sequestered C and N in soil. TRUESOIL assesses mechanisms and drivers behind increased GHG emissions in SOC-augmenting management practices and studies their interactions with increased SOC sequestration under different soil and climatic conditions (boreal, temperate, Mediterranean and semi-oceanic). Many C-augmenting management interventions are known, or have the potential, to modify soil N cycling, resulting in enhanced N2O emissions. To understand potential trade-offs between OC storage and GHG emissions, we combine intensive measurements of GHG fluxes in various cropping systems with carbon-nitrogen cycling studies and microbiological analyses. Comparison of soils that are SOC saturated with those that continue to accumulate SOC will aid to identify major drivers. Using rainfall exclusion experiments, we will also examine the future impact of reductions in precipitation on interactions between SOC accumulation and GHG emissions. TRUESOIL works towards an increased understanding of how environmental factors and management control OC sequestration, SOC persistence and stabilization and how this is linked to GHG emissions, opening for designing soil- and climate specific management strategies for climate smart crop production.