Fræðaþing landbúnaðarins 2005 Landbúnaður og losun gróðurhúsalofttegunda Jón Guðmundsson, jong@rala.is; jong@lbhi.is Hlynur Óskarsson, hlynur@rala.is; hlynur@lbhi.is Landbúnaðarháskóla Íslands Keldnaholti. Landbúnaður, líkt og önnur starfsemi í samfélaginu, veldur losun gróðurhúsalofttegunda vegna samgangna, brennslu eldsneytis á búunum og með óbeinum hætti í framleiðslu þeirra hluta sem landbúnaðurinn notar (t.d. framleiðslu vélbúnaðar). Fyrir utan þessi almennu áhrif hefur landbúnaður margvíslega sérstöðu hvað losun gróðurhúsalofttegunda varðar og verður hér gerð nánari grein fyrir þeirri sérstöðu. Í skýrslum þeirra þjóða, þar með talið íslendinga, sem undirritað hafa ramma-samning Sameinuðu Þjóðanna um verndun andrúmsloftsins (FCCC), er þeirri starfssemi sem veldur losun gróðurhúsalofttegunda skipt upp í sex undirflokka (Tafla 1). Uppgefin losun 2002 Uppruni losunar [Gg (10 9 g) CO 2 jafngildi.] Losun vegna brennslu eldsneytis 1915,49 Losun vegna iðnaðarferla 492,80 Losun vegna efnanotkunar 0 Losun vegna landbúnaðar 503,40 Losun vegna landnýtingar og breytinga á landnotkun -162,53 Losun vegna sorps. 269,48 Samtals 3018,64 Tafla 1 Skipting losunar gróðurhúsalofttegunda árið 2002 eftir uppruna losunar (Ministry of the Environment 2004) Landbúnaður hefur tengsl við alla þessa flokka en ber ábyrgð á tveimur af sex þessara flokka að öllu eða mestu leyti, þ.e. flokkunum: Losun vegna landbúnaðar og Losun vegna landnýtingar og breytingar á landnýtingu. Myndun og losun gróðurhúsalofttegunda. Þær lofttegundir sem eru helstu valdar gróðurhúsaáhrifanna eru koltvísýringur (CO 2 ), metan (CH 4 ) og hláturgas (N 2 O). Í grundvallaratriðum tengist myndun og losun þessara lofttegunda niðurbroti á lífrænu efni og myndun þeirra er hluti af hringrás kolefnis og niturs í náttúrunni. Myndun CO 2 úr ólífrænu efni á sér einnig stað, til að mynda úr kalki við sementsframleiðslu, eða þegar kalk er notað til að afsýra jarðveg. Koltvísýringur myndast annarsvegar við lífrænt niðurbrot á kolefnissamböndum, þ.e. öndun og hinsvegar við bruna. Öndun fer fram í hvatberunum heilkjörnunga og í örverum. Ef öndunin er ófullkomin, eins og til dæmis á sér stað þegar ekki er nægjanlegt framboð á súrefni, myndast oft metan. Metan (CH 4 ) myndast einungis við slíkar 32
loftfirrtar aðstæður þar sem lífrænt efni og nægur raki eru til staðar, t.d. í mýrum, mykjuhaugum og meltingarfærum grasbíta. Önnur myndefni ófullkominnar öndunar eru t.d. alkóhól og mjólkursýra en þau ferli eru utan þess viðfangsefnis sem hér er til umfjöllunar. Myndun bæði koltvísýrings og metans er hluti af hringrás kolefnis í náttúrunni og eru hvorugt efnið skaðleg í sjálfu sér. Að sama skapi er myndun N 2 O hluti af hringrás niturs í náttúrunni og ekki skaðlegt sem slíkt. Hins vegar hafa inngrip manna inn í hringrásir þessara efna (einkum með bruna olíu og kola en einnig með mikilli áburðarnotkun) valdið því að styrkur þessara lofttegunda hefur aukist í andrúmsloftinu. Hringrás kolefnis í náttúrunni byggist annars vegar upp af forðum (t.d. forða í gróðri og jarðvegi) og hins vegar af flæði milli þessara forða (t.d. flæði CO 2 milli gróðurs og andrúmslofts). Á mynd 1 eru sýndir helstu þættir þessarar hringrásar. Eldvirkni <0.1 Andrúmslofti (730) 0.4 120 Jarðvegi (1500) Gróðri (500) Veðrun 0.2 0.6 90 Forði á landi Veðrun 0.2 Gamalt Karbónöt lífrænt Í bergi kolefni Jarðfræðilegur forði Flutt með ám 0.8 sjó (38.000) 0.2 Set Mynd 1 Helstu þættir hringrásar kolefnis í náttúrunni. Tölur fyrir kolefnisforðana eru í Pg kolefnis og tölur fyrir flæði kolefnis milli forða eru í Pg kolefnis / ár. Yfirgnæfandi hluta alls kolefnis er að finna í jarðlögum eða í sjónum og setlögum hans. Tiltölulega lítinn hluta kolefnis er að finna í gróðri, jarðvegi og andrúmslofti. Mynd 2 sýnir helstu inngrip manna í hringrás kolefnis, en afleiðing þeirra inngripa er aukin styrkur CO 2 í andrúmslofti. Athygli vekur að bæði sjórinn og vistkerfi á landi hafa 33
Forði á landi Breytt landnýting 1.7 Aukin upptaka vistkerfa 1.9 Brennsla olíu og kola 5.3 Gamalt Karbónöt lífrænt Í bergi kolefni Jarðfræðilegur forði 5.4 Sementsframleiðsla 0.1 Andrúmslofti Upptaka sjávar 1.9 sjó Set Mynd 2.Myndin sýnir helstu breytingar á hringrás kolefnis sökum inngrips manna. Afleiðing breytinganna er aukinn styrkur CO 2 í andrúmslofti dempandi áhrif á aukningu CO 2 í andrúmslofti þannig að styrkur CO 2 hefur ekki vaxið í takt við aukna losun manna á lofttegundinni. Myndun N 2 O í náttúrunni er einkum í jarðvegi og er tengd tveimur efnaferlum í starfsemi jarðvegsörvera. Annarsvegar myndast N 2 O við tveggja þrepa ummyndun ammóníumjónar (NH + 4 ) yfir í nítrat (NO - 3 ) og hinsvegar verður N 2 O til við svo nefnda afnítrun (Mynd 3). Bæði þessi ferli eru hluti af hringrás niturs í náttúrunni en segja má að N 2 O sé einskonar leki úr þessum ferlum. Fyrra ferlið á sér stað við loftaðar aðstæður en það seinna við loftfirrtar og því má segja að bestu aðstæður til myndunar N 2 O séu þar sem nægt framboð er á nitri og breytileiki er til staðar í loftun jarðvegs, annaðhvort í tíma eða rúmi. Því má ætla að ræktun og notkun áburðar á rakadrægum lífrænum jarðvegi geti stuðlað að allnokkurri myndun á N 2 O. Losun gróðurhúsalofttegunda vegna landbúnaðar. Samkvæmt bókhaldi til rammasamningsins Sameinuðu Þjóðanna falla eftirfarandi þættir undir losun tengda landbúnaði: 1. Losun metans vegna gerjunar í meltingarfærum búfjár. 2. Losun metans og hláturgass við geymslu og meðhöndlun búfjáráburðar. 34
Nítratmyndun N 2 O NH + 4 NO - 2 NO - 3 + 1,5 O 2 + 0,5 O 2 N 2 O myndun í tveggja þrepa nítrat myndun Afnítrun NO - 3 NO - 2 N 2 O N 2 N 2 O myndast sem milliefni í afnítrun N 2 O myndun við afnítrun Mynd 3. Myndun N 2 O í jarðvegi er tengd tveimur efnaferlum, annarsvegar myndun nítrats og hinsvegar ferli afnítrunar 3. Losun metans við hrísgrjónarækt 4. Losun hláturgass úr ræktunarjarðvegi a. Bein losun i. Vegna tilbúins áburðar ii. Vegna búfjáráburðar iii. Vegna niturbindandi plantna (smári, lúpína) iv. Vegna ræktunar á lífrænum jarðvegi b. Losun vegna beitar (búfjáráburður) c. Óbein losun i. Vegna rokgjarnra N efna (NH 3 og NO x ) úr búfjáráburði og tilbúnum áburði. ii. Vegna N sem tapast úr áburði við útskolun og afrennsli. d. Aðrar orsakir i. T.d. jarðvinnsla. 5. Losun metans og hláturgass við brennslu gróðurs og sinu á beitarlöndum 6. Losun metans og hláturgass vegna brennslu gróðurleifa á ökrum. 35
Mat á ofangreindum hér á landi byggist í flestum tilfellum á notkun margföldunar-stuðla sem gefnir eru upp í leiðbeiningum fyrir skýrsluhaldið. Losun er þá umreiknuð út frá fjölda búfjár, áburðarnotkun eða hekturum lands. Heildarlosun sem talin var fram vegna landbúnaðar árið 2002 vegna þessara þátta var 12,27 Gg CH 4 og 0,79 Gg N 2 O og er þá vantalin losun N 2 O vegna ræktunar sem á sér stað á lífrænum jarðvegi (7500 ha) sem mundi, ef notaðir eru viðeigandi margföldunarstuðlar, hækka losun um 0.1 Gg N 2 O. Þessi losun er ígildi 503 Gg CO 2 eða 532 Gg ef vantalið N 2 O er talið með. Af þessari losun er 44% vegna gerjunar í meltingarfærum búfjár, 9 % vegna geymslu og meðhöndlunar búfjáráburðar og 47% vegna losunar úr ræktunarjarðvegi. Losun vegna landnýtingar. Allt frá því að fundur aðildarríkja rammasamnings Sameinuðu Þjóðanna var haldinn í Kyoto og Kyoto-bókunin var samþykkt hefur mikil umræða staðið um með hvaða hætti skuli framkvæma ákvæði bókunarinnar. Stór hluti þeirrar umræðu hefur snúist um þann hluta sem lýtur að landnotkun og breytingum á landnotkun. Ráðgjafastofnun loftslagssamningsins (IPCC) hefur útbúið leiðbeiningar um hvernig æskilegt sé að standa að skráningu og skýrslugjöf og hafa þessar leiðbeiningar tekið miklum stakkaskiptum að undanförnu fyrir landnotkunarhluta skýrslugjafarinnar. Skýrslugerð til samningsins fyrir þennan þátt er miklu mun ítarlegri en hingað til hefur verið farið fram á. Þörfin á upplýsingum og skráningu þeirra hefur að sama skapi aukist verulega. Áhrif landnýtingarinnar á losun gróðurhúsalofttegunda eru metin í tvennu lagi. Í fyrsta lagi eru þau metin fyrir land sem er áfram í óbreyttri notkun og í öðru lagi fyrir breytingar á landnotkun. Landnotkunarflokkar eru að lágmarki sex samkvæmt leiðbeiningum IPCC; þ.e. skóglendi, graslendi, ræktarland, votlendi, búsetuland og annað land. Í flestum tilvikum þarf fyrir hvern flokk, árlega, að gera grein fyrir breytingum á kolefnisforða, losun metans og hláturgass og breytingum á þeirri losun við breytta landnotkun. Kolefnisforði hvers flokks er margþættur (t.d. ofanjarðar lífmassi, neðanjarðar lífmassi, sóp (litter), lífrænt efni í jarðvegi o.fl.) og þarf að meta hverja einingu út af fyrir sig. Breytt landnotkun getur haft áhrif á alla þessa þætti og áhrifin geta verið lengi að koma fram. Þessar auknu kröfur um upplýsingar um losun gróðurhúsalofttegunda kalla á aukna skráningu á landnotkun og breytingar á henni en einnig verður nauðsynlegt fyrir okkur að afla ítarlegri gagna um áhrif landnotkunar hér á landi á losun gróðurhúsalofttegunda. Til að geta staðið við skuldbindingar okkar gagnvart rammasamningi SÞ þurfum við að koma á legg gagnagrunni um landnotkun. Sá grunnur þarf að ná yfir landið allt og geta haldið utan um þá landnýtingarflokka og breytingar á þeim sem nauðsynlegir eru vegna skýrsluhalds fyrir samninginn. Þessar auknu kröfur fela einnig í sér tækifæri því slíkur grunnur getur verið afar gagnlegur til að skipuleggja landnýtingu með þeim hætti sem gefur okkur hvað mestan arð án þess að skerða möguleika komandi kynslóða til að nýta landið né ganga á þær auðlindir sem í því felast. Með slíkum grunni fengist í fyrsta sinn heildstæð yfirsýn um landnotkun og öll skipulagsvinna og önnur ákvarðanataka um landnotkun ætti því að geta orðið markvissari en hún er í dag. Á Rannsóknastofnun landbúnaðarins (nú Landbúnaðarháskóla Íslands) hefur um nokkurra ára skeið verið unnið að gerð gangagrunns (Nytjaland) um ástand og gróðurfar lands. Sá grunnur hentar að mörgu leyti vel til að byggja ofan á grunn um landnýtingu og breytingar á henni. 36
Annað mikilvægt atriði er að afla gagna um breytingar á kolefnisforða og flæði gróðurhúsalofttegunda samhliða breyttri landnotkun. Það er mikilvægt fyrir okkur að hafa sem bestar upplýsingar um áhrif viðkomandi landnýtingar. Í fyrsta lagi þá höfum við skuldbundið okkur til að gefa upp sem áreiðanlegastar tölur til loftslagssamningsins. Í öðru lagi þá telst uppgefin losun með þegar kemur að Kyotobókuninni. Í þriðja lagi skiptir það okkur miklu að hafa sem áreiðanlegastar upplýsingar til að geta nýtt þá möguleika sem felast í breyttri landnýtingu sem verkfæri til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda. Í fjórða lagi hefur með undirritun Kyotobókunarinnar orðið til efnahagsleg tenging milli landnotkunar og annarrar starfsemi sem hefur áhrif á losun gróðurhúsalofttegunda, svo sem fiskveiða, iðnaðar, samgangna og stóriðju. Til að geta með raunhæfum hætti metið gengi landnýtingar móti annarri starfsemi er mikilvægt að upplýsingarnar um losun ákveðinnar landnotkunar séu til staðar. Staðan í dag. Nú um nokkurra ára skeið hafa verið stundaðar á Rannsóknastofnun landbúnaðarins (nú LBHÍ) mælingar á flæði gróðurhúsalofttegunda úr ýmsum gerðum úthaga; allt frá lítt grónum svæðum yfir í frjósamt graslendi og frá blautum mýrum yfir í fullframræst svæði. Mælingar þessar hafa einkum beinst að CO 2 og CH 4, en einnig lítillega að N 2 O. Þau gögn sem fyrirliggja eru farin að gefa ágæta mynd af stöðu úthaga hvað losun gróðurhúsalofttegunda varðar; einkum fyrir Vesturland þar sem flestar mælingarnar hafa farið fram. Niðurstöður sýna að velgróin og lítt röskuð svæði eru í flestum tilvikum í jafnvægi hvað upptöku og losun gróðurhúsalofttegunda varðar og sýna jafnvel í sumum tilvikum nokkra upptöku. Aftur á móti gefa niðurstöðurnar einnig sterkt til kynna að á sumum svæðum eigi sér stað veruleg losun á CO 2 og á þetta einkum við tvennskonar svæði. Í fyrsta lagi svæði þar sem allnokkurt rof er í gróðurþekjunni en á slíkum svæðum hefur getan til upptöku á CO 2 verið skert verulega en losun vegna öndunar er enn til staðar þar sem allnokkur forði af kolefni í jarðvegi. Í öðru lagi er um að ræða framræst svæði en niðurstöður mælinga á slíkum svæðum sýna að við lækkun vatnsstöðu eykst jarðvegsöndun mikið en geta gróðursins til að binda CO 2 stendur í stað eða jafnvel minnkar og heildarútkoman því veruleg losun á CO 2. Við framræslu dregur aftur á móti úr metanlosun úr jarðveginum en eins og þekkt er þá losa mýrar frá sér nokkurt magn metans. Niðurstöður mælinga á flæði N 2 O gefa hinsvegar í skin að losun þess aukist við framræslu og má segja að sú aukning vegi að stórum hluta upp á móti lægri losun metans og því séu heildaráhrifin þau að losun CO 2 hafi aukist verulega. Heimildir Ministry of the Environment, I. (2004). The GHG Emission Inventory, Iceland 2002. Reykjavík, Ministry of the Environment, Iceland. 37