Genomsnittligt mindre kväveförluster från ekologiska gårdar

Senast ändrad: 17 juni 2020

Ekologisk produktion ger sannolikt mindre förluster av kväve till omgivande miljö än konventionell produktion mätt som läckage per ytenhet. Den slutsatsen kan dras utifrån internationell forskning. Variation och osäkerhet är dock stora och lantbrukarens åtgärder på gården, både i ekologisk och konventionell produktion, har också stor betydelse.

Forskningssammanställningar som bygger på studier främst i Europa och Nordamerika visar att kväveläckaget genomsnitt är mindre från ekologiskt brukade arealer än från konventionella, om man räknat förlust per ytenhet [Ref 1][Ref 2]. Skillnaden mellan ekologiskt och konventionellt har beräknats utifrån ett stort antal enskilda studier, både fältförsök och modellberäkningar, och visar att kväveläckaget per ytenhet från ekologiska åkrar kan vara cirka 30 procent mindre än från konventionella arealer [Ref 1] [Ref 2]. Utsläpp av ammoniak per ytenhet har också beräknats vara mindre i ekologiska system men underlaget är begränsat så det går inte att säga säkert hur stor skillnaden är [Ref 1].

När det gäller övergödning så är det en i högsta grad lokal påverkan där det är viktigt att ha låga utsläpp per ytenhet [Ref 2]. Var utsläppen sker, hur stora de är lokalt och hur känslig omgivande miljö är påverkar stort hur allvarliga konsekvenserna blir för övergödningen. Utsläppen av kväve per kg produkt är dock också en viktig indikator ur andra aspekter, där höga utsläpp per kg produkt indikerar att produktionen har en låg kväveeffektivitet och en dålig hushållning med kväve.

 

Lägre kvävegödsling är den viktigaste faktorn för mindre förluster

Den främsta orsaken till mindre förluster per ytenhet bedöms vara att den totala mängden kväve som tillförs ekologiska åkrar generellt är mindre än till konventionella åkrar [Ref 1][Ref 3]. Svensk gödslingsstatistik visar att i medeltal var kvävegödslingen på ekologisk åkermark knappt hälften av mängden som tillfördes konventionell åkermark, 52 respektive 111 kg kväve per hektar och år [Ref 4]. Det är både gödselgivorna per hektar som skiljer sig och hur stor andel av marken som gödslas varje år. I ekologisk produktion gödslades 57 procent av marken med någon typ av kvävegödsel, oftast stallgödsel, medan motsvarande siffra för konventionell produktion var 80 procent, oftast i form av konstgödselkväve.

Detta speglar skillnaden i växtnäringsförsörjningen där man i ekologisk produktion endast gödslar vissa grödor i växtföljden. Andra grödor försörjs med kväve som frigörs från kväverika baljväxters skörderester och från markens förråd av organiskt bundet kväve. Man odlar mer kvävefixerande baljväxter i ekologisk än i konventionell odling, vilket minst behovet av kvävegödsling. Den biologiska kvävefixeringen utgör också en större andel av kväveförsörjningen i eko jämfört med konventionellt [Ref 5].

Samtidigt som ekologisk produktion genomsnittligt ger mindre kväveförluster per hektar finns risk för betydande kväveförluster vid specifika tillfällen då frigörelsen av kväve från växtrester eller organisk gödsel inte matchar den odlade grödans behov av kväve [Ref 3]. Läs mer: Produktionsmetoder med ökad risk för förluster

 

Osäkerheter och stor variation i resultat

Trots att beräkningar och mätningar visar på betydligt mindre kväveförluster från ekologisk produktion i genomsnitt, råder det fortfarande en betydande osäkerhet när det gäller effekter av olika produktionsinriktningar inom ekologisk produktion på övergödande kväveförluster till vatten och luft. Resultaten från olika studier varierar stort, med många värden för skillnaden mellan ekologiskt och konventionellt som ligger långt från genomsnittet och det gör slutsatserna osäkra [Ref 3]. Olika metoder att mäta eller beräkna förlusterna, fältmätningar eller beräkningsmodeller, ger också ofta olika resultat när man jämför ekologiskt och konventionellt [Ref 1].

I en forskningsgenomgång från 2019 menar författarna att många studier, framförallt fältexperiment, inte varit utformade för att jämföra representativa exempel på de båda produktionssystemen som helhet [Ref 6].  Och om man bara räknar med den del av fältstudierna som uppfyller författarnas kriterier på representativitet och jämförbarhet minskar spridningen och resultatet blir mer entydigt att kväveläckaget per ytenhet är mindre från ekologiska åkrar med enstaka fall där förlusterna är större i ekologisk produktion.

Större övergödningspotential i ekologisk produktion per produkt

Om man fördelar kväveförlusterna på de produkter som produceras blir förlusterna ibland likartade med ofta större för ekologiska produkter eftersom skördarna är mindre [Ref 1][Ref 8].  Flera forskningssammanställningar har dock visat att kväveförlusterna i ekologisk mjölkproduktionen tenderar att vara något mindre eller ligga på samma nivå även per kg producerad mjölk [Ref 1][Ref 8]. Som beskrivs ovan bedöms dock utsläpp per ytenhet som ett mer relevant mått på risk för övergödning än förluster per kg produkt. När det gäller klimatpåverkan däremot spelar det ingen roll var utsläppen sker och det blir mer meningsfullt att mäta utsläppen per kg produkt.

 

Större kväveöverskott på ekologiska än konventionella djurgårdar, men mindre på växtodlingsgårdar

Då man inom konventionell djurhållning generellt har en intensivare produktion med större inköp av foder och konstgödsel så är överskotten av kväve per hektar oftast större på konventionella djurgårdar än på motsvarande ekologiska. En del kväve förloras genom kväveläckage till vatten och på djurgårdarna sker också en stor del av kväveförlusterna i form av ammoniak från hantering av stallgödseln. Förlusterna från gödseln påverkas av faktorer som temperatur, lagrings- och spridningsmetod och det finns inget som tyder på skillnader i hanteringen av gödseln mellan ekologiska och konventionella gårdar.

Överskott i kvävebalanser och därmed också förlustrisken är betydligt större på gårdar med djurhållning än på växtodlingsgårdar. Det gäller både ekologiska och konventionella gårdar. Det förklaras av att det är mer komplexa produktionssystem, man har förluster både vid odling av foder och i djurhållningen, inte minst från gödselhanteringen [Ref 5][Ref 9]. Officiell svensk statistik visar också att kväveöverskotten är större ju högre djurtäthet man har på gården [Ref 10].

Ett stort antal kvävebalanser från gårdar anslutna till det svenska rådgivningsprogrammet Greppa Näringen visade lägre genomsnittliga kväveöverskott i ekologisk produktion på mellan 17 procent (växtodlingsgårdar utan djur) till 48 procent (mjölkgårdar)[Ref 7]. Man bör dock påpeka att det finns en betydande osäkerhet i beräkningar av överskotten, inte minst i beräkningen av den biologiska kvävefixeringen [Ref 11].

I analysen av kvävebalanser som nämns ovan köpte de ekologiska generellt in mindre foder och gödsel än konventionella mjölkgårdar, men tillförde mer kväve via biologisk kvävefixering [Ref 7]. Kväveinköpen/införseln till mjölkgårdarna var sammantaget betydlig större för de konventionella gårdarna och trots en större produktion av livsmedel som såldes från gården per hektar var överskotten större än för ekologiska mjölkgårdar, +136 kg kväve jämfört med 84 kg kväve per hektar och år.

I en senare studie av svenska mjölkgårdar, även den utifrån Greppa näringens gårdsbalanser, var den genomsnittliga djurtätheten per hektar nästan 50 procent större på de konventionella gårdarna än på de ekologiska [Ref 11]. Foderinköpen per hektar var mer än dubbelt så stora, och man gödslade både med stallgödsel från de egna djuren och med inköpt konstgödselkväve. Medeltalet för kväveöverskotten på ekologiska respektive konventionella mjölkgårdar var av samma storleksordning som studien ovan med ett betydligt större överskott på de konventionella gårdarna.

Kvävebalanser anses vara en användbar indikator för att bedöma risk för kväveförluster [Ref 12]. Man kan dock inte bedöma förlustrisken utifrån en balans från ett enskilt år, utan ett större material under flera år är nödvändigt. I danska långliggande försök fann man exempelvis en god överensstämmelse mellan kväveöverskott i balanser och kväveläckage över tid [Ref 13].


Odlingsåtgärder kan minska riskerna för kväveförluster

Trots att överskott i kvävebalanser indikerar risken för kväveförluster över tid så är kopplingen mellan tillförsel och förluster inte direkt. Hur stora mängder växtnäring som cirkulerar på gården sätter gränsen för hur stora förlusterna maximalt kan bli, men många andra faktorer påverkar hur stora de faktiskt blir  [Ref 14]. Det är inte bara naturgivna förutsättningar som temperatur, nederbörd, jordart och mullhalt, utan också odlingstekniska val som lantbrukaren kan göra. Höst- eller vårplöjning styr när växtnäringen i skörderesterna frigörs. Fånggrödor (mellangrödor) som håller marken bevuxen över vintern hindrar kväveläckage. Tak över gödsellager och spridningsteknik som myllar ner gödseln i jorden istället för att lägga den på markytan hindrar kväve att försvinna som ammoniak.

Sådana tekniska åtgärder används både i ekologisk och konventionell produktion, och det finns inga belägg för några större skillnader. Fånggrödor användes exempelvis i lika stor omfattning på ekologiska gårdar som på konventionella enligt insamlade data från rådgivningsprojektet Greppa näringen [Ref 7][Ref 15][Ref 16]. I Nordeuropa har en del förlustbegränsande metoder snabbt fått stor spridning genom en kombination av rådgivning, ekonomisk stimulans och lagstiftning. I Sverige sprids nu mer än 70 procent av all flytgödsel med släpslang eller myllningsaggregat, som kan halvera ammoniakförlusterna jämfört med bredspridning som var dominerande för bara 10-15 år sedan. Fånggrödor, som i genomsnitt minskar nitratförlusterna med omkring 40 procent, odlas efter ungefär en tiondel av de ettåriga grödorna i både Danmark och Sverige[Ref 17].

Biologisk kvävefixering

Biologisk kvävefixering sker i ett ömsesidigt samspel mellan en vanlig typ av jordbakterie (Rhizobium spp) och baljväxter (t ex klöver, lusern, ärtor, bönor). Bakterierna tränger in i växtens rötter och bildar små rotknölar där ett enzymsystem bildas som kan binda in luftens kvävgas i kväveföreningar som växten kan ta upp. Bakterien får i sin tur kolhydrater från växtens fotosyntes.

Orsaker till den stora variationen i resultat

Det är framförallt resultaten från mätningar av kväveförluster i fältstudier som varierar kraftigt och i ett antal fall är förlusterna större i ekologiska försöksled [Ref 1]. Lantbrukets produktionssystem är komplexa och många faktorer påverkar risken för kväveförluster, såsom vilka grödor man odlar och hur man gödslar och bearbetar jorden. Odlingssystem och djurhållning ser också olika ut inom ekologisk respektive konventionell produktion. Det är därför inte förvånande med varierande resultat som orsakas av hur de ekologiska och konventionella system man jämför är utformade [Ref 6].  Det är ofta svårt att utifrån designade fältexperiment skala upp resultaten till hur det ser ut i verkligheten [Ref 7]. Enskilda studier som finns med i forskningsöversikterna är ibland utformade för att studera hur enskilda odlingsåtgärder i ekologiska och konventionella system (fånggrödor, tidpunkter för jordbearbetning, gödslingsstrategier) påverkar kväveförlusterna, inte primärt för att jämföra ekologiskt och konventionellt i sin helhet. Sådana studier bidrar således till den stora spridningen i resultat.

I studier där man använde modeller för att beräkna förlusterna, bland annat livscykelanalyser (LCA), var resultaten mer samstämmiga och förlusterna per ytenhet var tydligt mindre från ekologisk produktion [Ref 1]. I LCA används ofta modellgårdar som är designade att vara representativa för respektive produktionsform, vilket kan medföra att det blir mindre skillnader mellan studier. I en större sammanställning av forskningsresultat påpekas dock att modellstudierna kan överskatta det ekologiska lantbrukets minskning av kväveförlusterna eftersom faktiska mätningar inte görs [Ref 1].

Kväveöverskottet i en kvävebalans för en gård

är den mängd kväve av det tillförda kvävet på gården (inköpt gödsel och foder, biologisk kvävefixering och kvävenedfall från luften), som inte återfinns i de grödor eller i de animalieprodukter som säljs från gården. Kväveöverskottet riskerar att förloras till miljön genom läckage av nitratkväve till vatten och ammoniakförluster till luft, vilket bidrar till bland annat övergödning. Läs mer i Källor till övergödande utsläpp från lantbruket

Förluster sker också från marken via så kallad denitrifikation, det är en biologisk process där kväveföreningar omvandlas till kvävgas. Kvävgas ger inte negativ miljöpåverkan men vid kväveomvandlingen bildas en liten mängd lustgas som är en kraftfull växthusgas.

En viss del av kväveöverskottet kan också bindas in i markens mull. Vid beräkning av gårdsbalanser av kväve så räknas mullinbindningen alltid som en restpost i kväveöverskottet, medan de andra posterna som nämns ovan kan beräknas med hjälp av datamodeller.

Referenser

1. H.L. Tuomisto, I.D. Hodge, P. Riordan, D.W. Macdonald. 2012. Does organic farming reduce environmental impacts? e A meta-analysis of European research. Journal of Environmental Management 112 (2012) 309e320 https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.08.018

2. K Mondelaers et al 2009. "A meta-analysis of the differences in environmental impacts between organic and conventional farming", British Food Journal 111:1098-1119. https://doi.org/10.1108/00070700910992925

3. Seufert and Ramankutty 2017.  Many shades of grey–The context-dependent performance of organic agriculture. Sci. Adv. 2017;3: e1602638 https://doi.org/10.1126/sciadv.1602638

4. SCB 2017. Gödselmedel i jordbruket 201SCB 2017. Gödselmedel i jordbruket 2015/16. Mineral- och stallgödesel till olika grödor samt hantering och lagring av stallgödsel. Statistiska meddelanden MI 30 SM 1702. https://www.scb.se/contentassets/de0a511d532a4a32ab921f4d034f260b/mi1001_2015b16_sm_mi30sm1702.pdf

5. Maria Wivstad, Eva Salomon, Johanna Spångberg och Håkan Jönsson. 2009. Ekologisk produktion – möjligheter att minska övergödning. Centrum för uthålligt lantbruk, SLU. https://www.slu.se/centrumbildningar-och-projekt/epok-centrum-for-ekologisk-produktion-och-konsumtion/publikationer/publikationer-fran-cul-centrum-for-uthalligt-lantbruk/

6. J Sanders & J Hess (eds) 2019. Leistungen des ökologischen Landbaus für Umwelt und Gesellschaft, Thünen Report 65, Johann Heinrich von Thünen-Institut. https://doi.org/10.3220/REP1547040572000

7. Wivstad M, Salomon E, Spångberg J & Jönsson H 2009. Ekologisk produktion - möjligheter att minska övergödning. Centrum för uthålligt lantbruk, Sveriges Lantbruksuniversitet. https://www.slu.se/epok

8. Clark M, Tilman D 2017. Comparative analysis of environmental impacts of agricultural production systems, agricultural input efficiency, and food choice https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa6cd5

9. Bleken, M. A., Steinshamn H., Hansen, S. 2005. High nitrogen costs of dairy production in Europe: Worsened by intensification. Ambio Vol. 34, No. 8, 598-606. https://www.researchgate.net

10. SCB 2018. Kväve- och fosforbalanser för jordbruksmark 2016, Statistiska meddelanden MI 40 SM 1801, Statistiska Centralbyrån. https://www.scb.se/publikation/33799

11. R Einarsson et al 2018. "Nitrogen flows on organic and conventional dairy farms: a comparison of three indicators", Nutrient Cycling in Agroecosystems 110:25-38. https://doi.org/10.1007/s10705-017-9861-y

12. Bauer A and Sweers W. 2015. Status of nutrient bookkeeping in the Baltic Sea countries. Report No. (UBA-FB) 002225. The German Environment Agency. Umweltbundesamt Wörlitzer Platz 1, 06844 Dessau-Roßlau. 68 pages. https://www.umweltbundesamt.de/en/topics/status-of-nutrient-bookkeeping-in-the-baltic-sea

13. De Notaris C, Rasmussen J, Sørensen P & Olesen JR 2018. Nitrogen leaching: A crop rotation perspective on the effects of N surplus, field management and use of catch crops. Agriculture, Ecosystems & Environment 255, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.agee.2017.12.009

14. Öborn I, Edwards AC, Witter E, Oenema O, Withers PJA, Nilsson SI & Richert Stinzing A 2003.Element balances as a tool for sustainable nutrient management: a critical appraisal of their merits and limitations within an agronomic and environmental context, European Journal of Agronomy  20, 211-225. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(03)00080-7

15. Smith KA, Jackson DR, Misselbrook TH, Pain BF & Johnson RA 2000. Reduction of Ammonia Emission by Slurry Application Techniques, Journal of Agricultural Engineering Research 77(3), 277-287. https://doi.org/10.1006/jaer.2000.0604

16. Rodhe L, Pell M & Yamulki S 2006. Nitrous oxide, methane and ammonia emissions following slurry spreading on grassland. Soil Use and Management 22, 229–237. https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2006.00043.x

17. Aronsson H, Hansen EM, Thomsen IK, øgaard AF, Känkänen H & Ulén B 2016. The ability of cover crops to reduce nitrogen and phosphorus losses from arable land in southern Scandinavia and Finland, Journal of Soil and Water Conservation 71:1. https://doi.org/10.2489/jswc.71.1.41

Sidansvarig: janne.nordlund.othen@slu.se