Odlingssystemsekologi

Ett teoretiskt ramverk för odlingssystemvetenskap (växtföljd, val av grödor/sorter, skötselåtgärder) är nödvändigt för utvecklingen av framtidens hållbara odlingssystem i såväl ekologisk som konventionell produktion. Vårt arbete i detta tema bidrar till utvecklingen av ett sådant ramverk genom kunskapsuppbyggnad och innovation relaterad till funktionell diversitet och ekosystemtjänster till och från odlingssystem för jordbruk med och utan djur såväl som för hortikulturell produktion på fält. Ett av temats fokus är att förbättra förståelsen av synergieffekter mellan grödor i en växtföljd, genom deras inverkan på biologiska, kemiska och fysiska odlingsförutsättningar.  Ett annat focus är att studera om en större planerad gröddiversitet i tid och rum kan bidra till att framtida system för mat- och biomassaproduktion mer motståndskraftiga mot klimatförändringar och mindre beroende av fossil energi, pesticider och mineralgödsel. Vi avser att öka kunskapen om samodling i agroekologiska och klimatsmarta perspektiv, samt att stimulera innovation genom deltagardrivna ansatser. Nya grödor för bioenergi och industriella råvaror, baljväxter, mellangrödor och fånggrödor är exempel på odlingssystemstrategier som bidrar till större odlad mångfald och bättre möjligheter för ekosystemtjänster i termer av ökad markolsinlagring och minskade förluster av kväve till vatten och luft. Metoder och modeller för hållbarhetsanalys och beslutsstöd behövs för att kunna utforma odlingssystem som tar tillvara på fördelar med till exempel samodling, diversa växtföljder och integrering av fång- och mellangrödor, i termer av till exempel ökad produktivitet, odlingssäkerhet, anpassning till klimatförändringar och minskad klimatpåverkan.

Detta tema innefattar forskning om kol-kväveomsättning på odlingssystemnivå. Syftet är att bestämma effekterna av design och skötsel av odlingssystem (diversifiering av grödor, jordbearbetning, gödsling, återcirkulering av avfallsprodukter) på kväveeffektivitet och N–förluster samt kolinlagring för både minskad klimatpåverkan och ökad förmåga att klara klimatförändringar. För att förbättra bedömningen av gödslingsbehov och minska kväveförluster behövs en bättre förståelse för markekosystemets förmåga att leverera kväve till grödan via mineralisering. Återcirkulering av näring från städer till jordbruket är en viktig del av deltemat, med fokus på utveckling av odlingssystem lämpliga för användning av näring och kol från avfallsprodukter som biobränsleaska, rötrest från biogasproduktion, organiskt hushållsavfall och avloppsslam.

Användningen av biomassa som substitut för fossila bränslen såväl direkt i produktionen av biobränslen och bioenergi, som indirekt genom att driva annan industriell produktion, utgör en framtida prioritering för en biobaserad ekonomi.  Biomassproduktion för energi- och annan industriell användning innebär dock ökad konkurrens om den odlingsbara marken. Följaktligen måste biomassproduktionen vara multifunktionell, dvs. att den levererar ytterligare tjänster utöver biomassa, som t.ex. ökad biologisk mångfald, kolinlagring, minskat näringsläckage osv. Tack vare större rotbiomassa och mindre störning i form av jordbearbetning är perenna grödor ofta bättre på att leverera multifunktionalitet jämfört med annuella grödor. Vårt mål är att producera kunskap om integrationen av multifunktionella annuella och perenna biomassagrödor samt skördade fång- och mellangrödor i växtföljder och marginalmarker för användning i bioraffinaderi och bioenergiproduktion. Denna kunskap inkluderar tekniska, ekonomiska och miljömässiga aspekter och forskningen inkluderar utvärdering av: 1) optimerad integration av annuella och perenna biomassgrödor i agroekosystem inklusive tekniska frågor, 2) effekter av biomassgrödor på andra ekosystemtjänster än som råvara till bioraffinaderier, t.ex. kolinlagring och andra positiva effekter på den omgivande miljön, och 3) potentialen för hållbar användning av jordbrukets restprodukter; halm, fånggrödor och blast från sockerbetor mm., som biomassa i bioraffinaderier.

Baljväxter är nyckelkomponenter i utvecklingen av hållbara odlingssystem, genom de många tjänster som trindsädesgrödor och vall-baljväxter kan leverera: proteinrika fodermedel och hälsobefrämjande livsmedel; biologisk kvävefixering till fördel för själva grödan såväl som för hela agroekosystemet; kväverik biomassa till gröngödsling; råvara för till exempel biodrivmedel och kemikalier; förbättrad markbördighet genom ökad kol- och kvävehalt i marken; diversifiering av grödor och växtföljder som leder till minskat behov av pesticider; minskat beroende av fossil energi och minskade utsläpp av växthusgaser i produktionssystemet. Det finns stor potential att öka andelen baljväxter i europeiska odlingssystem, vilket skulle stimulera utvecklingen av mer hållbara livsmedelssystem och generera fördelar för jordbrukare, agroekosystem och konsumenter. Men osäkerhet kring odlingssäkerhet och marknadspotential verkar begränsa många jordbrukares vilja att odla mer baljväxter. De övergripande målen med detta tema är därför 1) att producera kunskap och stimulera till innovation genom deltagardriven forskning och utveckling för integrering och ökad användning av baljväxter för mat, foder, biomassa och förbättrad markbördighet, 2) att öka förståelsen kring biologiska och skötselrelaterade faktorer som påverkar baljväxters skördestabilitet och kvävefixering.

Det övergripande målet för detta område är att öka kunskapen om hur: olika odlingssystem , ogräsbekämpningsstrategier och förebyggande resp. direkta bekämpningsåtgärder, kan integreras i olika odlingssystem för att uppnå en hållbar ogräsbekämpning med liten miljöpåverkan.

Det finns ett ökat intresse för att minska användningen av växtskyddsmedel pesticider i jordbruket, vilket bl.a. har visar sig genom en ökad ekologisk produktion och EU:s beslut att införa integrerat växtskydd (hållbar användning av bekämpningsmedel) integrerad odling. Forskning och utveckling inom området integrerad ogräsbekämpning innebär att öka kunskapen om förebyggande åtgärders verkan och därigenom skapa förebygga ogräsproblem genom långsiktiga ogräsbekämpningsstrategier som är miljömässigt och ekonomiskt motiverade.

Ogräsbekämpning kan utföras genom direkta och förebyggande åtgärder. Det övergripande målet är att utveckla förebyggande åtgärder och odlingsteknik som förbättrar grödans konkurrenskraft mot ogräs eller undanröjer att ogräsproblem uppstår. Det leder till ett minskat behov av direkta bekämpningsåtgärder i växande gröda. Det finns dock ett fortsatt stort behov av att utveckla direkta ogräsbekämpningsåtgärder och bekämpningsstrategier.

Exempel på förebyggande metoder och odlingssystem och växtföljder där ogräs kan kontrolleras är; val av gröda, sort, såtidpunkt/etablering av grödan, plantdensitet, plöjning, falska såbäddar, fördröjd sådd, ångning av jorden (i smala band), blindharvning eller marktäckning. Exempel på direkta ogräsbekämpningsmetoder är mekanisk ogräsbekämpning (t.ex.selektiv harvning, radhackning, fingerhjul, skrappinnar), termisk kontroll (flamning) och kemisk ogräsbekämpning (selektiv och icke-selektiv/totalverkande).

Forskning om odlingssystem är central för utvecklingen av integrerad ogräsbekämpning, men även kunskapen om ekologiska principer, odlingsteknik och effekten av herbicider. I detta sammanhang är det viktigt att studera hur olika ogräsbekämpningsstrategier påverkar odlingens lönsamhet och skördekvalitet.