Long term development of soil organic carbon influenced by different agricultural practices

Abstract

Studien analyserer de langsiktige trendene i nedbrytning og oppbygging av karbon i jordbruksland. Her utforskes hvordan ulike dyrkningspraksiser påvirker resultatet med fokus på bruk av fangvekster, ulike jordbearbeidingssystem og bruk av organisk gjødsling. Studien gir en direkte evaluering av effektiviteten til disse praksisene uttrykt over antall år og jorddybde. Data ble hentet fra publiserte forskningsartikler som inkluderer god jordbrukspraksis som har vart i minst 5 år og som oppgir tall for jordkarbon i form av gram per kg jord eller tilsvarende omregnbare enheter. Fra de ulike artiklene ble den initielle og avsluttende verdien for jordkarbon anvendt og med jordprøvedybder fra 0-15 og 0-30 cm. En meta-regresjonsanalyse, og med hjelp av en blandet modell, ble kjørt på datamateriale, dette ved hjelp av R pakken "lme4", versjon 1.1-29, hvor antall år ble brukt som en fast variabel og tre dyrkningspraksisene som tilfeldige variabler, og med et 95 % konfidensintervall for prediksjonen. Kontinuerlig dyrking uten jordarbeiding øker oppbyggingen av jordkarbon og med en rate som er betydelig høyere enn organisk gjødsel og dekkvekster. Økningen i jordkarbon opprettholdes år etter år og med små variasjoner. Ser vi på bruk av organisk gjødsel, viser den en konstant økning av jordkarbon ettersom årene går. Fangvekster gir også til økt jordkarbon med årene, men raten i oppbyggingen avtar med årene. For alle tre praksiser viste analyse at økningen i jordkarbon hovedsakelig ble observert i det øverste laget av jordprofilen (0-15 cm), men det tilsvarende ikke ble observert samme effekt i det nederste laget. Men alle tre praksisene gir en positiv effekt på mengden karbon i jorda. Å implemente en landbruksforvaltnings med fokus på disse praksises vil ha en positiv effekt på jordens organiske karbonreserver, og i gjennomsnitt. For å oppnå et bærekraftig landbrukssystem, må bøndene ta i bruk praksiser som er rettet mot å bevare jordkarbon. Dette kan gjøres gjennom bruk av dekkvekster, organisk gjødsel og redusert jordarbeiding. Dette kan bidra til å kutte ned på klimagassutslipp og dempe klimaendringer. Bærekraftig og klimasmart landbruksproduksjon er nødvendig for å beskytte jordsmonnet og møte fremtidig matsikkerhet.

Abstract: The study analyses the long-term trends in the soil carbon breakdowns and builds up in agricultural land. Various farming practices are examined here, focusing on cover crops, tillage systems, and organic amendments. The study provides a direct evaluation of the effectiveness of these practices on soil organic carbon (SOC) as affected by the number of years and soil depth. Data were taken from a published research paper that includes best management practices that have continued for more than five years and provide values in gram SOC per kg of soil or equivalent transferable units. The initial and final SOC were taken from the various articles with soil sampling depths from 0-15 and 0-30cm. A mixed model meta-regression was done to analyse the data, using the package “lme4” version 1.1-29 in R, where the number of managed years was set as a fixed variable and the three management practices as random variables, and with a 95% confidence interval for the prediction. Continuous farming with zero tillage increases SOC at a significantly higher rate than that of organic manures and cover crops. The increase in SOC is maintained year after year, with slight variations. Organic manure also increases SOC, but the rate of the increase is lower. Cover crops increase SOC over time, but the pace of the increase is lower as the years pass. Analysis revealed that the increase in SOC was mainly observed in the top layer of the soil profile (0-15cm) but not in the bottom layer. All three practices show significant positive relation with SOC. Implementing a focal agriculture management practice had a positive effect on the soil’s organic carbon concentration. To achieve a sustainable agriculture system, farmers need to adopt practices geared toward conserving organic carbon. This can be done by using cover crops, organic manures and reduced soil tillages, which can help increase the soil carbon. This can also help cut down on greenhouse gas emissions and mitigate climate change. A sustainable and eco friendly climate-smart agriculture production system is necessary for protecting soil and meeting future food security.