Kväve en begränsande faktor vid uppskalning av ekologisk odling

2021-06-18
Vad säger forskningen om ekologiskt lantbruk? Avkastning och livsmedelsförsörjning i ekologisk produktion Förluster av växtnäring och övergödning i ekologisk produktion Klimat och ekologisk produktion SLU ekologisk produktion och konsumtion (Epok)

Tidigare studier* har visat att det är möjligt för ekologisk produktion att föda även en växande världsbefolkning under förutsättning av svinnet samt konsumtionen av animaliska produkter minskar. Dessa studier har dock inte i detalj studerat hur tillgången på kväve påverkar markanvändningen och livsmedelsproduktionen. I en ny studie användes en optimeringsmodell som tar hänsyn till växternas kvävebehov för att studera hur den globala kvävecykeln skulle se ut om den ekologiska odlingen skalades upp betydligt och hur detta skulle påverka livsmedelsproduktionen.

Syftet med studien var inte att studera huruvida ekologiskt kan föda världen utan snarare om, hur och var ekologisk odling skulle begränsas av brist på kväve. Man studerade 216 produktion-konsumtionskombinationer där följande varierades: 1) andelen mark som odlades ekologiskt, 2) återföring av kväve från avloppsvatten, 3) användning av konventionell stallgödsel på ekologiskt odlad mark, 4) redesign av animalieproduktionen, 5) konsumtionsförändringar, och 6) minskat matsvinn. Dessa scenarier jämfördes med ett referensscenario med konventionell produktion. Man studerade även hur mängden mat av olika typer (till exempel spannmål, baljväxter etc.) skulle påverkas vid en övergång till ekologisk produktion. Studien gjordes under antagandet att den nuvarande jordbruksmarkens utbredning hålls konstant och med utgångspunkt i dagens befolkning (cirka 7,3 miljarder människor).

Resultaten visade att vid 100 procent ekologisk produktion och med optimerad djurhållning (20 procent minskning, skifte från gris och kyckling till fler idisslare och geografisk omförflyttning av djur) så skulle produktionen av kalorier från åkermarken minska med 57 procent och livsmedelsproduktionen totalt (grödor och animalier) skulle minska med 36 procent, under förutsättning att inga andra åtgärder sattes in för att öka tillgången på kväve. Genom att minska det genomsnittliga dagliga kaloriintaget från 2890 kcal per person ned till 2200 kcal och minska svinnet med 50 procent skulle glappet minska från 36 till 27 procent. Studien visade dock stor geografisk variation, i vissa regioner ökade till och med tillgången på mat vid en övergång till ekologiskt. För att kunna producera tillräckligt med mat vid en storskalig övergång till ekologisk odling behövs således en rad åtgärder för att öka tillgängligheten på kväve, inklusive mer kvävefixerande grödor i växtföljderna och en ökad återföring av näringsämnen från samhället.

Modellen fann också att en hundraprocentig övergång till ekologisk jordbruk skulle förändra vilka livsmedel som produceras. Baljväxter skulle öka med 310 procent och mejeri med 104 procent medan produktionen av rotfrukter, grönsaker och kött skulle minska med respektive 61, 65 och 73 procent. Att grönsaker minskar beror på att de innehåller litet energi och modellen var designad för att optimera produktionen av just energi.

I ett fall med omdesignad djurhållning (färre enkelmagade djur och fler idisslare) och en ekologisk andel på 20 respektive 60 procent av total jordbruksmark så kan tillgängligheten på mat öka med 20 respektive 74 procent i jämförelse med om djurhållningen inte förändras vid en omläggning till ekologiskt. Resultaten visar betydelsen av idisslare i ett ekologiskt jordbruk för att producera livsmedel och gödsel från gräs. Enkelmagade djur minskar med 94 procent vilket också innebär att andelen åkermark som används för foderproduktion minskar från 40 procent till 11 procent. Produktionen av mjölk ökar dock eftersom mer biomassa från gräsmarker används för att fodra idisslare, vilket innebär att det inte blir någon skillnad i totala mängden kalorier från animaliska livsmedel mellan ett scenario med 100 procent konventionell produktion och ett med 100 procent ekologisk produktion (Figur 1). 
* Exploring the biophysical option space for feeding the world without deforestation och Strategies for feeding the world more sustainably with organic agriculture

Figur 1: Energiproduktion från åkrar, gräsmarker och djurhållning i ett scenario med 100 procent konventionellt jordbruk och ett med 100 procent ekologisk produktion.


Läs hela studien: Barbieri, P., Pellerin, S., Seufert, V. et al. Global option space for organic agriculture is delimited by nitrogen availability. Nat Food 2, 363–372 (2021).