Energy use and carbon footprint from lawn management : A case study in the Uppsala region of Sweden

Atmospheric concentrations of greenhouse gas emissions are now higher than ever before, with severe implications for both humans and ecosystems around the world. To mitigate climate change, large and sustained reductions of greenhouse gas emissions are required. The management of lawns entail frequent maintenance activities, such as mowing, irrigation and fertilisation, which require energy and cause greenhouse gas emissions. Lawns cover a significant part of urban areas worldwide, with functions such as air quality improvement, flood mitigation and the potential to sequester carbon and consequently reduce carbon dioxide (CO2) from the atmosphere. The existing knowledge about the environmental impact from lawn management is limited and more research is needed to determine related climate effects. The objective of the study was to evaluate energy use and carbon footprint from urban lawn systems with different intensities through a life cycle perspective. The lawns included in the study consisted of utility lawns and meadow lawns, with management under responsibility of Uppsala municipality, and the two golf courses Upsala GK and Sigtuna GK, divided into the lawn types greens, tees, fairways and roughs. The energy use and carbon footprint was determined by an inventory of the existing lawn management practices through interviews with greenkeepers at the golf courses, stakeholder at Uppsala municipality and lawn caretakers. Additional information for the inventory was received from literature and databases. Based on the inventory, calculations of the energy use and carbon footprint throughout the life cycle was made. The results showed that greens had the largest carbon footprint and energy use per hectare followed by tees, fairways, roughs, utility lawns and meadow lawns. The energy use was the highest for the golf courses, with 16.5 GJ ha-1 year-1 for Upsala GK and 13.0 GJ ha-1 year-1 for Sigtuna GK. Lower energy use was determined for the utility lawns and meadow lawns, where 3.0 and 0.5 GJ ha-1 year-1 were required for the lawn management, respectively. The carbon footprint of the golf courses was 1.33 Mg CO2- equivalents (CO2e) ha-1year-1 for Upsala GK and 0.94 Mg CO2e ha-1 year-1 for Sigtuna GK, which was larger compared to the utility lawns of 0.2 Mg CO2e ha-1 year-1 and meadow lawns of 0.03 Mg CO2e ha-1 year-1. Mowing, irrigation and manufacturing of fertiliser were the management activities consuming most energy. The activities with largest carbon footprint were mowing, manufacturing of fertiliser and soil emissions from application of fertilisers. This study was a part of a multidisciplinary research programme, where the results will be used to determine the net emission balance when the carbon sequestration potential of the lawns has been concluded. Suggested improvements at the golf courses were to reduce the applied amounts of nitrogen fertiliser and improve the documentation of used resources. Increasing the usage of hybrid and electrical mowers was recommended for both the municipality as well as the golf courses to reduce the energy use and the carbon footprint.Halterna av växthusgaser i atmosfären är högre än någonsin, vilket medför stora konsekvenser för både människor och ekosystem runt om i världen. För att motverka klimatförändringar måste åtgärder för att minska växthusgaserna i atmosfären genomföras. Gräsytor kräver kontinuerlig skötsel, såsom klippning, bevattning och gödsling, vilket är energikrävande och ger upphov till utsläpp av växthusgaser. En stor del av världens städer består av gräsytor som bidrar med positiva effekter till samhället genom att bland annat förbättra luftkvaliteten, dämpa översvämningar och lagra in kol i marken och på så sätt reducera atmosfärens koldioxidhalt. Den nuvarande kunskapen om miljöpåverkan från gräsyteskötsel är bristfällig och fler studier behövs för att bestämma ytornas klimatpåverkan. Syftet med studien var att bestämma energianvändning och klimatavtryck ur ett livscykelperspektiv för gräsytor med varierande skötselintensitet. De valda ytorna var bruksgräsmattor och slåttermarker som sköts av Uppsala kommun samt de två golfklubbarna Upsala GK och Sigtuna GK, vars ytor delades upp i green, tee, fairway och ruff. Energianvändningen och klimatavtrycket bestämdes genom en inventering av nuvarande skötselåtgärder. Detta gjordes genom intervjuer med greenkeepers på golfklubbarna, ansvariga på Uppsala kommun samt ansvariga för gräsyteskötsel på entreprenadföretag upphandlade av kommunen. Dessutom inhämtades information från litteraturen och databaser. Baserat på inventeringen utfördes beräkningar på energianvändning och klimatavtryck ur ett livscykelperspektiv. Resultatet visade att greener hade den högsta energianvändningen och det största klimatavtrycket, som i fallande storleksordning följdes av tee, fairway, ruff, bruksgräsmattor och slåttermarker. Greenerna bidrog med 20 % av golfbanornas totala klimatavtryck, trots att de bara utgör 3 % av golfbanans totala area. Den totala energianvändningen var störst för golfbanorna, med 16.5 GJ ha-1 år-1 för Upsala GK och 13.0 GJ ha-1 år-1 för Sigtuna GK. Den lägsta energianvändningen resulterade från bruksgräsmattor och slåttermarker där 3.0 och 0.5 GJ ha-1 år-1 krävdes för respektive gräsyta. Även för klimatavtrycket så var det större för golfbanorna med 1.33 Mg CO2- ekvivalenter (CO2e) ha-1 år-1 för Upsala GK och 0.94 Mg CO2e ha-1 år-1 för Sigtuna GK, jämfört med bruksgräsmattorna vars klimatavtryck var 0.2 Mg CO2e ha-1 år-1 och slåttermarkerna med 0.03 Mg CO2e ha-1 år-1. Klippning, bevattning och produktion av gödningsmedel var de skötselåtgärder som hade högst energiförbrukning. De skötselåtgärder med det största klimatavtrycket var klippning, produktion av gödningsmedel samt de emissioner som uppstod till följd av gödslingen. Detta projekt var en del av ett multidisciplinärt forskningsprogram där resultaten kommer att användas för att bestämma nettoutsläppsbalanser för gräsytorna när potentialen att lagra kol i marken har bestämts. Förslagna åtgärder för golfbanorna var att reducera gödselgivorna av kväve och öka dokumentationen av använda resurser. Det rekommenderades att öka användandet av hybrider och elektriska maskiner både inom kommunens gräsyteskötsel och på golfbanorna