Soil carbon, pH and yield development in a long-term humus balance trial

Agriculture has to be performed in a sustainable way in order to sustain high yields and to support a globally growing population. Functional soil properties are fundamental for high yields and in order to achieve good soil conditions sustainable management is a key. Loss of soil organic material and increased soil acidity are problems associated with degradation of soils and hence less sustainable agriculture. In this thesis, the effect of different agricultural systems on soil organic matter, pH and yield was examined. The systems examined are a cereal system with straw removal or returning and a ley system, all with different nitrogen levels. In order to compare the results and to get a wider understanding of the subjects a literature review has been performed. The systems are located in Sweden on four different sites from South to North; Lönnstorp, Lanna, Säby and Röbäcksdalen. Assumptions were that the ley system should give more carbon to the soil then the cereal system and if straw was removed carbon content should decrease more. Further, the systems with nitrogen fertilizer should result in higher soil carbon. As for pH there was an assumption that ley should be more acidifying than cereals and that non fertilized ley system should be more acidifying than the system which received fertilizer. The results showed that soil C contents decreased less when nitrogen was applied to the cereal treatments as compared to the no N treatment. Further straw management, return vs removal, gave different effects on soil C contents. The cereal system reduced soil carbon more than the ley system. In unfertilized leys, pH decrease was more pronounced compared to fertilized ones indicating the acidifying effect of biological nitrogen fixation. The main conclusion from the yield results showed that application of N fertilizer increases yield. Nitrogen fixation in the legumes did not compensate for an application of 150 kg N/ha in the ley systems. No correlation between yield development and soil C content was found as suggested by literature. Initial carbon content has a greater influence than management over an increase or decrease in soil carbon content.För att kunna försörja en växande population måste jordbruket skötas på ett hållbart sätt för att bibehålla höga skördar. Höga skördar i sin tur är beroende av att markens bördighet bevaras och detta sker genom att jorden brukas på ett hållbart sätt. Problem som associeras med ett ohållbart jordbruk är en minskad bördighet genom förlust av markens organiska material och försurning. I den här rapporten kommer olika jordbrukssystems effekt på markens organiska material, pH och skördar undersökas. Systemen som undersöks är spannmål där halmen har åter- eller bortförts och vall, alla med olika kvävenivåer. För att kunna jämföra resultaten och sätta det i ett större sammanhang har även en litteratur undersökning gjorts. Systemen ligger på fyra olika platser i Sverige från söder till norr; Lönnstorp, Lanna, Säby och Röbäcksdalen. De antaganden som har gjorts är att vallsystemen ger ett högre innehåll av kol i marken än spannmålen och om halmen bortförs så blir det mindre mark kol än om den skulle återföras igen. De system som har blivit gödslade med kväve borde ge mer mark kol än de system som inte fått något kväve. Vad det gäller pH så antas det att vallen borde vara mer försurande än spannmålen och att de vallsystem som inte har fått något kväve borde vara mer försurande än de som har fått kväve. Resultaten visade att mark kolet minskade mindre när kväve tillfördes till spannmålssystemen än när det inte tillstattes något kväve. Halmhanteringen inverkan skilde sig mellan platser med både mark kol och pH. Vidare gav vallsystemen på de platser där mark kolet från början varit lågt en ökning i kolhalt, tillskillnad från spannmålssystemen. Det initiala kol innehållet verkar ha större påverkan än brukningssätt vid en jämförelse av det initial kol innehållet och de olika systems utveckling. I de ogödslade vallsystemen sänktes pH mer än i de som hade fått kväve tillfört. Skillnaden i skörden mellan de olika vallsystemen visade att baljväxternas kvävefixering inte kompenserade för en kvävegiva på 150 kg/ha till vallen. Ingen korrelation mellan skördeutveckling och markens kolinnehåll kunde hitttas