Fler grödor i växtföljden kan ge större spannmålsskördar i ett förändrat klimat

Studierna har letts av forskare vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU), i samarbete med ett stort antal kollegor i Europa och Nordamerika. Resultaten har publicerats i de vetenskapliga tidskrifterna Communications Earth & Environment och Global Change Biology.

I dagens jordbruk är det vanligt med ensidig spannmålsodling där några få sädesslag odlas år efter år på åkrarna. För att bibehålla skördenivåerna behövs stora mängder mineralgödsel och bekämpningsmedel, vilket bidrar till miljöförstöring, klimatförändringar och förlust av biologisk mångfald. Att förlita sig på några få grödor gör också att odlaren blir mer sårbar om någon gröda drabbas av missväxt på grund av t.ex. extrem väderlek.

Att man kan förbättra skördarna på en åker genom att odla olika grödor efter varandra i en viss följd är känt sedan länge. Vad som är nytt i de SLU-ledda studierna är att de ger fördjupad kunskap om vilka långtidseffekter man kan få av mer varierade växtföljder, och hur de kan göra jordbruket mer hållbart och bättre anpassat till ett förändrat klimat. 

– Tidigare studier har jämfört odling av samma gröda år efter år med varierade växtföljder utan att ta hänsyn till hur varierade växtföljderna har varit och med mindre mängder data. Vi ville utforska hur en spannmålsgrödas avkastning utvecklas när antalet andra grödor i växtföljden ökas succesivt – från en till två till tre osv. – och när skörden når sitt maximum, dvs. om det finns ett optimalt antal grödor. Vi ville också utforska de långsiktiga vinsterna med mer varierade växtföljder, säger SLU-forskaren Riccardo Bommarco.

– Dessutom ville vi undersöka om varierade växtföljder kan buffra vid perioder av skadlig väderlek, som ihållande värme och torka, som blir vanligare till följd av klimatförändringarna, säger SLU-forskaren Giulia Vico.

Prisar de långliggande fältförsöken

Lyckligtvis har jordbruksforskare upprätthållit långliggande fältförsök där skördenivåer i olika växtföljder har registrerats under årtionden, några sedan 1950-talet, och på många platser.

– Det var väldigt spännande att få tillgång till en så omfångsrikrik databas, som täcker ett enormt geografiskt område under så lång tid, och inbegriper en rad jordtyper, klimatförhållanden och odlingsstrategier. Det är tack var uthålligheten och samarbetsviljan hos de forskare som har skött dessa fältförsök under alla år, som det har varit möjligt att hitta belägg för de långsiktiga fördelarna och effekter av extremväder, säger Monique Smith från SLU, huvudförfattare i av en av studierna.

Det optimala grödantalet varierar

Avkastningen av spannmål ökade med antalet grödor i växtföljden, men den nådde en topp vid cirka fyra grödor i en växtföljd. Särskilt för höstsådd spannmål minskade skörden när mångfalden översteg fyra grödor. Orsaken är att de grödor som tillkom var andra spannmålsgrödor, vilket kan bero på att det saknades andra odlingsvärda grödor i området. Hur många grödor som ingick i de växtföljder som gav högst spannmålsavkastning varierade alltså beroende på klimatförhållandena i de områden där försöken har gjorts. 

Om fler ”icke-spannmålsgrödor”, såsom baljväxter och oljeväxter, lades till minskade spannmålsavkastningen däremot inte när fler än fyra grödor ingick i växtföljden. Detta tyder på att det är viktigt att kombinera olika typer av grödor. Att använda grödor med tydligt skilda egenskaper kan därmed vara en strategi i många områden. De avkastningsmässiga fördelarna med varierade växtföljder förstärktes dessutom med tiden, för alla sädesslag.

Fördelarna med varierade växtföljder var särskilt stora vid låg kvävegödsling, vilket är intressant med tanke på den enorma miljöpåverkan som kvävegödselmedel har på klimatet, vattenkvaliteten, och ekosystem både vid tillverkning och användning.

Minskar skördeförlusterna under dåliga år

En enda avbrottsgröda i en växtföljd där det i övrigt bara ingår spannmål visade sig kunna kompensera för skördeförluster orsakade av ihållande värme och torka, eller mycket blöta förhållanden. Med två avbrottsgrödor var spannmålsskörden per hektar lika stor som den var under ”goda år” i växtföljder med enbart spannmål. Diversifiering av växtföljder är alltså ett sätt att anpassa jordbruket till klimatförändringar.

Den skördeökning som ses i mer varierade växtföljder beror sannolikt på flera saker, bland annat mindre problem med skadegörare och ogräs. Skadegörarnas livscykler störs när olika grödor odlas efter varandra, och samtidigt gynnas ofta antagonister till skadegörarna. Minskat ogrästryck och bättre markhälsa förbättrar kvävetillgången och den vattenhållande förmågan, vilket kan ha långsiktiga effekter på avkastningen, i synnerhet vid för mycket eller för lite nederbörd och höga temperaturer.

– De långsiktiga effekterna var verkligen glädjande, eftersom de visar att en övergång till noggrant utformade växtföljder kan öka skörden under 30 år, med ett mindre behov av gödningsmedel och en minskad sårbarhet under år med ogynnsamma väderförhållanden, säger Alessio Costa, SLU, som var huvudförfattare i den andra studien.

Den omfattande databasen gör det möjligt att studera ytterligare frågor.

– Vi utvärderar nu om mer varierade växtföljder kan skapa förutsättningar för en mer varierad kosthållning och ett mer effektivt kväveutnyttjande, avslutar Alessio Costa, SLU.

Kontaktpersoner vid SLU

Riccardo Bommarco, professor
Institutionen för ekologi, SLU
Riccardo.Bommarco@slu.se, 018-67 24 23
https://www.slu.se/cv/riccardo-bommarco/

Giulia Vico, professor
Institutionen för ekologi, SLU
Giulia.Vico@slu.se, 018-67 14 18
https://www.slu.se/cv/giulia-vico/

Alessio Costa, doktorand
Alessio.Costa@slu.se
https://www.slu.se/en/ew-cv/alessio-costa/

Monique Smith, postdoktor
Monique.Smith@slu.se
https://www.slu.se/en/ew-cv/monique-smith2/

Artiklarna

Smith, M.E., Vico, G., Costa, A. …, Bommarco R. Increasing crop rotational diversity can enhance cereal yields. Commun Earth Environ 4, 89 (2023). https://doi.org/10.1038/s43247-023-00746-0

Costa A, Bommarco R, Smith ME, …, Vico G. Crop rotational diversity can mitigate climate-induced grain yield losses, Global Change Biology, 30, 5 (2024). https://doi.org/10.1111/gcb.17298