Soil Health in the Shadow of the Energy Transition - A Case Study on Carbon Sequestration in Agricultural Landscapes
(2025) In ISRN VTGM05 20251Engineering Geology
Civil Engineering (M.Sc.Eng.)
- Abstract
- As pressure on land-use increase due to climate change and a transition to fossil-free energy sources, there is a growing interest in the potential to combine agricultural activities with ground-mounted solar energy parks. While claiming agricultural land for energy production sparks a lot of debate, a potential compromise may lie in utilizing depleted agricultural land for solar farms, purposely managing these areas as grasslands to promote carbon sequestration as a climate mitigation and soil improvement tool during the operational phase of a solar park. This thesis will therefore investigate the potential synergies and trade-offs between such restorative land management practices and solar energy production at the planned 103-ha... (More)
- As pressure on land-use increase due to climate change and a transition to fossil-free energy sources, there is a growing interest in the potential to combine agricultural activities with ground-mounted solar energy parks. While claiming agricultural land for energy production sparks a lot of debate, a potential compromise may lie in utilizing depleted agricultural land for solar farms, purposely managing these areas as grasslands to promote carbon sequestration as a climate mitigation and soil improvement tool during the operational phase of a solar park. This thesis will therefore investigate the potential synergies and trade-offs between such restorative land management practices and solar energy production at the planned 103-ha Kogshult Solar Park in southern Sweden, located on low-productivity agricultural land. Three existing land-use types – cropland, pasture, and fallow – were sampled and analysed to evaluate soil structure and the concentration of organic carbon and nitrogen. Further, a comprehensive analysis of previous long-term experiments on carbon sequestration in similar climate, soil and land-use conditions were compiled to assess sequestration potential. Results indicate that under proposed transitions to forage ley or sheep pasture – supported by improved management practices such as permanent vegetation cover, increased functional species diversity, inclusion of nitrogen-fixing legumes, and rotational grazing – all land-use types may achieve C sequestration during the 40-yearlong operational phase. Although the presence of solar panels will likely limit the full sequestration potential, early vegetation establishment and consistent management could support long-term gains in soil organic carbon. Preliminary estimates suggest plausible sequestration rates ranging from 0.1 to 0.4 ton C ha-1 year-1. However, the extent to which soil fertility will improve remains uncertain. Continuous monitoring and periodical sampling are essential to determine actual sequestration rates under the recommended management regime and to evaluate the compatibility between C sequestration and solar energy production at Kogshult. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Elbehovet ökar och landbaserad solkraft lyfts fram som en lösning för att snabbt möta elektrifieringen, men när solparker planeras på jordbruksmark väcks debatten: mat eller el? En möjlig väg framåt är att upprätta solparker på lågproduktiv jordbruksmark och förvalta den som gräsmark för att främja kolinlagring. I den planerade solparken Kogshult, i Sjöbo kommun, undersöker denna studie solsambrukets potential som verktyg för klimatnytta och jordförbättring.
Kolinlagring är en biologisk process där koldioxid från atmosfären överförs genom växter (fotosyntes) till jorden, där det lagras och ökar jordens kolförråd. Biologisk kolinlagring ingår i den naturliga kolcykeln och är alltså något helt annat än den tekniska motsvarigheten av... (More) - Elbehovet ökar och landbaserad solkraft lyfts fram som en lösning för att snabbt möta elektrifieringen, men när solparker planeras på jordbruksmark väcks debatten: mat eller el? En möjlig väg framåt är att upprätta solparker på lågproduktiv jordbruksmark och förvalta den som gräsmark för att främja kolinlagring. I den planerade solparken Kogshult, i Sjöbo kommun, undersöker denna studie solsambrukets potential som verktyg för klimatnytta och jordförbättring.
Kolinlagring är en biologisk process där koldioxid från atmosfären överförs genom växter (fotosyntes) till jorden, där det lagras och ökar jordens kolförråd. Biologisk kolinlagring ingår i den naturliga kolcykeln och är alltså något helt annat än den tekniska motsvarigheten av koldioxidinfångning – Carbon Capture and Storage (CCS). Till skillnad från CCS kan kolinlagring i mark utöver att ta upp koldioxid, även förbättra jordar genom att öka mullhalt och bördighet.
I den planerade solparken Kogshult, avsedd att stå i 40 år, har brukningsmetoder såsom permanent marktäcke, fokus på funktionell mångfald av växter (där kvävefixerande växter inkluderats) och rotationsbete identifierats som de viktigaste faktorerna för att maximera kolinlagringen under hela driftsfasen. Speciellt för solcellsparker är att marktäckesetableringen bör ske innan solparken installeras – dels för att solinstrålningen minskar under panelerna, dels för att minimera kolförluster när tunga maskiner kompakterar och river upp jorden under byggfasen.
Kolinlagringspotentialen styrs också av markens egenskaper. Kogshult är belägen på 103 hektar lågproduktiv jordbruksmark där tre markanvändningstyper – växtodling, bete och bevuxen träda – främst utgör dagens jordbruk. Den sandiga jorden beskrivs som ”oerhört torr”, ”utan vattenhållandeförmåga” och skörden uppnår ”50% av en normalskörd”, vilket motiverar markägarna att avsätta marken till solelproduktion. Jordprovsanalyser bekräftar låga kolhalter i växtodlingen och betesmarken, men oväntat höga halter i trädan. Ett mindre kollager innebär att kolinlagring går snabbare under lämplig skötsel och tvärtom i marker rika på kol – likt ett parkeringshus; desto fler bilar parkerade, desto längre tid tar det att hitta en ledig plats.
Om de föreslagna brukningsmetoderna upprätthålls under hela driftsfasen tyder resultaten av den genomförda litteraturstudien på att långsiktig kolinlagring är möjlig – om än påtagligt begränsad i skuggan av solcellerna jämfört med en öppen gräsmark. En grov uppskattning baserad på långtidsförsök från platser med liknande klimat, jordart och markanvändning tyder på att Kogshult kan nå en genomsnittlig kolinlagringshastighet omkring 0,1–0,4 ton kol per hektar och år under driftsfasen. En märkbar ökning av Kogshults kollager är alltså möjlig, samtidigt kommer växtodlingen och betesmarken fortsatt räknas som mullfattig vid avveckling av solparken. I vilken grad markens bördighet kommer förbättras är svårt att fastställa.
I framtiden rekommenderas kontinuerlig utvärdering av skötselmetoderna och periodvis provtagning av jorden för att fastställa den verkliga kolinlagringen efter 40 år. Detta är avgörande för att bedöma den långsiktiga förenligheten mellan kolinlagring och solelproduktion. Med fortsatta mätningar och kontinuerlig utvärdering kan Kogshult bli en föregångare för framtidens jordbruk och elproduktion. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9200187
- author
- Svensson, Emmy LU
- supervisor
- organization
- alternative title
- Jordhälsa i skuggan av energiomställningen – En fallstudie om kolinlagring och solelproduktion i jordbrukslandskapet
- course
- VTGM05 20251
- year
- 2025
- type
- H3 - Professional qualifications (4 Years - )
- subject
- keywords
- Carbon sequestration, soil, SOC, solar energy, photovoltaics, grassland, agriculture, agricultural management, restoration
- publication/series
- ISRN
- report number
- ISRN LUTVDG/(TVTG-5192)/1-52/(2025)
- language
- English
- additional info
- Examiner: Gerhard Barmen
- id
- 9200187
- date added to LUP
- 2025-06-23 11:15:02
- date last changed
- 2025-06-23 11:15:02
@misc{9200187,
abstract = {{As pressure on land-use increase due to climate change and a transition to fossil-free energy sources, there is a growing interest in the potential to combine agricultural activities with ground-mounted solar energy parks. While claiming agricultural land for energy production sparks a lot of debate, a potential compromise may lie in utilizing depleted agricultural land for solar farms, purposely managing these areas as grasslands to promote carbon sequestration as a climate mitigation and soil improvement tool during the operational phase of a solar park. This thesis will therefore investigate the potential synergies and trade-offs between such restorative land management practices and solar energy production at the planned 103-ha Kogshult Solar Park in southern Sweden, located on low-productivity agricultural land. Three existing land-use types – cropland, pasture, and fallow – were sampled and analysed to evaluate soil structure and the concentration of organic carbon and nitrogen. Further, a comprehensive analysis of previous long-term experiments on carbon sequestration in similar climate, soil and land-use conditions were compiled to assess sequestration potential. Results indicate that under proposed transitions to forage ley or sheep pasture – supported by improved management practices such as permanent vegetation cover, increased functional species diversity, inclusion of nitrogen-fixing legumes, and rotational grazing – all land-use types may achieve C sequestration during the 40-yearlong operational phase. Although the presence of solar panels will likely limit the full sequestration potential, early vegetation establishment and consistent management could support long-term gains in soil organic carbon. Preliminary estimates suggest plausible sequestration rates ranging from 0.1 to 0.4 ton C ha-1 year-1. However, the extent to which soil fertility will improve remains uncertain. Continuous monitoring and periodical sampling are essential to determine actual sequestration rates under the recommended management regime and to evaluate the compatibility between C sequestration and solar energy production at Kogshult.}},
author = {{Svensson, Emmy}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{ISRN}},
title = {{Soil Health in the Shadow of the Energy Transition - A Case Study on Carbon Sequestration in Agricultural Landscapes}},
year = {{2025}},
}