Hvordan måle jordhelse?

Jordliv og organisk materiale

Jordlivet er en viktig del av jordas økosystem og har samlet en stor betydning for plante- og jordhelsa. Mikroorganismer som bakterier, sopp og encella organismer er med og omdanner organisk materiale i jord, noen medvirker i ulike kjemiske reaksjoner og andre lever i samspill med levende planter og noen veksler mellom disse prosessene. Sopp og bakterier i jord har ulike økologiske roller og funksjoner og økt kunnskap om mengden og forholdet mellom dem er ønskelig. For å kunne leve og formere seg er det mange mikro- og større jordorganismer som trenger planterester og annet organisk materiale. Derfor er det også viktig å vite litt om det organiske materialet er lett nedbrytbart og dermed tilgjengelig for jordlivet eller om det er mer stabilt og derfor ikke så attraktivt som nærings- og energikilde. 

Lite kunnskap om jordlivet i norsk jord

Vi vet lite om jordlivet i norsk jord. Det fins en del informasjon om meitemark, litt om spretthaler og litt om mykorrhiza (Pommeresche & Løes 2009, 2014, Pommeresche & Ruissen 2018). Det er imidlertid også et utall med mikroskopiske organismer i jord. Disse vet vi lite om i norsk jordbruksjord. I 2020 ble mikrobiologien i ulike dyrkingssystemer undersøkt i forsøksfelter på NIBIO Apelsvoll nær Mjøsa. Med ulike markører for mikroorganismenes DNA/RNA fant de nesten like mengder og mangfold av sopp og bakterier i jord, uavhengig av type vekstskifte (korn/eng) eller driftsmetode (økologisk/konvensjonelt).

I det konvensjonelle åkersystemet uten eng, med høstpløying og mineralgjødsel var det imidlertid tydelig færre mikroorganismer enn i de fem andre systemene (Chen m.fl. 2020). Analysene som ble brukt er kostbare og oftest knyttet til forskning. Det er derfor ønskelig med enklere og billigere tester, som kan gjøres i felt eller innomhus, men som samtidig kan si noe om mengde, typer og aktiviteten til mikrolivet i norsk jordbruksjord.              

Organisk materiale og karbon

Det er store forskjeller på hvor mye organisk materiale det er i norsk jordbruksjord og hvor stabilt eller tilgjengelig dette materialet er som mat for jordlivet. Rundt 27 % av dyrkajorda  i Norge har mer enn 6 % organisk materiale i øvre jordlag, vurdert i overflatedyrka og fulldyrka jord (Lågbu m.fl. 2018). Dette er mer enn i det meste av jordbruksjorda lenger sør i Europa. Internasjonalt diskuteres 1,5 -2 % karbon (3-4 % organisk materiale) i rotsonen som en nedre kritisk grense i jordbruksjord (Lal m.fl. 2015), da mest med fokus på plantevekst. Minst så mye organisk materiale trengs i jorda for at den skal kunne opprettholde viktige funksjoner knyttet til struktur, jordliv, vann- og næringshusholdning.

Jorda kalles mineraljord av ulike typer når det er under 20 % organisk materiale, moldholdig mineraljord ved 20-40 % organisk materiale og organisk jord når det er over 40 % organisk materiale. Jord tilføres karbon via levende planterøtter, planterester og organisk gjødsel. Glødetapet av en jordprøve gir et grovt estimat for innholdet av organisk materiale i jord. Det justerte glødetapet, også kalt moldinnholdet, er for tiden det mest riktige målet på mengden organisk materiale i jord. Ca 50 % av moldinnholdet er karbon.

Karbonforbindelse gir jordlivet energi

Innhold av organisk materiale opp til ca 6-8 % øker aggregatstabiliteten og dermed jordstruktur og vannlagringsevnen i jord. Organisk materiale er også viktig mat for jordlivet og viktig kilde til potensielt mer karbon i jord. Mye av det tilførte organiske materialet i form av planterester, røtter og husdyrgjødsel vil omdannes til plantenæring og brukes av jordlivet i løpet av en sesong. Organisk materiale kan deles i ulike fraksjoner, med en lett tilgjengelig del og en mer stabil del. Jordlivet får lettere tak i energi og næring i den første av disse fraksjonene. Mengden av lett tilgjengelig organisk materiale måles ved å teste for mengden aktivt karbon i hele fraksjonen av organisk materiale. Den andre karbonfraksjonen er mer stabil og inngår i langtidslagring av karbon og organisk materiale i jorda.   

Fire tester - og noen resultater

I denne artikkelen presenterer vi fire ulike tester og noen foreløpige resultater. Disse testene er Mikrobiometertest, Solvita respirasjonstest, firmaet Mikroliv sin manuelle mikroskopiske vurdering av jordbiologi og en litt mer utstyrskrevende test for aktivt karbon (POXC-test). Vi har brukt testene på et utvalg av jordarter og produksjoner.

Aktivt karbon (POXC-test)

I denne testen brukes permanganat til å bryte ned en fraksjon av det organiske materialet, målt som permanganat oksiderbart karbon (POXC). Testen indikerer hvor stor andel av de organiske karbonforbindelsene i jorda som brytes lett ned og dermed kan påvirke mange jordegenskaper og bidra til økt biologisk aktivitet i jorda. Resultatene regnes om til mg C/kg lufttørket jord og kalles aktivt karbon. Les mer om testen her.

Mikrobiometer-test

Mikrobiometer-testen måler indirekte mengden karbon som stammer fra mikroorganismer i en jordprøve. En liten mengde jord piskes med vann og kjemikaler, står en stund og mengden karbon fra sopp og bakterier leses av via fargen på væsken i en app. Resultatene oppgis som mikrogram (µg) mikrobielt C/g jord. Testen viser også hvor mye av dette karbonet som stammer fra henholdsvis sopp og bakterier (i %). Testutviklerne mener at det er ønskelig med en viss mengde mikroliv i ulike produksjoner og mest mulig likt forhold mellom mengde/andel sopp og bakterier. Les mer om testen her.  

Solvita jordstest for felt

Aktiviteten til jordlivet i en feltsituasjon måles ved å bruke «Solvita jordtest» (Solvita field soil test). I denne respirasjonstesten måles aktiviteten av jordlivet i form av hvor mye CO₂ som produseres fra en gitt mengde jord i løpet av et døgn. Jordprøver direkte fra felt siktes, veies og has i et prøveglass. Et plastskilt med en reaktiv geleplate settes så i glasset, som holdes lukket i 24 timer før fargeavlegning av geleplaten. Geleen på platene er mørk blå i starten og skifter til ulike farger som gjengir mengde produsert CO₂.

Resultatet gir et uttrykk av aktiviteten av bakterier, sopp og andre mikroorganismer ved å angi hvor mye CO₂ de skiller ut når de eksempelvis bryter ned organisk materiale. Målingene gjenspeiler aktiviteten og mer indirekte mengden jordliv. Resultatene vises som promille (ppm) CO₂. Ved hjelp av konverteringskalkulatoren på nettsiden https://solvita.com/soil/basal-co2-guide kan fargeverdiene omregnes til karbonandelen av produsert mengde CO₂, oppgitt som CO₂-C kg/ha per dag. Dette utrykker mengde karbon som er bundet i karbondioksid (CO₂) og som stammer fra jordlivet. Les mer om denne testen her.  

Manuelle jordsjekk hos Mikroliv

Firmaet Mikroliv har vurdert den økologiske statusen i jordprøven manuelt ved å telle og se på mikrolivet i den. I denne metoden blandes jord med vann og står i to døgn, før det undersøkes med et mikroskop som forstørrer 400 ganger. I en linje over jordvæsken som ligger på et objektglass telles antall sopphyfebiter. Mengden (biomassen) av sopp estimeres visuelt ut fra hyfenes lengde og diameter. For bakterier telles antallet i en del av synsfeltet og det brukes en formel for å beregne biomassen ut fra antallet. Resultatene oppgis som mikrogram (µg) biomasse av sopp (s) og av bakterier (b) per gram jord (µg (s+b)/g jord). Vi har summert mengden sopp og bakterier som mengden mikroliv i tabellen og figuren under. Dette firmaet har imidlertid sluttet å tilby sine tjenester i 2022.

Noen stikkprøver fra norsk jordbruksjord

Vi har testet jord fra det øverste 0-10 cm av matjordlaget. Det er jord fra gårder i ulike prosjekter. Noen steder er det mange prøver og andre steder færre prøver som ligger bak gjennomsnittstallet. Hver av de åtte analysene som det vises resultater fra består av en prøve (ca 2 liter) i hver prøve (n), men jorda ble samlet inn på litt ulike datoer i juni og juli 2021. Antall prøver bak hver snittverdi er angitt som n i tabellen.

Potetproduksjonen der noen av jordprøvene (Potetjord) er tatt, er konvensjonell tidligpotetproduksjon på finsand. prøvene er tatt ca tre uker etter høsting av potetene. Prøvene fra eng (Eng(mineral)) er fra 2. og 4. års eng og både eng- og beiteprøvene (Beite) er fra siltig mellomsand på en økologisk melkeproduksjonsgård. Av prøvene fra eng med myraktig jord med høyere innhold av organisk materiale (Eng (høyt OM)) er fire fra en gammel eng på et konvensjonelt melkebruk og to fra gammel eng på et økologisk drevet melkebruk. Alle prøvene er tatt på gårder i Møre og Romsdal.

Innhold av organisk materiale og aktivt karbon

Det var minst organisk materiale (2,3 % GT) i finsandjorda som er brukt i over 20 år til konvensjonell potetproduksjon med noen år med korn innimellom. Det var 7,4 % GT i den sandige jorda med økologisk gras/kløvereng og med husdyrgjødsel siden 1986. Beitene som er med hadde glødetap på 16,7 % GT, de er ikke jordarbeidet eller gjødsla annet enn med gjødsel fra ungdyra som årlig beiter der. Jorda med over 30 % organisk materiale var valgt for å se på mikrolivet i jord med myraktig preg. Prøvene derfra hadde i snitt 42 % glødetap. Disse er eldre enger fra to gårder som bruker husdyrgjødsel, den ene kunstgjødsel i tillegg.

Innholdet av aktivt karbon (POXC) økte fra potetjorda via engene og var høyest i beite. Disse målingene indikerer hvor stor andel av det organiske materialet som er lett tilgjengelig og resultatene tyder på at det er mer lettomsettelig organisk materiale i eng og beite enn i den nylig høsta potetjorda. Det er en slik gradient vi ofte tenker på når vi i teorien diskuterer mindre bra og bra jordhelse og mengde og mangfold av jordbiologi. Gradienten går fra åkerjord med jordarbeiding hvert år, via systemer med kortvarig eng eller eng i vekstskifte til ulike langvarige beiter/bær- eller frukthager med lite jordarbeiding. Virkeligheten er nok mer kompleks og én måling én gang gir bare et øyeblikksbilde.

Resultatene samsvarer ikke helt mellom de ulike testene

Det var et liknende mønster av innholdet av biomasse vurdert manuelt av en person fra firmaet Mikroliv (ML) og mengde mikrobielt karbon, målt med mikrobiometertest (MBM)mellom de 4 ulike systemene (Tabell 1). Dette med unntak av prøvene fra den myraktige jorda. Det var ikke forventet så like mengder innen samme system mellom de to metodene. Dette fordi ML registrere på et vis hele biomassen av bakterier og sopp, mens mikrobiometertesten skulle hatt lavere verdier, siden den bare registrerer karbondelen av biomassen. En forklaring for at verdiene er like, kan være at mikrobiometertesten tar med både levede og døde mikroorganismer, mens Mikroliv teller det som er hele celler og hyfebiter.

Verdiene fra begge metodene var lavest i eng på mineraljord, varierte mellom 150 og 432 mikrogram g jord med unntaket i Eng (høyt OM) som var veldig ulik .

Ifølge nettsiden til Mikrobiometer Results.pdf (microbiometer.com) er et nivå på 400-600 µg mikr.C/g jord bra i landbruksjord, over 600 utmerket, mens under 200 defineres som dårlig.

Resultatene fra MBM på jord fra de ulike skiftene med eng på organisk jord varierte mellom 730-2 437 µg mikr.C/g jord (bare snittdata vist i tabellen), men alle var høyere enn de høyeste verdiene i de andre produksjonene og veldig mye høyere enn de visuelle vurderingene, som var 397. Vi tror kanskje at farge fra det høye innholdet av organisk materiale kan overestimere innholdet i mikrobiometertesten noe i MBM. Dette må vi undersøke nærmere.  

Mer mikroliv i myrjord enn vi tror?

Generelt har vi sagt at myrjord inneholder lite liv og at den inneholder lite meitemark. Dette har vi imidlertid lite data på. Det som disse få prøvene viser er imidlertid spennende fordi de viser både en viss mengde mikrobielt karbon (mikroorganismer), at mikrolivet ser ut til å være aktivt ved at de skiller ut CO₂ og at prøvene fra denne jorda hadde klart den høyeste andelen sopp sammenliknet med de andre. Soppandelen kan muligens knyttes noe til at enga er gammel, men andelen sopp i mikrobiometertestene (som det ble gjort flest av) var likevel høy i både de fire konvensjonelle (60-69 %) og de to økologiske prøvene (79-85 %). 

Eng og potet begge OK for jordlivet

Det var gjennomgående litt uventet lave verdier for noen av parameterne i engene på mineraljorda sammenliknet med de andre. Det var også mer jordliv og -aktivitet i den intensivt drevne potetjorda enn forventet. Det var både høyere mengde mikrobielt karbon og mye høyere andel sopp i potetjorda enn i mineraljorda med eng. Det var imidlertid lavere mengde aktivt karbon og mindre respirasjon i potetjorda enn i mineraljorda med eng. I potetjorda kan opptak av poteter og dermed tilførsel av planterester ha medført en populasjonsøkning av bakterier og nedbrytersopp, men det var lite planterester å se da vi tok prøvene og dette skulle også ha vist seg ved økt respirasjon. Vi må nok teste flere steder og samle mer data for å konkludere mer sikkert.

Vurdering av testene

Det er utfordrende at verdiene i tilnærmet like tester ikke alltid viser samme trend, men slik er det fordi så mange ulike faktorer spiller inn på mengde og type jordliv. For de fleste verdiene er det også få data som ligger bak hvert snittresultat, så ting kan endre seg noe når vi får samlet inn flere data. Flere målinger vil også gi oss grunnlag til å si hvilke nivåer vi har på mengde mikrobiologi i norsk jord og forstå fordelingen bedre mellom sopp og bakterier i ulike jordarter og produksjoner under norske klima- og dyrkingsforhold. Mikrobiometertesten skiller eksempelvis ikke mellom nedbrytersopp, skadesopper og mykorrhizasopp, som er ulike grupper sopp som har veldig forskjellige funksjoner i jorda.

Vi mener at bruken av de fire testene over tid kan gi oss verdifulle data og informasjon om i hovedsak mengde mikroorganismer, andel sopp og bakterier og deres aktivitet på det målte tidspunktet. En eller to tester/analyser på karbonfraksjoner kan anbefales fordi de sier noe om tilgang og type organisk materiale. Vi vil også anbefale å bruke flere ulike typer tester på samme jordprøve, samt å ta minst tre målinger av samme prøve. Da vil man lettere se en trend/mønster i resultatene og man vil være litt sikrere på at det man tester er representativt for jorda. Mikrobiometer og Solvita respirasjonstest kan brukes i felt og på gårdsbesøk, og/eller i etterkant av et gårdsbesøk. Disse to testene er innkjøpt fra USA og kostnaden var ca 100 kroner per test.

Referanser
Chen, X., Henriksen, T., Svensson, K. & Korsæth, A.  2020. Long-term effects of agricultural production systems on structure and function of the soil microbial community.  Applied Soil Ecology, Vol.147, mars 2020, 103387 

Lal, R. m.fl. 2015. Carbon sequestration in soil. Environmental Sustainability 2015, Vol 15:79-86

Lågbu m.fl. 2018. Jordsmonnstatistikk Norge. NIBIO Rapport 4 (13), 75 s.

Pommeresche, R. & Løes, A.-K. 2009. Relations between Agronomic Practice and Earthworms in Norwegian Arable Soils.Dynamic Soil, Dynamic Plant 3, 129-142

Pommeresche, R. & Løes, A.-K. 2014. Diversity and density of springtails (Collembola) in grass-clover ley in North-west Norway. Nor. J Entom. 61, 165-179

Pommeresche, R. & T. Rittl 2024. Karbon og biologisk aktivitet i jord med eng- og potetdyrking (K-BEP). NORSØK Rapport nr. 2, 2024

Pommeresche, R. & Ruissen, T. 2018. Mykorrhiza i landbruksjord. NORSØK FAGINFO nr. 6, 2020, s.1-8