Organisk materiale og biologiske prosessar i jorda

Verknader knytte til dei «levande» og «dynamiske» eigenskapane til organisk materiale er frigiving og binding av næringsstoff (mineralisering, immobilisering, løysing av bundne mineralnæringsemne), binding av atmosfærisk nitrogen (N-fiksering), danning og stabilisering av jordstruktur, påverknad av sjukdomstilstanden og produksjon av organiske sambindingar som påverkar frøspiring og plantevekst.

Dei «daude» og «statiske» eigenskapane knyter seg først og fremst til jorda sine fysiske eigenskapar, adsorpsjon av plantenæringsstoff og til pH og bufferevne.

Dei «dynamiske» effektane er sterkt avhengige av kvaliteten til humusen, det vil si kor lett omsetjeleg det organiske materialet i jorda er. Hovuddelen av organisk materiale i jord dominerast av stabil humus med halveringstid i storleiksorden 800 år. Derfor er ei stadig tilførsle av lettomsetjeleg organisk materiale i form av avlingsrestar, husdyrgjødsel, grøngjødsel og stoff utskilde og avskala av levande røter, avgjerande for å sikre ein høg biologisk aktivitet.

I økologisk landbruk, der ein avstår frå lettløyseleg handelsgjødsel, er ei målmedviten utnytting av biologiske prosessar avgjerande for produksjon og miljøvern. Men og i konvensjonelt landbruk kan det gi betre utnytting av gjødsla og såleis betre økonomien og redusere faren for ureining.

Det er særleg forvaltninga av nitrogenressursane som krev kunnskap om biologiske prosessar i jorda og kva faktorar som påverkar desse. Slik kunnskap er nødvendig for å minske tap av nitrogen ved nitratutvasking og i form av gass. Tap av nitrogen reduserast elles mest effektivt ved å sikre ein aktiv vekst av planter størst mogeleg del av året, til dømes ved at ein i åkerbruket dyrkar fangvekstar utanom ordinær veksttid.

Netto frigiving og immobilisering

Den mest merkbare aktiviteten til jordorganismane er omdanning av organisk materiale til enkle mineralske sambindingar (mineralisering) og ymse andre omsetjingsprodukt. Utgangspunktet kan vere stoff utskilde frå levande planterøter (rotavsondringar), daude planter og planterestar, dyregjødsel, jordorganismar og meir eller mindre omdanna organisk materiale (humus). Det er verdt å merke seg at om lag ein fjerdedel av det karbonet som levande planter fører under jorda blir frigitt i form av ymse rotavsondringar. Levande røter er derfor ei viktig kjelde til lett omsetjelege organiske sambindingar i jorda.

Hovuddrivkrafta bak omsetjinga av organisk materiale er organismane si utvinning av energi under nedbrytning av karbon -sambindingar til karbondioksid (CO₂). Det har viktige følgjer for frigiving og binding av plantenæringsemne: Når mikroorganismene har dekt sin eigen trong til andre næringsemne, slik som nitrogen (N), fosfor (P) osv, får ein ei netto frigiving av desse elementa. Er det derimot underskot i høve til energi, vil mikroorganismane ta opp mineralsk næring frå jorda (immobilisering) og såleis tevle med plantene om vekstnæringa.

Kunnskap om dynamikken til organisk bundne plantenæringsemne, først og fremst nitrogen og fosfor, er særs viktig for å utnytte denne ressursen best mogeleg i planteproduksjonen og dermed unngå uønskte tap til omgivnadene. Når ein avgjer korleis husdyrgjødsel og planterestar skal disponerast på garden, er det dessutan avgjerande å kjenne til dei viktigaste miljøfaktorane som påverkar biologisk aktivitet (i første rekke temperatur, råme og jordarbeiding).

Biologisk aktivitet gir også opphav til ei rad andre både positive og negative verknader ein bør kjenne til.

Denitrifikasjon

Ved luftmangel i jorda vil ein del mikroorganismar som lever på organisk materiale, bruke nitrat (NO₃^-) i åndinga i staden for oksygen (O₂). Dette medfører eit nitrogentap i form av NO-, N₂O- og N₂ -gass (denitrifikasjon). Denitrifikasjonen kan vere ganske intens dersom det er rikelig tilgang på nitrat og lettomsetjeleg organisk materiale i jorda, og det samtidig kjem mykje regn. Sterk gjødsling, jordpakking og dårlig drenering vil auke faren for denitrifikasjon. Tapet på årsbasis er vanskeleg å talfeste. Men fordi episodane vanlegvis er ganske kortvarige, reknar ein med at utvasking av nitrat er ein alvorlegare tapspost enn denitrifikasjon.

Ammoniakktap

Tap av ammoniakk (NH₃) kan vere eit indirekte resultat av biologisk aktivitet: Ammoniakk/ammonium (NH₃/NH₄⁺) som dannast under mineraliseringa, kan i større eller mindre mon tapast som ammoniakkgass. Ammoniakktap er i første rekke eit problem i samband med husdyrgjødsel, men atskilleg tap kan også førekome frå nitrogenrike planterestar som mineraliserast på jordyta. Fortynning av husdyrgjødsla i vatn og god innblanding i jord (binding av NH₄⁺ til leirkolloid og nitrifikasjon) vil medverke til å senke gasstrykket av ammoniakk.

Nitrifikasjon

Nitrifikasjon er ein prosess der bakterier utvin energi heilt uavhengig av organisk materiale ved å omdanne NH₄⁺ til NO₂^- (nitrit) og vidare til NO₃^-. H⁺- ion frigivast under denne omdanninga slik at nitrifikasjon isolert sett verkar forsurande. Prosessen krev oksygen og avtek sterkt ved pH under 6. Nitrifikasjon har viktige følgjer for nitrogenbalansen i og med at sluttproduktet, nitrat, kan tapast gjennom denitrifikasjon. Nitrat er dessutan den forma for nitrogen som lettast går tapt ved utvasking. I den seinare tida er det også blitt klart at ein god del N₂O kan tapast under nitrifikasjon dersom oksygentilgangen er ufullstendig. For tida knyter det seg stor interesse til N₂O- avgangen frå landbruksareal på grunn av den den rolla gassen spelar for drivhuseffekten og nedbrytninga av ozonlaget. Dei negative effektane av nitrifikasjon har gitt opphav til interesse for stoff som hemmer prosessen. Men slik hemming er ikkje heilt uproblematisk, og i dag er dette lite brukt. Av positive effektar av nitrifikasjon kan nemnast at mange plantearter veks betre med nitrat enn med ammonium som nitrogenkjelde, og effektiv nitrifikasjon minskar ammoniakktapet.

Nitrogenfiksering

Biologisk binding av atmosfærisk nitrogen (N₂ -fiksering) er særs viktig i nitrogenbalanse- samanheng. Det er samlivet mellom rotknollbakterier (Rhizobium) og belgvekstar som har mest å seie i jordbruket under våre klimatilhøve. I ei belgvekstrik eng kan det under gode tilhøve fikserast opptil 30 - 40 kg nitrogen per dekar årleg. Kjernebelgvekstar fikserer mindre nitrogen, og ein reknar ofte med dei bare kan dekke halvparten av nitrogenkravet gjennom eiga fiksering. Nitrogengjødsling verkar negativt på N₂-fikseringa, både direkte på symbiosen og ved at belgvekstar tevlar dårleg med ikkje-belgvekstar dei veks saman med. Det relativt billege nitrogenet i handelsgjødsel og vanskane med å få kløver til å vare i enga har ført til mindre bruk av belgvekstar dei siste ti-åra. Likevel burde belgvekstar framleis vere ein ressurs å rekne med i planlegginga av vekstskifte og gjødsling. Innafor økologisk landbruk, der ein avstår frå å bruke lettløyseleg handelsgjødsel, spelar belgvekstar ein avgjerande rolle, både i eng, grønfôr og som grøngjødsel.

Jordstruktur

Aktive mikroorganismar fremmer grynstrukturen i jorda ved at dei skil ut polysakkaridslim som verkar som kittstoff, og ved at sopptrådar (sopphyfar) bind jordpartiklar saman. Ein skal også vere merksam på den viktige rolla meitemarken spelar for jordfysiske tilhøve ved å grave gangar i jorda. Å syte for at jordorganismane har best mogeleg tilgang på lettomsetjeleg organisk materiale er derfor eit viktig tiltak for å lette jordarbeidinga, fremme plantevekst og hindre jorderosjon. Plantevekst spelar her i seg sjølv ei sentral rolle som leverandør av energi til jordorganismane, som vern mot tilslemming og jorderosjon, og ved at røter som døyr etterlet seg kanalar som lettar lufting og infiltrasjon av vatn.

Næring

Mikroorganismar kan gjere tungtløyselege mineral meir tilgjengelege ved at dei produserer syrer som fremmer frigiving og forvitring og ved å skilje ut stoff som hindrar metall- kation i å felle ut (chelat- dannande sambindingar). Sopprot (mykorrhiza) er eit samliv mellom sopp og planterøter som aukar opptaket av fosfor og andre mineral som er lite rørlege i jord. Det skjer ved at sopphyfane gjer næringsopptak frå eit større jordvolum mogeleg. Sopprot trivst best og har mest å seie i relativt næringsfattig jord. Men for laukvekstar, som har lite rothår, kan sopprot vere viktig også i sterk oppgjødsla jord. Mange vekstar, særleg krossblomstra, har lite eller ikkje noko sopprot. Under dyrking av slike kan mengda av mykorrhiza-sopp minke. Det kan derfor vere mindre heldig å dyrke slike grøder året før ein dyrkar lauk.

Jordbuande plantesjukdomar

Jordbuande plantesjukdomar kan påverkast ved at aktive mikroorganismar tevlar med sjukdomsframkallande organismar om næringsemne eller ved at dei produserer antibiotika eller andre stoff som kan påverke sjukdomsorganismane, til dømes CO₂. Det er i forsøk vist at grøngjødsling kan motverke førekomsten av rotdrepar i korn, til dømes.

Hemmende og fremmende stoffer

Under omdanning av organisk materiale kan det dannast sambindingar som hemmar eller fremmar plantevekst (syrer, plantehormon o.l.). Dei hemmande stoffa blir helst produsert tidleg i omsetjinga av ferskt plantemateriale. Verknaden er kortvarig og kan unngåast ved at ein ikkje sår eller plantar før ei tid etter at ferskt plantemateriale (til dømes grøngjødsel, eng, halm) er innarbeidd i jorda. Ved luftmangel kan det også dannast stoff, sannsynlegvis ei av årsakene til at jordpakking og dårleg drenering verkar negativt på planteveksten.

(Tidligere publisert i SFFL Faginfo Nr.19, 1992)