Jordas eget lager av næringsstoff

Langvarige gjødslingsforsøk

Jorda kan bidra med plantenæringsstoff gjennom forvitring eller andre naturlige prosesser. Dette kan en få et bilde av i langvarige gjødslingsforsøk, hvor det gjerne er arealer som ikke får gjødsel i det hele tatt (0-ruter). Resultatene fra forsøkene må imidlertid ses i lys av de lokale jord- og klimaforhold og den agronomi som praktiseres på feltet.

Etter en gjennomgang av et 20-talls langvarige gjødslingsforsøk kan en trekke følgende konklusjoner:

• Jord er en netto leverandør av plantenæringsstoffer. Bidraget kommer til uttrykk ved produksjon av plantemasse selv uten gjødsling. Avlingsnivået går ikke ned, men stabiliserer seg på et visst nivå over tid, også på ruter som ikke har fått gjødsel. Jorda gir i størrelsesorden 100-300 kg korn per dekar årlig uten tilførsel av noen form for gjødsel.
• Gjødsling med husdyrgjødsel eller mineralgjødsel øker avlingen betydelig. For å opprettholde et høyt avlingsnivå på sikt trengs tilførsel av næringsstoffer utenfra.
• Vekstskifte med belgvekster gjør at jorda kaster mer av seg enn i ensidig kornproduksjon. Dette gjelder også på ruter som ikke har fått gjødsel.
• Intensiv jordarbeiding kan i stor grad påvirke avlingsutbyttet positivt på kort sikt (økt forvitring og mineralisering), men gir også redusert humusinnhold og større fare for erosjon. På sikt kan dette føre til varig kvalitetsforringelse av jorda.
• Jordpakking kan føre til at jorda kaster mindre av seg og en dårligere utnyttelse av både eksisterende og tilførte næringsstoff.
• Svak gjødsling eller mangel på gjødsling over tid reduserer innholdet av plantenæringsstoff i jorda. Dette gir i sin tur lavere avlingsnivå. Næringsinnholdet i jorda og avlingsnivået lar seg raskt øke ved å gjenoppta gjødslingen.

Totalinnhold og plantetilgjengelig innhold

Jordas totale innhold av plantenæringsstoff kan være svært høye, svært lave, eller et sted mellom disse ytterpunktene. For eksempel kan en moldrik kulturjord inneholde opp mot 1 000 kg N/daa i matjordlaget. Tilsvarende kan en moldfattig nybrottsjord inneholde bare en brøkdel av dette. En jord kan være fattig på nitrogen, men rik på andre plantenæringsstoff, for eksempel kalium. Dette er tilfelle på mye av den planerte leirjorda i Norge som kan inneholde så mye som 15 000 kg K/daa (belgvekster som rødkløver har en sentral oppgave på slik jord). Myrjorda er den rake motsetning, med store nitrogenreserver bundet opp i det organiske materialet, men et kaliuminnhold som er svært begrenset.

Oversikt over normalt innhold av ulike former av nitrogen, fosfor og kalium i matjord (0-20 cm dybde) og de viktigste årsakene til at variasjonen fra jord til jord er så store.

Innhold i kg/daa i matjorda (0-20 cm jorddyp) kan i vanlig mineraljord regnes om fra mg/100 g tørr jord ved å multiplisere med faktoren 5 (1 daa jord = 200 kubikkmeter jord med egenvekt 2 500 kg per kubikkmeter). For myrjord ganger man med faktoren 2.

Jordas innhold av nitrogen avgjøres i første rekke av innholdet av organisk materiale. Et høyt innhold av organisk materiale betyr høyt totalinnhold av nitrogen. Kvaliteten av det organiske materialet er også av betydning, men vil i større grad påvirke mineraliseringshastigheten. For fosfor er gjødslingshistorie (gjødsling over tid) og opphavsmateriale av stor betydning i tillegg til innhold av organisk materiale. Innholdet av kalium i jorda bestemmes først og fremst av opphavsmateriale, leirinnhold og jorddybde. Betydningen av jorddybde er ofte undervurdert i forbindelse med plantenæring. Dette gjelder både planterøttene sin evne til å søke nedover i jorda og prosesser ellers som fører plantenæringsstoff oppover i profilet.

Et høyt totalinnhold er ikke alltid ensbetydende med en rikelig tilgang for plantene. Plantenæringsstoffene må omdannes til en form som gjør at de kan tas opp av planter. Dette kan være som ioner eller enkle organiske forbindelser. Det er fullt mulig å analysere seg fram til jordas innhold av plantetilgjengelige mineraler til gitte tidspunkt. Slike analyser kan være nyttige, men sier lite om jordas leveringsevne av de samme mineralene. De sier bare noe om innholdet i jorda da prøven ble tatt. En jord kan ha lave K-AL tall, men likevel gi brukbare avlinger uten gjødsel. En annen jord kan ha de samme lave K-AL tall, men gi svært lave avlinger. Syreløselig kalium gir et bedre uttrykk for potensialet som kan frigjøres over litt tid. Likevel utgjør syreløselig kalium også bare en viss andel av det totale kaliuminnhold.

Mineralisering og forvitring

Med mineralisering tenker man oftest på omdanning av nitrogen fra organisk materiale, men begrepet omfatter også svovel, fosfor og andre plantenæringsstoff som frigjøres under omdanning av organisk materiale ved hjelp av organismer (bakterier, sopper, spretthaler, midd, nematoder, meitemark med flere). Utbyttet er plantenæringsstoff over en gitt tidsperiode, for eksempel en vekstsesong eller et år. Med forvitring tenker man på prosesser der større partikler deles opp i mindre partikler, fjell som går over til stein, leirmineraler som endrer karakter og kjemiske strukturer som endrer form. Under forvitring vil næringsstoffer også kunne frigjøres, men betydningen av forvitring er vanskelig å kvantifisere. Forvitring er særlig viktig i forbindelse med tilgangen av kalium, magnesium og flere mikronæringsstoff.  Forvitring er til en viss grad styrt av plantene selv og organismer i jorda, men andre forhold er også viktige. Klima og opphavsmateriale er ofte avgjørende for hvor mye plantenæringsstoff som frigjøres under forvitring. Nedbørsoverskudd fører til en stadig utvasking av viktige mineraler, mens nedbørsunderskudd fører til transport av viktige mineraler oppover i jordprofilet. Mørke bergarter er mer rike på mineraler plantene trenger mye av enn lyse bergarter. Mange unntak finnes avhengig av den lokal geologi og kvartærgeologi. Jorddybdens betydning er ofte undervurdert. Dette gjelder både planterøttenes evne til å søke nedover i jorda og prosesser ellers som fører plantenæringsstoff oppover i profilet.

Frigjøring av nitrogen fra jorda

Bidraget av nitrogen fra jorda kan i praksis deles i to: Det man ikke kan påvirke i særlig grad, og det man kan gjøre noe med. Det man ikke kan påvirke i særlig grad har sin opprinnelse i det organiske materialet i den gitte jordarten under gitte klimaforhold. For å få en forståelse av størrelsen på frigjøringen, kan man se på resultater av gjødslingsforsøk der det ikke er gitt gjødsel (såkalt 0-avling). Disse viser at all jord gir noe, men mengden varierer. Følgende tall kan anslås for dette bidraget av nitrogen:

Frigjøring av nitrogen i jord med ulikt moldinnhold, kg per dekar og år.

Tallene må betraktes som grove anslag og krever mer dokumentasjon (grove anslag finnes også i dagens gjødselplanlegging).

Tallene uttrykker gjennomsnitt. Variasjonen er angitt i parentes. De høyeste verdiene har en i varme områder med regelmessig nedbør. De laveste verdiene finner man i kjølige og kalde områder.

I tillegg til dette kommer det vi kan gjøre noe med, dvs. frigjøring av nitrogen fra planterestene av forkulturen, tidligere husdyrgjødsling og eventuell intensivering av jordarbeiding. Følgende verdier kan anslås her (basert på egne studier på økologiske gårder på Østlandet på 1990-tallet).

Frigjøring av nitrogen (ettervirkning) etter ulike kulturer og etter ulike tiltak, kg/daa og år.

Tallene er grove anslag og krever mer dokumentasjon

Frigjøring av kalium og andre mineraler fra jorda
Å finne eksakte tall på jordas bidrag av kalium og andre plantenæringsstoff er svært vanskelig. Vi kan følge samme mal som for nitrogen, med å dele jordas bidrag i to grupper. I den første gruppen (frigjøring man ikke kan påvirke i særlig grad) kan det anslås følgende verdier:

Frigjøring av kalium og andre mineraler på ulik jord og etter ulike kulturer og etter ulike tiltak (ettervirkning), kg/daa og år.

Tallene må betraktes som grove anslag og krever mer dokumentasjon. Når det gjelder grønngjødsel vil type grønngjødsel være utslagsgivende, men også nedmoldingstidspunkt og tap gjennom vinteren.

Tallene er tatt fra Norsk Hydro: "Landbruk og gjødsling" og utregninger ut fra resultater av langvarige gjødslingsforsøk i Europa og Nord-Amerika. Erfaringer fra praksis viser at sandjord med glimmermineraler eller dyp leirjord kan gi plantene tilstrekkelig kalium uten særlig tilførsel av kalium utenfra. Det samme gjelder ved intensivering av jordarbeiding også på annen jord. Det vil si at jordas bidrag av for eksempel kalium kan være ganske stort, og klart overskride 5 kg/daa og år.)

Frigjøring av mineraler ut over dette kan til en viss grad reguleres av bonden, bl.a. ved bruk av grønngjødsel, nedmolding av halm, husdyrtall og gjødslingsnivå. I kapittelet om grønngjødsel kan vi finne en tabell som viser at det er bundet opp bl.a. 10-20 kg K/daa, 1.5-3.5 kg P/daa og 1.4-2.7 kg Mg/daa i en frodig grønnmasse. En viss andel av dette kan komme etterfølgende kultur tilgode ved riktig nedmoldingstidspunkt av grønnmassen (forhåpentligvis over halvparten, men kanskje mindre i mildt vinterklima med mye utvasking). Ved nedmolding av halm regner man et ekstra bidrag på 2 kg K/daa og år. Hvor stort bidrag av kalium og øvrige mineraler man får etter ulike kulturer og jordarbeidingsmåter er for øvrig lite undersøkt. Det som synes klart er at bidraget øker dersom man jevnlig tilfører gjødsel til jorda, enten i form av husdyrgjødsel eller andre gjødselslag. Dette kan spores i jordanalyser av plantetilgjengelig fosfor, kalium og andre mineraler. Men det inngår også i jordas organiske materiale, jordas biomasse og andre forbindelser som ikke lar seg spore av analysene, men like fullt gir et bidrag.

Det finnes ingen tette skott mellom jord-plantesystemet og verden rundt. Et ikke ubetydelig bidrag kommer med luft og nedbør, både av nitrogen, kalium og andre mineraler. I tillegg kommer noe med sigevann inn på jordet eller i grunnvannsstrømmer. Noe kommer nedenfra. Dette kan eksemplifiseres ved steinene som fryser opp og må plukkes hver vår, selv om man har plukket stein fra samme jorde i uminnelige tider. Tapsmuligheter finnes også. Plantenæringsstoff kan tapes og mye av jordas bidrag kan på denne måten ikke komme til nytte - snarere tvert imot.

Tæring på næringsstoffene i jorda

Det er viktig å belyse langtidseffektene av å gjødsle lite, men likevel ta ut forholdsvis mye av jorda. Etter nesten 100 års dyrking på prærien i USA (Morrow-forsøkene) ble det framsatt en påstand om at mangel på gjødsling hadde ført til tæring på selve jorda, og på den måten ødelagt jordas produksjonsevne for framtiden. Gjødsling ble introdusert på noen av rutene som ikke hadde fått gjødsel siden 1867. Resultatet var en umiddelbar økning i avlingen. Svak gjødsling over år hadde redusert mengden lett tilgjengelige næringsstoffer i jorda, men dette lot seg reparere umiddelbart ved gjødsling. Den virkelige tæringen på jorda har en annen årsak, nemlig tap av organisk materiale og jordpartikler (erosjon). Dyrking av jordbruksvekster generelt førte til en reduksjon i jordas innhold av organisk materiale og erosjon. Etter 50 år var innholdet av organisk materiale redusert med 35 % og erosjonen var betydelig. Problemet kunne tilskrives årlig jordarbeiding og mangel på tilbakeføring av organisk materiale til jorda. Problemet kunne ikke knyttes til mangel på næringsstoffer eller svak gjødsling. For at et jordbrukssystem skal være drivverdig på lang sikt er det viktig at slik tæring unngås.

Studier av gamle jordbrukskulturer viser svært ulike resultater med tanke på bærekraft. Tusener av års kultivering i høylandet i Peru (inkakulturen) har ikke ført til tæring på jorda, verken av innhold av organisk materiale, fosfor og nitrogen. Dette fordi dyrkingen foregikk på hyller i fjellsiden som hindret erosjon, men også fordi en tok i bruk vekstskifte, belgvekster, tilbakeføring av organisk materiale og andre gunstige tiltak. Andre jordbrukskulturer har opplevd en katastrofal utvikling med tap av organisk materiale, erosjon og utvasking. Så får vi håpe at økologisk landbruk er i riktig retning, at jorda utnyttes og brukes på en måte som er til beste for oss selv og framtidige generasjoner.

Les mer:

Leigh, R. A. & A. E. Johnston 1994. Long-term Experiments in Agricultural and Ecological Sciences. CAB International, Wallingford, UK
Hansen, S. & K. McKinnon. 1999. Økologisk jordkultur. Landbruksforlaget
Kerner, K. & S. Solberg. 1993. Næringshusholdning i økologisk landbruk. Faginfo nr 20. Statens fagtjeneste i landbruket, Ås