Gjødsel & næring

Omdanning av organisk materiale-

Daudt organisk materiale (til dels planterestar) kan delast inn i ulike fraksjonar, kvar med sin karakteristiske nedbrytningsfart. Ei slik inndeling er naturlegvis skjematisk, og samsvarar ikkje fullstendig med kjemisk veldefinerte fraksjonar. Likevel vil ei inndeling i 1) ein lett omsetjeleg, 2) ein middels omsetjeleg og 3) ein langsam omsetjeleg fraksjon som oftast gi ei god skildring av nedbrytinga.

Tor Arvid Breland, UMB (Tidligere publisert i SFFL Faginfo Nr.19, 1992)

Nedanfor følgjer ei skjematisk framstilling av korleis ein enkelt porsjon av ferskt organisk materiale omdannast og korleies det verkar på aktiviteten til mikroorganismane. Det er karbon som omtalast, men hovuddraga gjeld og for andre organisk bundne næringsemne. For å gjere det enkelt, føreset vi at temperatur og råme ikkje påverkar omsetjinga. Den lett omsetjelege delen er stort sett vassløyselege stoff, slik som sukker og aminosyrer. Den middles omsetjelege delen er i hovudsak samansett av polysakkarida cellulose og hemicellulose. Den langsamt omsetjelege fraksjonen inneheld lignin og sambindingar som er fysisk verna av lignin.

Nedbrytinga av ein slik fraksjon følgjer same matematiske lover som nedbryting av eit radioaktivt stoff (1. ordens kinetikk). Det vil seie at mengda minkar eksponensielt med tida. Den tida som har gått før halvparten er omsett kallast halveringstida. I eit forsøk med nedbryting av halm blei det til dømes funne at den lett omsetjelege delen utgjorde 15 prosent, den middels omsetjelege 65 prosent og den langsamt omsetjelege 20 prosent av totalt karbon. Halveringstidene ved 28 °C var i same rekkefølgje 3.5, 9 og 70 dagar (van Veen & Paul, 1981).

Jordorganismer

Det er jordorganismene («biomassen») som står for nedbrytinga av det tilførte organiske materialt. Mesteparten av det organiske karbonet (40 % ideelt, 80 % meir vanleg over tid) går med til å dekke energikravet deira og forsvinn dermed som karbondioksyd (CO2). Men resten blir verande att som ein auke i biomasse, omsetjingsprodukt og organismerestar. I tidleg fase av nedbrytinga finn ein ofte cirka 5 - 12 prosent av karbonet frå planterestar igjen i mikrobiell biomasse. Men etter kvart som mikrobar døyr og blir nedbrotne av nye organismar, vil mengda av tilført karbon som gjenfinnast i mikrobiell biomasse stadig minke. Etter cirka 4 år kan prosentdelen vere 1 - 4 prosent. Til samanlikning utgjer den totale mikrobielle biomassen i ei jord ein stad mellom 0.5 og 5 prosent av totalt organisk materiale i jord.

Nedbrytning av ferskt plantemateriale (Ill: Bibbi Thorbjørnsen).
Figur 5: Nedbrytning av ferskt plantemateriale (Ill: Bibbi Thorbjørnsen).


Det er aktive mikroorganismar med kort generasjons- og omsetjingstid som blømer opp på dei lett omsetjelege substansane. Deretter følgjer sekundær- organismar som lever på desse igjen. Mellom sekundær- organismane er eincella dyr (protozoar) og rundormar (nematodar) som lever som rovorganismer (predatorar) på levande bakterier.

Etter kvart avtek tilgangen på lett nedbrytelege substansar, og mengda av aktive organismar avtek på kostnad av mindre aktive mikroorganismar med lang generasjons- og omsetjingstid. Gamalt, omdanna organisk materiale underheld gjerne eit stort tal bakteriar, men der er små, lite aktive og deler seg knapt. Dei er i ein kviletilstand eller lever på sparebluss. Aktinomycetar og nøysame sopparter som ikkje kan tevle med rasktveksande organismer under den hektiske startfasen, utgjer også ein relativt større del av mikrofloraen når næringstilgangen blir knapp.

Svingningar i bestand

Under nedbrytinga endrar storleiken på den mikrobielle biomassen seg lite i høve til dei mengdene organisk materiale som blir omsette. Rovorganismane (predatorane) er ei viktig årsak til det. Den høge mikrobielle produksjonen tidleg i nedbrytinga gir grunnlag for eit stort tal predatorar. Desse held biomasse- storleiken nede samtidig som dei medverkar til høg omsetjingsfart. Etter kvart som mikrobiell vekst og aktivitet avtek, blir det færre bakterieetande protozoar og nematodar. Derfor minkar ikkje storleiken på mikrobiell biomasse så mykje som ein kunne vente ut frå nedgangen i aktivitet. Den sterkt auka aktiviteten etter tilførsle av ferskt organisk materiale er såleis meir interessant enn den absolutte biomasse- storleiken. Svingningar i talet på predatorar er då også eit betre mål på mikrobiell produksjon enn storleiken på den ståande biomassen, sjølv om mikro- fauna (og makro- fauna) utgjer en mindre del av den totale biomassen av jordorganismar.

Energitilgang

Det er, som ein forstår, tilgangen på energi som vanlegvis avgrensar mikrobiell vekst i jord, og aktiviteten på stabil humus er låg. Den typiske situasjonen for jordorganismane er altså ei veksling mellom «fest» og «hungersnaud», ei veksling som avheng av kor ofte og kor mykje lettomsetjeleg organisk materiale som tilførast jorda. Derfor påverkast mikrobiell aktivitet i jord sterkt av agronomiske tilhøve, slik som kor stor del av sesongen det finst veksande planterøter i jorda, kor mykje planterestar som førast tilbake til jorda, og om det brukast husdyrgjødsel eller bare mineralsk gjødsel. Til dømes fann Beck (1975) at gjennomsnittleg mikrobiell aktivitet (respirasjon og aktivitet av ulike enzym) i einsidig korndyrking var 2.7, i korn med ein mellomvekst 3.3, og i varig eng 9.5 ganger høgare enn i jord som hadde lege brakk i 23 år.

Biologisk aktivitet (respirasjon) i jord med og utan tilsetjing av frisk kløver-grønmasse (Breland, 1989).
Figur 6: Biologisk aktivitet (respirasjon) i jord med og utan tilsetjing av frisk kløver-grønmasse (Breland, 1989).


Ein del av det omsette organiske materialet blir etterlate som ufullstendig nedbrotne produkt og organismerestar. Ein del av desse omsetjingsprodukta er etter måten lettomsetjelege, medan andre går over i ein særs stabil fraksjon med halveringstid i storleiksorden cirka 800 år. Årsaka til denne såkalla «stabile» humusen eller «passive organiske materialet» har så lang levetid, er ikkje heilt klarlagt. Men sannsynlegvis skuldast det delvis at aromatiske sambindingar dannar stabile polymerar med protein, ein slags garvingsreaksjon. Ein tenker seg at ligning og mikrobielt protein spelar ei viktig rolle i denne samanhengen. Dels reknar ein også med at forklaringa er fysisk/kjemisk. Organisk materiale kan nemleg vernast mot nedbryting ved binding til leirpartiklar eller inneslutting i jordlaget.

 


Kilder
Beck, T. (1975). Der Einfluss langjähriger monokultur auf die Bodenbelebung im Vergleich zur Fruchtfolge. Landwirtsch Forsch, Sonderh 31/II:268-276.

Breland, T.A. (1989). Soil organic carbon and nitrogen dynamics in grain cropping: Effects of undersown catch crops and green manuring. Doctor Scientiarium Theses 1989:3, Norges landbrukshøgskole, Ås, 142 pp.

van Veen, J.A., Paul, E.A. (1981). Organic carbon dynamics in grassland soils. 1. Background information and computer simulation. Can J Soil Sci 61:185-201.