Sund jord smelter med bakterier, svampe, vira og andre mikroorganismer, der hjælper med at opbevare kulstof og afværge plantesygdomme.
Billede via Shutterstock.
af Matthew Wallenstein, Colorado State University
Vores jord er i problemer. I det forløbne århundrede har vi misbrugt dem med pløjning, jordbearbejdning og for meget gødning.
Hvad mange tænker på som ”bare snavs” er faktisk en utrolig kompleks blanding af stenafledte mineraler, planteafledt organisk stof, opløste næringsstoffer, gasser og en rig madweb af interagerende organismer.
Ved at pløje og overtille har vi øget erosionen på landbrugsområder med 10 til 100 gange den naturlige hastighed. I løbet af de sidste adskillige årtier har vi måske mistet omkring halvdelen af den jordbund, som naturlige processer producerede over tusinder af år i det amerikanske majsbælte.
Overjord er rig på organisk jordbundsmateriale - mørkt svampet materiale dannet af nedbrudt plante- og dyrevæv. Organisk jordbundsmateriale er kritisk vigtigt: Det hjælper jordbunden med at holde fast i vand og næringsstoffer og understøtter jordmikrober, der genanvender næringsstoffer. Tab af organisk stof i jorden har gjort, at mange gårde i stigende grad er afhængige af gødning, pesticider og herbicider.
Meget nyere forskning har fokuseret på at tilføje organisk materiale tilbage til jord for at gendanne dem. Dette er en vigtig strategi, men jeg mener, at vi også bør sigte mod at styrke de mikrober, der er ansvarlige for jorddannelse. Jeg var en del af et forskerteam, der demonstrerede i en 2015-undersøgelse, at tilføjelse af effektive mikrober til jord kan øge procentdelen af plantecarbon, der omdannes til jord. Ny forskning antyder, at vi ved at fremme et effektivt og aktivt jordmikrobiom kan accelerere jordfornyelse langt ud over de typiske hastigheder, der ses i naturen.
Mikrober udfører kritiske funktioner i jordfødevæver, såsom nedbrydning af organiske materialer, cykling af næringsstoffer og forbedring af jordstrukturen. Billede via USDA NRCS.
Det tager en landsby at skabe sund jord
Naturlige jordarter trives med livet. De indeholder en utrolig mangfoldighed af mikroskopiske bakterier, svampe, vira og andre organismer. En enkelt håndfuld jord kan indeholde titusinder af forskellige arter.
Disse mikrober interagerer tæt med hinanden og danner komplekse netværk. De kommunikerer med kemiske signaler. De arbejder sammen for at nedbryde komplekse organiske materialer, herunder døde planter og dyr. De arbejder ofte i teams for at gennemføre biokemiske processer, såsom at omdanne kvælstof fra en inert gas til plantebrugte former og genanvende det fra døde plantematerialer tilbage til opløste former.
I sunde jordarter er organisk stof beskyttet mod nedbrydning inde i jordklumper kaldet aggregater. Men jordbearbejdning knuser aggregater, låser deres kul op og lader mikrober og jordfauna angribe det.
Komponenter af organisk jordstof. Billede via USDA NRCS.
Dette skaber en midlertidig fest for jordmikrober, men til sidst udtømmer de deres fødevareforsyning og dør af. Uden et sundt mikrobielt samfund genvindes næringsstoffer ikke længere, opportunistiske skadedyr kan invadere, og landmændene stoler i stigende grad på kemikalier til at erstatte biologiske jordfunktioner.
Gendannelse af landbrugsjord
Jordforringelse er et kritisk problem, fordi det truer vores evne til at producere nok sund mad til en voksende menneskelig befolkning og bidrager til klimaændringer. Som svar arbejder store virksomheder, nonprofitorganisationer, videnskabsfolk og offentlige agenturer sammen for at genoprette jordens sundhed.
F.eks. Arbejder General Mills med Nature Conservancy og Soil Health Institute for at tilskynde til landbrugspraksis, der begynder at genopbygge jord.
Det første skridt til forbedring af jordens sundhed er at stoppe blødningen. I stedet for at efterlade marker golde mellem afgrøder, hvilket fører til erosion, planter landmænd i stigende grad dækplanter som ruggræs, havre og lucerne. De erstatter også intensiv jordbearbejdning med ikke-jordbearbejdningspraksis for at forhindre nedbrydning af jordstrukturen.
Organisk jordbund indeholder mere end 50 procent kulstof. Jordbunden indeholder jord mere kulstof end planter og atmosfæren kombineret. At miste kulstofrige organiske stoffer fra jord frigiver kuldioxid, en drivhusgas, som kan fremskynde klimauppvarmningen. Men ved at regenerere vores jord kan vi sekvestere mere kulstof under jorden og langsom klimaopvarmning.
Ud over at beskytte jorden, tager afgrøder kulstof ud af atmosfæren, når de vokser og tragter det ned i jorden. I modsætning til kontante afgrøder, der høstes og fjernes fra jorden, overlades dækafgrøder til at nedbrydes og bidrage til jorddannelse.
At øge udbuddet af plantecarbon på denne måde er et vigtigt første skridt i genopbygning af jordkulstof. Men ny forskning antyder, at det kan være utilstrækkeligt.
Et nyt paradigme for jorddannelse
Vi tænkte, at organisk jordstof blev dannet af rester af planter, der var vanskelige at nedbryde. Med tiden troede vi, at disse plantepartikler blev kemisk omdannet til det, der blev kaldt humus - mørkt, langvarigt materiale, der er tilbage, når døde planter og dyr forfalder. Denne opfattelse antydede, at nøglen til at bygge jord var at få en masse død plantemateriale i jorden.
For nylig har teknologiske fremskridt imidlertid forvandlet vores forståelse af jorddannelse. Der er nu stærke beviser for, at de mest vedvarende former for kulstof i jorden først og fremmest dannes af døde mikrobielle kroppe snarere end fra resterende plantedele. Langt de fleste gamle kulstof i jorden synes at have gennemgået mikrobiel nedbrydning. Mens planter er den originale kulstofkilde til jord, kontrollerer mikrober dens skæbne ved at bruge den som mad og således sikre, at mindst noget af det forbliver i jorden.
North Dakota-landmand Gabe Brown beskriver måder at forbedre jordens sundhed, herunder at stole på mikrobiel handling.
Fodring af jorden ved fodring af mikrober
Mikrober kan tage en simpel forbindelse som sukker og omdanne den til de tusinder af komplekse molekyler, der findes i jord. Når mikrober nedbryder plantestof, bruger de noget af det materiale, de forbruger til at bygge ny biomasse - det vil sige for at brændstof for deres egen vækst - og udånder resten som kuldioxid. Effektiviteten, hvormed de skaber ny biomasse, varierer meget. Nogle mikrober er som ukrudt: De vokser hurtigt i madrigt miljø, men er slurvede spisere og spilder meget af det, de spiser. Andre er langsomtvoksende, men hårdføre, spilder lidt og er i stand til at overleve tider med sult eller stress.
For at maksimere andelen af plantecarbon, der omdannes til organisk jordstof, bør vi sigte mod at understøtte og forbedre jordmikrobiome, der hurtigt og effektivt omdanner døde plantematerialer til organisk jordstof. Sunde jordarter skal også indeholde mikrobiome, der hjælper med at forhindre sygdom, cykle næringsstoffer og hjælpe med at reducere plantens stress.
Matthew Wallenstein, lektor og direktør, Innovationscenter for bæredygtigt landbrug, Colorado State University
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.