Betydning af fjernelse af biomasse for jordens mikrobielle aktivitet og jordkvalitet

4.2.1 Hvad er sammenhængen mellem biomasse og jordkvalitet?

Fjernelse af halm og husdyrgødning til teknisk anvendelse, fremfor nedmuldning i jor-den, mindsker fødegrundlaget for jordens mikroorganismer. Dette kan medføre en ned-gang i jordens mikrobielle aktivitet og diversitet, såfremt der ikke kompenseres gennem dyrkningsmæssige tiltag, som tilfører jorden letomsætteligt organisk stof. Jordens mi-krobielle aktivitet omsætter planterester og andet organisk materiale til mineralske næ-ringsstoffer og CO2. Samtidig er mikroorganismerne fødegrundlag for højere trofiske led i jordens økosystem, og har derigennem betydning for den samlede biodiversitet.

Jordens mikrobielle aktivitet bidrager til at opretholde en god jordkvalitet blandt andet gennem dannelse af ekstracellulære polysaccharider og svampehyfer, der sammenvæver jordens primære bestanddele til små og større jordkrummer også kaldet aggregater (Watts et al., 2001). Denne strukturopbygning er helt afgørende for, at jorden bliver be-kvem i dyrknings-øjemed, det vil sige at den nemt kan bearbejdes til såbed og smuldrer uden at blive pulveriseret (Hansen, 2011). Desuden betyder en god struktur, at jorden har et forgrenet net af hulrum af forskellig størrelse, der modvirker vanderosion, tillader forgrenet rodvækst og leder luft frem til planterødderne (Schjønning et al., 2009).

4.2.2 Kvantitative og kvalitative sammenhænge mellem tilførsel af organisk stof og jordkvalitet

Som beskrevet har organisk stof i jorden betydning for jordens frugtbarhed blandt andet gennem gavnlige effekter på mikrobiel aktivitet, der medvirker til at opretholde en stabil jordstruktur. Det er dog vanskeligt at angive klare grænseværdier for, hvor meget orga-nisk stof der bør være i en jord for at sikre en god frugtbarhed (Schønning et al., 2009;

Jensen, 2010). Det samme gælder i forhold til jordens mikrobielle aktivitet. Jordens ind-hold af organisk stof kan øges dels direkte ved at tilføre husdyrgødning og afgrøderester (halmnedmuldning), dels indirekte ved at holde jorden dækket med afgrøder, der afsæt-ter kulstof gennem rodsystemet. Undersøgelser under danske forhold har vist, at årlig

65

nedmuldning af normale halmmængder på langt sigt medfører, at ca. 14 % af halmens kulstof indlejres i jordens organiske stof (Thomsen & Christensen, 2004). Tilførsel af fast husdyrgødning og gylle har tilsvarende en positiv virkning på jordens kulstofindhold.

Afbrænding af al halm fra en kornmark er beregnet til at forårsage en reduktion i jordens organiske stofindhold svarende til 0,74 tons CO2-ækv/ha årligt (tabel 15). Dyrkning af ef-terafgrøder giver meget variabel biomasseproduktion, men vurderes i gennemsnit at bi-drage med organisk stof i jorden svarende til 0,73 tons CO2-ækv/ha årligt (Olesen et al., 2013b). Det betyder altså, at nedgangen i jordens kulstofindhold og reduktion i den mi-krobielle aktivitet ved halmfjernelse kan forventes omtrent udlignet ved dyrkning af ef-terafgrøder på et tilsvarende areal, som det der fjernes halm fra.

Ikke alle længerevarende forsøg med nedmuldning af halm har dokumenteret en statistik sikker effekt (stigning) på jordens indhold af organisk stof (Powlsen et al., 2011). Selvom tilbageførsel af halm i nogle tilfælde kan have en forholdsvis begrænset effekt på jordens langsigtede indhold af organisk stof, tyder en række undersøgelser på, at der optræder en større, disproportional effekt på jordens mikrobielle aktivitet og kvalitet (Powlsen et al., 1987). Dette blev blandt andet påvist af Watts et al. (2001), der inkuberede en dyrket jord alene eller med tilsætning af organisk materiale i form af rajgræs eller tørv. Aggre-gatstabilitet (og mikrobiel aktivitet) blev forøget i inkubationerne med rajgræs (et let omsætteligt substrat), mens dette ikke var tilfældet i inkubationerne med tørv (et relativt stabilt kulstofmateriale). I forsøg, hvor den mikrobielle aktivitet blev hæmmet eksperi-mentelt (med chloroform), kunne det direkte påvises, at aggregat-dannelsen var betinget af mikrobiel aktivitet (Watts et al., 2005). Disse resultater antyder, at dyrkningstiltag, der begrænser den mikrobielle aktivitet kan være skadelige for den fysiske jordkvalitet, selvom der kun er begrænset effekt på jordens totale indhold af organisk stof (Powlsen et al., 2011).

Den langsigtede indbygning af organisk stof dækker over et dynamisk forløb, hvor tilfør-sel af frisk biomasse (fx halm) på kort sigt medfører kraftig stigning i jordens mikrobielle biomasse og aktivitet. Feltforsøg med tilførsel af 10 ton/ha hvedehalm viste, at jordens mikrobielle biomasse blev fordoblet i løbet af den første uge efter udbringningen, for derefter gradvist at falde og nærme sig udgangspunktet i løbet af et år (Ocio et al., 1991).

66

Det er derfor af betydning for den mikrobielle aktivitet hvilken type biomasse, der tilfø-res til jorden.

4.2.3 Kan jordkvaliteten opretholdes ved tilførsel af tungtomsætteligt kulstof?

Jordens kulstofindhold kan for så vidt opretholdes gennem tilførsel af organisk materia-le, hvor de let omsættelige fraktioner allerede er omsatte. Herved indlejres en kulstofpul-je i jorden, der allerede er delvis stabiliseret, men dette sker med reduceret (eller uden) involvering af jordens mikrobielle aktivitet. Dette blev for nylig illustreret i forsøg under danske forhold (Thomsen et al., 2013). Her blev en lerblandet sandjord tilsat organisk materiale i form af kvægfoder (baseret på majs, lucerne og raps) enten i frisk tilstand, ef-ter bioforgasning, efef-ter fordøjelse (fæces fra køer) eller efef-ter bioforgasning af fæces. Jor-den blev inkuberet under kontrollerede betingelser gennem en periode på godt 8 måne-der.

På trods af det forskellige indhold (og kvalitet) af organisk C i de fire former for tilsat biomasse, viste det sig, at omtrent den samme andel (12-14 %) af det oprindelige C ind-hold i kvægfoderet endte som indlejret C i jordens pulje af stabiliseret organisk stof (Thomsen et al., 2013). Den mikrobielle aktivitet i jorden var mindre, når det tilførte kul-stof havde været gennem bioforgasning. Betydningen af dette for jordens kvalitet på kort og længere sigt kræver nærmere undersøgelse, men en nedsat mikrobiel aktivitet kan på-virke de afledte effekter, der knytter sig til dannelse af jordstruktur, omsætning og ned-brydning af fremmedstoffer (fx pesticider og organiske forureninger) samt antagonisti-ske effekter i forhold til plantepatogener.

Som et yderpunkt i eventuel tilbageførsel af omsat biomasse til den dyrkede jord kan til-førsel af termisk stabiliseret biomasse (biochar) være en fremtidsudsigt. Biochar er kul-stof, der dannes, når organisk materiale omdannes ved høj temperatur og lavt ilttryk.

Processen (pyrolyse) udnyttes til at skabe energi fra biomasse som fx halm og træflis, men som følge af ufuldstændig omsætning bevares cirka halvdelen af biomassens kulstof i fast form som biochar (Lehmann, 2007). Via dette biochar kan en del af den afhøstede biomasse tilbageføres til jorden som en stabil kulstofpulje (Bruun et al., 2008), der fy-sisk-kemisk medvirker til at fastholde næringsstoffer i jorden. Biochar-partikler har sto-re indvendige overflader og posto-rer, der kan væsto-re vigtige for biologiske processer, og kan i nogen grad sammenlignes med aggregater i jord. De strukturdannende og biologiske

ef-67

fekter af biochar i jord er dog endnu ikke tilstrækkeligt belyst (Lehmann et al., 2011), og betydningen for den mikrobielle aktivitet kræver nærmere afklaring.