10 års markforsøg afslører vigtig nøgle til at begrænse klimabelastning fra landbruget
Flerårige afgrøder med dybe rødder kan forandre selv de mest skrøbelige sandjorde. Det viser nye resultater fra et årtis dansk forskning, der kan blive et vigtigt bidrag til at begrænse klimaforandringerne.
I generationer har landmænd kæmpet med sandjorden; den tørrer ud i tørkeperioder, udvasker næringsstoffer, når det regner, og indeholder kun meget lidt organisk materiale. For både landmænd og klimaforskere har sandjorde derfor været det svage led i europæisk landbrug.
Men nu viser ny dansk forskning, at udskiftning af enårige afgrøder med flerårige afgrøder med dybe rødder kan forandre selv de mest skrøbelige jorde.
Resultaterne afslører et skjult mikroliv, som både frigiver næringsstoffer til planterne og binder kulstof i jorden.
Og det kan blive et vigtigt bidrag til at begrænse klimaforandringerne, siger Mingming Zong, postdoc ved Aarhus Universitet og hovedforfatter på studiet, i en pressemeddelelse.
”Landbruget er under stort pres for at levere både mad, foder og energi, og samtidig håndtere klimaforandringerne. Vores resultater viser, at flerårige afgrøder kan være en del af løsningen, især på sandjord, hvor udfordringerne er størst.”
Helt særlig græsart kan ændre jordens biologi
Det er den flerårige græsart strandsvingel (tall fescue), der spiller hovedrollen i den banebrydende forskning. For efter et årtis kontinuerlige forsøg står det klart, at den kan ændre jordens mikroskopiske liv markant.
”Vi blev overraskede over, hvor meget jordens biologi ændrede sig,” fortæller Mingming Zong.
”Mikroorganismerne blev langt mere effektive til at frigive næringsstoffer, samtidig med at jorden fastholdt mere stabilt kulstof.”
Hvad er lignin?
Lignin er et sejt og komplekst stof, som findes i planters cellevægge, især i træ, bark og stængler. Det gør planterne stive og gør det muligt for træer at stå oprejst. I modsætning til sukker og stivelse, som mikrober hurtigt kan nedbryde, er lignin meget modstandsdygtigt over for forrådnelse.
Fordi det nedbrydes så langsomt, spiller lignin en vigtig rolle i lagring af kulstof i jorden. Planterester med højt ligninindhold betyder, at kulstoffet bliver i jorden i længere tid. Derfor holder forskerne nøje øje med de enzymer, der kan nedbryde lignin. For når deres aktivitet falder, forbliver mere kulstof i jorden.
I det øverste jordlag, fra 0 til 20 cm, øgede strandsvingel aktiviteten af enzymer, der frigiver kvælstof og fosfor. Disse enzymer fungerer som biologiske sakse, der klipper komplekst organisk materiale i mindre stykker, så planterne kan optage næringsstofferne.
Da afgrøden høstes tre gange om året til brug i bioraffinaderier, fjernes store mængder næringsstoffer fra marken. For at kompensere tilpassede mikroorganismerne sig ved at producere flere enzymer, som kan frigøre næringsstoffer direkte fra jordens organiske materiale.
Samtidig faldt aktiviteten af en anden enzymgruppe, de såkaldte oxidative enzymer, som normalt nedbryder de mere modstandsdygtige stoffer som lignin. Det skabte en ny balance, hvor planterne fik lettere adgang til næringsstoffer, mens de mest holdbare former for kulstof blev bevaret i jorden.
”Det er en dobbelt gevinst,” forklarer Mingming Zong.
”Systemet forsyner sig selv med næringsstoffer og bremser samtidig nedbrydningen af det mest modstandsdygtige organiske materiale. Det hjælper med at bevare kulstof i jorden.”
Dybe rødder forbedrer jordens evne til at lagre kulstof
Forandringen stopper ikke ved overfladen. I de dybere jordlag, 20–50 cm nede, fandt forskerne mere mikrobielt biomassekulstof. Det er et tydeligt tegn på, at planternes dybe rodsystem nærer livet under jorden.
Analyser viste også en tendens til større mængder af mineralbundet organisk kulstof, altså den type kulstof, der binder sig fast til jordpartikler og kan forblive stabil i årtier eller endda århundreder.
”De flerårige rodsystemer stabiliserer ikke kun jorden mekanisk,” siger Mingming Zong.
”De stimulerer også livet i underjorden og opbygger langsigtede kulstoflagre. Det er en af de bedste forsikringer, vi har mod tab af kulstof i et foranderligt klima.”
Ved hjælp af avanceret infrarød spektroskopi kunne forskerne dokumentere tydelige ændringer i de kemiske former for organisk kulstof under strandsvingel. I det øverste jordlag blev kulstoffet mere stabilt, mens de dybe rødder tilførte energi til de kulstofpuljer, der lagres længere nede.
Samlet set peger resultaterne på et mønster: Flerårige rodsystemer forbedrer både næringsstofkredsløbet og jordens evne til at lagre kulstof.