Overgødskning gør planterne dovne og uproduktive på længere sigt
KRONIK: På længere sigt kan det faktisk gavne afgrøder at bruge lidt mindre gødning. Det øger nemlig produktionen af rodeksudater og dermed planternes evne til selv at optage næringsstoffer i stedet for at være afhængige af eksterne tilførsler.
Denne kronik er oprindeligt bragt på engelsk på The Conversation d. 21. august.
Af: J.T. Cornelis, lektor i anvendt biologi, University of British Columbia.
Moderne afgrøder bliver ofte overgødet, hvilket øger udbytterne på kort sigt, men samtidig skader miljøet på grund af næringsstofudvaskning og udledning af drivhusgasser.
Derudover er gødning ofte ineffektiv, fordi en stor del af den tilførte gødning på længere sigt binder sig til jordpartikler og dermed bliver utilgængelig for planterne.
Anvendelsen af store mængder letopløselig gødning kan sikre afgrødeproduktiviteten, men det sker på bekostning af miljøkvalitet og agroøkosystemets robusthed. Denne gødningsstrategi resulterer ofte i ”dovne” afgrøder med underudviklede rodsystemer og nedsat evne til at optage næringsstoffer fra jordens naturlige reserver.
Som pedolog (jordforsker med speciale i jorddannelse) og biogeokemiker fokuserer min forskning på tværfaglige studier af jordsystemer på tværs af skalaer.
Når vi undersøger jord-plante-samspil i naturlige økosystemer, har vi fundet, at det på længere sigt faktisk kan gavne afgrøder at bruge lidt mindre gødning.
I Canadas vidtstrakte skove trives træerne i næringsfattige jorde takket være deres dybe rodsystemers evne til at optage næringsstoffer og vand. I naturlige økosystemer har planterne gennem evolutionen udviklet rodstrategier, der hjælper dem med at optage næringsstoffer.
En måde, de gør det på, er ved at udvikle større, stærkere og mere aktive rødder, som hjælper dem med at få adgang til flere næringsstoffer i jorden. Nogle gange indgår de også samarbejde med jordens mikroorganismer for at øge deres evne til at optage næringsstoffer. Når rødderne optager næringsstoffer, udskiller de samtidig visse molekyler i jorden, kaldet rodeksudater.
Disse forbindelser bidrager til at nedbryde organisk materiale og opløse jordpartikler, så fastlåste næringsstoffer bliver tilgængelige for planternes rødder. Rodeksudater fungerer også som energikilde for jordens mikroorganismer, der på længere sigt bidrager til lagring af kulstof i jorden og forbedrer jordens generelle sundhed.
Ved SoilRes3-laboratoriet på University of British Columbia udføres tværfaglig forskning i jorddannelse for at afdække, hvordan processer i mikroskala former økosystemernes egenskaber og robusthed i makroskala. Med udgangspunkt i samspillet mellem jord og planter undersøger vores pedologiske arbejde de komplekse relationer mellem land og mennesker på tværs af øko-kulturelle sammenhænge – med det mål at styrke økosystemers modstandsdygtighed, resiliens og evne til genopretning.
En optimering af fosforanvendelsen i landbruget kan stimulere mere aktive rodsystemer og øge produktionen af rodeksudater.
Når vi undersøger jord-plante-samspil i naturlige økosystemer, har vi fundet, at det på længere sigt faktisk kan gavne afgrøder at bruge lidt mindre gødning. Ved at reducere gødningsmængden kan vi øge produktionen af rodeksudater. Det forbedrer planternes evne til selv at optage næringsstoffer i stedet for at være afhængige af eksterne tilførsler.
Ved at øge mikroorganismernes aktivitet i rhizosfæren (området omkring planterødderne) og tilføre kulstof direkte til jorden kan øget produktion af rodeksudater desuden bidrage til sundere jorde.
Kvælstof og fosfor er de to vigtigste næringsstoffer for plantevækst, og de er samtidig de mest anvendte gødningstyper i verden.
Vores forskergruppe gennemgik 36 studier, der omfattede 30 forskellige afgrøder og jordtyper. Vi sammenlignede planternes respons under to gødningsforhold: ét med den sædvanlige mængde gødning for at maksimere udbyttet og ét med mindre gødning – især mindre kvælstof og fosfor.
Vi fandt, at en reduktion af fosforgødningen med op til halvdelen øgede rodeksudationen med 30 pct., mens plantevæksten kun blev reduceret med omkring 2 pct.. Til gengæld medførte en reduktion af kvælstofgødningen en stigning i rodeksudation på 7 pct., men et fald i plantevækst på 20 pct.
Vores resultater viser, at en optimering af fosforanvendelsen i landbruget kan stimulere mere aktive rodsystemer og øge produktionen af rodeksudater.
At optimere brugen af fosforgødning for at fremme rodeksudation uden at gå på kompromis med udbyttet afhænger i høj grad af jordtypen. Jordbundene i British Columbia adskiller sig markant fra dem i Manitoba, Québec og Saskatchewan, og virkningen af rodeksudater på næringsstofoptagelse og kulstoflagring varierer med jordens egenskaber (pH, mineralindhold, fugtighed og tekstur).
Derfor skal vores foreslåede strategi – at begrænse gødning for at maksimere rodaktiviteten – afprøves i praksis, sammen med landmænd, på tværs af forskellige jordtyper og afgrødesystemer.
Det næste skridt bliver at undersøge, hvordan rodeksudation reagerer og påvirker under forskellige jordfysiske og øko-kulturelle forhold. Markforsøg er afgørende for at tilpasse denne tilgang til lokale forhold og sikre dens effektivitet og skalerbarhed.