Kan Conservation Agriculture forbedre jordens evne til at holde på kvælstoffet?

Af Tomke S. Wacker, Københavns Universitet

Først en kort præsentation af mig selv: Mit navn er Tomke, og jeg er PhD studerende ved Københavns Universitet. Målet med min forskning er at belyse forskellige muligheder for at at øge fastholdelsen af kvælstof i marker, hvor der dyrkes kornafgrøder, både for at optimere landmandens produktion, men også til fordel for miljøet. Det kan lyde meget komplekst – men lad mig forsøge at forklare: afgrøder optager ikke effektivt al den kvælstofgødning, der anvendes. Den resterende N-gødning, som ikke optages og omsættes af planterne på tidspunktet hvor gødningen tilføres, forbliver i jorden eller udvaskes. For at forbedre landmandens økonomi og mindske udledning af kvælstoffer til vandmiljøet, har mange forskere forsøgt at forbedre effektiviteten af ​​planternes kvælstofoptag ved forædling af planter ellerændret dyrkningsteknik.

I dette forsøg vil vi forsøge at fastholde kvælstoffet i marken, så det vil være tilgængeligt for afgrøderne de følgende sæsoner.

Dette omfatter aspekter som kvælstofkredsløbet i jorden og plantedække: efterafgrøder kan for eksempel opsamle kvælstof, der ellers potentielt kunne gå tabt gennem udvaskning.

På den måde kan man holde på kvælstoffet, så det bliver i systemet, når efterafgrøderesterne mineraliseres det følgende forår. En anden mulighed, kan være at omstille driften til Conservation Agriculture, som er en dyrkningsform, hvor man forstyrrer jorden mindst muligt.

Conservation Agriculture og jordstruktur

Ingen dyrkningsmetode kan matche Conservation Agriculture, når det gælder at opbygge en stabil jordstruktur. Dyrkningsformen går kort fortalt ud på, at man forstyrrer jorden mindst muligt og således undlader at pløje og harve. Samtidig er jorden konstant dækket af plantemateriale i form af enten hovedafgrøde, efterafgrøde eller planterester. Herudover er der aldrig samme hovedafgrøde to år i træk, med mindre der er tale om flerårige afgrøder. I de dybere jordlag giver makroporer fra regnorm et godt miljø for rødderne og på jordoverfladen vil den medfølgende, højere biologiske aktivitet påvirke kvælstofomsætningen. I forsøgsmarkerne i projektet ”Grønne Marker og Stærke Rødder”, prøver vi at belyse hvordan det hele hænger sammen.

I forsøget følger vi tre dyrkningssystemer – en konventionel, pløjet mark, en mark med reduceret jordbearbejdning med harvning i 8-10 cm dybde, og en mark, hvor man til dels har fulgt principperne i Conservation Agriculture, og således dyrket marken pløjefrit med direkte udsåning. Dog bruges i forsøget udelukkende kornafgrøder som hovedafgrøde og dele af marken ligger uden efterafgrøde, som en del af forsøgsvariationen.

I hver mark tester vi forskellige sammensætninger af efterafgrøder og kvælstoftildelingsniveauer, og ser på deres effekt på kvælstofdynamikken. Hver sæson etableres en ny hovedafgrøde. I sidste sæson dyrkede vi vårbyg.

Nedenfor vil jeg præsentere nogle af resultaterne.

Et ekstremt dyrkningsår

Som så mange andre steder, blev også ”Grønne Marker” forsøgene påvirket af den ekstreme tørke. Udbyttet af vårbyg var kun omkring 3 t / ha. Særligt vårafgrøder blev påvirket af tørken, da de ikke kunne nå at udvikle et tilstrækkeligt dybt rodsystem, før jorden blev udtørret af fordampning og planternes vandtab til atmosfæren. Forsøgsmarken hvor man har dyrket pløjefrit med direkte såning, gav 1 t / ha mindre i udbytte end de to andre dyrkningssystemer (konventionel, pløjet system, og reduceret jordbearbejdning med harvning).

Langsomt fra start

Den langsommere udvikling i foråret, i det pløjefri system, kan forklare denne udbyttereduktion: i områder med tempereret klima er det ofte set, at jordbunden er koldere og mere kompakt i marker dyrket efter principperne i Conservation Agriculture, end det er tilfældet på arealer hvor der gennemføres jordbearbejdning. Dette er særligt vigtigt om foråret, under den tidlige udvikling af afgrøden.

I det tidlige forår, vil særligt rødderne vokse hurtigere i marker, hvor der er foretaget jordbearbejdning. I de parceller, hvor der ikke er foretaget jordbearbejdning, vil lavere temperaturer også påvirke kvælstofforsyningen fra jorden. Da biologisk aktivitet påvirkes direkte af temperaturen, sker mineraliseringen af organisk kvælstof langsommere ved en lav jordbundstemperatur.

Under normale vejrforhold kan afgrøden i reglen komme sig over den langsommere, tidlige udvikling. Forskellene har ofte udlignet sig ved høsttidspunktet. Men i år var den tidlige udvikling afgørende for afgrøderne.

Tørkestress

Et par uger efter såning stoppede regnen og temperaturerne steg hastigt. Vandressourcerne blev hurtigt opbrugt og afgrøderne oplevede tørkestress. Vårafgrøderne fik kun få uger til at udvikle sig, før tørken satte ind.

Den biologiske udviklingstid var endnu kortere i Conservation Agriculture, på grund af lave temperaturer. Det lader til, at vårafgrøder i dette system er særligt modtagelige for tørke, når den forekommer tidligt i sæsonen. Forskellige kvælstoftildelingsniveauer påvirkede ikke udbyttet. I forsøget etableredes to kvælstoftildelingsniveauer – den ene halvdel af marken, i alle tre systemer, fik tildelt 130 kg N / ha og den anden halvdel fik 65 kg / ha. I et normalt år ville man forvente, at en lav tildeling af kvælstof ville virke begrænsende. Derfor forventede vi at se lavere udbytter i disse parceller. At vi ikke så denne forskel, er en anden indikation på, at planterne var stærkt tørkestressede. De var begrænsede af vandmangel, fremfor kvælstofmangel.

Resultater fra jordprøverne

Der blev udtaget jordprøver på forskellige tidspunkter gennem hele året for at følge indholdet af ​​mineraliseret kvælstof. For at kunne følge, hvorledes effekten var med hensyn til udvaskning, udtog vi prøver i en dybde på 2 meter. De første resultater viser, at brugen af ​​efterafgrøder reducerede mineraliseret kvælstof under 50 cm jorddybde meget effektivt i såvel marken med reduceret jordbearbejdning, som i det konventionelle, pløjede dyrkningssystem.  I Conservation Agriculture viste det sig, at der også var lavt indhold af udvasket, mineraliseret kvælstof, i de referenceparceller, hvor der ikke var etableret efterafgrøder.

Forskelle mellem dyrkningssystemerne

Forskellene på effekten med efterafgrøder var lavere end forventet. Dette kan forklares med at efterafgrødernes udvikling blev hæmmet af vejrforholdene, og dermed ikke producerede så stor en mængde biomasse, som man normalt ville se. Et interessant mønster vi så var, at ammoniumværdierne er meget højere i marken dyrket efter principperne i Conservation Agriculture, sammenlignet med de andre systemer. Imidlertid er summen af ​​ammonium og nitrat ens i systemerne. Da ammonium binder sig til jordkolloiderne, kan denne iagttagelse vise sig at være meget vigtig for at forstå udvaskningsdynamikken.

Når man løfter en flig

Der opstår dog andre spørgsmål om årsagen til disse højere ammoniumværdier, og hvorvidt denne ammonium også er plantetilgængelig. I næste sæson vil jeg udføre et forsøg, hvor jeg vil undersøge dette mere detaljeret. De sidste resultater vi har nået at få, viser koncentrationerne af mineraliseret kvælstof lige før såning af vinterhvede i begyndelsen af ​​september. De afspejler vækstperioden meget godt: jordoverfladen viser meget høje værdier for mineraliseret kvælstof fra 50-100 kg/ ha. Dette indikerer, at afgrøden var så stresset, at den ikke kunne optage det tilgængelige kvælstof. Dette var blot den første ud af projektets tre dyrkningssæsoner og der er stadig mange uafklarede spørgsmål:

• Hvordan påvirkes udvaskningen ved højere (dansk standard) nedbør?
• Hvordan reagerer en vinterafgrøde på de forskellige systemer?
• Hvordan vil eftereffekten af efterafgrøderne være de følgende sæsoner?

Og der opstår hele tiden nye:

• Hvorfor finder vi højere ammoniumkoncentrationer i Conservation Agriculture?
• Hvordan påvirker dette udvaskningen?
• Hvordan vil den høje restmængde af kvælstof fra denne sæson påvirke systemerne?

Og mange flere endnu….

Jeg håber, at du finder projektet lige så spændende som jeg, og at du har lyst til at følge os de kommende sæsoner.

Læs tidligere indlæg: