DOK-tilraun

Höfundur þessara greinar hefur nefnt DOK-tilraun áður í grein sinni. Hér verður kynnt þessi fræga DOK-tilraun, sem leikur stórt frumkvöðlahlutverk í lífrænum landbúnaði í öðrum löndum í Evrópu. 

Mörg mál eins og loftslagsbreytingar og loftslagsaðlögun, tap á líffræðilegum fjölbreytileika, fjölgun jarðarbúa og skortur á hráefni krefjast nú meira en nokkru sinni fyrr vísindalegrar skoðunar á því hvernig við framleiðum mat og fóður. Ýmsar mismunandi ræktunaraðferðir / landbúnaðarkerfi eru notaðar um allan heim til landbúnaðarframleiðslu matvæla og fóðurs og fjallað er um kosti og galla lífrænna og hefðbundinna ræktunaraðferða. Eftir að ræktunaraðferðum hefur verið breytt (t.d. úr hefðbundnu í lífrænnar ræktun) verða ýmis áhrif aðeins sýnileg yfir lengri tíma. Ein af ástæðunum fyrir þessu er að umbreytingarferli í jarðvegi, svo sem uppsöfnun stöðugra lífrænna efna, fer aðeins hægar fram.

DOK-tilraunin hefur staðið yfir í Sviss síðan 1978 (mynd 1). DOK stendur fyrir „bio- dynamic“ (BIODYN; lífaflsræktun / lífefld ræktun), „bio-organic“ (BIOORG; lífræn / líffræðileg ræktun), og „conventional farming systems with farm yard manure“ (CONFYM; hefðbundin ræktun með búfjáráburði). DOK-tilraun líkir eftir kerfum með ræktun á ökrum og búfjárrækt. Farið er eftir reglugerð í lífrænni ræktun í BIODYN og BIOORG og að auki eru notuð lífræn efni („biodynamic preparations“) og farið eftir stjörnumerkingu í ræktun í BIODYN, þar sem þetta lífræna landbúnaðarkerfi er með andleg tengsl við mannspeki („anthroposophy“).

Þar sem DOK-tilraunin hefur borið saman framleiðslukerfi landbúnaðar í meira en 40 ár hefur þannig skapast vísindalegur grunnur fyrir umdeilda umræðu um tækifæri lífrænnar ræktunar. Þessi langtímatilraun er því ómetanleg til að bera saman landbúnaðarkerfi sín á milli. Bændur í lífrænum búskap tóku strax þátt á skipulagsstigi, en sérstaklega meðan á framkvæmd tilraunarinnar stóð, til að tryggja hagnýt gildi. Niðurstöður úr tilrauninni verða gerðar aðgengilegar bændum og eru hér með kynntar einnig í Bændablaðinu.

Tilraunaskipulag

DOK-tilraunin samanstendur af 96 reitum, hver með 100 fm. Átta mismunandi meðferðir eru með fjórum endurtekningum. Hver meðferð er endurtekin í hverri röð og hverjum dálk í slembi-raðaða blokkakerfi. Endurtekningarnar eru nauðsynlegar til að taka tillit til breytileika í jarðvegssamsetningu og efnafræði og til að fá marktækar niðurstöður. Þrjár mismunandi plöntutegundir eru ræktaðar í hverri blokk sem skipt er um árlega sem hluti af sjö ára sáðskiptum.

Meðferðir

Hver blokk inniheldur tvær mismunandi meðferðir:

Blokk 1: engin áburður (NOFERT) og ræktun eingöngu með hefðbundnum áburði og venjulegu áburðarmagni samkvæmt ráðleggingum rannsóknastofnana og engin búfjáráburður (CONMIN).

Blokk 2: Lífaflsræktun / lífefld ræktun með minni búfjár- áburðarmagni (BIODYN 1) og venjulegu búfjáráburðarmagni (BIODYN 2).

Blokk 3: Lífræn / líffræðileg ræktun með minni búfjáráburðarmagni (BIOORG 1) og venjulegu búfjáráburðarmagni (BIOORG 2).

Blokk 4: Ræktun með minni búfjáráburðarmagni auk minni hefðbundnum áburði (CONFYM 1) og venjulegu búfjáráburðarmagni auk venjulegs hefðbundins áburðarmagns (CONFYM 2).

Hefðbundin meðferð CONFYM samsvarar vistvænni framleiðslu með jöfnu köfnunarefnisspori og plöntuvernd eftir vistfræðilegum skaðamörkum. Í BIOORG og BIODYN er meðaltal 100 kg N/ha í formi búfjáráburðar (= venjulegt áburðarmagn) gefin, en þar eru einungis 30 kg N/ha beint nýtanlegt af plöntum og 70 kg N/ha eru síðan eftir niðurbrotin í jarðveginum (ammoníum og nítrat) nýtanlegt N fyrir plönturnar. Meðferð með minna áburðarmagni er helmingur venjulegs áburðarmagns (= 50 kg N/ha). Í CONFYM er venjulegur (100 kg N/ha) eða minni (50 kg N/ha) búfjáráburður gefinn auk venjulegs eða minni hefðbundins köfnunarefnisáburðar. Þannig er í BIODYN og BIOORG 45% minna heildar N, 75% minna Nmin, 35% minna fosfór og 27% minna kalíum en gefið er í CONFYM. Magn lífræns efnis var í BIOORG um 12% minna og í BIODYN um 17% minna en í CONFYM.

Val á tegundum, sáðskipti og jarðvinna er það sama fyrir alla reiti. Aðalmunurinn snýr að gerð og magni áburðar sem borinn er á og plöntuvernd. Í meðferð BIODYN er notuð mykja og safnhaugamold úr mykju en í meðferð BIOORG mykja og rotnuð mykja. CONFYM tekur á móti hefðbundnum steinefnaáburði og mykju. CONMIN notar eingöngu steinefnaáburð.

Allar meðferðir eru plægðar (20 cm). Í BIOORG og BIODYN er jarðvinna með arfahrífu og arfaskera oftar gerð en í CONFYM.

Sáðskipti

Sjö ára sáðskipti samanstendur meðal annars af tveggja ára jarðvegshvíld án plægingar undir smáragrasi.

Annars er ræktað grænmeti, korn og soja sem belgjurt. Milliræktun („catch crop“) er ýmist notuð sem grænáburður eða sem fóður. Sáðskipti er miðlun milli mismunandi ræktunarkerfa (BIOORG, BIODYN, CONFYM) og hefur verið aðlagað í gegnum árin til að hámarka notkun á köfnunarefni og minnka áhættu að fá meindýr. Hingað til hafa sex sáðskipti sem voru alltaf sjö ára löng veruð ræktuð, en í hverju sáðskipti hefur verið ræktað kartöflur, vetrarhveiti og smáragras. Sáðskipti sem hafa verið notað síðustu ár (6 sáðskipti) eru: 1. ár maís og eftir það milliræktun (grænáburður), 2. ár soja, 3. ár vetrarhveiti og eftir það milliræktun (grænáburður), 4. ár kartöflur, 5. ár vetrarhveiti, 6. ár smáragras og 7. ár smáragras.

Niðurstöður

Minni uppskera og minni gæði er af vetrarhveiti í lífrænni ræktun.

Uppskerumagn af vetrarhveiti var eins á milli meðferða í BIOORG, BIODYN og CONFYM fyrsta árið eftir að tilraunin fór af stað. En síðan 1985 er uppskerumagn af vetrarhveiti um 21% minna í BIOORG og BIODYN ef borið er saman við CONFYM. Með því að rækta nýrri yrki hefur uppskera allra meðferða aukist. Á síðustu tveimur sáðskiptitímabilum (2x7 ár) var uppskeran í BIODYN meiri en í BIOORG. Þetta gæti tengst ræktun yrkisins, sem var kynbætt úr BIODYN, sem og aðeins betri jarðvegsgerð og meiri líffræðilegri virkni í BIODYN samanborið við BIOORG. Nmin gildi í BIODYN er alltaf aðeins hærri á vorin en í
BIOORG.

Fyrsta vetrarhveiti í sáðskiptum hefur hagstæðari stöðu en annað vetrarhveiti í sáðskiptum. Á fyrstu fjórum sáðskiptatímabilunum naut hann góðs af fyrri uppskeruáhrifum kartöflunnar með eða án grænáburðar. Nálægðin við smáragras hafði líklega einnig jákvæð áhrif á uppskeru fyrsta vetrarhveitisins. Að meðaltali er BIOORG og BIODYN fyrsta vetrarhveitið með 18% og seinni vetrarhveiti með 23% minni kornuppskeru en hinar tvær hefðbundnu meðferðir (CONFYM, CONMIN).

Í meðferð með minna áburðurmagni er uppskeran að meðaltali 8% minni en við hefðbundið áburðurmagn (tafla 1). Í þessu samhengi vekur athygli að þrátt fyrir minnkað magn áburðar, næst meiri uppskera í CONFYM 1 en í BIOORG 2 og BIODYN 2 með hefðbundnu magni af áburðargjöf. Þessi niðurstaða er líklega einnig vegna árangursríkari plöntuverndar og N áburðar sem er beint nýtanleg fyrir plöntunar í CONFYM.

Þótt hálmstyttingar hafi verið notaðir í hefðbundnum meðferðum (CONFYM, CONMIN) er stráuppskera í BIOORG og BIODYN 8-10% lægri. Fjöldi kornöxlberandi stöngla á m2 var marktækt meiri í CONFYM 2 (571 kornöxl) en í BIORG 2 (383 kornöxl). Þúsundkornaþyngdin í CONMIN er 42 g samanborið við 39 g í BIOORG 2.

Með tilliti til vörugæða skal tekið fram að hrápróteininnihald vetrarhveitis í CONFYM og CONMIN var umtalsvert hærri. Í BIOORG og BIODYN leiddi munurinn á minna áburðarmagni og hefðbundnu áburðarmagni ekki til marktækrar framfarar á hrápróteininnihaldi. Aftur á móti hafði fyrri ræktun marktækt meiri áhrif á vetrarhveitiuppskeru og hrápróteininnihald í BIOORG og BIODYN, en fyrri ræktun hafði engin áhrif í CONFYM og CONMIN.

Umtalsvert minni uppskera er af kartöflum og skorteinkenni í lífrænni ræktun.

Uppskera á kartöflum í BIOORG 2 var að meðaltali 35% og BIODYN 2 jafnvel 42% lægri en CONFYM 2. Kartöflurnar í BIOORG og BIODYN sýndu oft kalíum- og köfnunarefnisskort. Einnig styttist vaxtartími kartöflunnar í BIODYN vegna þess að enginn sveppaeyðir er leyfður í þessari meðferð og plönturnar verða því fyrr fyrir ásókn af kartöflumyglu (Phytophtora infestans). Forvarnarmeðferðirnar með vörum sem innihalda kopar gefa plöntunum í BIOORG aðeins lengri vaxtartíma en í BIODYN, þar sem kopar er ekki leyfður.

Köfnunarefni í mykju er aðeins að hluta til niðurbrjótanlegt á stuttum vaxtartíma í BIOORG og BIODYN og þess vegna veita hefðbundnar aðferðir CONFYM og CONMIN betri nýtingu, þar sem er tafarlaus áhrif af áburðargjöfinni. Í CONFYM 1 er uppskeran einnig meiri en í BIOORG 2 og BIODYN 2 með venjulegu áburðarmagni (tafla 2).

Lítill munur er á uppskeru af smáragrasi milli lífrænnar og hefðbundinnar ræktunar

Munur á uppskeru af smáragrasi í lífrænum meðferðum (BIOORG, BIODYN) og hefðbundnum meðferðum (CONFYM, CONMIN) er tiltölulega lítill eða 10-11% (tafla 3). Tiltölulega lítill munur á uppskeru á lífrænum og hefðbundnum meðferðum má skýra með smáranum í blöndun með grasi sem festir meira köfnunarefni úr loftinu með rótarbakteríum (niturbindandi gerla) í lífrænum meðferðum.

Lítill munur er á uppskeru af maís milli lífrænnar og hefðbundinnar ræktunar 

Með venjulegt áburðurmagni var maísuppskeran með lífrænu meðferðunum 11 og 15% minni en í CONFYM 2. Með minna áburðurmagni var munurinn 10% (tafla 4).
Lítil munur á uppskeru af maís í lífrænu meðferðunum samanborið við hefðbundnu meðferðirnar má rekja til þess að maís hefur langan vaxtartíma og getur nýtt köfnunarefni úr jarðvegsforðanum og búfjáráburði fram á haust.

Jafnhá uppskera er af soja milli meðferða

Vegna samlífs við Bradyrhizobium japonicum er soja að mestu sjálfbær hvað varðar köfnunarefni og því hentar það vel í lífrænni ræktun. Köfnunarefnisforði er því ekki takmarkandi þáttur fyrir soja (engin áburður var notaður í tilraun til að rækta soja), öfugt við aðrar tegundir í sáðskiptum. Auk þess er lítið af meindýrum og sjúkdómum í soja. Sem þessir þættir njóta góðs af, þá nær soja sömu uppskeru í lífrænum meðferðum og í hefðbundnum meðferðum (tafla 5).

Samantekt

Í samanburði við hefðbundnar meðferðir náðu lífrænu meðferðirnar minni uppskeru en notuðu minna næringarefni og plöntuvarnarefni. Hjá soja var uppskeran jafnhá, þar sem hún er óháð viðbótar köfnunarefni úr jarðvegi.

Hjá smáragrasi var aðeins lítilsháttar minnkun á uppskeru í lífrænni meðferð, kartöflur sýndu aftur á móti mjög mikla minnkun. Athyglisvert er að með helmingi minna áburðarmagni voru uppskerurnar í hefðbundnu CONFYM meðferð meiri en í lífrænum meðferðum með hefðbundnu áburðarmagni. Þetta er vísbending um að áburður hefur tafarlaus áhrif á uppskeru, sérstaklega fyrir kartöflur og vetrarhveiti.

Fyrri tegundir í ræktun, milliræktun og kynbótaræktun sniðin að lífrænni ræktun geta aukið uppskerumöguleika lífrænnar ræktunar enn frekar.