DOK-tilraun - 2. hluti

Í fyrsta hluta var kynnt DOK tilraun og uppskeruniðurstöður. Þar sem uppskera í lífrænum meðferðum var yfirleitt minni en í hefðbundnum meðferðum, er athyglisvert að skoða virkni næringarefna og frjósemi jarðvegs.

Í þessu samhengi er líka mikilvægt að ræða um líffræðilegan fjölbreytileika og loftslagsbreytingar.

Meðferðir:

• Enginn áburður (NOFERT),
• Ræktun eingöngu með hefðbundnum áburði og venjulegu áburðarmagni og engin búfjáráburður (CONMIN),
• Lífaflsræktun / lífefld ræktun með minni búfjáráburðarmagni (BIODYN 1) og venjulegu búfjáráburðarmagni (BIODYN 2),
• Lífræn / líffræðileg ræktun með minni búfjáráburðarmagni (BIOORG 1) og venjulegu búfjáráburðarmagni (BIOORG 2),
• Ræktun með minni búfjáráburðarmagni auk minni hefðbundnum áburði (CONFYM 1) og venjulegu búfjáráburðarmagni auk venjulegs hefðbundins
  áburðarmagns (CONFYM 2).

Köfnunarefnisforði jókst í BIODYN 2, en var stöðugur í BIOORG 2 og CONFYM 2

Í 0-20 cm jarðvegsdýpi mældust 3,2- 4,9 tonn/ha af N forða (heildar N). Í meðferð BIODYN 2 jókst N forði, á meðan í meðferð BIOORG 2 og CONFYM 2 voru forðar stöðugir í gegnum tilraunartímabilið. Í öllum öðrum meðferðum lækkaði N forði, einkum á meðferð án áburðar (mynd 1). Þetta þýðir að ekki er hægt að viðhalda N forða í jarðvegi í meðferðum með minna áburðurmagni. Og þar með er notkun köfnunarefnis í þessum meðferðum ekki sjálfbær.

Í meðferðum með venjulegu áburðarmagni og í CONMIN var N nýting („nitrogen use efficiency“) 85-100% og sýnir að bæði búfjáráburður og hefðbundinn áburður og lífrænt bundið köfnunarefni var notað á skilvirkan hátt í DOK tilraun.

Minni N₂ binding með hefðbundum áburði

Meðferðir með minna áburðurmagn voru með svipaða N₂ bindingu í gegnum rótarbakteríur og þær með hefðbundnu áburðarmagni. En í CONMIN var N₂ binding mikið minni. Fyrir N₂ bindingu með rhizobia þarf jarðvegurinn góðan forða af fosfór, kalíum og snefilefnum. Í meðferð án áburðar minnkaði N₂ binding með tilraunartímanum, sem er líklegast vegna minnkandi magns fosfórs og kalíums sem er aðgengilegt fyrir plöntur í jarðveginum.

Mest Nmic í lífaflsræktun / lífefld ræktun

Nmic/ha (bundin N í lífmassa örvera) þjónar sem bráðabirgðageymsla fyrir N í jarðveginum, sem losnar eftir að örverurnar deyja og er aðgengilegt fyrir plönturnar. Endurteknar mælingar á lífmassa örvera sýna marktækt meira örverubundið köfnunarefni í meðferð BIODYN 2 samanborið við BIOORG 2 og enn skýrara með CONFYM 2. Meðferð CONMIN sýndi svipuð gildi og meðferð með minna áburðurmagni. NOFERT meðferðin var með lægsta Nmic gildi.

Fosfórforði minnkaði meira í lífrænni ræktun

Í byrjun tilraunarinnar var P forði í 20 cm jarðvegsdýpi um 2100 kg/ha og þar með var jarðvegurinn með nóg af P. Á tilraunatímabilinu minnkaði P forði, á meðan P forði helst stöðugur í meðferð CONMIN. Minnkun á P forða í NOFERT var tæp 20%. BIOORG og BIODYN voru með að meðaltali 5% lægri P forða en í CONFYM 2.

CONFYM 2 meðferð hefur hærri P forða en BIODYN 2 og BIOORG 2 vegna áburðarnotkunar með hefðbundnum áburði sem hefur tafarlaus áhrif. Hins vegar hefur BIOORG 2 meðferðin og allar meðferðir með minna áburðarmagni sýnt hóflegan forða frá fjórðu sáðskiptu í síðasta lagi.

Aukning á K forða óháð landbúnaðarkerfi

Það sem vekur athygli er aukning á K forða í öllum meðferðum sem voru með venjulegt áburðarmagn. Einkum jókst K forði í BIOORG 2 og BIODYN 2. Engu að síður er nú hægt að flokka allar meðferðir í flokk „sæmilegt“ og er mælt með aukinni K áburðarnotkun. Meðferð án áburðar (NOFERT) hefur verið í flokki „lélegt“ síðan um miðjan níunda áratuginn og því er vöxtur plantna takmarkaður.

Samantekt: Virkni næringarefna

Eingöngu í BIODYN 2 meðferð jókst köfnunarefnisforði í efri 20 cm. Í BIOORG 2 og CONFYM 2 voru forðar stöðugir. Enginn eða minna magn af búfjáráburði leiddu til minnkunar á köfnunarefnisforða.Binding köfnunarefnis í andrúmsloftinu í gegnum sambýli belgjurta og rhizobia var mjög hátt hlutfall af heildarköfnunarefnisforða í öllum meðferðum, en minnkaði verulega í meðferðum án búfjáráburðar (CONMIN og NOFERT).

Fosfórforði minnkaði í öllum meðferðum, meira í lífrænu meðferðunum en þeim hefðbundnu vegna takmarkaðra áburðarmöguleika. Kalíumforði sýnir jákvæða þróun.

pH gildi hélst í lífrænni ræktun en fór niður í hefðbundinni

Í lífrænum meðferðum hélst pH gildi jarðvegsins stöðugt á bilinu 6,6-6,3 allan tilraunatímann. Í hefðbundnum meðferðum fór pH gildið niður undir 6 fyrstu 25 árin. Þessa þróun má rekja til súrnandi áhrifa steinefnaáburðar.

Að viðhalda pH gildi yfir 6 er mikilvægt fyrir næringu plantna, líffræðilega virkni og uppbyggingu jarðvegs. Til þess að hækka pH gildið aftur í hefðbundnum meðferðum var jarðvegurinn kalkaður árið 1999 (4. sáðskipti). Árangur þessarar ráðstöfunar endurspeglast í pH hækkun í hefðbundnum meðferðum. Þróun súrnunar virðist hins vegar halda áfram á ný eftir kölkun.

Betri jarðvegsbygging í lífrænni ræktun

Stöðugleiki samkorna jarðvegs var ekki eins góður og óskað var og því hafði jarðvegurinn tilhneigingu til að verða að leðju. Jarðvegurinn í lífrænum meðferðum myndar minni leðju en í hefðbundinni meðferð (mynd 2). Þetta getur stafað af því að hér eru fleiri örverur og einnig meiri humus í BIODYN sem stuðlar að myndun eininga (samkorna).

Mesta kolefni í jarðvegi (humus) í lífaflsræktun / lífefld ræktun

Lífræna kolefnið (C_org) í 0-20 cm er greinilega hæst í BIODYN 2 (mynd 3). Að auki var marktækt jákvæð þróun staðfest í þessari meðferð. Í BIOORG 2 og CONFYM 2 meðferðum hélst gildi stöðugt.C_org gildi minnkaði í öllum meðferðum með minna áburðarmagni, einnig í CONMIN. Eins og við var að búast var mesta lækkunin í NOFERT.

Milli fyrstu og sjöttu sáðskipta varð aukning á Corg forðum um 12% í BIODYN 2 og stöðugum forðum í BIOORG 2 og CONFYM 2. Í þessum samanburði tapaði meðferð með minna áburðarmagn 4% (BIODYN 1) til 9% (BIOORG 1, CONFYM 1 og CONMIN). Meðferð án áburðarnotkunar (NOFERT) tapaði 22% miðað við kolefnisforðann í fyrstu sáðskiptum.

Aðeins meðferðir með venjulegt áburðarmagn gátu aukið eða viðhaldið forða áC_org. Allar meðferðir með minna áburðarmagni og CONMIN höfðu tapað allt að 100 kgC_org/ha á ári. Í meðferð án áburðar (NOFERT) var tapið 234 kgC_org á ári. 

BIODYN meðferðin var með hæstu örverulífmassa (C_mic) í báðum áburðarstigum. Aftur á móti voru CONMIN og NOFERT með lægsta gildi örverulífmassa.

Jarðvegsörverur í meðferð BIODYN breyta tiltækri orku á skilvirkari hátt. Þær notar 16% minni orku á hverja lífmassaeiningu til viðhaldsþarfar en örverusamfélagið í CONFYM. CONMIN meðferðin hefur hæsta efnaskiptahlutfallið. Þetta þýðir að örverurnar í BIODYN meðferðinni finna bestu lífsskilyrðin, en örverurnar eru mest stressaðar í CONMIN.

Samantekt: Frjósemi jarðvegs

Eftir 20 ára hefðbundna ræktun hafði pH gildi jarðvegsins lækkað svo mikið að leiðrétta þurfti það með kalki. Jarðvegur lífrænu meðferðanna sýndi minni tilhneigingu til að vera að leðju og betri stöðugleika samkorna en í hefðbundnum meðferðum. Með hefðbundnu áburðarmagni og búfjáraáburði var lífrænt kolefnisinnihald og forðir stöðugir.

Án lífræns áburðar eða með minna áburðarmagni hefur jarðvegurinn tapað lífrænu kolefni. Með safnhaugamold úr mykju náði BIODYN 2 meðferðin verulega hærra lífrænu kolefnisgildi en í öllum öðrum meðferðum. Örverulífmassi, virkni hans og skilvirkni var marktækt meiri í lífrænum meðferðum en í þeim hefðbundnu. Allar vísbendingar um frjósemi jarðvegs sýndu betri gildi í lífrænu meðferðunum og sérstaklega í BIODYN meðferðinni.

Meiri líffræðilegur fjölbreytileiki undir lífrænni ræktun

Vegna skorts á illgresiseyðum og minni plöntuþekju fundust fleiri tegundir í lífrænt ræktuðum meðferðum (BIODYN 2, BIOORG 2) en í hefðbundnum meðferðum (CONFYM 2, CONMIN). Miðað við fjölda spíranlegra fræja á hvern fermetra hafa lífrænar meðferðir tvisvar til þrisvar sinnum meiri forða í jarðvegi en hefðbundnar meðferðir. Framboð af fræi hefur myndast í líffrænum meðferðum og þarf að fylgjast vel með.

Meðferð með hefðbundnum áburði (CONMIN) og engin áburðarnotkun hafði neikvæð áhrif á ánamaðkastofninn. Virkni þéttleika bjalla í lífrænum meðferðum er um tvöfalt meiri en í hefðbundnum meðferðum. Lífrænar meðferðir hafa verulega meiri þéttleika köngulóa.

Samantekt: Líffræðilegur fjölbreytileiki

Plöntufjölbreytileikinn í lífrænum meðferðum var með fleiri tegundum og 2-3 sinnum meira af spírunarhæfum fræjum en í hefðbundnum. Bjöllur og köngulær voru tvöfalt algengari í lífrænum meðferðum en í þeim hefðbundnu.

Lífræn ræktun dregur úr loftslagsbreytingum

Aðeins með búfjáráburði (en ekki með hefðbundnum áburði) var hægt að viðhalda humusgildinu stöðugu eða auka það. Humusuppbyggingin var sérstaklega áberandi í BIODYN meðferðinni, þó að hér hafi verið minnsta magn lífræns áburðar í formi safnhaugamoldar úr mykju notað. Þrátt fyrir tap á kolefni og köfnunarefni við jarðgerðarferlið (í mold) virðast gæði áburðarins sem borinn er á vera lykilatriðið í stöðugleika kolefnis í jarðvegi. Með því að byggja upp kolefni í jarðvegi getur notkun lífrænna landbúnaðarkerfa verið aðferð til að draga úr loftslagsbreytingum.

Minni losun nituroxíðs undir lífrænni ræktun

Mesta losun N₂O var mæld í CONFYM meðferðinni. Mikið magn köfnunarefnis í maís var líklega afgerandi þáttur fyrir mikil loftslagsáhrif meðferðarinnar. Engin notkun á steinefnaköfnunarefnisáburði, stöðugt pH gildi jarðvegs og góð jarðvegsbygging eru mikilvægir þættir sem stuðla að því að lágmarka losun N₂O í lífrænum meðferðum.

Það sem er athyglisvert hér er að vaxandi kolefnisforði í BIODYN
meðferðinni ásamt minnstu N₂O losun. Þessi niðurstaða sýnir að aukið kolefnisgildi jarðvegs þarf ekki að leiða til aukinnar N₂O losunar með viðeigandi áburðarnotkun. Á hverja flatarmálseiningu mældist 44% minni losun gróðurhúsalofttegunda í BIOORG 2 og 63% minni í BIODYN 2 en í hefðbundinni meðferð, hverju sinni með venjulegu áburðarmagni.

Þurrk álag hefur minni áhrif í lífaflsræktun / lífefld ræktun

Fjölbreyttara bakteríusamfélag í meðferð BIOORG 2 þýðir að þurrk álag hafði minni áhrif á birðar af N en í CONMIN. Fyrir vikið gátu plönturnar í BIOORG 2 þróast betur við þurrkálag.

Uppgufun úr jarðvegi er nánast sú sama í öllum meðferðum, sem og dýpið sem plönturnar fá vatnið úr. Hins vegar var jarðvegsraki í rótarsvæðum umtalsvert meiri í lífrænu meðferðunum og plönturnar gátu nýtt vatnið á skilvirkari hátt. Niðurstöðurnar benda til þess að lífræn ræktunarkerfi hafi kosti í landbúnaði í nýtingu vatnsnotkunar og þoli betur þurrkálag.

Samantekt: Loftslagsbreytingar

Af hinum ýmsu ræktunarkerfum geymdi aðeins BIODYN meðferðin með venjulegan búfjáráburð viðbótar lífrænt kolefni í jarðveginum. Minnsta losun nituroxíðs mældist einnig í BIODYN meðferðinni. Hátt losunarhlutfall í CONFYM 2 og CONMIN er vegna mikillar köfnunarefnisnotkunar. Á þurrktímabilum
helst fjölbreyttara bakteríusamfélag í lífrænum meðferðum lengur virkt, sem getur haft jákvæð áhrif á byrði köfnunarefnis og þar með á vöxt plantna.