Levende matjord - en introduksjon

Planter lever ikke bare symbiotisk med sopp. Hele mikrofloraen spiller en rolle i plantenes liv, og når deler av denne floraen forsvinner eller endres så endres også plantenes foutsetninger for å vokse og overleve. Utgangspunktet man har ved etablering av en skoghage er veldig ulikt, og ikke sjelden trenger jorda og dens mikroorganismer endel hjelp for å vekkes til live fordi den har blitt vanskjøtet.

Først gis her en introduskjon av mikrobelivet og sampillet mikrobene har med planter. Deretter gis en kort presentasjon av det problematiske med visse landbrukspraksiser og alternativer til disse praksisene som kan gjenopprette livet i jorda.

Hvor mange mikroorganismer lever i jorda?:

1 ts god hagejord inneholder ca 1 milliard bakterier, metervis med sopphyfer, tusenvis av protozoer og noen dusin nematoder.

Plantene i sentrum - rhizosfære og fyllosfære

Alt liv i jorda trenger energi for å leve. Bortsett fra noen få bakterier som får energi fra svovel-, nitrogen- eller jernsammensetninger, så trenger alle noe som inneholder karbon for å skaffe energi for å leve. De fleste organismer spiser mer enn en bytteorganisme, det finnes derfor det man kan kalle et nettverk av matkjeder i matjorda.

Planter styrer i stor grad dette. Veldig mye av energien planter oppnår via fotosyntesen i bladene distribures av plantene til å produsere kjemikalier de utsondrer via røttene ut i rotsonen eller rhizosfæren. Dette er hovedskalig karbohydrater og proteiner, hvis nærvær vekker, tiltrekker seg og dyrker spesifike fordelaktige bakterier og sopp. Disse bakteriene og soppene tiltrekker seg videre og spises av større mikrober som nematoder og protozoer (en gruppe encellede organismer, eksempelvis amøber) som trenger dissse for å gi næring til sitt eget stoffskifte. Det de ikke trenger skilles ut som avfall som i sin tur fungerer som absorberbar næring for planterøttene. Plantene står på denne måten som et senter for livet i jorda.

Plantene kan styre mengde og tidspunkt for hvilke typer sopp og bakterier som tiltrekkes til rhizosfæren via denne rotutsondringen. Jordbakterier og sopp fungerer som små gjødselposer som åpnes og spres av nematoder og protozoner. Det er også et helt system der delene er avhengig av hverandre for å overleve.

Livet i jorda skaper struktur og næring

Bakterier er så små at de må feste seg selv til ting for ikke å vaskes vekk. For å gjøre det produserer de slim som bidrar til å binde jorda sammen.

Sopphyfer reiser gjennom jordpartikkler og bidrar også til å binde dem sammen.

Meitemarker, insektslarver og andre gravende dyr beveger seg gjennom jorda i søken etter mat og lager slik luft- og vannkanaler. Meitemark drar også organiske deler ned i jorda der de deles opp i mindre biter av biller, larver og andre insekter som igjen gjør de organiske delene mer utsatt for nedbryting av sopp og bakterier.

Uten dette systemet så dreneres de fleste viktige næringsstoffene vekk fra jorda. Ved bruk av kunstgjødsel vil eksempelvis det aller meste forsvinne ned i grunnvannet fordi det bindes ikke på samme måte av organismene og strukturen livet i jorda utgjør.

Livet i jorda kontrollerer sykdom og skadeorganismer

Ikke alle organismer i jorda er fordelaktige. Skadesykdommer og skadeorganismer forårsaker planteskader og plantedød.

Frisk jord inneholder en enorm mengde og bredde av organismer som kontrollerer de som skaper trøbbel, ved at de konkurerer om de samme rotusondrede karbohydrater og proteiner, om andre næringsstoffer, luft og vann. Ved høy konkurranse holdes patogenene i sjakk, og kan også utkonkurreres slik at de dør. Hver gruppe har sin plass i systemet, slik at når en gruppe forsvinner så endres hele dynamikken.

Bakterier og sopp lager en fysisk barriere rundt planterøtter som forhindrer angrep av patogener. Hvis en faktor bidrar til å redusere fordelaktige bakterier eller sopp så kan planten lett bli angrepet.

Mykhorriza sopper danner symbiotiske svært fordelaktige forhold med plantene via røttene og svekkes soppsamfunnet så endres plantens immunforsvar og næringstilgang drastisk.

Noen ganger danner sopp og bakterier allianser for å danne beskyttende lag for planten, ikke bare i rhizosfæren, men også i fyllosfæren (bladenes overflate). Bladene utsondrer også stoffer som tiltrekker seg mikroorganismer på samme måten som røttene gjør. Noen sopper produserer hemmende stoffer, som vitaminer og antibiotika, som bidrar til å øke plantens resistens.

All nitrogen er ikke lik



Fargegnist
Det viktigste næringsstoffet for planter er nitrogen. Nitrogen er det grunnleggende mineralet i byggingen av aminosyrer og derfor liv. Den totale biomassen av sopp og bakterier i jorda er det mest avgjørende for hvor mye plantetilgjengelig nitrogen det er i jorda. Som en tommelfingerregel kan man si at det finnes mest sopp i forhold til bakterier i minst forstyrret jord – der det vokser gammel skog som har fått stå uforstyrret lenge (10:1 – 10 ganger mer biomasse sopp enn bakterier eller mer). Mens pløyd jord ligger på motsatt side av skalaen med langt mer bakterier i forhold til sopp (1:1 – like mye biomasse sopp som bakterier eller mer biomasse bakterier enn biomasse sopp).

Ulike planter har ulike preferanser i forhold til å vokse i jord med biomasseforholdet mellom sopp og bakterier. De fleste stauder, busker og trær foretrekker jordsmonn dominert av sopp, mens årlige planter, gress og grønnsaker foretrekker jordsmonn dominert av bakterier.

Hva har det med nitrogen å gjøre?

Når organismer spises, så kommer noe av dennes nitrogen den som spiser dem til gode, mens mye frigjøres som avfall i form av plantetilgjengelig ammonium (NH4). Avhengig av jordmiljøet så kan dette enten forbli ammonium eller forandres til nitrat (NO3) av spesielle bakterier.

Når det er mye bakterier i jorda så tenderer jorda mot å bli basisk som følge av at slimet bakteriene dekkes av er veldig basisk. Dette er et miljø nitrogenfikserende bakterier trives i, slik at når ammonium frigjøres i jordsmonn dominert av bakterier så vil denne omdanningen av ammonium til nitrat finne sted. Syren sopp utsondrer når den dominerer et miljø senker ph-verdien og dermed forekomsten av nitrogenfikserende bakterier. Nitrogenet vil derfor typisk finnes som ammonium i soppdominert jordsmonn.

Negativ innflytelse på jordas matkjede

Kunstgjødsel samt ugress-, sopp- og insektsmidler (usi-midler) har stor innflytelse på jordas matkjede. De kan virke forgiftende eller utstøtende på enkelte organismer og dermed forandre hele matkjeden. Dessuten vil ikke plantens viktige symbiose med bakterier og sopp alltid finne sted når planten har lett tilgjengelig næring fra kunstgjødsel, som videre betyr at resten av mikrobekjeden tilpasser seg.

Problemet blir da at man stadig må tilsette gjødsel og usi-midler for å veie opp for denne ubalansen. Meitemark flytter ut av jorda hvis det blir for lite mat og for mye syntetiske nitrater som virker irriterende. Følgen blir at jordstrukturen forandres, og vanning og drenering blir et større problem. Patogener og skadeinsekter etablerer seg.

Pløying dreper også store deler av livet i jorda. Soppens hyfer rives i stykker, meitemarker og leddyr skades og moses. Jordstrukturen øelegges og tappes etterhvert for luft.

Hva er egentlig jord?

Vær som vind, snø, regn, sol og hete, is og kulde bryter fysisk ned steiner til små mineralpartikler og starter på den måten jorddannelsen. Kjemikaler i været bryter ned molekylære bindinger i forskjellige bergarter og gjør de mer utsatt for værets herjinger.

Sopp og bakterier bidrar også til kjemisk nedbryting av bergarter via kjemikaliene de utsonderer for å bryte ned materie de trenger for konsum. Mikrober produserer ammoniak og salpetersyre som fungerer som løsemidler.

Jorda inneholder over 80 grunnstoffer, men kun 8 utgjør majoriteten: oksygen, silisium, aluminium, jern, magnesium, kalsium, natrium og kalium. Alle er elektrisk ladet på molekylnivå og kan danne kombinasjoner som blir til forskjellige mineraler.

Organisk stoff, vann og luft

Jorda trenger mer enn nedbrutte mineraler for danne basis for liv. Når planter og dyr dør på overflaten så brytes de ned av bakterier og sopp og forvandles etterhvert til karbonrik humus. Humus inneholder lange kjeder av karbonmolekyler som er vanskelige å bryte ned. De har en stor overflate som inneholder elektriske ladninger som tiltrekker seg mineralpartikler. Tomrommet mellom individuelle mineraler og organiske partikler fylles med luft og/eller vann.

Vannet beveger seg mellom jordporerommene på to forskjellige måter – via gravitasjon eller via kapillærkraft. Vann som trekkes av gravtitasjon beveger seg fritt gjennom jorda. Store porer fremmer at vann beveger seg på denne måten. Når vannet fyller porene så dyttes luft bort. Når vannet treffer røtter som fungerer som svamper så absorberes det.

Mindre porer inneholder en hinne av kapillært vann som ikke påvirkes av gravitasjon. Dette vannet blir derfor igjen etter at vann som blir dratt av gravitasjon har passert. Vesken bindes via molekylenes tiltrekning på hverandre og omkringliggende jordoverflater. Dette skaper overflatespenning som får vannet til å danne en tykk hinne på partikkeloverflatene. Kapillærvann kan bevege seg oppover og gjøre seg tilgjengelig for planterøtter etter at alt gravitasjonsvann har passert og er en betydelig kilde til vann for plantene.

Hydroskopisk vann er en tynnere hinne av vann som bare er noen få molekyler tykt. Disse bindes også til ekstremt små jordpartikler i kraft av sine elektriske egenskaper. Dette båndet er veldig hardt og kan ikke absorberes av planterøtter. Men denne hinnen av vann er ekstremt viktig for mange mikrobers livsvilkår og evne til å bevege seg. Denne hinnen eksisterer også ved ekstremtørke.

Omtrent halvparten av porerommene i jorda er fylt med vann, mens den andre halvdelen er fylt med luft. Vannbevegelser dytter bort gammel luft og suger inn frisk luft fra overflaten. Tilførsel av frist vann betyr derfor også tilførsel av frisk luft som er veldig viktig.

Mikroorganismer benytter oksygen i sin metaboliske aktivitet for å skape karbondioksid. Nærværet av karbondioksid er et godt tegn på at jorda lever, men den må hele tiden skiftes ut for at livet skal opprettholdes.

I noen jordsmonn er porerommene isolert slik at luft ikke byttes ut når vannet beveger seg gjennom jorda. Slik jord har liten porøsitet ved at de mangler rom mellom jordpartiklene. Organismer som trives i slike oksygenløse omgivelser produserer ofte alkoholer som dreper planterøtter.

Jordprofil og jordstruktur

Jorda er konstant utsatt for ulike typer vær. Eksempelvis vil regn få ulike mineraler eller organiske stoffer til å lekke ut av jorda ved at det fraktes ut med vann. Disse stoffene kan møte på barrierer når det fraktes med vann som igjen fører til at de konsentreres i soner eller jordlag. En jordprofil er et kart over disse jordlagene. Fargen på jorda kan være en god indikator på hva som finnes i jordlaget siden visse komponenter har veldig særegne farger. Når jern oksideres blir den rustfarget, oksidert mangan gir et sort-lilla fargeskjær. Når disse fargene er til stede tyder det ofte på god drenering og luftgjennomstrømming. Grå jord kan tyde på mangel på organiske stoffer og mangel på luftgjennomstrømming.

Størrelsen på jordpartiklene kan beskrives som tekstur – sand, silt og leire er slike teksturbeskrivelser. Tekstur har ingenting med jordkomposisjon å gjøre, selv om sand- eller siltholdig jord ofte består av mye kvarts, så kan alle typer stein brytes ned til sand- eller siltholdig tekstur. Leire derimot består av en begrenset gruppe mineraler. Poenget er imidlertid at teksturen har stor betydning for hvordan ting fungerer. Leire har langt mer overflateområder enn sand, og leire har mindre porerom mellom partiklene men også mange flere porerom enn sand – slik at poreromoverflaten er større på leire ennpå sand. Silt ligger imellom disse.

Ideell jordstruktur vil være omtrent en lik fordeling mellom mengde sand, silt og leire – den holder godt på næringsstoffene samtidig som drenering og luftgjennomstrømming fungerer bra.

Like viktig for jordstrukturen er fasongen disse partiklene får når de grupperer seg sammen. Bakterier produserer som sagt slim som binder partikler sammen slik at kolonier dannes, og sopp binder nettverk av kolonier sammen med sitt mycelnettverk av hyfer. Eksempelvis produserer vanlig forekommende sopper innen ordenen Glomales (Endomykorrhizaordenen som tilhører våre aller eldste sopper) et svært klebende protein kalt glomalin. Når hyfene vokser gjennom jordporene, så dekkes jordpartikklene med glomalin som da fungerer som et superlim som lager klumpform av jordpartiklene. Jordporerommet endres og gjør det lettere for jorda å holde på kapillærvann og plantetilgjengelig næring som kommer plantene til gode over et lengre tidsrom.

Alle små partikler er elektrisk ladet og kalles ioner. Positivt ladete ioner kalles kationer og negativt ladete ioner kalles anioner. Positivt ladete partikler tiltrekkes elektrisk av negativt ladete partikler slik motsatte magneter gjør det. Når et kation fester seg til et anion så sier man at kationet ”absorberes” av anionet.

Sand partikler er for store til å holde på elektriske ladninger, men leire-og humuspartikler er små nok til å holde på mange negativt ladete anioner. Kationer som absorberes er blant annet kalsium, kalium, natrium, magnesium, jern, ammonium og hydrogen. Disse er alle viktige plantenæringsstoffer. Negativt ladete anioner som klorid, nitrat, sulfat og fosfat støtes bort når de kommer i kontakt med negativt ladet leire og humus og forblir i løsningen i stedet for å absoberes. Disse næringsstoffene er derfor ofte mangelvare i jorda og lekker ofte bort til grunnvannet.

Rothårenes overflate har sin egen ladning. De kan bytte sine egne hydrogenkationer mot de kationene som er festet til leire- og humuspartikler. Det er slik de spiser.

Levende matjord - mikrober