Låt naturen göra jobbet

Vatten i marken

Det växttillgängliga vattnet i marken avgörs av markporernas diameter. Det gäller att undvika markpackning för att inte trycka samman porer för i samma stund försämras vattentillgången. På en lättlera finns ca 20 mm växttillgängligt vatten per 10 cm jord, men hur mycket som kan utnyttjas hänger på rotdjup och rotgenomvävnad.

Tidigt på våren efter snösmältning eller efter kraftiga regn kan en mark nå sin maximala vattenkapacitet som innebär att alla porer är fyllda med vatten. Efterhand som jorden torkar upp och dräneras på vatten, antingen naturligt självdränerande eller med hjälp av täckdikning, når jorden sin fältkapacitet.

Stora porer töms

I detta läge av fältkapacitet är de lite grövre porerna tömda på vatten och i stället fyllda med luft, medan de finare porerna fortfarande är fyllda med vatten. Ju högre upp i markprofilen man befinner sig desto fler porer är luftfyllda. På en jord med 50 procent fast material och 50 procent porer är vid fältkapacitet ca 10–20 procent av jordvolymens porer luftfyllda medan 30–40 procent är vattenfyllda.

Det växttillgängliga vatten som finns i markprofilens porer är skillnaden mellan fältkapacitet och den permanenta vissningsgränsen.

Det är de vattenfyllda porernas diameter (se tabell ovan) som bestämmer hur lätt eller svårt växtrötterna har att suga upp markvatten. I marken finns porer som avgörs av både dess textur och struktur.

Källa: Kerstin Berglund, SLU

I de större porerna är vattnet lättillgängligt, men med minskande pordiameter går det åt alltmer energi för växten att suga upp vattnet enligt figur X. Gränsen går vid den permanenta vissningsgränsen då rotens sugkraft inte längre räcker till och växten vissnar. I praktiken kan dock växter inte utnyttja allt vatten ner till den permanenta vissningsgränsen utan ger upp långt tidigare.

Den mängd vatten som en gröda kan tillgodogöra sig är en kombination av:

• mängden växttillgängligt vatten (se tabell)
• rotdjupet i markprofilen
• rotgenomvävnadedn

Källa: Kerstin Berglund, SLU

Tillsammans ger bl.a. dessa tre faktorer en slags biologisk vissningsgräns. Viktigt som odlare i sammanhanget är att förstå att markpackning kan försämra vattenhushållningen för en gröda. Om däcken slirar och trycker samman f.f.a. markens stora porer försämras både dräneringen och förmågan att förse växterna med lättillgängligt vatten.

Vattenhushållning

Storleken på aggregaten i såbädden styr mängden vatten som kan avdunsta. Med en aggregatstorlek på cirka 2 mm minimeras vattenavdunstningen. Halmen på jordytan minskar också vattenförluster genom att reflektera solstrålning och förhindra att jordytan värms upp.

Om det inte regnar efter sådd är det vatten som finns tillgängligt i och under såbädden avgörande för om en ny gröda ska kunna etableras. Det gäller att vara rädd om detta vatten och hushålla med det noggrant om utsädet ska gro.

Solen värmer jorden

När solen går upp och börjar lysa på ett nysått fält värmer energin i solstrålarna upp vattnet i och under såbädden. En del vattenmolekyler får tillräckligt mycket energi för att övergå till gasform och strävar efter att röra sig bort från såbädden och upp i luften som vattenånga.

Ett andra maximum på avdunstningshastigheten nås när aggregatstorleken når över 50 mm, som ofta blir fallet på jordar med hög lerhalt. Med så grova aggregat på såbädden blir luftströmmarna turbulenta och dessa luftstömmar torkar ut såbädden. Mitt emellan dessa toppar infaller ett minimum av vattenavdunstning där aggregaten har en diameter på omkring 2 mm. Där är aggregaten inte tillräckligt små för att tillåta kapillär vattentransport, men samtidigt inte tillräckligt grova för att ge turbulenta luftströmmar. Med aggregat i den storleken på en såbädd läggs ett lock på och vattenavdunstningen blir minimal.

Det går att visa om man renodlar olika aggregatstorlekar i modellexperiment, se ovan. Det är med andra ord aggregatstorleken som styr vattenavdunstningen från en öppen jord.

Också växtrester som halm i markytan påverkar hur stor vattenavgången ska bli från jorden. Halm i markytan påverkar vattenavgången på åtminstone 2 sätt:

• den ljusa halmen reflekterar solens strålar i motsats till den ofta mörkare jorden som absorberar energin
• halmen kan bryta av en kapillär upptransport av vatten

Tillsammans gör dessa båda faktorer att markytan värms upp mindre på våren och vattenavdunstningen bromsas upp.

Den reducerade bearbetningen kan ofta dra nytta av detta fenomen. En bättre vattenhushållning i kombination med bättre skydd mot erosion är båda orsaker till att reducerad bearbetning är dominerade odlingsform i torra jordbruksområden som prärierna i USA och Kanada.

Daggmaskar

Daggmaskarnas grävarbete gör att jorden luftas och dräneras. Dessutom frigörs växtnäring från skörderesterna när de har passerat genom daggmaskarnas mage och tarm. Som odlare gynnar man daggmaskar genom tillförsel av mycket organiskt material och genom skonsam jordbearbetning.

I en normal jord på en växtodlingsgård kan man på ett hektar hitta allt mellan 100 000 och 1 miljon daggmaskar med en samlad vikt på någonstans mellan 100 och 1 000 kilo. Dessa daggmaskar spelar en mycket värdefull roll i jorden när de utför sitt arbete.

Genom sin verksamhet ökar de dräneringen och luftningen av jorden när de öppnar upp kanaler för vatten och luft ner till alven.

Förutom maskarnas effekt på dränering och luftning påverkas också andra markfysikaliska egenskaper i jorden. Antalet porer ökar och jordens skrymdensitet minskar när maskarna gräver sin väg fram genom mörkret i jorden. Det jordbearbetningsarbete som maskarna utför ökar därför avsevärt antalet makroporer (diameter > 0,5 mm) och skapar ett nätverk av kanaler och hålrum i jorden. Detta nätverk kan vara 4000–5000 km långt per hektar och med gångar ner till 2–3 m djup. Gångarna fungerar som ”motorvägar” för rötterna i jorden. På ett år förflyttar daggmaskarna 10-tals ton jord per hektar upp till markytan som exkrementer.

Markbiologin förbättras också eftersom maskarnas aktivitet stimulerar mikroorganismerna och aktivt sprider svampar och bakterier i jordprofilen. Slutligen påverkas också markkemin i jorden eftersom praktiskt taget alla näringsämnens tillgänglighet förbättras när det organiska materialet passerar genom daggmaskarna. Koncentrationen av nitrat är t ex 8 gånger högre i maskens exkrementer jämfört med omgivande jord. Dessa exkrementer från maskarna fungerar som ”lim” mellan jordpartiklar som förbättrar aggregatens stabilitet och markstrukturen.

Plogens effekt på maskarna är ett ofta debatterat ämne. I en studie fann man att plogen förde upp 10 procent av den totala vikten av daggmaskar i jorden till markytan. Där uppe åt fåglar upp ungefär en 1/3, medan 2/3 hittade tillbaka ner i djupet igen innan fåglarna hann fram.

För att gynna daggmaskarna måste man se till att utfodra dem regelbundet. Det bästa sättet att göra detta på, är att ha vall med klöver och gräs i växtföljden. Vad som helst som ökar det organiska materialet i jorden är emellertid positivt för daggmaskpopulationen. Gröngödsling och mellangrödor är därför utmärkt maskmat.

På bara ett år med aktivt trädesbruk med en vall bestående av klöver och gräs i stället för höstvete, kan man öka antalet daggmaskar med 100 procent i följande gröda. Daggmaskar är således en bra fingervisning på jordens bördighet. Om daggmaskarna trivs så kommer också grödorna att göra det.

Rötter

Rötter lever ett hemlighetsfullt liv under jorden. Under ett hektar höstvete kan finnas 300 000 km rötter som försörjer grödan med vatten och växtnäring. Ett välutvecklat rotsystem är ett resultat av en god markstruktur och en förutsättning för en hög skörd.

Rötterna är växtens ankare och förser den med vatten och näringsämnen. Rotsystemet hos en växt är vanligtvis lika genetiskt förutbestämt till sin form och utseende som blad och strå ovan jord. Emellertid begränsar miljön i jorden (sandjord, lerjord etc) utbredningen av rötterna. På en väldränerad lerjord i god markstruktur kan rötterna hos vissa växter nå ner till 2–3 meter.

Rötterna rör sig framåt i jordprofilen med en hastighet av ca 0,5–3,0 cm/dygn när de växer som fortast. Rötterna är dock beroende av sprickor och hål i jorden för sin tillväxt eftersom deras förmåga att själva skapa kanaler är ganska begränsad. I en våt jord kan rotspetsen förflytta jordpartiklar, men i en torr jord tvingas roten använda porer med en diameter som är större än dess egen. Mekaniskt motstånd i jorden kan man se på rötterna genom att rotspetsen förtjockas och grenar sig. Rötter och daggmaskar samverkar genom att rötterna använder maskgångar och daggmaskar använder gamla rotkanaler när de förflyttar sig i jordprofilen.

Rötterna är mycket effektiva på att ta upp näringsämnen och vatten i jorden. Längst fram på rotspetsen sitter rotmössan och bakom denna finns tillväxtzonen där cellerna delar sig och sträcks ut. Bakom denna finns en zon med fina rothår som har en diameter kring 0,01 mm och en längd på 1–10 mm. Genom dessa rothår ökar förmågan att ta upp vatten och näringsämnen betydligt. En veterot med en diameter på omkring 0,5 mm kan nå en absorberande yta av 5 cm² per cm rot tack vare dessa rothår. Rothåren avsöndrar slem som ytterligare ökar kontakten med jorden.

Halmnedbrytning

I tröskan ska halmen rispas och skrapas så att ytan lättare kan attackeras av markens mikroorganismer och sedan snabbt brukas ner så att halmnedbrytningen startar. Rätt hanterad är halm en tillgång för jorden. Halm förbättrar markstrukturen och gör jorden porösare.

Om en halmstubb brukas in i jorden i mitten av september kommer den att ha förlorat en tredjedel av sin vikt i mitten av oktober. Följande vår är halva vikten av halmen kvar och i september, ett år efter nedbrukningen, återstår bara 10–20 procent av halmens ursprungliga vikt. Resten av kolet har blivit nya bakterier och svampar, har förlorats till luften som koldioxid eller har bildat nya stabila föreningar av organisk substans i jorden.

Under halmnedbrytningen behöver mikroorganismerna också kväve. Precis i början av halmnedbrytningen ”stjäl” därför processen en del kväve från jorden och fastlägger därmed detta kväve utom räckhåll för växterna. Ungefär 3 kilo N per ton halm fastläggs under den här perioden. När halva den ursprungliga halmvikten har förlorats genom nedbrytning vänder processen och kvävet återgår till jorden. Numera är nivåerna av mineralkväve i jorden tillräckligt höga och kvävebrist p.g.a. halmnedbrukning inträffar sällan. Dock kan man på vändtegar och fläckar där tröskan har missat se kvävebrist, eftersom stora mängder halm har samlats där.

Maximal vattenkapacitet = vid maximal vattenkapacitet är samtliga porer i jorden fyllda med vatten – det är fallet under grundvattennivån eller t.ex. efter snösmältning eller ihållande regn.

Fältkapacitet = vid fältkapacitet har fritt vatten runnit av ner till dräneringsdjup på ca 1 m. Tillståndet kallas därför ofta dräneringsjämvikt eftersom det då har slutat rinna i dräneringar/täckdiken. I markprofilen ovanför är de grövre porerna vid fältkapacitet luftfyllda medan de finare porerna fortfarande innehåller vatten.

Permanent vissningsgräns = när vattnet i jorden är bundet med ett vattenavförande tryck som överstiger 150 m vattenpelare (1500 kPa) kan rötterna inte längre ta upp det. Gränsen kallas den permanenta vissningsgränsen och motsvaras av vatten som finns i porer med en diameter som är mindre än 0,0002 mm.

Textur = markens textur syftar proportionerna av mineralpartiklar med olika medeldiameter, d.v.s. vilket storleksförhållandet är mellan framför allt sand, silt och lera, se tabell "Korngruppsindelning" i kapitel Jordens byggstenar

Alv = Alven är den del av jordprofilen som kommer direkt under matjorden och som ofta är opåverkad av normal jordbearbetning till plogdjup, men som ibland bearbetas när man alvluckrar. Gränsen mellan matjord och alv är ofta tydligt markerad i plöjd jord av en plogsula där plogspetsar och slirande däck har packat jorden.

Porer = markens porer syftar på de hålrum, kanaler och sprickor som antingen är fyllda med vatten eller luft beroende på markens aktuella vattenhalt.

Skrymdensitet = skrymdensitet kallas också volymvikt och syftar på jordens vikt i förhållande till volymen, inklusive luftfyllda mellanrum, sedan jorden torkats till 105 °C.

Exkrementer = avföring/spillning från mag-tarmkanalen som i daggmaskarnas fall ofta syns som små högar runt daggmaskgångens öppning mot markytan.

Nitrat = växter tar normalt upp huvuddelen av sitt kvävebehov som nitrat, NO₃^–, som är en kväveform som finns både i marken men också i mineralgödselmedel. I marken bildas nitrat när specialiserade bakterier omvandlar ammonium, NH₄⁺, via nitrit, NO₂^–, till nitrat. Processen kallas nitrifikation.

Enhjärtbladiga = växter som ur sina frön utvecklar en groddplanta med bara 1 hjärtblad, t.ex. gräsarter som våra spannmålsslag.

Tvåhjärtbladiga = växter som ur sina frön utvecklar en groddplanta med 2 hjärtblad, t.ex. oljeväxter, ärter, bönor, lin, sockerbetor m.fl.

Alv = Alven är den del av jordprofilen som kommer direkt under matjorden och som ofta är opåverkad av normal jordbearbetning till plogdjup, men som ibland bearbetas när man alvluckrar. Gränsen mellan matjord och alv är ofta tydligt markerad i plöjd jord av en plogsula där plogspetsar och slirande däck har packat jorden.

Koldioxid = gasformig restprodukt (CO₂) från cellandningen i rötterna som också är byggsten tillsammans med vatten när växterna tillverkar sockerarter genom fotosyntesen

Porer = markens porer syftar på de hålrum, kanaler och sprickor som antingen är fyllda med vatten eller luft beroende på markens aktuella vattenhalt

Vattengenomsläpplighet = den mängd vatten som kan rinna igenom marken under en viss tid är en bra indikator för hur väl en jord fungerar ur markfysikalisk synpunkt