Humus er som et svinghjul

Det er ei vanlig oppfatning at humus er et resultat av nedbrutt organiske materiale i jorda. Selv om dette er sant, er det ikke helt sant, fordi det organiske materialet må brytes ned til enkle organiske forbindelser – og deretter må det bygges opp igjen i store, komplekse karbonmolekyl ved hjelp av jordorganismene som har som rolle å lagre inn næringsstoffene til regnfulle dager. Disse organismene, i hovedsak aktinomyceter og mykorrhiza, arbeider sammen med plantene og lagrer humussyrer i en lett tilgjengelig form. Humussyrer er for store til at de fleste organismene, f.eks. bakterier, kan absorbere dem. Likevel er de tilgjengelige for aktinomycetene og mykorrhiza og på denne måten er de vannuløselige, men lett tilgjengelige næringsstoff. Og det er slik vi vil ha næringsstoffene i jorda – vannuløselige slik at de ikke lett går tapt når det regner, men tilgjengelige.

NPK-teorien om at alle næringsstoffene i jorda må være løselige på en gang, er som å mate en gris med skyller for seks måneder i ett måltid – til å begynne med er det for mye. Grisen vil selvsagt prøve, men han takler ikke all maten. Med tida surner dette festmåltidet, og grisen får ei ubalansert ernæring, mens fluer, gjærsopp, mugg og ulike skadedyr flytter inn. Dette er moderne landbruk, og det er ikke et vakkert bilde. Du ville ikke mate barna dine på den måten. Planter er riktignok mer robuste enn griser, men som levende organismer er de ikke forskjellige.

I utgangspunktet ønsker vi ikke at mesteparten av næringsstoffene er løselige. Vi ønsker heller at de er uløselige i vann, men tilgjengelige. En plante kan bare bruke en liten del av sitt behov hver dag. Å ha mer løselige næringsstoff i nærheten av røttene enn det daglige optimale er som å invitere uønskede gjester til bords, og dette skaper unødvendige problemer for kulturplantene. Naturen, når den blir overlatt til seg selv, sørger for uløselige, men mikrobielt tilgjengelige næringsstoff gjennom humus-svinghjulet. Mikroorganismene som lever i symbiose med kulturplantene tar opp de løste næringsstoffene og lagrer dem i humusreserven i store karbonmolekyl. De opptrer som bier som lagrer honning og holder denne næringsreserven vedlike. Fotosyntesen og roteksudasjonen fôrer mikrobene som fyller dette lageret under gode forhold. Ved ugunstige forhold, trekker plantenes mikrobielle samarbeidspartnere, sammen med protozoene, energi og næring ut av humusreserven for å mate kulturplantene.

Humus-svinghjulet

Dette viser at humus er jordas svinghjul som holder planteveksten i gang ved å gi næring til fordøyelsesprosessene rundt planterøttene. Humus holder denne mikrobielle aktiviteten vedlike ved å sørge for opptak av en jevn strøm av aminosyrer og mineralkomplekser av høy kvalitet — som morsmelk — som gjør det lett for kulturplantene å bygge proteiner og vokse, drive fotosyntesen og lage nektaren som deles med jorda i form av roteksudater — som honning. Disse roteksudatene gir energi for jordmikrobene som frigjør mineraler, fikserer nitrogen og fôrer jordas fordøyelsesprosesser — som i retur gir en melkeholdig, mineralsk aminosyrerik mat til planteveksten. Observasjon av dette tusenårige gamle samspillet i naturen blir hyllet i moseloven i det gamle testamentet og andre steder som et land av melk og honning. Humusen er svinghjulet hvis moment fremmer og opprettholder denne flyten av melk og honning gjennom tykt og tynt. Jo bedre lagringen av uløselige, men tilgjengelige næringsstoff er, jo større moment har dette systemet.

Løselige problemer

Vannløselige næringsstoff, for eksempel saltene av nitrogen, fosfor og kalium, må være ekstremt fortynnet hvis de ikke skal forstyrre det følsomme mikrolivet som humus-svinghjulet består av. I likhet med urin er disse saltene avfallet fra mikrobene som fikserer nitrogen, løser opp fosfor og frigjør kalium. Når mikrobene oversvømmes i sitt eget avfall i jorda blir de stengt ned av disse saltene som de ellers kan gjøre tilgjengelig. Hvis disse saltene blir tilført i mengder som er tilstrekkelig for et par måneders forbruk, tar de livet av jordmikrobene og frigjør næringsstoff — noe som resulterer i kraftig plantevekst, men det fører også til utvasking av viktige mineral som svovel, bor, silisium, kalsium, kobber, sink og mangan. Kloridene har en tendens til å sterilisere jorda, mens fosfatene og sulfatene, selv om de er nyttige for jordmikrobene, kan likevel gjøre skade hvis det er for mye av dem. Nitrat er særlig beryktet for å forårsake mye tilgjengelige næringsstoff og frodig plantevekst som ser bra ut, men det er som langtransportsjåføren som bruker ‘speed´, fører doble loggbøker og kjører fem dagers distanse på 48 timer. Resultatet er problematisk, og det har en pris.

Humus vs fulvinsyrer

Både humussyrer og fulvinsyrer er så komplekse og varierte at de bare karakteriseres med sin molekylstørrelse. Fulvinsyrer har lav nok molekylvekt til at de kan passere gjennom celleveggen til bakterier som bakteriemat. Humussyremolekylene er større og kan bare spises av mikrober som kan absorbere dem, som protozoer, eller av silisiumrike mikrober som sopp og aktinomyceter (aktinobakterier) som kan ta fra hverandre dette karbonskjelettet. Siden sopp og aktinomyceter ofte lever i nært samarbeid med planterøttene, spesielt røttene til matplantene, har de tilgang til humuskompleksene i jorda, tar fra hverandre silisium- og karbonstrukturene i leir-humuskolloidene, og frigjør derved alle de andre næringsstoffene som holdes på disse strukturene. Imidlertid, i likhet bier som drikker nektar og konsentrerer den til honning, kan disse mikrobene også sope opp roteksudater og løste næringsstoff i jordvæska og koble dem sammen i leir-humuskomplekset slik at bakterier og utvasking ikke gjør at næringsstoffene går til spille.

Mange bakterier og protozoer er primærkonsumenter som trives i ei næringsrik suppe og bryter ned saker og ting. Når det er et høyt nivå av løselige næringsstoff i jorda, kan ikke bakteriene som er ansvarlige for nitrogenfiksering, fosforoppløsning og kaliumfrigjøring fungere fordi de står midt oppi sine egne avfallsstoff. Dette er grunnen til at innarbeiding av en grønngjødselvekst krever ei ventetid på tre til fire uker, til den kraftigste bakterielle nedbrytinga har roet seg, før humusdannelsen kan starte opp igjen, og overskuddene lagres i uløselige, men tilgjengelige molekylkompleks. Først da kan kulturveksten såes og et stabilt plante-mikrobe-samarbeid bli etablert.

Justus von Liebig, 1800-tallets store kjemiker som initierte det kjemiske jordbruket, erkjente mot slutten av sitt liv sin feil ved å anta at ei produktiv jord krevde vannløselige næringsstoff. Imidlertid så kjemiindustrien på det tidspunktet store salgsmuligheter. Som pensjonist ble Liebig ignorert, og feilen fortsetter fremdeles med å tenke at vannløselighet er bra.

Tenk på at frøene til de fleste av kulturvekstene bærer med seg en nistepakke slik at de kan mate gunstige mikrober, og på denne måten tiltrekke og oppformere sine mikrobielle samarbeidspartnere når røttene begynner å vokse. Derimot har de fleste ugrasplanter små frø som er avhengig av løselige næringsstoff i stedet for samarbeid med mikrobene. De er ment å suge opp i seg oppløste næringsstoff, og spirer og vokser kraftig når grønngjødsling og fangvekster eller ubehandlet gjødsel innarbeides i jorda. Ugraset er ikke avhengig av humus-svinghjulet og fôrer heller ikke de mikrobene som det trenger. Kulturvekstene trives ikke hvis de såes rett etter innarbeiding av fersk grønnmasse eller ubehandlet husdyrgjødsel. Det krever ikke så mye erfaring å observere forskjellen mellom å spre ubehandlet gjødsel og humifisert kompost. Det første fremmer ugraset og det siste kulturvekstene.

På samme måte må kulturvekstene våre konkurrere med ugraset, som elsker løselige salter som f.eks. kaliumnitrat, hvis vi bruker store mengder lettløselig gjødsel som ammoniumgjødsel, superfosfat og kaliumklorid. Det er først når vi bruker humifisert kompost at vi fremmer samspillet mellom kulturveksten og mikrobene, som igjen gir næring til kulturvekstene våre med en melkelignende miks av aminosyrer og mineraler.

Jordanalyser

De fleste jordanalysene bruker svake syrer som ikke viser hva som er lagret i humus-svinghjulet. Tankegangen bak disse jordanalysene er at flere måneders behov for næringsstoff, spesielt nitrogen, må være til stede i vannløselig form. Men i virkeligheten er det å ernære en plante mer som å gi mat til dine barn. Plantene trenger bare en liten mengde vannløselig næring på det jevne i stedet for alt samtidig. For å undersøke hva som kan være tilgjengelig fra humusreserven fra dag til dag, kreves det en analysemetode mer likt det som brukes til tørrstoffanalyser — en totalanalyse med sterke syrer.

Mange økologiske dyrkere tar det for gitt at hvis de bygger organisk materiale i jorda, vil de få gode avlinger og problemene deres vil forsvinne. Dette er imidlertid sjeldent tilfelle. Leir-humuskompleksene i jorda er som lager. Med mindre dette lageret har alt det trenger, er veksten begrenset av det som er i mangel.

Siden svovel er biokatalysatoren som fungerer som nøkkelen i tenningen, lider både jord og planteliv hvis det mangler. Hvis bor mangler, som vaskes ut hvis det ikke bindes i leir- humuskomplekset, fungerer ikke næringsstoffopptaket fordi bor i samarbeid med silisium er det som trekker bladsafta gjennom plantens ledningsvev. Silisium må også finnes i tilstrekkelig mengde til å transportere kalsium og andre næringsstoff, fordi silisium sammen med bor utgjør fôringa på innsida av plantens ledningsvev. Hvis det mangler kalsium vil veksten lide, fordi kalsium er viktig for nitrogenkjemien og celledelinga. Videre, hvis det er for mye lettløselig kalium som står i veien for opptaket av kalsium og magnesium, vil fotosyntesen bli redusert. Selv om alt annet fungerer vil klorofyllet brenne opp, hvis det ikke er nok fosfor og dets sporstoff som kofaktorer, fordi energien ikke kan overføres til sukkerdanninga. Alle disse tingene må lagres inn i riktige mengder, som betyr at vi trenger den korrekte blandingen av makro- og mikronæringsstoff i humus-svinghjulet.

Forstå blandingen

I noen av verdens ypperste jordbruksjord, som i Ukraina, vestlige Missouri eller Australias Liverpool Plains, var den jomfruelige jorda svart, smuldrete leire med kationbyttekapasitet på nesten 80. De første årene med dyrking av hvete og andre kornslag ga avlinger langt over alle tidligere erfaringer, uten gjødsling. Men, på grunn av utilstrekkelig forståelse og dårlig dyrkingspraksis, stupte jordkvaliteten rett kjelleren og det enorme potensialet forsvant. Likevel viser målinger av C/N-forholdet i de små jomfruelige og uberørte arealene som fremdeles finnes et C/N-forhold på 9—10 til 1. Interessant nok behøves det omtrent 10 deler sukkerholdig karbon for å fiksere en del aminosyrenitrogen, så dette virker ikke som en tilfeldighet. Selv industrielt framstilt ammoniakk trenger ti deler metan for å lage en del ammoniakk.

Ei sammenligning mellom hundrevis av totalanalyser av jord og avlingsresponser avslørte også at det er ønskelig med et nitrogen-svovel-forhold på seks til én. Når disse to forholdene er optimale og de ønskede verdiene for makro- og mikronæringsstoffene er på plass, slik at mikrobene samvirker effektivt med humus-svinghjulet, er energien fra roteksudatene den eneste begrensinga for nitrogenfikseringa.

Siden gras produserer mer sukker og transporterer det til røttene mye raskere enn belgvekstene, kan gras bidra til mye mer nitrogenfiksering enn belgvekstene. Imidlertid, fordi belgvekstene er bedre til å frigjøre mineraler med sine sure roteksudater, gir de bedre forhold for nitrogenfiksering i rotknollene og sparker i gang nitrogenfiksering i ei jord med mineralmangel. Fordi belgvekstene frigjør mye mer mineraler enn de selv bruker til nitrogenfikseringa, og fordi de lar disse mineralene bli igjen for de påfølgende vekstene, har de et rykte for å få i gang nitrogenfiksering under vanskelige forhold. Dessuten er det enkelt å se rotknollene deres og estimere hvor mye nitrogen som har blitt fiksert, selv om det kan være feil å gi æren for forgrødeeffekten kun til nitrogenet som er fiksert i rotknollene. Etter at belgvekstene har gjort nok mineraler tilgjengelig, kan graset enkelt levere energien som trengs for videre nitrogenfiksering.

Informasjon fra jordanalyser er nyttig for å tilføre riktige mengder makro- og mikronæringsstoff til komposten eller humatbaserte gjødselslag for å sørge for at både graset og belgvekstene har det de trenger. Kompost og råhumater kan kombineres i humusbaserte gjødselprogram, og på denne måten er de mat for jordlivet og passer til å dyrke vekster av høg kvalitet.

Husdyrgjødselkompost er rikere på mineraler og nitrogen enn fossile humater, men begge er utmerkete måter å tilsette manglende næringsstoff i humatkompleksert form. En kan få betydelige forbedringer bare med 50 kg kompost per dekar og humater som er tilsatt de manglende næringsstoffene, selv om ubalanser og mangler vanligvis krever mange små justeringer. Fossile humater, som er mer kjent for å mangle nitrogen og svovel, trenger vanligvis ammoniumsulfat tilsatt alt det andre som er nødvendig som f.eks. råfosfat, gips, boraks, kobber, sink, mangan og mineraler fra havet.

Forholdet mellom karbon, nitrogen og svovel i totalanalyser av jord kan brukes som målverdier for nitrogen og svovel, mens ønskede verdier for kalsium, magnesium og kalium kommer fra ønsket basemetning målt i prosent. Ønskede verdier for andre næringsstoff varierer avhengig av analysen som brukes, og det vil sannsynligvis kreve flere små justeringer for å nå de ønskede verdiene. Nøyaktige oppskrifter for å opprette optimal balanse i jorda er jobben til en profesjonell rådgiver, men tilfør generelt aldri mer enn 1 kg/daa boraks, 1,5 kg/daa kobbersulfat, 2,5 kg/daa sink- eller mangansulfat eller 100 g/daa natriummolybdat, koboltsulfat eller natriumselenat. I sum blir disse mikronæringsstoffene ei investering i stedet for ei utgift når de blandes med humifisert kompost og/eller råhumater før spredning.

Noen referanser:
http://www.stadiumturf.com/acidity_and_salt_index.htm

Effect of Fertilizer Nitrogen on Weed Emergence and Growth

CALCULATING THE SALT INDEX OF PK AND NPK LIQUID FERTILIZERS FROM POTASSIUM PHOSPHATES

http://www.fertitech.com/

http://extension.oregonstate.edu/catalog/html/sr/sr1061-e/2tables.pdf

Tekst: Hugh Lovel. Oversettelse: Vibhoda Holten

Originalartikkel:

Humus Flywheel Effect