Kvælstofkredsløb i jordbruget

Der er nødvendigt at tilføre næringsstoffer til markerne, for at sikre afgrøderne vokser godt, men det er vigtigt at justere mængden i forhold til planternes behov for at begrænse udledning. De væsentligste kilder til N (nitrat og ammonium) i jordbruget er handelsgødning, fodermidler (omsat til husdyrgødning) og biologisk N-fiksering vha. mikroorganismer og bælgplanter.

Tab af kvælstof fra landbrugsjord sker dels via udvaskning af nitrat, dels via fordampning af ammoniak. Der fordamper også betydelige mængder ammoniak fra husdyrbrug. Dertil kommer denitrifikation, hvor nitrat i jorden omdannes til gasformigt kvælstof (N2) og lattergas (N2O). Disse gasser har ingen gødningsværdi, men lattergas er en meget potent drivhusgas.

Læs mere i kapitel 9 "Kvælstof i fremtidens bæredygtige jordbrug" i bogen Visioner for fremtidens jordbrug.

Effekt af ammoniak på vilde plantesamfund

De vilde plantesamfund ændres som følge af ammoniaknedfald. Nøjsomme plantearter som blåklokke, kan klare sig på næringsfattig jord, men de fortrænges, hvis kvælstofniveauet øges. I stedet kommer der kvælstof-krævende arter som agertidsel og brændenælde.

Artiklen Blåklokken, ammoniakken og økonomien handler om kilder til ammoniaknedfald og om effekt af bufferzoner omkring følsomme naturområder.

Læs også debatindlægget "Den unyttige natur", hvor der fokuseres på, hvorfor den næringsfattige natur bør bevares.

Hjælper det at ændre afgrødeplanterne?

Ammoniak i husdyrgødning er en væsentlig kilde til nedfald. Mængden af kvælstof i gødningen og dermed også fordampningen af ammoniak afhænger i høj grad af aminosyresammensætningen i husdyrenes foder. Hvis der er mange ikke-essentielle aminosyrer i foderet, skal dyrene indtage mere protein for at få dækket deres behov for essentielle aminosyrer. Der er udviklet en gensplejset byg med forbedret aminosyresammensætning i kernerne.

Læs mere i artiklen "Byg med forbedret aminosyresammensætning".

Nitratudvaskning og vandmiljø

Algeopblomstring, iltsvind og fiskedød i de indre farvande som følge af eutrofiering har medført, at der i en årrække har været meget fokus på udvaskning af kvælstof fra landbruget. I forbindelse med forarbejdet til vandmiljøplanerne er det undersøgt, hvordan kvælstofudvaskningen kan reduceres ved hjælp af forskellige tiltag i jordbruget, og der er indført love og regler om bl.a. plantedække, gødskning og dyrkningsfrie randzoner.

Se rapporter og love på hjemmesiden om Vandmiljøplan III.

Kvælstoffikserende afgrøder

Uden plantetilgængeligt kvælstof får man ingen afgrøder, og mangel på kvælstof er en meget væsentlig årsag til at høstudbyttet er lavt i mange ulande. Ofte er infrastrukturen dårlig i landdistrikterne, og pga. transportomkostninger bliver prisen på handelsgødning betydeligt højere end i industrialiserede lande. Kvælstoffikserende afgrøder er derfor meget vigtige for fattige bønder, som ikke har råd til handelsgødning. De er også uundværlige i økologisk jordbrug, hvor der ikke må bruges industrielt fremstillet kvælstofgødning. Kvælstoffikserende bælgplanter som bønner, linser og jordnødder dyrkes i mange ulande, og de proteinrige frø udgør en vigtig del af befolkningens kost. I Danmark dyrkes bælgplanterne fortrinsvis til foder.

Forslag til aktiviteter:

Der indsamles bælgplanter (f.eks. Alm. kællingetand, lucerne mv.) i naturen eller på en mark (husk at spørge landmanden om lov). Rødder med rodknolde observeres med lup eller mikroskop. Bemærk rodknoldenes røde farve. Farven skyldes et molekyle, som minder om blodets hæmoglobin, og har en tilsvarende funktion – transport af ilt. Se på lyse kvælstofsultende planter i hjørnet af en mark eller på næringsfattige arealer. Diskuter konsekvensen af kvælstofmangel for fødevareproduktionen.

Bælgplanter er helt centrale for kvælstofforsyningen i økologisk jordbrug, men der er problemer med jordbårne sygdomme. Der forskes i sygdommenes specificitet, og det forsøges at forædle nye afgrødesorter med resistens. Se f.eks. http://www.foejo.dk/forskning/foejoii/vi4.html

Drømmen om kvælstoffikserende korn

Det er meget energikrævende at fremstille kvælstofgødning industrielt. Hvis de vigtigste kornafgrøder som ris, hvede og majs havde evnen til at gå i symbiose med kvælstoffikserende bakterier ligesom bælgplanterne, ville der kunne spares enorme mængder fossile brændstoffer. Arter fra græsfamilien, som kornarterne hører til, kan ikke krydses med bælgplanter, og det er umuligt at overføre symbiosegenerne ved konventionel forædling. Siden bioteknologien tråde sine første spæde skridt, har både planteforskere og landbrugsøkonomer drømt om at overføre nogle af bælgplanternes gener til korn ved hjælp af genteknologi.

Symbiose mellem plante og bakterie er et kompliceret samspil, som involverer mange gener i planten. Identifikation af alle generne og karakterisering af deres funktioner kræver en langvarig grundforskningsmæssig indsats. Overførsel af hele symbiosesystemet til en anden planteart forudsætter, at man kan få disse gener til at fungere i et anderledes cellulært miljø, samt at også bakterierne kan leve i de nye omgivelser. I de seneste år har forskerne gjort meget store fremskridt på det grundvidenskabelige plan, men der er stadig langt igen, før kornafgrøderne kan forsyne sig selv med kvælstofgødning ved hjælp af symbiose.

Læs om forskningen i bælgplanternes symbiose i artiklerne Symbiosens genetik og Fremskridt i forskningen i symbiose mellem bælgplanter og Rhizobium-bakterier.