Stud.
agro. L 9364
Freya
Grossmann
Den Kgl. Veterinær- og
Landbohøjskole
Institut for
Jordbrugsvidenskab
Sektion
for Økologisk Jordbrug
Vejleder: Lektor Jesper
Rasmussen
Forord
Denne opgave er skrevet på Institut for
Jordbrugsvidenskab, Sektion for Økologisk Jordbrug, og omhandler jordkvalitet i
relation til jordpakning og jordløsninger – et emne, som jeg ikke på forhånd
havde det store forhold til. Mit kendskab til jord strakte sig til faget
Geologi og Jordbundslære jeg fulgte på tredje semester, hvor der udelukkende
tages et kemisk udgangspunkt.
Omvendt er jorden fundamentet for en økologisk
sund landbrugsproduktion, og dermed i sidste ende også for vores egen sundhed,
hvorfor jeg fandt det vigtigt at føje denne dimension til mit studie.
Jorden er i dag en truet ressource mange steder i
verden, og det er derfor af stor betydning, at sikre en mere bæredygtig
anvendelse af den, også indenfor jordbruget.
Jord vægtes højt indenfor det økologiske
avlsgrundlag (LØJ, 2001), hvor der lægges vægt på ”at bevare jordens
naturlige frugtbarhed” og ”sikre, at alle levende organismer lige fra mikroorganismer
til planter og dyr, som jordbrugeren arbejder med, bliver forbundsfæller”.
Formuleringen er i overensstemmelse med målsætningerne fra IFOAM. Under uddybningen
af målsætningerne skriver LØJ, at ”det er vigtigt at bevare og fremme
håndværket i det økologiske jordbrug for at kunne øge dyrkningsjordens
frugtbarhed. Økologernes fokus er på jorden, dens mikroorganismer, det biologiske
kredsløb og jordens flora og fauna”.
Indenfor det biodynamiske jordbrug, har jorden en
endnu større betydning, idet den primære indsatsfaktor til forbedring af landbrugssystemet
er komposten og dermed jorden.
Jordpakning en i dag en af de væsentligste årsager
til forringelse af jorden som dyrkningsmedie i den vestlige verden, og
jordpakning rammer særlig hårdt i det økologiske jordbrug, idet den kraftigt
nedsætter den biologiske aktivitet i jorden, hvilken er fundamentet for
omsætningen af organisk materiale og frigivelse af næringsstoffer, og således
bør dette være et særligt indsatsområde for at sikre jordens
frugbarhed/kvalitet.
I starten af opgaveforløbet fandt jeg emnet en
anelse tungt, fordi jordpakningslitteraturen er meget faktuel og beskrivende,
men gennem faget Miljø, Naturressourcer og Jordbrug, som jeg fulgte i efteråret
2001, fik jeg et nyt perspektiv på opgaven, idet jordpakning blev sat i relation
til begrebet jordkvalitet.
Dette gjorde, at emnet fik en international og
samfundsmæssigt perspektiv, hvilket var tiltrængt for at problematisere og
perspektivere litteraturen. Endvidere fik jeg mulighed for at kæde det sammen
med emnet bæredygtighed, som jeg tidligere har beskæftiget mig med.
Dele af kapitel 2 og 3 bygger på opgaven fra
Miljø, Naturressourcer og Jordbrug, men er samtidig blevet omskrevet og
kraftigt udvidet siden hen. Endvidere bygger de første afsnit i kapitel 2 en
del på en tidligere 15-pointsopgave om evaluering af bæredygtighed for
landbrugssystemer, som jeg skrev i efteråret 2000 (opgivet i litteraturlisten).
Jeg vil gerne takke Jesper Rasmussen for
tålmodighed og god vejledning og kritik på opgaven. Endvidere til Christian
Bugge Henriksen og Anders Nørgaard for hjælp til forsøgsarbejdet, og endvidere
Andreas de Neergaard for vejledning på opgaven i Miljø, Naturressourcer og Jordbrug.
Resumé
Dette speciale beskæftiger sig med jordkvalitet i
relation til jordpakning og jordløsninger. Opgavens kapitel 2 behandler
definitioner på bæredygtighed og jordkvalitet, og giver tre forskergruppers bud
på modelleringer. Modellerne er dog konceptuelle, idet de kun svært kan
omsættes til matematiske modeller baseret på data fra praktisk landbrug. Larson
og Pierce (1991) opstiller dog et forslag til hvilke målemetoder der skal
anvendes i praksis for at undersøge jordkvaliteten. Omfanget af målearbejdet
gør det realistisk at anvende metoderne i markskala, mens det er urealistisk på
regionalt, nationalt og internationalt plan.
På det internationale plan er der til gengæld
udviklet et indeks kaldet GLASOD, der kortlægger omfanget af menneskeskabt
jorddegradering. Indekset er i dag det første overblik over problemerne med
faldende jordkvalitet i global skala, og anvendes bl.a. som baggrundsmateriale
for den nyligt fremlagte EU-strategi og i udkastet til en muldkonvention i
FN-regi, der også præsenteres i kapitel 2. GLASOD har dog en del begrænsninger:
Forskningen foregår kun i lille målestok og er derfor ikke velegnet for
national skala. Derudover viser resultaterne kun de dårlige nyheder, hvilket er
utilstrækkeligt til at vurdere jordens sande tilstand. Det er derfor nødvendigt
med en lang række yderligere undersøgelser for at kunne fastsætte konkrete
politikker på området.
Pga. kompleksiteten i problemet er det blevet
besluttet at begrænse sig til fire overordnede degraderingstyper: Vand- og
vinderosion samt fysisk og kemisk forringelse. Resultaterne indeholder også en
vis visuel overdrivelse, idet hver polygon, der ikke er 100% stabil, viser en
degraderingsfarve selvom kun 1-5% er påvirket, og så baseres data på fem
klasser i stedet for på procenter.
Endvidere baserer resultaterne sig på
ekspertvurderinger, hvormed de er kvalitative og (potentielt) subjektive,
hvilket også er tilfældet for alle de definitioner og modeller der er præsenteret
i afsnittet.
I kapitel 3 gås der i dybden med jordpakning, som
er en af de væsentligste årsager til jorddegradering i moderne
landbrugsproduktion.
Jordpakning opstår, når tung trafik på
jordoverfladen presser jorden porerne sammen, og problemet er stigende med
vand- og lerindhold samt antallet af overkørsler, ligesom hjultype, aksel- og
dæktryk har betydning.
De største traktorer har i dag akseltryk på op mod
20 tons, mejetærskere har ofte akseltryk over 50 tons, ligesom gyllevogne også
skaber væsentlig jordpakning. Traktorer med et akseltryk på blot 5 tons kan
give strukturskader ned til 35 cm. Pakningen er på sin vis proportional med
akseltrykket, men jorden opnår en vis maksimalpakning, der så igen kan øges,
hvis der sker overkørsel med tungere maskiner.
Endvidere muliggør de større maskiner trafik og
jordbearbejdning på tidspunkter, hvor jorden er allermest sårbar overfor
påvirkning, nemlig i forårs- og efterårsmånederne.
Jordens egenskaber opdeles traditionelt i fysiske,
kemiske og biologiske faktorer, og ved jordpakning er det i første omgang de
fysiske der påvirkes, idet der sker en forskydning i porevolumen, hvilket
påvirker volumendensiteten, penetreringsmodstanden og jordstyrken, og dermed
jordens infiltrationsevne, vandholdningskapacitet og dræning. Forskydningen i
porevolumen bevirker også, at rodvækstmodstanden øges, luftskiftet og
optagelsen af næringsstoffer nedsættes og at dette resulterer i nedsatte
udbytter, ligesom planternes skudsætning påvirkes negativt.
Mange organismer bebor jorden, og påvirker
kvaliteten gennem deres livsprocesser. Deres aktivitet nedsættes betydeligt som
følge af jordpakning pga. ændringen i luft- og vandindholdet. De er afgørende
for jordens omsætning af organisk materiale, frigivelsen af næringsstoffer og
for kvælstoffiksering, og dermed er særligt det økologiske jordbrug påvirket af
pakning.
Da jordpakning i væsentlig grad forringer jordens
dyrkningsmæssige kvalitet, er det nærliggende at undersøge naturens evne til at
genoprette skaderne. Flere forsøg påviser dog, at strukturskaderne varer i over
5-7 år, og det er derfor nødvendigt at undersøge forskellige mekaniske
jordløsningers effekt på jorden og udbyttet. I afsnit 4 er der præsenteret
forsøg hvor der har været anvendt grubbere, double-diggere og paraplove, som
alle er udbredte i det mekaniserede landbrug, samt et forsøg med Dutzi-løsning
i et økologisk sædskifte under danske forhold.
Endvidere er der præsenteret et forsøg med gennemgravning
af jorden til 90 cm med en traktortrukken skraber, hvilket har givet væsentlige
udbyttefremgang i forskellige grøntsager, kartofler og bønner, og forsøg med
forskellige gravemaskiner, der dog viser uregelmæssige resultater på udbyttesiden.
I forbindelse med opgavens udførsel blev der også
udført et forsøg med jordløsninger på Højbakkegård. De undersøgte jordløsninger
var grubning med en entandet grubber og dybdegravning til 90 cm med en
rendegraver. Pløjning blev anvendt som reference.
Der blev som udgangspunkt anvendt to afgrøder i
forsøget: Olieræddike og byg, men pga. ræddikens dårlige fremspiring blev den
erstattet af vinterraps.
Dybdegravning gav som forventet den bedste
løsning, målt i forhold til penetreringsmodstand, og stemte overens med
litteraturen. Grubning gav en lavere penetreringsmodstand end pløjning i D30 og
om foråret endvidere i D60. Målingerne på penetreringsmodstanden i foråret
viste en tendens til, at grubberen løsnede mest i midten af parcellen, mens
forskellene havde udlignet sig for efterårsmålingerne, idet effekten af
grubberen i D60 og D90 var ophørt.
Trods det at gravningen gav den bedste løsning i
dybden, gav metoden problemer med at etablere et godt såbed, hvorfor
fremspiringen af olieræddike blev reduceret.
Der var en tendens til en dårligere fremspiring i
de gravede parceller, mens de grubbede parceller havde den højeste
fremspiringsprocent. Forskellene var dog ikke store nok til at være
signifikante. Fremspiringen influerede også på reflektansmålingerne (figur 5.6.a.),
hvor grubning fra starten af vækstsæsonen havde den højeste værdi efterfulgt af
pløjning, der havde den næsthøjeste fremspiring.
Efter 54 dage lagde de gravede parceller afstand
til grubningen, der til gengæld blev indhentet af pløjning i slutningen af
måleperioden (81 dage), og trods den uens fremspiring gav alle parceller
omtrent det samme udbytte.
De pløjede parceller havde den højeste
tusindkornsvægt, mens denne ikke varierede for de løsnede. De løsnede parceller
havde derfor enten flere planter (som grubning) eller også satte planterne
flere aks. Dette synes at være tilfældet for de gravede parceller, der trods
det lavere plantetal i starten af vækstperioden, nåede op på samme
reflektansniveau med de pløjede og grubbede efter 54 dage. Dette viser, at de
havde lige stor bladmasse/fotosynteseaktivitet på dette tidspunkt. Endvidere må
de nødvendigvis have haft flere kerner pr. m2 end de pløjede
parceller, der havde den højeste kernevægt.
For byg var der en sammenhæng mellem reflektans og
udbytter, således at der ikke ved nogle af metoderne viste sig forskelle mellem
jordbehandlingerne.
På baggrund af reflektansmålingerne kan
konkluderes, at jordløsningerne har en positiv indflydelse på væksten af raps,
og reflektansen blev fundet til at være afhængig af penetreringsmodstanden,
således at en stigning på 1 MPa i penetreringsmodstanden gav en reduktion på
1,26 i reflektans.
Da der ikke var nogen forskelle mellem forårs- og
efterårsmålingerne, kan det endvidere konkluderes, at hverken byg eller raps
ikke viste nogen jordløsnende egenskaber over dyrkningssæsonen.
Indholdsfortegnelse
2.1. Jordkvalitet – bæredygtig udnyttelse af jord?
2.1.1. Introduktion til
bæredygtighedsbegrebet
2.1.2. Bæredygtigt landbrug
og jordkvalitet
2.2. Definitioner og modellering af jordkvalitet
2.2.1. Definitioner på
jordkvalitet
2.2.2. Kvantificering og
modellering
2.2.2.4.
Diskussion af formlernes anvendelighed
2.3. International beskyttelse af jordressourcerne
2.3.2. EU-strategi for
beskyttelse af jord
2.3.2.1.
Jorddegradering i Europa
2.4. Delkonklusion og diskussion
3.1.1. Udviklingen indenfor
landbrugsmaskiner
3.1.3. Akseltrykkets
betydning
3.2. Pakningens betydning for landbrugsjordens kvalitet
3.2.1. Fysiske, kemiske og
biologiske faktorer
3.2.1.1.
Jordstyrke, penetreringsmodstand og volumentæthed
3.2.3. Jordens tendens til
at pakke
3.2.5. Ændringer i
porestørrelsesfordelingen som følge af jordpakning
3.2.6.1.
Luftskiftet og vandtilgængeligheden i jorden efter pakning
3.2.7. Jordpakningens
indflydelse på den biologiske aktivitet
3.2.8.1.
Jordpakningens betydning for næringsstofferne
3.3. Modellering af jordpakning
4.1.1. Grubbere og doubble
diggere
4.1.1.1. Effektiviteten af grubbere og double
diggere
4.1.4.1.
Traktortrukken skraber
4.1.4.1.2. Diskussion af
relevansen i forhold til økologisk jordbrug
4.1.5. Diskussion –
mekaniske løsninger
4.2.1. Mekanismerne i
biologisk jordløsning
4.2.2. Jordløsnende
egenskaber for forskellige planter
4.2.2.1.
Korsblomstrede afgrøders rodudvikling
4.2.3. Diskussion –
biologiske løsninger
4.3. Delkonklusion – jordløsninger
5.1.5. Gødningstilførsel og
ukrudtsbekæmpelse
5.3.2. Grubberens
løsningsmønster
5.3.3. Fremspiring af byg
og olieræddike
5.3.7. Sammenhængen mellem
udbytte, reflektans og penetreringsmodstanden
5.4. Konklusioner på forsøgsdelen
5.5. Diskussion af forsøgsresultaterne på baggrund af litteraturen
6. Konklusion og perspektivering
1. Indledning
Både
blandt forskere, politikere og enkeltpersoner er der i de seneste år opstået en
erkendelse af, at det, med den stærkt stigende befolkning, er af største betydning
at bevare verdens begrænsede jordressourcer, og at jord er udsat for lige så
stor risiko for ødelæggelse som vand og luft (Karlen og Stott, 1994; Munkholm,
2001). Indenfor den traditionelle videnskab tager jordkvalitet som begreb
udgangspunkt i en række fysiske, kemiske og biologiske egenskaber ved jorden,
som er bestemmende for dens egnethed til plantedyrkning og dens påvirkning af
det omgivende miljø, og dermed for bæredygtigheden af økosystemet.
Jordressourcerne
trues i dag af mange forskellige faktorer, der for de flestes vedkommende er menneskeskabte,
eller forværres af disse: Ørkenspredning, forurening, nedgang i den organiske
pulje, erosion, forsaltning mm., og denne degradering har store menneskelige og
økonomiske konsekvenser, bl.a. i udviklingslandene. F.eks. er en tredjedel af
Kinas landareal dækket af ørken, og den statslige skovadministration anslår at
2460 km2 hvert år omdannes til ørken, hvilket har vidtrækkende
konsekvenser også i byerne. Bl.a. blev der i første halvdel af 2001 rapporteret
18 sandstorme i Beijing, og de økonomiske konsekvenser af sandstormene og ørkendannelsen
skønnes til at løbe op i mellem 30 og 50 mia. kroner årligt (Gøttske, 2002).
Ifølge Radioavisens middagsudsendelse 22/3-02 er den sandstorm, der netop har
ramt Beijing, nu nået til Korea, hvor
også Seoul er dækket af et tyndt lag af gult sand.
Men også
i den vestlige verden stikker jorddegraderingen sit hoved frem. Allerede i 1970
bekendtgjorde det britiske ministerium for landbrug, fiskeri og fødevarer, i the
Strutt Report, at ”nogle jorde nu lider af et betænkelig lavt niveau af
organisk materiale, og ikke kan forventes at opretholde det landbrugssystem,
der er blevet påført dem” (cit. i Lampkin, 1998), en tendens der har været
fortsat stigende i de sidste to årtier op mod årtusindeskiftet (KOM, 2002), og
jorderosionen er tydelig i landskabet, selv på ikke særligt høje eller stejle
bakker (Heckrath et al, 2002).
EU-kommissionen
anslår omkostningerne til oprensning af forurenet jord til mellem 59 og 109 mia
€ og erosionsbekæmpelse koster 3000 mio. ECU over
15-20 år. I Italien er over 50% af arealet klassificeret som hydrogeologisk
risikoområde (erosion, jordskred), hvilket berører 60% af befolkningen.
Oversvømmelser og jordskred har gennem de sidste 20 år ramt 70.000 mennesker og
kostet mindst 11 mia € i skadesomkostninger (KOM, 2002).
Som en
mindre del af begrebet jordkvalitet indgår jordpakning, der er den uønskede
konsekvens af mange jordbearbejdninger, gødnings- og pesticidudbringninger og
høst, idet teknologien har skabt et dilemma. Tidlig forårssåning har større
udbyttepotentiale end senere såning, men samtidig giver jordbearbejdning og
gylleudbringning på våde jorde i det tidlige forår problemer i form af nedbrydning
af jordens struktur (Cruse & Gupta, 1991).
Mange
forskere er af den opfattelse, at jordpakning er et af de største problemer i
moderne landbrug, og at problemet er stigende (bl.a. Benbrook, 1991b). I EU er
jordpakningen årsag til 25% af jorddegraderingen (KOM, 2002), og problemerne
rammer også i Danmark, hvor Fødevareministeriets Ugebrev bl.a. skriver, at
danske marker er tynde i toppen (FVM, 2002b) og så hårdt pakkede, at vandet i
vinterhalvåret ikke kan trænge væk, med råd på afgrødernes rødder og afgrødetab
til følge (FVM, 2002a; Schjønning, 1998).
Mange
vandlidende jorde i Danmark er i dag drænet, men selvom jorden ikke er
vandlidende i den forstand, kan der godt være vandmættede lag længere nede,
hvis der er dannet en pløjesål, der er uigennemtrængelig for vand. Og er jorden
først så pakket, vil planterødderne også have svært ved at gennemtrænge laget,
og dertil kommer, at visse ukrudtsarter trives fortrinligt under disse forhold,
bl.a. padderok, og til en vis grad kvikgræs (Østergaard, 1991). Schjønning
(1998) angiver at DJF ved undersøgelser af dyrket jord stort set altid støder på
pakkede lag under pløjedybden.
Risikoen
er maskinstørrelsen, og især høstudstyret (Benbrook, 1991b; Etana, 1995, IV) og
udbringningen af gylle (FVM, 2002a) skaber store problemer. Hvor stor
jordpakningen er afhænger af bl.a. jordtype, kørselsforholdene, dæktype og
dæktryk, akseltrykket mm., hvilket der vil blive gjort nærmere rede for i
opgavens teoriafsnit.
Udbredelsen
af jordpakning hænger naturligvis sammen med udviklingen indenfor traktorer,
jordbearbejdningsredskaber, høstmaskiner, gyllevogne mm., der har været enorm,
siden de første traktorer omkring 1920 begyndte at erstatte tidligere tiders
hestetrukne redskaber. Især i årene efter 2. verdenskrig har udviklingen mod
det mekaniserede landbrug, vi kender i dag, taget fart. Gårdene er blevet
stadig større, og bl.a. grundet lønudviklingen kræves det, at de store arealer
skal bearbejdes med mindre og mindre arbejdskraft. Men at begrænse og modvirke
jordpakning bør have en central placering i opretholdelsen/ genskabelsen af en
jord med gode dyrkningsmæssige egenskaber/god kvalitet.
Indenfor
det økologiske jordbrug har jordkvalitet været central siden de første pionerer
som Balfour, Howard, Turner og Sykes (Lampkin, 1998), da jordens kvalitet er
fundamentet for planters, husdyrs og menneskers sundhed, og også indenfor det
biodynamiske jordbrug har jorden en central placering i systemet, især med
fokus på de biologiske processer. Jordpakning fører til nedsatte udbytter og en
forringelse af miljøet (Etana, 1995, IV), og norske forsøg har vist, at
jordpakning rammer særlig hårdt i økologisk landbrug, da denne nedsætter
regnormeaktiviteten, forringer udnyttelsen af husdyrgødning og ændrer den
botaniske sammensætning af kløvergræs (Hansen, 1995a).
En stor
del af jordpakningsforskningen beskæftiger sig udelukkende med pløjelaget (0-30
cm), men mange forskere har fået øjnene op for, at jordbearbejdningen har
størst indflydelse på underjorden (30-90 cm), fordi skaderne dér ikke kan
genoprettes ved almindelig pløjning, og at den egentlige fokus på lang sigt
skal rettes mod denne.
Problemet
med pakningen af landbrugsjorden kan umiddelbart angribes fra to vinkler:
1.
Undgå at
problemet opstår, eller
2.
Ved at løsne
jorden enten mekanisk eller biologisk.
Grænsen
for jordpakning uden forringelse af udbyttet, er sandsynligvis forpasset på de
danske landbrugsjorde. For en del amerikanske jorde er grænsen overskredet, men
udviklingen i de amerikanske traktorers størrelse har siden 2. verdenskrig
ligget et stykke over det europæiske niveau (Matzen, 1996).
Problemet
med alle typer af mekaniske jordløsninger er, at de har en varierende og
utilstrækkelig effektivitet, især i områder med megen nedbør. De kræver desuden
ekstra arbejdstimer, og denne udgift skal kunne modsvare sig i det øgede
udbytte, der ikke altid kan registreres.
Som alternativ
til mekanisk løsning kan anvendes biologisk løsning, men dette er ikke særlig
udforsket i litteraturen. Til forskel fra mekaniske jordløsninger vender de
ikke rundt på jorden, men bryder jorden i nye retninger under væksten, og øger
jordens makroporevolumen ved at efterlade huller fra roden når de er
udvintrer/visner efter høst, hvilket øger mobiliteten af vand, luft,
næringsstoffer og mikroorganismer mm. Deres ulempe er, at de sandsynligvis skal
dyrkes over flere år, for at have en synlig effekt.
1.1. Problemformulering
Opgaven
ønsker overordnet at søge svar på om jordløsninger kan forbedre kvaliteten af
landbrugsjorden efter pakningsskader som følge af kørsel med tunge
landbrugsmaskiner.
Opgaven
er inddelt i fire hovedområder: Jordkvalitet, jordpakning, jordløsning og en
forsøgsdel, og således vil problemformuleringen også tage dette afsæt. For alle
områder ønskes det i videst muligt omfang at inddrage aspekter med relevans for
økologisk jordbrug.
Jordkvalitet:
Hvordan
defineres jordkvalitet, og kan den kvantificeres? Hvordan passer jordkvalitet
sammen med målsætningerne for et bæredygtigt landbrug? Hvilke målsætninger og
initiativer er der i gang politisk for at forbedre kvaliteten af jorden?
Jordpakning:
Hvad er
årsagerne til jordpakning, og hvor stort er problemet? Hvordan kan
strukturskaderne undgås? Hvordan influerer pakningen på jordkvaliteten og
planternes vækst? Hvad er den optimale pakningsgrad?
Jordløsning:
Hvor
hurtigt er naturen i stand til at genoprette strukturskader som følge af jordpakning?
Hvilke mekaniske løsninger er bedst til at genoprette strukturskader og
forbedre udbytterne efter jordpakning? Er det muligt at erstatte mekaniske
løsninger med planter, og hvilke planter egner sig bedst til biologisk
jordløsning? Er det overhovedet nødvendigt at anvende jordløsninger?
1.2. Forsøgsdelen:
Der er i
forbindelse med denne opgave udført et jordløsningsforsøg på KVLs forsøgsgård
Højbakkegård i Tåstrup.
Forsøget
blev tilrettelagt for at klarlægge effektiviteten af to typer jordløsning på en
almindelig dansk landbrugsjord, og bygger på en formodning om at pakningen af
underjorden på en almindelig dansk landbrugsjord spiller en rolle for væksten
og udbyttet af afgrøderne, også selvom pakningen ikke på forhånd er erkendt.
Ved løsning af jorden forbedres planternes adgang til luft, vand og næringsstoffer,
og derved også jordens samlede dyrkningsmæssige egenskaber, hvilket smitter af
på udbyttet.
Det blev
valgt at sammenligne tre typer jordbearbejdning: Pløjning, grubning og
gravning, og deres indflydelse på to afgrøder: Olieræddike/raps og byg.
Grubning
blev valgt som mekanisk jordløsner pga. dens udbredelse i dansk landbrug. Dybdegravningen
blev valgt, idet den giver den mest ekstreme grad af jordløsning, og fordi
metoden har vist interessante resultater i udenlandske forsøg (Stone, 1982;
Stone & Rowse, 1982).
Byg blev
valgt som den ene afgrøde, idet den i forsøg har vist udbyttenedgang som følge
af jordpakning, og den dermed ikke skønnes at have væsentlige egenskaber til at
bryde pakkede jordlag. Olieræddike blev valgt, idet den synes at have bedre
muligheder for at bryde pakkede lag, og hvormed jordløsningerne muligvis havde
en anden indflydelse på væksten. Desværre var etableringen og fremspiringen
ikke tilfredsstillende, hvorfor den blev ændret til vinterraps, som er mere
almindelig kendt under danske forhold, men har nogenlunde samme jordløsnende
egenskaber.
Gravning
formodes at være mere effektiv end grubning, idet grubbere har en tendens til
at løsne jorden nogle steder, mens den pakker jorden andre steder.
Det er
uklart i litteraturen, hvordan jordpakning/løsning influerer på forskellige
afgrøder, og det blev derfor besluttet at afprøve to forskellige afgrøder.
Således
blev der opstillet følgende teser omkring udfaldet af forsøget:
-
Jordløsning har,
i forhold til pløjning, en positiv effekt på udbyttet
-
Grubberen løsner
mest i midten, og ikke så meget i bredden
-
Gravning vil øge
makroporevolumen mere end grubning, og dette vil afspejles i penetreringsmodstanden
-
Der vil være en
sammenhæng mellem jordens penetreringsmodstand og afgrødernes vækst, målt som
reflektans og/eller deres udbytte.
-
Jordløsningerne
vil især have en positiv effekt på byg, idet olieræddike bedre er i stand til
at løsne pakkede jordlag.
2. Jordkvalitet
Når luft- og vandkvalitet defineres/beskrives, ses
kvaliteten typisk i forhold til fraværet/ tilstedeværelsen, af substanser, der
har skadelig effekt på helbredet eller miljøet – f.eks. kræftfremkaldende
stoffer, kvælstofudvaskning og -deponering fra luften.
Jordkvalitet kan - i lighed med luft- og
vandkvalitet - beskrives i forhold til indholdet af toksiske stoffer, f.eks.
hvis der skal bygges villaer ovenpå gammel losseplads- eller fabriksjord, men
dette vil der ikke blive lagt yderligere vægt på i denne opgave, da dette ikke
i særlig høj grad knytter sig til landbrugsanvendelsen – f.eks. ved udbringning
af slam og svinegylle. En høj jordkvalitet er derimod forudsætningen for et
økologisk sundt jordbrugssystem, hvor planterne forsynes med rigelige mængder
vand og næringsstoffer. For at opnå denne situation er det vigtigt, at jorden
besidder en struktur, der tillader planterne at udvikle et dybt rodnet, for at
sikre at der tilbageholdes rigeligt vand i rodzonen til en optimal udvikling af
afgrøden, og at strukturen endvidere sikrer at overskudsvand drænes bort og at
den sikrer levevilkårene for jordens mikroorganismer.
2.1. Jordkvalitet – bæredygtig udnyttelse af jord?
Jordkvalitet kan også sættes i relation til bæredygtighed.
Her tager kvaliteten sit afsæt i bevarelse af jorden som naturressource, der
skal opfylde menneskelige behov både nu og i fremtiden, og er derfor i høj grad
relateret til begreberne bæredygtigt landbrug og bæredygtig udvikling (især i
relation til ulandenes økonomiske udvikling).
Diskussionen om bæredygtig udvikling tager sit
afsæt i diskussionen om landbrugsudvikling (Øygard, 1992), og det synes
umiddelbart enkelt at forklare begreberne, men bæredygtighed omfatter i dag
også energiforbrug, industriel produktion, afskovning, menneskelige bosættelser
o.m.a., hvilket har udvidet begrebet betydeligt.
Endvidere har mange forskere været på banen med
definitioner, i et forsøg på at bringe forskellige prioriteter ind på den
politiske arena. Antallet af aktører og definitioner har det med at udvande pointerne,
idet det bliver ”modeord”, der bruges i flæng uden yderligere refleksion. O’Riordan
(1988 cit. i Pezzey, 1989) pointerer dette ved at skrive at “det er sikkert kun
et spørgsmål om tid, førend metaforen bæredygtighed bliver misbrugt i en sådan
grad, at den bliver meningsløs, i hvert fald som et instrument til at fremføre
de ideologiske konflikter der præger den nuværende miljøtænkning”.
Definitioner udarbejdes normalt for at styre kompleksiteter
ind i et snævert forum, hvorfra der kan tages udgangspunkt for anskuelse af
problemstillingen, men oftest ligger der holdningsbetonede og mere eller mindre
bevidste politiske motiver bag, idet definitionerne ofte kan bruges til at
styre politiske beslutninger i en bestemt retning.
Politiske beslutninger træffes oftest på baggrund
af udsagn fra ”eksperter” – som gerne er videnskabelige medarbejdere på
universiteterne, hvorfor der indenfor videnskaben er tradition for politisk
indflydelse.
Mange forskere vil hævde at videnskaben er
uafhængig, men Pretty (1998) opstiller fem forskellige ”skoler”, der anskuer
verdens fødevare- og miljøproblemer forskelligt, og eksistensen af disse skoler
er årsagen til, at der ikke kan opnås hverken videnskabelig eller politisk konsensus.
2.1.1. Introduktion til
bæredygtighedsbegrebet
Brugt isoleret vil ordet ”bæredygtighed” dække
over noget der er ”vedvarende til fordel for fremtidige generationer”, hvilket
er en så svag betoning, at det ikke giver mening at bruge betegnelsen alene. I
stedet skal det knyttes til ord som udvikling, vækst, landbrug, forbrug, livsstil
m.m. (Pezzey, 1989).
Mange forskere, institutioner og organisationer
har været involveret i at definere forskellige former for bæredygtighed, idet
de har forsøgt at bringe forskellige værdier, prioriteter og mål i fokus (se
f.eks. Grossmann (2000) eller Pezzey (1989), der har samlet en række
definitioner i appendikset, for en yderligere gennemgang), men det virkelige
gennembrud på området kom med The World Commission on Environment and
Development (WCED, 1987), også kendt som Brundtlandkommissionens, arbejde, der
trods en del svagheder (hvad definitioner på komplekse problemstillinger oftest
har) alligevel formåede at blive den overordnede definition, accepteret af både
forskere, politikere, NGO´ere og enkeltpersoner overalt i verden.
Bæredygtighed kædes oftest sammen med udvikling,
og især af diverse internationale institutioner som FN-organer, IMF,
Verdensbanken og CGIAR.
Som allerede nævnt, kommer den vigtigste definition
herfra, i form af rapporten fra WCED (1987):
“Sustainable development is development that meets the need of the
present without compromising the ability of future generations to meet their
own needs”.
Der
ligger i denne definition to hovedpointer: Den nuværende ulige distribution af
økonomisk og social velfærd, og den ulige fordeling af økonomisk og social
velfærd mellem nuværende og kommende generationer. Rapporten betoner også
økonomisk vækst i de fattige lande, en bedre fordeling af goderne, og forholdet
mellem fattigdom (økonomi) og miljø (naturressourcer) (Brundtland, 1998).
WCED (1987) skriver, at “økonomisk vækst og
udvikling tydeligvis involverer ændringer i det fysiske økosystem. Ethvert
økosystem kan ikke blive bevaret intakt”. I dette citat ligger en betoning til
fordel for menneskets anvendelse af naturen, på bekostning af naturbevarelse
for naturens skyld.
En del forskere og institutioner har ellers, både
før og efter, lagt vægt på dette aspekt i deres definitioner, heriblandt
naturligt nok IUCN[1]
(www.iucn.org) og WWF[2]
(Prescott-Allen & Prescott-Allen, 1982), idet de fremhæver at ethvert tab
af arter er uacceptabelt, og at antallet af arter skal ses i sammenhæng med
opnåelse af varig tilfredsstillelse af menneskelige behov og livskvalitet.
Også økonomerne er uenige om betoningen i deres
definitioner, idet der optræder konflikter mellem forbruget af naturressourcer
til sikring af økonomisk vækst, fordelingen af ressourcerne mellem rige og
fattige samt forbruget af naturressourcer hos nutidige i forhold til fremtidige
generationer.
2.1.2. Bæredygtigt landbrug og jordkvalitet
Som skrevet tidligere tager bæredygtighedsbegrebet
udgangspunkt i udviklingen for landbrug. Landbrug bliver betragtet som en af de
vigtigste sektorer for udvikling, fordi det påvirker stort set alle folk på
landet, og ved at forbedre deres levevilkår mindskes problemer med urbanisering.
Endvidere er landbrug hovedkilden til vores fødevaresikkerhed, og er derfor
hjørnestenen i en udvikling, der indenfor de næste 30 år skal brødføde op mod
otte mia. mennesker.
Bevarelsen af naturressourcer, herunder
landbrugsjorden, er derfor særlig central til sikring af en bæredygtig
udvikling, idet disse udgør selve fundamentet for en fremtidig fødevareproduktion.
The American Society of Agronomy definerer bæredygtigt
landbrug som et ”der i det
langsigtede perspektiv forbedrer den miljømæssige kvalitet og den ressourcebase
som landbruget afhænger af. Det skal sikre menneskets behov for fødevarer og
fibre, det skal være økonomisk bæredygtigt og skal forbedre livskvaliteten for
landmanden og samfundet som en helhed” (Borch et
al, 1994).
Definitionen lægger vægt på både økonomiske,
økologiske og sociale mål for produktionen, en opfattelse der deles af bl.a. Harwood (1990), Pretty (1995 og 1998), Benbrook
(1991a) og Altieri (1994), der trods forskellige definitioner, der grænser til
beskrivelser, lægger vægt på, at et landbrug først er bæredygtigt, når det er
økonomisk og økologisk sundt, og indeholder et element af social lighed. Det
skal også være humant (alle former for liv skal respekteres) og det skal være
implementerbart. Disse ligger i tråd med Brundtland-kommissionens anbefalinger,
og endvidere i tråd med målsætningerne for det økologisk jordbrug.
Conway and Barbier (ukendt år, i Øygard, ukendt
år) definerer et bæredygtigt landbrug som et der ”formår at opretholde
produktiviteten over tid, også når det udsættes for eksternt stress og chok”,
og lægger dermed vægt på at sikre produktiviteten over tid og modstand overfor
ydre kræfter.
Definitionen tager et naturvidenskabeligt
udgangspunkt, hvor hovedvægten lægges på langsigtet produktivitet og modstand
mod ekstreme miljøpåvirkninger og stress. Herunder hører bl.a. jordpakning,
idet kørslen med tunge maskiner er en seriøs stressfaktor for jorden. Er landbruget
bæredygtigt skal systemet være i stand til at genoprette skader fra sådanne
påvirkninger.
Definitionen tager udgangspunkt i landbruget som
et afgrænset system, indenfor hvilket bæredygtigheden skal opretholdes, og
inddrager således ikke ikke-fornyelige ressourcer eller samfundets krav til det
bæredygtige landbrug – bl.a. at det ikke forurener (f.eks. nedsivning af
kvælstof og pesticider) eller på anden måde ødelægger omgivelserne (f.eks.
jordfygning).
Begrebet ”stress” kan dog også overføres på økonomiske
og sociale faktorer, således at systemet skal kunne modstå udsving i
markedspriser på afgrøder og ejendomsværdien eller udsving af social karakter,
f.eks. dødsfald i familien, for at være bæredygtigt.
2.2. Definitioner og modellering af jordkvalitet
Udover forskelle i overbevisning er der
videnskabelige problemer med at gøre begreberne operationelle, idet der ikke
findes et videnskabeligt konsensus omkring, hvilke parametre der skal måles på,
med hvilket udstyr og hvor tit. I dette afsnit præsenteres to definitioner på
jordkvalitet, og tre forslag til opstilling af modeller til fremskrivning af
jordkvalitet til landbrugsmæssig anvendelse, ligesom kvaliteten af disse til
modellering af jordkvalitet diskuteres.
2.2.1. Definitioner på jordkvalitet
Ifølge Larson og Pierce (1991) skal landbrugsjorden skabe et godt medium
for plantevækst, regulere og dele vandbalancen gennem systemet, samt virke som
et effektivt miljøfilter. I praksis skal jorden
-
optage, holde på og
frigive næringsstoffer og andre kemiske substanser
-
optage, holde på og
frigive vand til planterne, vandløb og grundvand
-
fremme og
stabilisere rodvækst
-
vedligeholde en
passende biologisk habitat og
-
være modtagelig for
jordbehandlinger og modvirke nedbrydning og erosion.
De definerer jordkvalitet som ”jordens kapacitet til at fungere indenfor
et økosystems grænser og dens evne til at påvirke det omgivende miljø positivt”.
I denne definition ligger fire begreber som er agronomisk, økologisk,
mikro- og makroøkonomisk bæredygtighed (Larson og Pierce, 1991), idet de ser
det nødvendigt ikke kun at evaluere og beskrive jordkvalitet i henhold til
enkelte anvendelser, men at give et bredere bud.
Iflg. Doran & Parkin (1994) har Larson og Pierce i en anden publikation
fra 1993, defineret jordkvalitet som ”fitness for use” – altså ”dens
tilpasning til anvendelsen”. Denne definition retter sig mod menneskets behov,
og er, i sammenligning med den første definition, ekstremt forenklet idet den
udelukkende forholder sig til jorden, og ikke i sig selv til omgivelserne, som
betones i deres første definition. Dens forståelse vil være påvirket af hvem
der bruger jorden, og hvad de lægger i ordet ”use”.
Doran og Parkin (1994) inkluderer også en række andre definitioner i deres
artikel, men ender selv med at definere jordkvalitet som ”jordens evne til
at opretholde den biologiske produktivitet og miljømæssige kvalitet, samt
forbedre planter og dyrs sundhed, indenfor økosystemets grænser”
Deres involvering af husdyrene i definitionen gør at landbruget opfattes
som en helhed, og landbruget ses som – og sættes i relation til - et
(omgivende) økosystem, og derfor skal jordkvaliteten ses i denne sammenhæng.
Inspiration til inddragelsen af husdyrenes velfærd kommer fra en konference
afholdt af Rodale Inst. i 1991, og her omfatter dyrenes sundhed samspillet
mellem jordkvalitet, planter, dyr og mennesker. Den menneskelige dimension er
altså omfattet af ovenstående definition. I relation til bæredygtighedsbegrebet
inddrages ikke den biologiske diversitet, hvilket for nogle betragtes som en
hjørnesten i en bæredygtig udvikling.
2.2.2. Kvantificering og modellering
Det
påpeges fra flere sider, at det er nødvendigt at udvikle et indeks til
bæredygtig udnyttelse af jord for at gøre definitionerne operationelle og
muliggøre en sammenligning af resultater i tid og rum, og i tråd med
definitionerne om bæredygtigt landbrug skriver Karlen og Stott (1994), at det
fornuftige kvantitative jordkvalitetsindeks bør udtrykke, at det skal bruges
som indikator for jordens kapacitet for at opfylde en bæredygtig produktion af
afgrøder og husdyr, der er ”økonomisk sund, socialt acceptabelt og
miljømæssigt forsvarligt”.
Kvantificering
er ønskelig af flere årsager: Dels for at kunne udstikke nogle eksakte værdier
for hvorledes jordens pH, vandindhold, porøsitet mm. skal være – eller i det
mindste at blive i stand til at udstikke nogle retningslinier eller
tommelfingerregler for hvorledes jordens egenskaber (bør) ændres som følge af
menneskelige påvirkninger, og dels for at kunne sammenligne forskellige jorde,
eller den samme jord over tid.
For
forskerne er kvantificeringen ligeledes vigtig for forståelse af
forsøgsresultater, og sikring af disses reproducérbarhed. Modelleringer ønskes,
fordi de kan bruges af forskere og embedsmænd til at fremskrive en given
udvikling, og påvirke politiske beslutninger i en bestemt retning, og i heldigste
fald forudse konsekvenserne af bestemte handlinger.
I de
følgende afsnit præsenteres tre forskerpars - Ehui & Spencer (1990), Doran
& Parkin (1994) og Larson & Pierce (1991) – bud på modeller til
fremskrivning af jordkvalitet, hvoraf de to sidstnævnte allerede har givet
deres definition på jordkvalitet i det foregående afsnit. Sidstnævnte går
videre i retning af at opstille forslag til hvilke videnskabelige standardmetoder,
der skal ligge til grund for undersøgelserne af jordkvalitet.
2.2.2.1. Ehui og Spencer
Ehui og Spencer
(1990) angiver en model, hvor bæredygtigheden af et landbrugssystem betragtes
som en simpel input-outputmodel
[1] P = Q/X
hvor P er
produktivitet, Q er output (f.eks.. kg hvede/ha) og X er input (eksternt eller
internt, f.eks.. kvælstofgødning i kg/ha), og modellen ligger i tråd med Conway
& Barbiers definition på et bæredygtigt landbrugssystem. I dette tilfælde
vil opretholdelsen af produktiviteten vurderes ikke blot som det samlede
udbytte, men som udbyttet i forhold til inputtet af gødning. Kan mængden af gødning
nedsættes uden at sænke udbyttet, er der tale om en stigning i produktiviteten.
Der er dog ikke noget talmæssigt optimum for P, da dette vil afhænge af Q og Xs
karakter (kunstvanding, gødning, såsæd m.m.).
Hvis et
landbrugssystem skal betragtes som bæredygtigt over tid, er målet, at faktoren
P ikke falder, og derfor er det væsentligt at bruge den totale produktivitetsfaktor
P´:
[2] P’ = Q’/X’
Hvor Q’ er det
totale output og X’ det totale input over tid. Dermed kan bæredygtigheden godt
være negativ det ene år, og opvejes af et andet godt år. Samlet set skal
landbrugssystemet blot opretholde produktiviteten med samme input over tid
(f.eks. 10 eller 100 år).
Modellen kan
videreudvikles med det formål, at modellere produktiviteten over tid, ved at
introducere en tilsvarende formel med DP’, hvor D angiver, at der er
tale om ændringer over tid.
2.2.2.2. Doran og Parkin
Doran og Parkin (1994) opstiller i artiklen et jordkvalitetsindeks, der
inddrager 6 elementer:
[1] SQ
= ¦(SQE1, SQE2, SQE3, SQE4,
SQE5, SQE6)
hvor parametrene (SQEi) er defineret som