Gødskning (Planteernæring og udvaskning)

Emner

Mikro- og makronæringsstoffer

Planternes optagelse af næringsstoffer

Binding og udvaskning af næringsstoffer

Husdyrgødning / handelsgødning (“kunstgødning”)

Næringsmangel

Gødskning med kvælstof / N- kredsløbet

Næringsbehov N, P og K

Kilder til kvælstofforsyningen og udvaskning. N-balance

Kildemateriale, litteratur, dokumentation

Til top

Mikro- og makronæringsstoffer

Makronæringsstoffer er grundstoffer, som planterne bruger i mængder over 1 kg pr. ha årligt.

Makronæringsstoffer anvendes som byggestene i plantens tørstof, hvorimod mikronæringsstofferne oftest virker som katalysatorer for forskellige livsprocesser i planten.
I tabellen vises en kort oversigt over de vigtigste stoffer. Selv om man har forsket meget i emnet gennem mange år, er der enkelte næringsstoffer, man faktisk ikke helt er klar over om de er nødvendige for plantens vækst.

Til top

Næringsstoffernes optagelse i planten

Som det kan ses af ovenstående bliver de fleste næringsstoffer optaget gennem rodhårene som ioner – dvs. elektrisk ladede mineralstoffer.

Planterne er ikke i stand til at optage organiske stoffer

Det gælder naturligvis også for økologisk / biodynamiske bedrifter. Der er et par enkelte undtagelser – f.eks. kan urinstof og svovldioxid o.a. optages direkte gennem bladene.

Planterne optager alle tilgængelige stoffer – uanset om de er nødvendige for vækst eller de er direkte skadelige.

De tager alt, hvad de kan få fat på. Det kan man udnytte ved at tilføre mineraler som ikke er nødvendige for planten, men for de organismer, der spiser planten. Det gælder f.eks. stoffer som

Selen og Kobolt. Planten bruger ikke kobolt, men stoffet er nødvendig for dannelsen af vitamin

B12 I planteernæringen ses ofte bort fra kulstof, ilt og brint, selvom disse stoffer udgør over 90 % af plantens tørstof.Optagelsesmekanismen er følgende:

I jorden findes vekslende mængder af nogle mikroskopiske lerpartikler, de såkaldte lerkolloider, der besidder en mængde negative ladninger i overfladen.De har den egenskab, at de kan fastholde positivt ladede mineralstoffer på deres overflade – de såkaldte kationer

De har en enorm indre overflade p.g.a. deres lille størrelse – der kan derfor fastholdes store mængder næringsstoffer – flest på lerjord.

De negativt ladede ioner som klorid, nitrat og sulfat kaldes anioner (Cl–, NO3–, SO4—. De fastholdes ikke i jorden og udvaskes let – klorid lettest.

Fosfat er også negativt ladet, men den bindes stærkt i jorden i en såkaldt anionbinding, der ikke finder sted på kolloiderne, men på organiske stoffer.
Mineralsk fosfor bindes i jorden hovedsagelig til jern- og aluminiumoxider. Det organisk bundne fosfor, der udgør ca. 50 %, er mere eller mindre plantetilgængeligt.
I rødderne sker der en forbrænding af organisk stof. Det kaldes rodånding eller respiration.
Ved åndingsprocessen dannes kuldioxid + vand der reagerer med hinanden således:


C6H12O6(sukker) +O2 (Ilt) – > CO2 (kuldioxid) + H2O (vand) + energi.
CO2 + H2O -> HCO3– + H+(brintion)

I roden dannes brintioner, som planten skal skille sig af med. Det er brintionerne, der gør en jord sur eller kalktrængende. Den sure jord medfører en dårlig jordstruktur og forringer evnen til at holde på næringsstofferne.

Når rodhåret skiller sig af med en positiv ladet brintion, bliver det negativt ladet og tiltrækker f.eks. en positiv ladet kaliumion fra kolloiden – brintionen og kaliumionen bytter plads – processen kaldes for Ionbytning

Efterhånden bliver lerkolloidernes overflade besat med brintioner [H+] – jorden bliver sur og kalktrængende.

Derfor skal jorden kalkes med passende mellemrum. Ved kalkningen tilføres calciumioner i så store mængder, at de fortrænger brintionerne, der udvaskes som bicarbonat – HCO3–

Aske fra afbrændinger virker som kalk. Metalatomerne i asken går i forbindelse med ilt. Når metalilte opløses i vand dannes stærke baser – metalhydroxid. Processen er den samme som når man læsker brændt kalk.

Et gammelt husråd er at tømme askeskuffen i køkkenhaven. Da mange planter i køkkenhaven vokser bedst ved et højt reaktionstal (Rt – pH)er rådet faktisk godt.

Derimod er næringsværdien af metallerne ret beskedne. Miljøstyrelsen advarer i en pjece mod anvendelse af aske p.g.a. dens Cadmiumindhold

Advarslen bygger på forkerte forudsætninger. Dels er cadmiumindholdet i afgrøder lavt – dels optages cadmium meget vanskeligt af planter, der sker en nedkoncentrering fra jord -> plante -> dyr/menneske.

Plantedyrkning medfører altid et uundgåeligt tab af stoffer, der sluttelig ender i havet, hvor det indgår i fødekæderne her.

Når der optages nitrat skal den følges af en tilsvarende positiv ladet mineralstof for at holde elektrisk neutralitet – nitrat stimulerer optagelsen af andre næringsstoffer.

Planterne udvælger ikke selv næringsstofferne, men optager de, der lettest at få fat på.

Der er stor forskel på, hvor let de enkelte næringsstoffer optages af planterne.

Ved gødskning må man tage hensyn til jordens forråd af de enkelte næringsstoffer, tilgængelighed og plantens behov.

Det sker på baggrund af jordbundsanalyser og gødningsforsøg, der er foretaget i meget stort antal i mange lande.

Da der er stor forskel på ionernes størrelse, optages næringsstofferne ikke lige let.

Tungmetaller optages vanskeligt. De er ofte omgivet af en vandkappe og har ofte flere ladninger, der gør dem tungt tilgængelige.

F.eks. er stoffet Cæsium nævnt som en risikofaktor ved Tjernobyl-katastrofen. Det stærkt radioaktive stof Cæsium-133 kan forurene store arealer, da det er luftbåret. Stoffet kan optages af planter og indgå i fødekæden. Heldigvis sker der en stor nedkoncentrering af stoffet – for hver 1.000.000 atomer vil planterne optage under 10. Det samme gør sig gældende for mange andre tungmetaller.

Enkelte planter f.eks. tobaksplanten – optager dog betydelige mængder tungmetaller fra jorden. Derfor indeholder tobak en del tungmetaller.

Hvor mange radioisotoper, der er i tobakken afhænger af voksestedet.

Til top

Udvaskning af næringsstoffer fra jordbunden

Det gælder for stofferne Cl–, NO3– og SO4—, udvaskes med drænvandet.

Fosfor (P) er speciel derved, at det fastholdes meget stærkt som negativ fosfation H2PO4– i en anionbinding (anionadsorption.)
Anionbytningen sker hovedsageligt i det normale pH-område mellem 5 og 7.5, hvor det er lettest tilgængelig for planterne – se figuren – men er dog bundet til den organiske fraktion over hele skalaen.
Ca. halvdelen af fosfor er bundet til jern- og aluminiumoxider, der er mere eller mindre plantetilgængeligt. Tilgængeligheden stiger med stigende pH.
Ca. halvdelen af jordens fosfor er organisk bundet. I denne form er det ikke umiddelbart plantetilgængeligt, men processer i jorden kan omdanne det til en mere eller mindre plantetilgængelig form.
Over pH 7.5 findes fosfor som forskellige apatiter, der er en meget tungt tilgængelig form.
Anionbindingen er knyttet til den organiske fraktion i jorden i form af humuskolloider. Fosfor findes også som fytin.

Der udvaskes således kun få gram i størrelsesordenen 40 g P/ha årligt fra gødede arealer, for ugødede arealer er tallet ca. 38 g P/ha (Aslyng). Landbrugets gødskning med fosfor er altså skyld i nogle få g P pr. ha årligt, hvis den ikke er mættet med fosfor, som man ser i stigende grad især på store svinebedrifter.

At der udvaskes næringsstoffer til vandmiljøet er ikke noget nyt – det har det altid gjort.
Den største kilde til forurening med fosforudvaskning sker fra punktkilder og fra udvaskninger fra brinker ned til et vandløb – ikke fra normalt gødede landbrugsarealer.
Visse jorder har en ret dårlig evne til at fastholde fosfor, her kan der ske større udvaskninger, hvis der er et stort svinehold på ejendommen.

Livet i havet er afhængig af næringstilførsel fra land – uden kvælstofudvaskning ingen fisk!
Men for stor udvaskning er uhensigtsmæssigt for både vandmiljø og økonomi.

De positivt ladede næringsioner som K+, Mg++, Ca++ udvaskes kun i ringe omfang, hvis der ikke overgødes.
Der tilføres også næringsstoffer til jorden med luft og nedbør. Der frigøres næringsstoffer fra jorden.
Men hvordan påvirker gødskning af afgrøderne denne udvaskning?
Gødskning foregår her i landet som erstatning for de næringsstoffer der fjernes med afgrøden.
Tilførsel af flere næringsstoffer end planterne optager giver ikke nødvendigvis en større udvaskning – men jordens forråd bliver større.
Den enkelte landmand har i jordanalyserne (fosfor- og kaliumtal) et godt redskab til at afsløre, om der tilføres en passende mængde gødning over en årrække.
Behovet for næringsstoffer til den enkelte afgrøde bliver bl.a. fastlagt under hensyn til forventet udbytte og jordens forråd af næringsstoffer.
Dette gælder for en lang række næringsstoffer – men ikke for alle.
Her indtager kvælstof en speciel rolle, da den ikke fastholdes i jorden, et overskud vil blive udvaskes med efterår/vinternedbøren.
På Askov forsøgsstation har man i mange år forsket i gødskning. Udvaskningen fra jorden ved forskellig gødningsniveau undersøges i såkaldte lysimeterforsøg – dvs. kar med jord i naturligt lejring, hvor man nøje kan undersøge tilførsel og udvaskning af næringsstoffer. Det sker ved at analysere det nedsivende vand for indhold af næringsstoffer.

Lysimeterforsøgene foretaget gennem mange år fra Askov forsøgsstation.
Det bekræftes af tilsvarende forsøg fra Tyskland, Holland og Rothamsted forsøgsstation i Hertfordshire i England.
Af resultater fra lysimeterforsøgene med udvaskning af næringsstoffer under forskellige markforhold kan ses af den grafiske fremstilling, der er taget fra “Grøn Viden” nr. 10.

Det ses af resultaterne, at gødskning med kvælstof ikke øger udvaskning i nævneværdig grad, blot man ikke overskrider de økonomisk optimale mængder.
Man ser også, at det er husdyrgødningen, der giver de største tab – et resultat, der har været vanskeligt at kommunikere ud til de mennesker, der har ansvaret for Vandmiljøplanen – første række politikerne – men også mange yngre biologer.
Det mest interessante ved disse undersøgelser er, at ugødede afgrøder giver større tab, end hvor der gødes med kvælstof og dyrkes efterafgrøder!
Det er ikke særlig overraskende, at anvendelse af kvælstofgødning ikke giver anledning til forøget udvaskning.
Kvælstoffet fra handelsgødningen tildelt ca. 1. maj er opspist af planterne efter 3-6 uger. Hovedparten af den udvaskede kvælstof stammer fra mineralisering af jordens organiske stoffer – kun en ringe del stammer fra handelsgødning. (se andet sted)
Dette er målt med forskellige metoder – bl.a. ved anvendelse af en bestemt kvælstofisotop(N15).

Til top

Husdyrgødning og handelsgødning (kunstgødning)

    • For mere end 100 år siden blev der anlagt nogle enestående forsøg på Askov Forsøgsstation.

 

    • Forsøgsplanen var enkel – 1 parcel ugødet, 1 gødet med kunstgødning og 1 parcel gødet med husdyrgødning.

 

    • Man ville forsøge af få kurverne til at forløbe ens, derfor blev der ændret i forsøgsplanen undervejs – det vises på figurerne ved den lodrette markering. Korrektionerne i årene 1908, 1922 og senest i 1948 skete fordi man havde overvurderet husdyrgødningen.

Formålet var ikke at undersøge hvad der var bedst, men at finde ud af, hvor meget husdyrgødning, der skulle til for at give samme udbytte som kunstgødning – at finde erstatningstallene for husdyrgødning.
Resultaterne viser, at ca. 40 % af kvælstoffet i husdyrgødning udnyttes det samme år, hvis det nedbringes optimalt. Kalium og fosfor har et virkningstal på 80-90 % af handelsgødningens værdi. Husdyrgødningen bidrager til ca. 1/3 af Danmarks kvælstofforsyning og ca. halvdelen af kalium- og fosforbehovet.
Så der er tale om meget store næringsmængder i husdyrgødningen.
Tildeles mere end planternes økonomiske optimum vil det resultere i en “gejl” vækst, der i bl.a. korn vil øge risikoen for “lejesæd”.
Lejesæd giver tab og vanskelig høst – derfor sker der sjældent overforbrug.
Det skal nævnes, at en reducering på 10 % af det økonomisk optimale ikke vil have nogen større virkning på det økonomiske resultat til korn, da (værdien af merudbyttet – pris på gødning) er en beskeden størrelse.

fortsættes……

Til top

Mangel på næringsstoffer

Det er det næringsstof, der er i minimum, der begrænser udbyttets størrelse (Liebigs minimumslov)
Mangel på næringsstof giver ofte karakteristiske symptomer på planten – men de er ikke altid lige tydelige.

Mangel på mangan ses ofte som små pletter på bladene med døde celler. Ofte omgives pletterne med lysere bladkød – deraf navnet lyspletsyge. I byg er pletterne mørkebrune, men resten af bladet er lysere end normalt. Navnet kommer af, at det ofte ses, hvor der har ligget kalkdynger. Årsagen til lyspletsyge er oftest, at mangan er omdannet til en tungtopløselig forbindelse mangandioxid – MnO2, hvor der er overskud af kalk.

Kobbermangel kaldes gulspidssyge. Symptomerne ses ikke før der er misvækst i kornet. Der optræder kobbermangel uden synlige symptomer. Kobbermangel optræder særlig på lette, humusrige jorder p.g.a. at kobber bindes stærkt til de organiske stoffer.
Bormangel optræder mest i rodfrugter på kalkrige jorder. Det ses sjældent i korn og græs. Overskud af bor kan give skader i korn.

Zinkmangel ses mest i frugtavlen, hvor et stort overskud af fosfor gør zink utilgængeligt.
Zink indgår i et strækningshormon. På frugttræer ses det som en dusk af blade i de nye skud, der ikke får normal strækningsvækst. Zinkmangel i kartofler forårsager f.eks. dårlig spiring.

Jernmangel ses sjældent. Det giver næsten samme symptomer som jernforgiftning – mangel på grønkorn.

Magnesiummangel ses ret hyppigt om foråret. Det kan skyldes lavt magnesiumtilførsel, tilførsel af ammoniumholdige gødninger eller kaliumgødning, og kan skyldes koldt, fugtigt vejr om foråret, der gør stoffet tungere tilgængeligt end kalium o.a. næringsstoffer.
Magnesium indgår i klorofylmolekylet og giver derfor lyse blade – især i ældre blade.
I byg kaldes mangelen ofte for tigerstribning – et ikke særlig velvalgt navn.

Kvælstofmangel giver svag vækst med meget lyse blade. Ved kvælstofmangel dannes ikke tilstrækkeligt med aminosyrer og proteinstoffer og bevirker en stor nedgang af udbyttet.

Kaliummangel ses oftest i kløver, der har et meget stort behov for stoffet. Det samme gælder for græsser og rodfrugter.

Til top

Betragtninger over N-gødskningen

Næringsudledning fra landbrugsarealer sker overvejende sted om foråret, hvor specielt kvælstoffet er nødvendigt for vækst af grønalger, der er et nødvendig fødegrundlag for fisk.
Medens næringsstofferne fosfor (P), kalium (K), Magnesium (Mg) fjernes fra jorden i meget små mængder, er udvaskningen af kvælstof stor, da den opløselige nitratforbindelse (NO3-) ikke fastholdes i jorden.
Også fra hedejord, skove, udyrkede arealer og ugødede arealer udvaskes der ret store mængder kvælstof i form af nitrat om foråret.
Man kan mindske tab af kvælstof ved at benytte ammoniumholdige typer – f.eks. flydende ammoniak og kalkammonsalpeter. Ammonium udvaskes ikke på samme måde som nitrat da det er positivt ladet NH4+.

Desværre omdannes ammonium ret hurtigt i jorden til nitrat – det sker ved hjælp af bakterier (Nitrosomonas). Man har forsøgt at begrænse denne omdannelse i gylle ved tilførsel af et stof, der specifikt bekæmpede denne bakterie.

 

Lidt kemi:

Ammoniak omdannes til ammonium ved optagelse af vand.
NH3 + H2O = NH4+ + [ OH– ]
Ammoniak er basisk – det skyldes gruppen OH–.
I jorden omdanner bakterier ammonium til nitrat når temperaturen er over ca. 4 o C.
NH4+ + Ilt (O2) + bakterier -> NO3– + H2O (vand).
Omdannelsen af ammonium til nitrat sker på ca. 3 uger om foråret.

Til top

Kilder til kvælstofforsyningen – N-balance

 

  1. Mineralisering af jordens organiske stoffer Den største mængde. Det skyldes især, at den mikrobielle frigørelse af det organisk bundne kvælstof sker det meste af året – blot jordtemperaturen er mindst 4 °C. Det ikke optagne kvælstof vil udvaskes med forårsnedbøren.
  2. Bælgplanters kvælstoffiksering giver anledning til stor udvaskning.
  3. Kvælstoffiksering fra bakterier, der ikke er tilknyttet bælgplanter optræder på alle jordtyper (azotobacter).
    Den N-samlende effekt afhænger af jordtype, kulturtilstand og ikke mindst jordens pH (kalktilstand).
  4. Der tilføres kvælstof fra luften og med nedbøren. Det giver anledning til en del udvaskning, da en stor del kommer udenfor vækstperioden.
  5. Kvælstof fra tilført handelsgødning er den mindste andel. Det er følgende balance for tilførsel af 100 kg N/ha til byg med omtrentlige værdier:
  • 70-80 kg findes i planten.
    5 -10 kg findes i bakterier.
    5 -10 kg denitrificeres til N2.(gasformigt kvælstof)
    3 – 5 kg udvaskes.
    I afgrøden totalt findes ved høst følgende mængder kvælstof:
    70-80 kg stammer fra gødningen.
    10-30 kg stammer fra døde, mineraliserede bakterier.
    5 kg stammer fra fritlevende N-samlende bakterier.
    10 kg stammer fra kvælstof tilført fra luften via nedbør m.v.

Tilførsel 100 N/ha med gødning – Optaget i planten 140 kg N/ha
Kilde: Carl Aage Pedersen, Landskontoret.

Resumé – kvælstofgødskning:

  1. Stigende tilførsler giver stigende tab ved udvaskning.
  2. Udvaskningen er størst fra jorder, der er ubevoksede om efteråret.
  3. Fra afgrøder med lang voksetid er udvaskningen lille.
  4. Husdyrgødning giver meget større udvaskning end handelsgødning.
  5. Når gylle tilføres afgrøder med kort vækstperiode vil eller til afgrøder, der ikke kan udnytte næringsstofferne optimalt, vil det resultere i forøget udvaskning. Det forhold forværres ved større koncentration af husdyr. En sen udbringning kan resultere i unødig stort tab.
  6. Bælgplanter giver stor udvaskning.
  7. Overgødskning med husdyrgødning giver en stærk forøgelse af udvaskning.
  8. Overgødskning med kvælstofgødning giver en langt mindre merudvaskning.
  9. Fra ubevoksede arealer udvaskes ca. 75 % af mængden fra bevoksede arealer *)
  10. Drænvandsmålinger fra 20-érne viser ikke nogen stor forøgelse af tab af kvælstof.
  11. Udvaskning af kvælstof afhænger af nedbørens størrelse.
  12. Denitrifikation af kvælstof efter rodzone til recipient kan antage værdier i størrelsesordenen 6 – 69 kg N/ha.*) Måling af kvælstof under rodzonen er derfor et misvisende udtryk for kvælstofbelastning af vandmiljøet.
    Denitrifikationen afhænger af de klimatiske/vejrmæssige forhold og jordtype.
  13. En fordobling af kvælstofprisen vil ikke ændre den økonomisk optimale mængde kvælstofgødning mere end 10-20 % nedad.
  14. En tildeling på +/-50 % af normen vil ikke have nogen målelig effekt på udvaskningens størrelse. En nedsættelse af gødningen resulterer i et mindre udbytte, der betinger mindre optagelse af næringsstofferne.
  15. Der er ikke målt nogen sammenhæng mellem den totale udledning af kvælstof og masseforekomster af alger eller iltsvind gennem tiderne.
  16. Kvælstofudledningen og -tilførselen er faldet de senere år. Samtidig meldes om stigende problemer med iltsvind og uønsket algevækst.

Til top

Vejledende normer for kvælstof, fosfor og kalium

Tallene er omtrentligt behov af N, P og K ved normale afgrøder og med jorden i god gødningstilstand.
Gødningstildeling skal korrigeres for rester af næringsstoffer fra den foregående afgrøde, for nedbør og dermed udvaskning af kvælstof fra foregående år.
Der skal også foretages korrektion for jordens indhold af tilgængeligt fosfor og kalium.
For havebrug omregnes til behov pr. 100 m3 ved at dividere med 100.
Her skal man huske at fraregne mængden af næringsstoffer fra kompost m.v.

Til top

Kilder

  • NPO-redegørelsen. (s. 48) *)
  • Nitratnedvaskning fra landbrugsjord– “Grøn Viden” nr. 10 november 1987
  • Halmnedmuldning og kvælstofudvaskning – beretning nr. 1880 – 3.7.1986
  • Nitratnedvaskning fra sandjord – Grøn Viden nr. 22 .
  • Kvælstofudvaskning efter ærtedyrkning …”Grøn Viden” nr. 90 – 1991
  • Kvælstofudvaskning, afgrøder, gylle, handelsgødning .”Grøn Viden” nr. 91 – 1991
  • Tab af kvælstof ved denitrifikation. Meddelelse nr. 1803 1984. Lyngby
  • Kvælstofgødskningens indflydelse på udvaskning af plantenæringsstoffer fra jorden. Lysimeterforsøg med anvendelse af N-15. Kjellerup, V. & Dam Kofoed, A. 1983: Tidsskrift for Planteavl 1987: 1-22:
  • Kvælstofgødskningen og nitrat i drænvandet. Meddelelse nr. 1736 1983. Askov.
  • Vandmiljøplanen, kvælstoffet og ilten i havet.
    Årsager til iltsvind i havet omkring Danmark, og vandmiljøplanens muligheder for at kunne medvirke til en forbedring af iltforholdene i havet. Vandmiljøinstitutterne, Dansk Akvakultur Institut m. fl. 1988. iii, 88 sider, illustreret.
    Forlag: VandmiljøinstitutterneRapport fra Akademiet for de tekniske videnskaber – vandmiljøinstitutterne.

*) Fremgår bl.a. af side 48 i NPO-redegørelsen, hvor tabstallene for kvælstoffet er målt under rodzonen, der ikke svarer til den mængde, der tilledes vandmiljøet. Af tabellen ses i øvrigt, at undladelse af kvælstoftilførsel ikke kan opnås en halvering af udledningen.

 

**) Udtrykket “kunstgødning” blev for ca. 40 år siden erstattet af det mere korrekte betegnelse “handelsgødning”, da næringsstofferne her tilføres i den for planterne naturlige form.