Økologiprincippet

Økologisk jordbrug bygger på de levende økologiske systemer og naturlige kredsløb. Genbrug og recirkulering er højt prioriteret, og ikke fornybare ressourcer, der tilføres udefra, skal begrænses mest muligt. Derfor bruger økologerne f.eks. ikke traditionel handelsgødning, men er afhængige af at kunne tilføre jorden alle de næringsstoffer, som planterne har brug for via organisk gødning.

Forskellen mellem handelsgødning og organisk gødning

Den konventionelle landmand giver bl.a. sine afgrøder gødning i form af traditionel handelsgødning, som oftest består af nitrogen, fosfor og kalium. Det bliver også kaldt NPK gødning. NPK-gødning opløses let i vand, og planterne kan derfor hurtigt optage næringsstofferne. 

Organisk gødning skal modsat NPK-gødning først omdannes til kemiske forbindelser af jordens mikroorganismer, før næringsstofferne kan optages af afgrøderne. Det gælder både for kvælstof (N) og kulstof (C). Derfor er det vigtigt at forstå kvælstoffets og kulstoffets kredsløb i naturen. 

Kvælstof – en vigtig byggesten 

78 procent af luften består af nitrogen på gasform: N₂. Nitrogen indgår i et kredsløb, hvor det optræder som forskellige kemiske forbindelser. Det kan fx være som rent nitrogen N₂, ammonium NH₄⁺, ammoniak NH₃, nitrit NO₂^- og nitrat NO₃^-. Det er dog kun ammonium og nitrat, som planter kan optage. Kvælstof indgår som en bestanddel af mange molekyler i både planter og dyr. Det indgår eksempelvis til opbygning af aminosyrer, der er byggesten for proteiner.

Derudover har kvælstof en særlig funktion for planter, da det er den største bestanddel i planternes klorofylmolekyler. Klorofylmolekyler er ved fotosyntese i stand til at omdanne solens energi til kemisk energi som lagres i kulstofbindinger. Hvis der ikke er nok kvælstof tilgængeligt for afgrøderne, vil deres vækst hæmmes, og høstudbyttet vil blive lavere. Derfor tilføres kvælstof på markerne igennem gødning eller ved dyrkning af kvælstoffikserende planter.

Kvælstoffets kredsløb

Kvælstoffets kredsløb består af tre vigtige biologiske processer: mineralisering, nitrifikation og denitrifikation.

I jorden sker der forskellige processer, der omdanner kvælstof fra én kemisk form til en anden. Her nedbrydes dødt organisk materiale som planterester og husdyrgødning. Det sker ved hjælp af orme, insekter og mikroorganismer, der bruger det organiske materiale som deres føde. (Læs mere i afsnittet om jordens frugtbarhed). Den proces hedder mineralisering og her omsættes organisk bundet kvælstof til ammonium, NH₄⁺, som planterne kan optage.   

Da ammonium er positivt ladet, binder det sig let til negativt ladede ler- og humuspartikler, som jord består af. Derfor udvaskes ammonium ikke så let.  

Hvis der ikke er tilstrækkeligt kvælstof tilgængeligt for mikroorganismernes egen vækst, opstår processen immobilisering. Ved immobilisering optager mikroorganismer kvælstof fra jordens organiske materiale i stedet for at frigive kvælstof i form af ammonium, som der sker ved mineraliseringsprocessen.

Nitrat er den anden kemiske kvælstofforbindelse, som planterne kan optage. Nitrat bliver dannet ved nitrifikation Når der er ilt til stede i jorden, kan bestemte bakterier omdanne ammonium og ilt til nitrat. Det sker ved to processer, hvor der først dannes nitrit, som derefter omdannes til nitrat. Bakterierne får opfyldt deres energibehov ved at danne nitrat. Nitrat er negativt ladet og binder sig dermed ikke til de negativt ladede ler- og humuspartikler. Derfor er der risiko for udvaskning.

Længere nede i jorden kan der være iltfrie forhold, hvor der sker denitrifikation. Her omdanner bestemte bakterietyper nitrat til atmosfærisk kvælstof N₂ og en vis andel lattergas N₂O. Kvælstof tabt som frit kvælstof N₂ skader ikke miljøet, det gør lattergas derimod. Det er en drivhusgas, der bidrager til landbrugets påvirkning af klimaet. (Læs om landbrugets påvirkning af klimaet her.)

Kulstof – giver energi til planter

Planterne optager kulstof fra luften som kuldioxid CO₂. Det sker ved fotosyntesen. Planter kan også afgive kulstof i form af CO₂. Det sker ved respiration. Fotosyntese og respiration er to modsatrettede processer, der er altafgørende i landbruget, da de sikrer, at planter har den nødvendige mængde kulstof til rådighed til deres vækst.

Grønne planter optager kulstof igennem deres blade. I bladene findes klorofylmolekyler, hvor fotosyntesen foregår. Her indfanges solens energi og luftens CO₂ optages og spaltes til fri ilt (O₂) og kulstof (C). Kulstof lagres som kulstofforbindelser i form af sukker i alle dele af plantens dele. Sukker er energi til planter og er altafgørende for, at en plante kan leve. 

Glukose, C₆H₁₂O₆, bliver dannet i fotosyntesen og er sukker som fx indgår i kulhydratet cellulose, som planternes cellevægge består af. Derudover bliver glukose også brugt som energikilde til dannelse af fedtstoffer, proteiner og DNA-molekyler.

Fotosyntese og respiration

Fotosyntese er en kemisk proces, der sker i plantecellernes klorofylmolekyler. Når solens lysenergi i dagtimerne rammer planternes klorofylmolekyler, er planterne i stand til at optage kuldioxid fra luften og vand fra jorden. Her bliver det omdannet til glukose og ilt. Ilt er et affaldsprodukt for planter, som i nogen grad bliver frigivet til luften og ellers indgår i planternes respirationsproces. 

Respiration er også en kemisk proces, der sker i plantecellers mitokondrier. Respirationen finder sted, når der ikke er lysenergi til stede. Her omdannes ilt og glukose til vand, kuldioxid og frigjort energi, som planter kan bruge til energikrævende processer i deres celler.

Gødningskilder i økologisk jordbrug 

Husdyrgødning tilføres typisk markerne i form af gylle. Gylle er en blanding af urin og afføring fra dyrene. Gylle opsamles løbende gennem året i en gyllebeholder og køres om foråret ud på markerne, hvor afgrøderne er i vækst og har brug for næringsstoffer.

Gylle lægges i overjorden med slæbeslanger eller bliver nedfældet. Det vil sige, at det via en slange kommer ned i små huller på marken, som dækkes over igen med jord. Det sker for at forhindre, at kvælstof som ammoniak fordamper fra jordens overflade til luften. Samtidig er det med til at nedbringe lugtgenerne fra gylleudbringning.

Fast staldgødning: I nogle staldsystemer går dyrene i dybstrøelse (halm). Her blandes gødning fra dyrene med halmen, som om foråret spredes ud på markerne. Det kaldes for fast staldgødning. Fast staldgødning pløjes ned i jorden – hvorefter næringsstofferne omdannes og frigives i jorden.

Grøngødning er planter, som dyrkes og derefter pløjes ned i jorden for at virke som gødning for en afgrøde. I det økologiske jordbrug er grøngødning et vigtigt supplement til husdyrgødningen. 

Kvælstoffikserende afgrøder: Nogle planter er i stand til at optage kvælstof – direkte fra luften. De kaldes for kvælstoffikserende afgrøder. Det er bælgplanter, som for eksempel kløver, ærter og bønner. De har rodknolde, hvor der lever bakterier, der kan binde luftens kvælstof. Bakterierne omdanner luftens kvælstof til kvælstofforbindelser i bælgplanterne. Når bælgplanterne nedbrydes i jorden, kan andre afgrøder optage næringsstofferne. Ved at have kvælstoffikserende planter i et sædskifte kan jorden få tilført kvælstof, når planterne bliver pløjet ned i jorden. Dermed kan de næste afgrøder i marken få gavn af denne næring.

Recirkulerede næringsstoffer fra byerne: I tråd med den økologiske tankegang om genbrug og recirkulering må den økologiske landmand bruge visse recirkulerede næringsstoffer på sine marker. Men i økologien råder også forsigtighedsprincippet. Ifølge forsigtighedsprincippet må man som økolog ikke foretage sig noget, hvis man er usikker på, hvilke konsekvenser ens handlinger har for natur, miljø og mennesker. Derfor er det begrænset, hvilke recirkulerede gødningskilder, der må anvendes i det økologiske landbrug. Typisk er det restprodukter fra fødevareproduktionen, som f.eks. kartoffelsaft fra kartoffelmelsfabrikkerne eller melasse fra sukkerproduktionen. Også have-parkaffald er en mulighed. Og der arbejdes på, hvordan man på betryggende vis kan anvende kildesorteret organisk dagrenovation (KOD) i det økologiske jordbrug.

I det økologiske gødningskatalog, kan de økologiske landmænd få et overblik over, hvilke økologiske gødningsstoffer, der er til rådighed i nærheden af deres bedrift. 

Læs mere om udfordringer og potentialer ved recirkulering af næringsstoffer til det økologiske landbrug her.

Regulering af kvælstofgødning i landbruget

Det er særligt vigtigt, at der ikke tilføres for meget kvælstof til landbrugsjord. Det skyldes, at overskydende kvælstof, som planterne ikke optager, har risiko for at blive udvasket til vandmiljøet. Det gælder derfor om at tilføre de rigtige mængder kvælstof til landbrugsjord, så der er nok til planternes vækst, men ikke så meget, at det overskydende kvælstof udvaskes.

Danske myndigheder regulerer og kontrollerer, hvor meget kvælstof der samlet set må tilføres landbrugsjord hvert år. Det betegnes kvælstofnormer. Kvælstofnormer er fastsat efter jordtype og hvilken afgrøde, man dyrker og er motiveret af EU´s nitratdirektiv. Afgrøder har forskelligt behov for kvælstof, og der er større risiko for udvaskning fra sandjorde end fra lerjorde. 

Der er også regler for, hvor stor en andel af den samlede mængde kvælstof, der må komme fra husdyrgødning. Både konventionelle og økologiske landmænd må maksimalt tilføre 170 kg N per hektar per år fra husdyrgødning. Det skyldes en højere risiko for udvaskning fra husdyrgødning og andet organisk materiale end fra handelsgødning, da det er sværere at forudse, hvor meget kvælstof, der mineraliseres fra det organiske bundne kvælstof, og hvornår det frigives i modsætning til handelsgødning, hvor man kender den præcise kvælstofmængde, der er tilgængelig for planterne.

Udnyttet N er en definition, der tager højde for udnyttelsesprocenten af forskellige typer af husdyrgødning. Kvælstof fra husdyrgødning og andet organisk gødning bliver først tilgængeligt for planter efter mineralisering og nitrifikation i jorden og derudover bliver en del af kvælstoffet optaget af mikroorganismer ved immobilisering i stedet for at blive tilgængeligt for planter. 

Udnyttelsesprocenter er beskrevet i Landbrugsstyrelsens Gødskning og Harmoniregler, som man kan læse her. Fx er udnyttelsesprocenten for svinegylle 75 pct. hvorimod den for dybstrøelse kun er på 45 pct. Det bestemte indhold af kvælstof og andre næringsstoffer i husdyrgødning bliver beregnet af Århus Universitet og kaldes normtal. Det er de tal landmænd følger, når de skal beregne, hvor meget husdyrgødning de må tilføre deres mark. 

Økologiske landmænd får et tilskud (økologisk arealtilskud) fra staten for at dyrke deres jord økologisk. Man kan som landmand vælge at dyrke sine marker med brug af mindre kvælstof en tilladt og dermed opnå et ekstra tilskud fra staten.

Det er vigtigt for økologiske landmænd, at de sikrer nok kvælstof til deres afgrøder gennem deres sædskifte og andre organiske gødningskilder, da de modsat konventionelle landmænd ikke må supplere med kvælstofholdig handelsgødning op til kvælstofnormen.

Litteratur

Beck, SA 2018, Fotosyntese – skovens hjælp til klimaet, Træ-dk, Danmarks Træportal, Nærum, Læs her.

Rikke Pape (red.) 2013: ’kap. 4 Kvælstof – i luften, på land og til vands’, i Rikke Pape (red.), Mad til Milliarder, Institut for Plante- og Miljøvidenskab Københavns Universitet, København, s. 47-57, Læs her.

Pedersen, Bodil (red.) 2017, Fakta om kvælstof – i landbruget og i vandmiljøet, SEGES Landbrug & Fødevarer, Aarhus, Læs her. 

Bentsen NS, Olesen AS, Bager SL & Eriksen SL 2015, Kulstofkredsløb, kulstofgæld og CO2-neutralitet, Købehavns Universitet, COWI, Kongens Lyngby, Læs her.