Sammendrag af resultater

Projektet var sammensat af større markforsøg, eksperimenter i marken, laboratorieundersøgelser og matematisk modellering. Der blev lavet større markforsøg med tre forskellige typer af jordbearbejdning:

1. Kemink Excact-systemet,
   
   
2. En ikke-vendende primær jordbearbejdning med overfladefræsning og dybtgående jordløsning,
   
   
3. En sekundær overfladisk jordløsning imellem rækkerne i vækstsæsonen.
   
   

1. Kemink:
For at sammenligne Kemink Exact jordbehandlingssystemet og dets komponenter, med et traditionelt jordbearbejdningssystem baseret på pløjning, blev der udført et systemforsøg og to mindre detailforsøg på KVLs forsøgsgård Højbakkegård.

Systemforsøget viste entydigt, at Kemink-systemet har en positiv effekt på jordstrukturen. Penetrometermålinger foretaget efter første og tredie år bekræftede dette. Mens selve jordløsningen fungerede tilfredsstillende, blev det hurtigt klart, at Kemink-redskabet har åbenlyse svagheder på lerjord. På trods af en klart løsere jord i Kemink-systemet blev det samlede høstudbytte over de tre forsøgsår således negativt påvirket i Kemink-systemet. Der har dog været en positiv udvikling over tid, således at udbytterne i Kemink-systemet ændrede sig fra at være signifikant lavere i 1998 og 1999, til at være på højde med udbytterne i det pløjede system i år 2000. For roernes vedkommende gav Kemink-systemet et signifikant større udbytte i år 2000, hvilket kunne forklares udfra en særdeles stærk korrelation mellem penetreringsmodstand i jorden og udbytte.

Detailforsøget med opsætning af kamme som alternativ til pløjning viste, at anvendelse af kamme kan reducere kvælstofudvaskningspotentialet. Efter at have opsat kamme i september 1999 havde de pløjede parceller således et indhold af uorganisk kvælstof i 30-60 og 60-90 cm dybde i november, der var hhv. 39% og 51% større end parceller med kamme. Denne udvaskningsreduktion resulterede i øget vækst af den efterfølgende bygafgrøde (10,0% højere tørvægt ved høst i 1999 og 27,6% højere tørvægt ved høst i 2000). Detailforsøget med dybe jordløsninger i roer viste, at mens dybe jordløsninger før såning gav en signifikant udbyttestigning på hhv. 7,0% og 12,4% i 1999 og 2000, var der en negativ effekt af at løsne yderligere i vækstsæsonen.

2. Ikke-vendende primær bearbejdning, med dybtgående
jordløsning til 35 cm.
Disse forsøg blev foretaget på den økologiske forsøgsgård Rugballegård ved Forskningscenter Bygholm ved Horsens.

Forsøget blev designet til at analysere for effekter af den ikke-vendende jordbearbejdning (omtales i det følgende som Dutzi-bearbejdningen) på jordens porestruktur, mikroflora, fauna, kvælstoffrigørelse og afgrødevækst i sammenligning med almindelig pløjning. Forsøgene blev etableret i et randomiseret blokdesign med fire gentagelser af hver behandling. Prøverne for de forskellige faktorer blev taget så tæt op ad hinanden som overhovedet muligt, så prøverne kunne anses samhørende og indgå i en analyse af sammenhæng imellem faktorerne. Der blev i 1998/99 taget prøver i 3 dybder, 0-4 cm, 8 - 12 cm og 28 - 32 cm. I 2000 blev der yderligere samlet ind i 16 - 20 cm. I 1998/99 blev forsøgene udført som efterårsbearbejdninger, hvor der blev sået vinterhvede, og i 2000 som forårsbearbejdninger, hvor der blev sået vårbyg.

Jordens porøsitet steg for alle bearbejdede dybder lige efter begge bearbejdninger. For alle de undersøgte dybder blev der fundet en signifikant større porøsitet efter Dutzi-bearbejdningen i forhold til pløjning. Tre uger senere (20. oktober 1998) var forskellen imellem bearbejdningerne forsvundet i det øverste lag og var reduceret i de dybere lag. Yderligere 5 måneder senere (23 marts 1999) var der kun en ikke-signifikant tendens til større porøsitet i Dutzi tilbage. I år 2000 i mark B1.1 indikerede målingerne før bearbejdningerne en meget løs overjord. I laget under pløjedybden blev der målt en ganske svagt højere porøsitet i de Dutzi-behandlede parceller sammenlignet med de pløjede. Denne tendens eksisterede ved begge indsamlinger efter bearbejdningen, men var ikke statistisk signifikant. Der blev ikke fundet en markant pløjesål i nogle af markerne.

Efterårsbearbejdning med pløjning eller Dutzi havde minimal effekt på kvælstofmineraliseringen og på kulstofomsætningen, og ligeledes var der meget få effekter på mikrobiel biomasse C og N i jorden. De bearbejdningsinducerede ændringer på kvælstofomsætningen, mikrobiel biomasse C og N og jordrespiration var størst i det dybe lag (28-32 cm).

De fleste mikrosvampe var fordelt med flest sporer i de øverste jordlag og aftagende tætheder nedad, f.eks. skimmelsvampene. Denne dybdefordeling holdt sig ved begge bearbejdninger, dog med en nedgang i tallet i de øverste fire cm ved pløjning. En af de svampe, der indgik i dette resultat, Cladosporium spp., viste en dramatisk nedgang i 0-4 cm laget i de pløjede parceller – givetvis p.g.a. opblanding med andre jordlag. Denne tendens var mindre i Dutzi-behandlingerne. De observerede effekter af bearbejdningerne holdt sig i hele indsamlingsperioden, dvs. frem til marts det følgende år i vinterhveden, og frem til midten af maj i vårbyggen.

Overordnet havde de to typer jordbearbejdning ikke forskellig effekt på mikrofaunaen i felten, hverken umiddelbart efter, eller en måned senere. Dette er fint i tråd med resultaterne af et uddybende forsøg omkring nematoder (se ”Uddybende forsøg”).

Populationstætheden af Collemboler før jordbearbejdning var usædvanlig høj, især i september 1998, sammenlignet med typiske populationsstørrelser målt i både naturlige og kultiverede jorder (skøn, inkl. interpolerede værdier for de lag, som ikke blev indsamlet: 175.000. m2). Begge jordbearbejdningsmetoder førte til en reduktion af collemboltætheden til omkring en tredjedel i efteråret 1998, og til en halvering i foråret 2000 umiddelbart efter jordbearbejdningen. Den totale populationstæthed i hele jordprofilen forblev lav gennem hele efterårs- og vinterperioden i 1998-99, og gennem foråret 2000. I ingen af de to år var der signifikant effekt af jordbearbejdningstypen på den samlede collembolpopulation i hele jordprofilen. Derimod var der, i begge felteksperimenter, forskelle i populationens vertikale fordeling som følge af jordbearbejdningstypen. Konventionel pløjning resulterede i en inversion af den oprindelige vertikale fordeling, mens den ikke-vendende jordbearbejdning ikke medførte nogen større ændring i det vertikale fordelingsmønster.

Antallet af mider som samlet gruppe, viste forskellig reaktion på pløjning og ikke-vendende jordbearbejdning på de to forsøgsmarker. I 1998/99 var der en forsinket (efter ca 3 uger) generel negativ effekt af bearbejdningerne på midefaunaen, og i 2000 var der et umiddelbart fald i antal mider til ca. 1/3. De forskellige midegrupper og arter reagerede endvidere ikke ens på jordbehandling. Både pløjning og ikke-vendende jordbearbejdning synes imidlertid generelt at skade midefaunaen betydeligt, men især i den del, der blev behandlet med den ikke-vendende metode var der ved forsøgenes slutning flest mider - og i 2000 signifikant flest mider – i de øverste jordlag i forhold til i de pløjede øvre jordlag.

Regnormetæthederne ved den første prøvetagning i 1998/99 var høje (350-550 ind. m-2). Hvis der interpoleres for hele jordprofilen (0-32cm), er antallet af regnorme ca. 900 ind. m-2. Begge bearbejdningsmetoder resulterede umiddelbart i reduktioner af regnormefaunaen, og signifikante forskelle mellem de to teknikker kunne ikke demonstreres.

Dutzi-metoden var særlig ødelæggende for faunaen, idet den inducerede en signifikant 50%-reduktion af tætheden. Det skyldes sandsynligvis, at en overfladisk fræsning til en dybde på 5 cm er inkluderet i Dutzi-metoden. Regnorme i de øverste 4 cm var særligt udsatte for jordbehandlingen, idet både tæthed og biomasse reduceredes signifikant med 70% ved begge metoder. Pløjning forårsagede en signifikant forøgelse (>90%) i regnormetætheden i 8-12 cm's dybde. Der blev også i 2000 set meget høje tætheder af regnorme, men der fandtes ingen signifikante forskelle mellem de to bearbejdningsmetoder, hverken få dage eller 2 uger efter jordbehandlingen. Begge metoder resulterede i mindre negative, men ikke-signifikante effekter på antal.

I 1998/99 var der en udbyttenedgang i de Dutzi-behandlede parceller, som lå lige omkring signifikansgrænsen. Hvis en meget ukrudtsbefængt blok blev udeladt fra analysen af resultaterne, var forskellen signifikant. Hvis alle blokke blev medtaget var resultatet lige netop ikke signifikant. I 2000 var der ingen betydelig forskel på udbyttet efter de to bearbejdninger

Analyserne for korrelationer imellem de målte parametre blev foretaget v.h.a. multivariat statistik. Resultaterne viste begge år før bearbejdningerne en stærk korrelation imellem en del af de målte mikrobiologiske parametre og både mide- og collembolsamfundet. Der blev ligeledes før bearbejdningerne fundet en korrelation imellem de jordfysiske parametre og svampefloraen, Collembolsamfundet og midesamfundet i 2000. Denne sammenhæng var svagere i 1998/99. Mange af de målte parametre varierede også med dybden, der tydeligvis var afgørende for variationen i porestørrelsesfordeling. Korrelationerne blev fuldstændig brudt op ved jordbearbejdningerne, hvilket både skyldes kraftig dødelighed hos faunaen, opblanding og ændringer i porestrukturen, der før bearbejdningerne nok var afgørende for den vertikale fordeling. Der blev kun genetableret en lille del af korrelationerne i løbet af prøvetagningsperioderne i de to år.

3. Sekundær jordløsning imellem rækkerne i vækstsæsonen.
Forsøgene blev i begge år udført i vinterhvedemarker på Rugballegård. I 1999 lå forsøget placeret i de pløjede parceller i ovennævnte forsøg. Jordløsningerne blev udført med en Kress-renser med påmonterede grubbetænder, der løsnede jorden ned til ca. 8 cm. I 1999 blev jordløsningen foretaget en enkelt gang (18 maj). I 2000 blev jordløsningen foretaget på tre separate tidspunkter med én uges mellemrum.

Jordløsningen gav i 1999 et signifikant lavere tørstofudbytte. Planteprøver viste i 1999 ingen signifikante forskelle i tørstofproduktionen, men en klar tendens til en større kvælstofoptagelse på ca. 4 kg N ha-1. Dette er i overensstemmelse med jordprøverne, der viser klare tendenser til større mineralsk N-indhold i jorden på både 0-4 cm og 8-12 cm dybde ca. 14 dage efter jordløsningen. Denne forskel i mineralsk N-indhold i jorden er dog forsvundet ved de efterfølgende prøvetidspunkter.

Jordløsningen havde i 2000 ingen signifikant virkning på kerneudbyttet. Derimod var der en signifikant stigning i kvælstofindhold i kerne ved den tidligste løsning, men ikke ved de senere løsninger. Dette resulterede samlet i en øget kvælstofoptagelse på 5 kg N ha-1 i kerne ved den tidligste løsning, men ingen effekt ved de senere løsninger.

Overfladisk jordløsning i vinterhvede i slutningen af maj viste sig at stimulere jordens kvælstofmineralisering. Denne type jordbearbejdning havde således den ønskede virkning på planternes adgang til kvælstof. Vinterhveden var imidlertid ikke i stand til at udnytte kvælstoffet, idet kvælstofoptagelse og udbytte var upåvirket af behandlingen. Dette skyldes måske skader af jordløsningsbehandlingen på afgrøden.

I foråret 1999 blev indsamlingen af mikroarthropoder fortsat med prøvetagninger i de pløjede parceller for at vise en evt. effekt af overfladisk jordløsning. Den samlede collembolpopulation voksede signifikant fra den relativt lave værdi i marts til 55.000.m-2 i de 4 jordlag ved den sidste prøvetagning i juni, hvilket svarer til en skønnet tæthed på 100.000.m-2 i hele profilen. Der var ingen signifikant effekt af jordløsningen på den samlede collembolpopulation i hele profilen.

Med henssyn til regnormetæthed og biomasse fandtes der ingen signifikante effekter af jordløsningen.

Derimod blev der fundet ca. 30% færre edderkopper i løsnede parceller i forhold til kontroller i begge prøvetagninger efter bearbejdningen. Effekten af jordløsning i første prøve viser den direkte mortalitet som følge af jordbehandling, mens effekten i anden prøve antagelig skyldes, at reinvasion tager forholdsvis lang tid.

4. Uddybende forsøg
Der blev udført en række uddybende forsøg, som dels tjente til forståelse af markforsøgene, delt tjente som inputviden til den matematiske simuleringmodel. Her vil kun enkelte af disse forsøg blive omtalt.

A. Simulering af jordbearbejdning i laboratorieforsøg viste i overensstemmelse med de tilsvarende prøver fra feltforsøget ingen effekter på den totale kvælstofmineralisering. Men simulering viste sig alligevel at bevirke en frigivelse af kvælstof fra en beskyttet (inaktiv) kvælstofpulje i jorden. Ved brug af forskellige metoder til forstyrrelse af jordens struktur og den mikrobielle biomasse indikeredes, at effekter af jordbearbejdning på jordens organiske kvælstofpuljer, overvejende skyldtes frigivelse af mikrobiel biomasse.

B. Vi har undersøgt effekterne af jordens fugtighed for regnorme og springhaler. Som model for regnorme brugte vi arten Aporrectodea caliginosa, som er en af de almindeligst forekommende i landbrugsjord. Ved hjælp af laboratorieforsøg har vi beskrevet, hvorledes denne art responderer i forhold til ændringer i jordens vandpotentiale mht. reproduktion, vækst og overlevelse. For springhaler har vi undersøgt effekter af tørke, og hvilke biologiske mekanismer, springhaler anvender for at overleve tørke.

C. Nematoders afhængighed af tætheden af ressourcer. Hér sås øget omsætning, jo tættere på hinanden kontrasterende ressourcer var placeret indenfor 6-50 mm afstand, og den mikrobielle omsætning var mindre begrænset af kvælstofmangel med korte afstande. Derimod sås der ikke effekt på nematodesamfundet af en næringsberigelse, der 6 mm væk bevirkede en 3-4 ganges forøgelse af nematodernes antal indenfor få uger. Da de testede jordbearbejdningsmetoder ikke kan forventes at bevirke forskellig jordløsning ned på under 10 mm-skalaen, underbygger modelforsøget således den manglende effekt i felten.

D. Arthropode prædatorers fødebiologi.
Der blev udført laboratorieforsøg med Collemboler som føde for en overfladelevende bille, Bembidion lampros, der anses for betydningsfuld for bladlusekontrol. Fem arter af Collemboler med almindelig forekomst i landbrugsjord blev testet som bytte for løbebillen Bembidion lampros, en af de almindeligste prædatorer i agerlandet. De fem undersøgte arter varierede i kvalitet som bytte for billen, hvilket kom til udtryk ved differentieret konsumeringsrate og ægproduktionsrate.

5. Matematisk simuleringsmodel
Der er blevet udarbejdet en fødenetsmodel, der kan simulere interaktionerne i nedbryder-fødenettet i dansk agerjord afhængig af temperatur, fugtighed, porestørrelsesfordeling og jordbearbejdning. Denne fødenetsmodel er blevet sammenkoblet med FASSET-modellen, som anvendes på Forskningscenter Foulum. Fødenetsmodellen er en populationsdynamisk model, som drives af populationernes efterspørgsel efter bytte, og reguleres af, hvor meget bytte den får.

Fødenetsmodellen benytter et udvidet prædator- og byttedyrsbegreb. En prædator er blot en organisme, der lever af noget andet. Tilsvarende er et bytte noget, der bliver ædt eller optaget af en prædator. Således kan organisk stof være bytte, og bakterier eller mikrosvampe kan være prædatorer. Denne modelstruktur er ikke tidligere afprøvet med organisk stof som bytte og mikrofloraen, samt regnorme som ”prædatorer”. Fordelen ved denne modellering af nedbrydningen af organisk stof er, at der ikke opereres med forskellige ”umålelige” puljer af organisk stof. Ulempen er, at det organiske stof i den nuværende model ikke forandrer sit C/N-forhold med tiden, hvilket sker i virkelighedens verden. Der findes i modellen to måder at frigøre kvælstof på:

1. Hvis en organismes/populations føde har et højere kvælstofindhold end organismen efterspørger, vil det overskydende kvælstof blive udskilt som frit kvælstof.
   
   
2. Indholdet af kvælstof i den del af føden, der forbrændes til respiration, vil blive udskilt. Frigørelsen af kvælstof modelleres udelukkende ved hjælp af biologiske mekanismer.
   
   

Modellen inkluderer også en simulering af jordens porestørrelsesfordeling. Denne fordeling benyttes til at simulere organismernes udbredelse i jordprofilen.

Projektets publikationer