Liv og prosesser i jord Erik J Joner Norsk Institutt for Bioøkonomi (NIBIO) Seksjon Jordkvalitet og Klima Erik.Joner@nibio.no
Oversikt Hva slags liv finnes i jorda? Noen måter å dele det levende inn på Hvordan beskriver man hvor mye liv det er i jorda? Hva gjør de? Økosystemtjenester: Keiserens nye klær? Hvordan sørger man for et rikt monn av jordorganismer?
Noen måter å dele livet i jorda på Størrelse; fra bakterier til mulvarp Funksjon; hva gjør de? Næringskjeder; hvem spiser hva? Diversitet; er det mange å ta av, og finnes de overalt? Relasjoner; fra symbioser til sykdom Verdi; hvilke økosystemtjenester bidrar de til?
Hva slags liv finnes i jorda? Planterøtter Mikroflora (bakterier og sopp) Mikrofauna (protozoer; amøber, ciliater, flagellater) Mesofauna (nematoder, insekter, edderkoppdyr, enchytrider) Makrofauna (meitemark, insekter, tusenbein, skolopendere, mosskorpioner, skrukketroll, sneiler, ) <0,1 mm 0,1-2 mm >2 mm Diplura Symphyla Protura Enchytrider Midd Spetthaler
Hvor mye?
Hvordan beskrive hvor mye liv det er i jorda? Antall Biomasse (grovt sett 2 % av organisk C) Diversitet (8000 OTU/g) Aktivitet (respirasjon; produsert CO 2 ) Produkter (mineraliserte næringsstoffer, gasser) Om man klarer å beskrive mengde, hva med variasjon? Varierer med jordtype, vegetasjonstype/plantevalg, dyrkingsform, årstid, jorddybde, ph, gjødsling, fuktighet, jordarbeiding, sprøyting
Mikroorganismer: hvor mange og hvor mye diversitet?
Biodiversitet kjente arter
Reell biodiversitet (1990) Inkludert biodiversitet
Hvordan måle det (nesten) usynlige? Tidligere basert på isolering, dyrking på agar og mikroskopi Nå basert på DNA/RNA-analyser Inkluderer ikke dyrkbare arter (97-99 % er ikke dyrkbare) Nye metoder for sekvensering og metagenom-analyser muliggjør storskala identifisering
Er måling av mikrobiell diversitet relevant? Stor grad av overlapp i funksjoner Svært stor andel inaktive organismer Art er ikke alltid relevant taxonomisk nivå (DNA bæres av virus, horisontal genoverføring) Diversitet innen visse funksjonelle grupper kan være relevant: Mykorrhiza, denitrifiserende og N-fikserende organismer,
Aktivitet: Hva gjør de?
Hva gjør de? Ulike grupper: Produsenter (fotosyntese, kjemoautotrofe, metanogene) Nedbrytere - Fragmentering - Innblanding i jord - Mineralisering - Resirkulering av mineralnæring Predatorer Parasitter Patogene Symbionter - N 2 -fiksering (Rhizobium, actinorhiza) - P-transport (mykorrhiza)
Hva gjør de? Litt forskjellige ting Røtter: Kanaliserer organisk materiale ned i jord, lager ganger, lager lagdeling, tørker opp jorda, løfter opp næring, forsurer Meitemark: Fragmenterer strø, trekker det ned i jorda, lager ganger, akselererer nedbryting, lager hot-spots Sopp: Lager bruer mellom tørt og vått, mellom N og P, mellom dyp og grunn Bakterier: De kan gjøre alt, men deres forbannelse er at de sitter fast. De eneste som kan benytte red/oks-prosesser (nitrifikasjon, denitrifikasjon, reduksjon av Mn, SO 4 ) Alle: Danner jordsmonn (forvitring), danner aggregater og jordstruktur, jekker ned patogene,
Hva gjør de: Økosystemtjenester «Økosystemenes direkte og indirekte bidrag til menneskelig velferd» Økosystemtjenester = Naturens goder + en prislapp Keiserens nye klær, anno 2005 Synliggjør verdi og knapphet (i tillegg til egenverdi) Pris avhenger av knapphet («tilbud og etterspørsel») Man kan sette en pris på hva ødeleggelse koster Man kan regne på om det er lønnsomt å ødelegge naturen (med dagens pris) Men: Alle jordbiologiske prosesser tas for gitt, og ingen er truet i den grad at man setter en prislapp på dem
Økosystemtjenester fra jord- og skogbruk Tjenester Eksempler Forsynende Mat, fiber, bioenergi, råstoff, O 2 Regulerende Klimaregulering/karbonlagring, filter, rensemedium, flomdemping, Støttende Kulturelle Jordsmonndannelse, næringsstoffkretsløp, pollinering, patogenkontroll, biodiversitet Arbeid, opplevelser, arkeologisk arkiv Les mer i NOU 2013: 10 «Naturens goder om verdier av økosystemtjenester»
Hvilke økosystemtjenester utføres av jordorganismer? Mikroorganismer: Nedbryting av dødt organisk materiale til CO 2 Frigjøring av næringsstoffer fra dødt organisk materiale Binding av nitrogen (N 2 -> NH 3 ) P-opptak i planter gjennom mykorrhiza Rensing av vann, f.eks nitrat Nedbryting av klimagasser som metan og lystgass. Nedbryting av organiske miljøgifter Aggregering av jord Forvitring av mineraler Kontroll av patogene Makroorganismer: Bedret infiltrering av vann (flomdemping) Aggregering (erosjonskontroll)
Hvordan sørger man for et rikt liv i jorda? Jordorganismene trenger: Mat: Levende planter, planterester, organisk gjødsel Variasjon i næringstilgang (omløp framfor ensidig drift) Luft og vann (unngå pakking, heller kompost enn planterester) Er jordarbeiding ille? Er kunstgjødsel skadelig for livet i jorda? Sprøyting?
Planter: Energikilden for prosesser i jord Planter produserer 2-10 tonn organisk materiale daa -1 år -1 Skudd utgjør 30-70% Under bakken: Røtter; levetid 1 måned Rhizodeposisjon (døde celler) Eksudater Eksudater inneholder Sukkere Organiske syrer Aminosyrer, Eksudater varierer i mengde og kvalitet avhengig av: Art Alder Tilgang på mineralnæring,
Rhizosfæren; et hot-spot i jord Gradienter i jord dannes av røttene Organisk næring (rhizodeposisjon, eksudater) Mineralnæring (uttømmingssoner) Surhet (eksudasjon av H + /OH - ) Konsekvens: Høyere antall og aktivitet av bakterier Ulik sammensetning av mikroorganismer sammenliknet med annen jord Rhizosfæren er kortlivet
Mykorrhiza: Røttenes røtter Verdens mest utbredte symbiose Koloniserer >85 % av alle planter Soppen fungerer som en forlengelse av rotsystemet Forsyner planter med P og andre lite mobile næringsstoffer Påvirkes negativt av lettløselig P Påvirkes positivt av organisk material Utkonkurrerer andre mikroorganismer i skogsjord Ektomykorrhiza Arbuskulær mykorrhiza
Takk for oppmerksomheten! (apropos jordprosesser som ikke er så synlige eller opplagte) WolfMorgenthaler