Hringrás næringarefna

TRÉ VIKUNNAR XXXI

Til að skógar (og reyndar allur gróður) geti vaxið þarf að uppfylla þarfir plantnanna fyrir ljós, hita, vatn og næringarefni. Fyrstu tvö atriðin eru meðal annars háð geislum sólar en hin tvö atriðin, vatn og næringarefni, eru í endalausri hringrás (meðal annars vegna sólarinnar). Áður höfum við fjallað um hringrásir vatns og kolefnis en í þessum pistli beinum við sjónunum að hringrásum næringarefna sem eru öllum plöntum nauðsynleg og ákaflega mikilvægur þáttur í starfi vistkerfa. Misjafnt er eftir tegundum trjáa hvaða kröfur þau gera til ofantaldra þátta en allur gróður vex meira í frjóu landi en ófrjóu.

Mikilvægt er að hafa í huga að ef þessar hringrásir rofna er voðinn vís en viðhald þeirra tryggir góðan vöxt.

Því miður er það svo að víða um land má sjá land þar sem hringrásirnar hafa rofnað vegna ofnýtingar. Mynd: Sig.A.

Forsagan

Forsendur þess að norrænir bændur gátu sest að á Íslandi á landnámsöld var hin frjósama eldfjallajörð sem hér er að finna. Þá var hér öflugur gróður í frjósamri mold sem hafði þroskast og þróast í meira en 9000 ár án stórra grasbíta af flokki spendýra. Um þetta vitna ótal heimildir. Það tók forfeður okkar undraskjótan tíma að eyða gróðri og ganga á frjósemina. Almennt má segja að eldfjallajarðvegur, eins og er á Íslandi, er að jafnaði mjög frjór. Því miður er hann líka ákaflega rofgjarn. Þegar gróðri hafði verið eytt áttu önnur eyðingaröfl, svo sem vatn og vindar, gott aðgengi að moldinni. Hún lét undan, skolaðist í burtu og fauk á haf út. Hringrásir vatns, kolefnis og næringarefna rofnuðu.

Mynd úr ritinu Að lesa og lækna landið sem sýnir dæmi um mismunandi jarðvegsgerðir.

Frumframleiðsla vistkerfa grundvallast á gróðri og jarðvegi. Það var ofnýting sem leiddi til þess að hringrásirnar röskuðust og kerfin hrundu. Það er hennar vegna sem roföflin náðu undirtökunum. Sums staðar hrundu vistkerfin þó ekki alveg þótt þeim hnignaði. Þegar gróðurfari hnignar minnkar framleiðnin og þar með uppskeran. Í kjölfarið breytist tegundasamsetning flórunnar. Í stað hinna náttúrulegu vistkerfa sem finna mátti á landinu við landnám komu plöntur sem þoldu verri aðstæður eða gátu nýtt sér raskið í samkeppni við aðrar tegundir. Ekki er hægt að halda því fram, með góðri samvisku, að slík vistkerfi séu óröskuð eða óspillt af mannavöldum. Þar sem áður voru skógar og blómgróður eru nú móar, melar, mosaþembur og auðnir. Þar sem frumframleiðsla vistkerfa er mikilvægasta auðlind allra landa er þetta alvarlegt mál. Það lagast ekki þótt vandanum sé afneitað.

Þetta er skuld okkar við landið.

Nú er málum svo háttað að íslensk vistkerfi eru í ákaflega misjöfnu ástandi. Sums staðar er ástand gott en víða er landið enn verulega laskað, án þess að því sé veitt nein sérstök athygli af þorra fólks. Þvert á móti telja margir að ástandið sé eðlilegt og hrundum vistkerfum er hampað í ýmsum auglýsingabæklingum og þau talin náttúruleg og óspillt.

Jarðvegssnið úr íslenskri mýri. Neðst sér í berggrunninn. Svo kemur brúnn moldarjarðvegur með ljósum og dökkum gjóskulögum. Síðan koma snögg skil. Þau verða við landnámið. Þá breytist liturinn á jarðveginum vegna aukins áfoks. Dökka lagið myndaðist á meira en níu sinnum lengra tímabili en ljósa lagið. Mynd: Úlfur Óskarsson.

Þessi mynd er úr Sagnagarði Landgræðslunnar og sýnir breytingar á fjölda og gerð frjókorna. Þau endurspegla breytingar á gróðurfari sem urðu við landnámið. Skógarnir létu undan en gras fékk aukið rými. Ljósmynd: Sig.A.

Aðgengi og hringrásir

Allar lífverur á jörðinni eru byggðar upp af frumefnum. Helstu efnin í þeim öllum eru kolefni (C), súrefni (O) og vetni (H). Það á einnig við um allan gróður. Hin frumefnin í gróðri köllum við næringarefni. Án þeirra getur gróður ekki þrifist. Plöntur fá næringarefni úr jarðvegi og taka þau upp með rótum, uppleyst í vatni. Næringarefnin losna aftur við niðurbrot lífrænna efna. Þegar vel tekst til í skógrækt verða til virkar næringarhringrásir. Í upphafi skógræktarframkvæmda getur verið mjög til bóta að hjálpa til við uppbyggingu forðans í jarðvegi, einkum á rýru landi. Ýmsar aðferðir geta hjálpað til við þá uppbyggingu og hjálpað þannig til við að endurnýja hringrásirnar.

Menjar um forna en horfna grósku á hálendi Íslands. Hringrásir vatns, kolefnis og næringarefna eru rofnar og vindur og vatn eiga greiða leið að moldinni. Moldin er gerð úr uppsöfnuðu kolefni hins horfna gróðurs. Mynd: Sig.A.

Aðgengi að næringarefnum er misjafnt eftir aðstæðum. Þegar lífræn efni í moldinni rotna losna þau næringarefni sem eru í þeim. Þá eru þau aðgengileg fyrir þær plöntur sem vaxa þar í nánd. Plönturnar fanga þessi efni og nýta þau sér til vaxtar. Þegar þær drepast (að hluta eða heild) losna efnin aftur með rotnun og verða þá aðgengileg að nýju, ef þau eru ekki fjarlægð úr vistkerfinu með uppskeru, beit eða á annan hátt. Þannig eru þetta alltaf sömu efnin sem eru í umferð. Því þarf ekki að bera áburð á gróskumikil vistkerfi. Öll helstu efnin eru þar til staðar. Að auki geta næringarefni borist til vistkerfa til dæmis með áfoki, ösku og regni.

Allskonar rotverur eru í frjóum vistkerfum svo sem sveppir, ánamaðkar og fjölbreyttar örverur. Þessar rotverur eru mikilvægar og hjálpa til við niðurbrot næringarefna svo hægt sé að endurnýta þau.

Ólífrænu efnin eru að jafnaði fastbundnari í bergefnum í jarðvegum. Þau eru því ekki eins aðgengileg og hin lífrænu. Vegna efnaveðrunar og jarðvegsmyndunar losna þau smám saman og komast þannig inn í lífkerfið og þar með inn í hringrás næringarefna. Þar koma við sögu ýmsir þættir. Sumt losnar vegna starfsemi lífvera en annað vegna eðlis- og efnafræðilegra þátta.

Teikning eftir Fífu Finnsdóttur úr ritinu Að lesa og lækna landið sem sýnir helstu hringrásir næringarefna.

Upptaka næringarefna

Ræturnar taka upp næringarefni einkum á þrennan hátt. Í fyrsta lagi vaxa rætur inn í nýtt umhverfi. Þar kann að vera aðgangur að næringarefnum sem hörgull er á nær plöntunni sjálfri. Þegar plantan vex er þetta ferli stöðugt í gangi. Ef aðgengi að næringarefnum er lítið þarf plantan að leggja meira í rótarvöxtinn en yfirvöxt. Það er ein af ástæðum þess að tré (og annar gróður) vaxa verr ef næringu skortir. Mismunandi rótarkerfi geta skipt miklu máli fyrir líffélagið í heild. Sumar rætur gefa frá sér efni sem hjálpa til við upptökuna. Sumar tegundir mynda mikinn fjölda fínróta og rætur fara misjafnlega djúpt eftir tegundum og gerð jarðvegs. Flestar tegundir trjáa mynda sambýli við sveppi sem eykur magn og stærð rótarhára.

Í annan stað geta efni borist til plantnanna sem uppleyst næringarefni í vatnslausn. Það gerist meðal annars vegna þess að styrkur næringarefna getur verið misjafn og lausnir leitast við að jafna þann styrk. Þegar rót tekur upp eitthvert næringarefni úr lausn minnkar styrkurinn næst rótarhárunum og vatnið flytur þá meira af efninu til rótarinnar ef það er til í aðgengilegu formi. Á Íslandi er styrkur flestra næringarefna í upplausn venjulega mjög lágur.

Í þriðja lagi geta jónir borist með massaflæði þegar þornar og blotnar á víxl. Vatnið getur þá flætt um moldina og borið með sér næringarefni eða flutt þau til. Þetta má meðal annars sjá í leysingum þegar rólegir fjallalækir breytast í mórauðar dragár. Áveitur fyrri tíma byggðu á þessu.

 

Mynd úr kennslubókinni Elements of Ecology. Efni í jarðvegi leysast upp og mynda bæði plúsjónir og mínusjónir. Á heitum svæðum bindast plúsjónir fastar þar sem jarðvegur er almennt frekar neikvætt hlaðinn. Copyrigt: (2009) Pearson Education Inc.

Fjölbreytt rótarkerfi mismunandi tegunda plantna getur hjálpað til við að auka frjósemi vistkerfa. Sumar rætur fara mjög djúpt og ná í næringarefni sem eru öðrum plöntum ekki aðgengileg. Smám saman geta svo þessi efni losnað og nýst öðrum plöntum. Kröfur mismunandi tegunda geta einnig verið misjafnar. Því er það nær alltaf til bóta, fyrir vöxt og frjósemi, að hafa fjölbreyttar tegundir plantna frekar en aðeins eina eða tvær. Þess vegna tíðkast ekki að planta aðeins einni tegund í stór, samfelld svæði.

Haustmynd úr Vaðlaskógi. Þegar Skógræktarfélag Eyfirðinga hóf þar ræktun árið 1936 var landið skóglaust með öllu. Nú er þar frjósamt vistkerfi sem laðar að sér fólk. Mynd: Sig.A.

Binding næringarefna

Hin svokölluðu svifefni jarðvegs, hvort sem þau eru í lífrænum moldarefnum eða ólífrænum leirögnum, eiga langstærsta þáttinn í að geyma og binda næringarefni á þann hátt að þau geti nýst gróðri. Hvernig efnin geymast í jarðveginum fer eftir ýmsum lífeðlis- og lífefnafræðilegum þáttum. Efnin geta geymst sem sölt (mjög laus binding) eða rafbundin við lífræn og ólífræn snefilefni. Að auki geta þau að sjálfsögðu geymst í lífrænum efnum eða fastbundin í steinefnum jarðvegsins.

Aska getur borið með sér mikið magn næringarefna sem nýtast heilbrigðum vistkerfum. Sködduð vistkerfi þola áfokið illa. Íslensk eldfjallajörð er rofgjörn og því geta næringarefnin tapast ef hófs er ekki gætt í landnotkun. Mynd: Erna Þórey Jónasdóttir.

Aðrir þættir

Ýmsir eðlis- og lífefnafræðilegir þættir geta haft áhrif á hraða losunar efna úr forða ásamt aðgengi og upptöku næringarefnanna. Þar með hafa þeir þættir áhrif á hringrásirnar. Má þar nefna sambýlislífverur, heppilegt sýrustig, rotnunarhraða (sem getur ráðist af ýmsum þáttum svo sem aðgengi að súrefni og hita), oxun og afoxun, jónarýmd, raka, útskolun, áfok, plöntutegundir, ástand örveruflóru og smádýrafánu. Svona mætti sjálfsagt lengi áfram telja. Gott er að hafa í huga að moldin er stórkostlegur lífheimur. Þar er drifkraftur næringarhringrásanna. Miklu fleiri tegundir lífvera búa ofan í moldinni en á yfirborði hennar. Í hverju grammi af frjórri mold má finna margar milljónir, jafnvel hundruðir milljóna, af allskonar lífverum sem taka þátt í þessari hringrás. Í ófrjóu landi vantar margar þessara lífvera. Þannig getur verið til bóta að koma t.d. ánamöðkum í skógarreiti ef þeir eru ekki þar fyrir.

Smellið hér til að lesa allan pistilinn.

Sigurður Arnarson er í stjórn Skógræktarfélags Eyfirðinga

• Vikulega birtist pistillinn Tré vikunnar á vef Skógræktarfélags Eyfirðinga. Orðið hefur að samkomulagi að Akureyri.net birti hluta hvers pistils í því skyni að vekja athygli á skrifunum.