Grunnsteinen for folketalsveksten

Dei sameinte nasjonane (SN) reknar med at det var om lag ein milliard menneske i 1804. I 1927 vart me to milliardar – det tok landbruket om lag 12 000 fleire år å dyrka nok mat til den fyrste enn til den andre milliarden. I dag klarer me å fø over sju gongar so mange menneske som i 1800 på berre tre gongar so store område. Og jamt over har me betre, meir næringsrik og – ikkje minst – sikrare matforsyning no enn då.

Større kunnskap om korleis matplantane veks og korleis dei tek opp næring frå jorda, har vore heilt grunnleggjande for denne utviklinga. Kunnskapen har landbruksforskarar, rådgjevarar og bønder nytta til å utvikla betre plantesortar, betre gjødsling og betre dyrkingsmetodar. Han har vore ein føresetnad for å fø verda og kjem til å vera avgjerande for å kunna halda fram med det i åra som kjem – i ei verd der klimaendringar vil føra til meir turke og ørkenspreiing og der byane breier seg over den beste landbruksjorda.

Heilt sidan den britiske samfunnsøkonomen Thomas Malthus (1766–1834) kring 1800 presenterte tankar om folketalsvekst – at folketalet ville skyta fart mykje raskare enn det matproduksjonen kunne halda tritt med – har det ikkje skorta på uroa utspel om kor mange menneske kloden kan fø. Til no har dei teke feil, og skal me tru statistikaren Hans Rosling (1948–2017), har talet på born i verda stabilisert seg. Om det blir fødd like mange born i verda i åra som kjem, som det blir fødd i dag, vil folketalet òg stabilisera seg med tida.

Det er mykje landbruksvitskapane si ære at synsingane til Malthus slo feil. Det var mykje som peikte i den galne leia på hans tid. Industrialisering hadde ført til at større delar av folket budde i byane, og både by- og bygdefolk har til alle tider måtta eta. Men der bygdefolka tradisjonelt har ført næringsstoffa dei åt attende til jorda, ved medvite eller umedvite å gjødsla markene med avføringa si, har menneskeavføringa i byane i fyrste rekkje vore eit avfallsproblem. Når byane vart større, kom det meir næringsstoff inn i byane, noko som førte til større avfallsproblem og utarming av jorda på bygdene.

Mineralgjødsla kjem til

Som eit svar på denne utviklinga vaks jordfaga fram – den delen av landbruksvitskapane som ser på korleis jorda ter seg, og korleis vatn, luft og andre stoff ter seg i henne. Den tyske kjemikaren Justus von Liebig (1803–1873) kom i 1843 med eit arbeid der han skildra kva type grunnstoff i jorda plantane trong for å veksa, og kva me måtte tilføra jorda om ho skulle halda fram med å vera fruktbar. Haustar ein plantane utan å gjødsla jorda med like store mengder av dei grunnstoffa som plantane tek opp, utarmar ein jorda for grunnstoff. På sikt kan ho mest gå tom. Og er jorda tom for grunnstoffa, kan ikkje plantane veksa i henne. Liebig kom ikkje fram til alle stoffa og på ingen måte til heile sanninga, men arbeidet hans er ein viktig grunnstein for jordfaga, og teoriane hans varsla startskotet for mineralgjødsla.

Mineralgjødsel – eller kunstgjødsel – var ein måte å løysa problema med utarming på. Når plantenæringsstoffa gjekk einvegs frå bygd til by, måtte ein henta inn nye næringsstoff frå einkvan stad. Husdyrmøk, folkemøk og kompost frå bygdene var ikkje nok til å halda jorda i fullgod hevd, heller ikkje den naturlege forvitringa av næringsstoff frå leir- og sandkorna i jorda. Kjeldene var ulike – somme grov opp beina til dei drepne i Napoleonskrigane, hadde på svovelsyre og gjødsla med det, somme importerte fugleskit frå øyar i Stillehavet, og her til lands byrja me å grava ut det fosforrike mineralet apatitt i 1851. Hadde plantenæringsstoffa kome attende frå bordet og til jorda, hadde ikkje desse nye kjeldene vore naudsynte. Men so lenge ikkje det skjer, held det ikkje med møk og kompost frå gardane åleine.

Apatitt synte seg å vera den beste kjelda til det viktige plantenæringsstoffet fosfor, so lenge mykje næring vart send einvegs or bygda. Mineralet er framleis den viktigaste fosforkjelda me har. I Noreg gjødslar konvensjonelle bønder med apatittbasert fullgjødsel og får fram plantar dei forar folk og dyr med. Økologiske bønder gjødslar med møka frå konvensjonelle og økologiske dyr. Både i konvensjonelt og økologisk landbruk går næringa einvegs frå tilført gjødsel, frå jord og til bord, og endar opp i kloakken.

Sidan det er einvegskøyring frå apatittgruva til kloakken, er det naturleg å spørja: Vil ikkje gruvene gå tomme snart? Det beste svaret vitskapen kan gje, er: «Me er ikkje heilt sikre, men me trur ikkje det.» Det er mange apatittførekomstar som ikkje er kartlagde, og ulike land kartlegg på ulike vis, so det heile vert ei salig smørje. Det me er vissast om, er at nokre av dei største reservane ligg i Marokko og i Vest-Sahara, som Marokko okkuperer. Sjølv om det ikkje går tomt, kan det vera uheldig om heile verda må importera noko livsnaudsynt frå ein okkupant.

Nitrogenet laut koma frå lufta

På 1800-talet fekk forskarane orden på tilgangen til fosfor, men plantane treng fleire andre næringsstoff òg. Det næringsstoffet det er aller viktigast å tilføra jorda, og som det er mangel på flest stader, er nitrogen.

Dette kan høyrast rart ut, all den tid tre fjerdedelar av atmosfæren er nitrogengass. Problemet er at denne gassen ikkje let seg nytta av plantane. Nokre få plantar – hjå oss er særleg erteplantane og older kjende – har klart å løysa dette ved å samarbeida med bakteriar som kan omdanna nitrogengassen til nitrogenformer plantane klarer å nytta seg av. For andre plantar er det verre, særleg av di nitrogen ikkje er eit stoff som held seg i jorda særleg lenge. Kjem det mykje regn, kan mykje nitrogen forsvinna: Noko vert vaska vekk, og noko vert omdanna til gassar att av bakteriar som pustar med nitrogen når dei ikkje får oksygen. Ein av gassane bakteriane pustar ut, er lystgass, som er ein kraftig drivhusgass, og som fører til global oppvarming. Difor bør ein ikkje ha for store nitrogen-lager i jorda som bakteriane kan pusta vekk.

Likevel var, og er, det å dyrka erteplantar eitt år, og andre vokstrar dei neste ein viktig måte å få nitrogen til dei plantane som ikkje er sjølvforsynte. Ertene tek brorparten av nitrogenet sitt sjølv, men noko kan vera att til ei seinare avling, særleg om ein let plantane liggja i åkeren og rotna. Fugleskiten – guanoen, som han vert kalla – var rikare på nitrogen, men dei sleit heile 1800-talet med å sikra seg ei stabil nitrogenkjelde.

Ho kom fyrst då ein klarte å binda nitrogen beint frå atmosfæren ved kjemiske prosessar. Det var norske Kristian Birkeland (1867–1917) og Sam Eyde (1866–1940) som var fyrst ute i 1903, men den meir effektive Haber-Borsch-metoden kom nokre år seinare, i 1908, og slo ut Birkeland og Eyde sin metode før han var ordentleg etablert. Difor er det mest i Noreg me er byrge av og snakkar om Birkeland-Eyde-metoden.

Båe metodane er elles svært energikrevjande, men me får mykje nitrogen ut or dei, som kan gje visse og høge avlingar. For å sikra avlingane bind me i dag om lag like mykje nitrogen med dei kjemiske metodane våre som resten av naturen gjer, og denne enorme, menneskeskapte tilførsla har sjølvsagt sine konsekvensar. Er det meir nitrogen i jorda, får bakteriane som pustar nitrogen, meir å pusta av, og difor trivst dei betre. Difor lagar dei òg meir lystgass, sjølv om lystgassen ofte vert ein mindre del av alt dei pustar. Nitrogenet kan gjera jorda surare, og slepp det ut i vatn og vassdrag, kan det gjødsla dei so mykje at me får uynskt algevekst, og endå til so mykje at fisken døyr.

Det ter seg ulikt i jorda

Ei anna ulempe ved å tilføra sopass reint nitrogen og fosfor, er at ein går glipp av det karbonet som er bunde i dei organiske sambindingane i møka. Sidan mold er bygd opp av karbon, fører dette nokre stader til at molda rotnar bort utan at det er noko karbon å laga ny mold av. Andre stader forsvinn molda av di jorda er vorten turrare og meir næringsrik, noko som gjev betre vekstvilkår for sopp og bakteriar som får molda til å rotna. Kva vekst som vert dyrka, vil òg påverka moldinnhaldet. So om molda rotnar vekk, er det ikkje alltid beint fram å vita kvifor.

Det er viktig å skjøna kva ein driv med når ein gjødslar eller arbeider med jorda på anna vis. Mange vatn som er forureina av jordbruket, er forureina av di få tidlegare har hatt nok kunnskap om korleis næringsstoffa ter seg i jorda – korkje forskarane, bøndene eller rådgjevarane deira forstod det godt nok den gongen. Og sjølv om me veit meir i dag, er det framleis mange hol, rett og slett av di jord er kompliserte saker.

Det som skjer i jorda, er eit samspel mellom luft, vatn og dei faste stoffa som er i henne. Dei faste stoffa er mold, andre organiske sambindingar og ulike slag stein og mineral, alt som større eller mindre korn. Korna kan vera frå ørsmå leirkorn, berre nokre få atom tjukke, til store steinar du ikkje klarar flytta med handemakt. Det er på overflata av korna mykje av det spanande skjer – og på små korn er det meir som er utside og mindre på innsida. Difor er storleiken på korna og kva dei små korna er bygde opp av det som avgjer korleis stoff i jorda ter seg i møte med luft og vatn.

Fosfor og nitrogen er stoff som ter seg svært ulikt i jorda. Nitrogenet ligg i jorda som ammonium, nitrat og eit utal organiske sambindingar. Ammonium bind seg ofte til jordkorna, men i ei luftig jord vert det omdanna til nitrat av bakteriar. Nitratet har lettare for å verta vaska ut or jorda. Når ammonium bind seg og nitrat ikkje, er det av di ammoniumet er positivt lada, medan nitratet er negativt. I jorda er det jamt over flest negativt lada overflater, og desse bind positivt lada stoff. Korkje ammonium eller nitrat er veldig kraftig lada, og difor bind ingen av dei seg veldig sterkt til jordkorna. I tillegg til utvaskinga kan nitrogen forsvinna ved at mikroorganismar pustar eller et det opp, og det forsvinn som gass.

Det at det er mykje som skjer med nitrogen, og at det bind seg ganske svakt i jorda, gjer at det er lite som er att frå eitt år til neste. Det organiske nitrogenet, bunde opp i planterestar og organismar i jorda, er meir varig, men det lyt rotna før plantane kan gjera seg nytte av det. Kor fort det rotnar, kan vera vanskeleg å vita, og det er heller ikkje visst at det rotnar på rett tid, so det er tilgjengeleg når plantane treng det.

Fosfor er mykje mindre rørleg i jorda, noko som gjev andre utfordringar enn nitrogenet. Det vil i hovudsak binda seg kraftig til dei stoffa i jorda som er negativt lada – i sur jord til jarn og aluminium, i basisk jord til kalk. Sidan det bind seg so kraftig i jorda, kan det vera at det fosforet ein bonde gjødslar med, korkje vert teke opp av plantane eller siv ut med vatnet. Det vert bunde opp i jorda, og forsvinn ikkje om ikkje sjølve jordkorna flytter seg.

Plantane får likevel i seg fosfor, om det er det bonden gjødsla med dette året eller eit tidlegare. Og so lenge fosforet ikkje forsvinn, er det ikkje viktig kor lenge fosforet har vore i jorda før det vert hausta ut att. Om ein då gjødslar jorda med like mykje fosfor som ein haustar i avlinga, kan ein rekna med at jorda kastar like mykje av seg neste gong ein haustar – sjølv om ein ikkje veit kvar i jorda planten tok fosforet frå.

Røtene tilpassar seg jorda

Det er ein større del av plantane enn av jorda som er fosfor. Når fosforet i jorda i tillegg er so sterkt bunde i jorda som det er, held det ikkje for plantane å taka opp fosfor som er naturleg løyst i vatnet dei tek opp frå jorda. Difor har plantane utvikla eit utal metodar for betre å få fatt i fosforet. Det same gjeld ein del andre stoff som plantane anten treng mykje av, eller som det er lite av i jorda.

Plantane freistar å gro røtene til den delen av jorda der det er mest fosfor, og dei skil ut stoff for å løysa fosforet ut frå jordkorna det er bunde på. Skortar fosforet, utviklar plantane fleire av dei små røtene som best tek opp fosfor, dei skil ut meir fosforløysande stoff og har ein større del av røtene sine i dei områda av jorda der det er mest fosfor. Planten tilpassar seg miljøet sitt, og nyttar fleire ressursar på å taka opp fosfor om det lyt til for å få nok.

Når plantane treng eitt stoff, hjelper det ikkje med noko anna. Det vil føra til misvekst eller små avlingar, av di kvart av grunnstoffa planten treng, har nokre roller i livslaupet til planten som andre stoff ikkje kan fylla. Justus von Liebig kom med ei minimumslov: Det vil alltid vera éin ting som hindrar vidare vekst, anten det er nitrogen, fosfor, andre grunnstoff plantane treng – eller ljos, luft, varme eller at plantane rett og slett ikkje har det i seg å veksa snøggare. Dette er ikkje ei lov som naturen fylgjer slavisk, det er ikkje sjeldan plantane kan kompensera for éin mangel om det er gode vekstvilkår elles. Sjølv om kvart stoff har unike roller, har dei som regel òg roller der andre stoff kan erstatta dei, om kanskje på ein mindre effektiv måte. 

Tidvis kan ein få jamgode avlingar på eit jorde der ein reknar det er for lite fosfor, som på eit jorde der det er nok, når berre vêret er godt nok. Plantane utnyttar overskotet finvêret gjev, både til å leita meir etter fosfor i jorda og til å nytta mindre fosfor i voksteren og utviklinga si. På same vis kan turke eller flaum råka plantar som allereie lid litt under næringsmangel, hardare enn plantar som har rikeleg næring. Er det noko som vantar, har plantane gjerne mindre overskot til å takla andre utfordringar.

Nye metodar

Om det er nok av eit grunnstoff i jorda, kjem soleis an på fleire ting: både kor store jordkorna er, kva dei er laga av, kor sur eller basisk jorda er, og kor godt plantane har det elles. Dette gjer det vanskelegare å vita kor mykje ein bør gjødsla plantane for å få god vekst, utan å korkje utarma jorda eller å få for mykje av stoffet.

Då jordfaga var unge, var det enklast å koma med ålmenne gjødselråd for ulike jordtypar. På leirjord kunne du minka kaliumgjødslinga, av di leire som oftast har mykje greitt tilgjengeleg kalium. På myr og anna moldjord kunne du minka nitrogengjødslinga, sidan det er mykje rotnande planterestar der. Det var ikkje utvikla metodar til å koma med meir tilpassa råd, og instrumenta kjemikarane hadde til rådvelde, var ofte for primitive til at dei kunne utvikla metodane.

Studentmållaget i Oslo hadde ein serie som heitte Norske Folkeskrifter, og i 1904 kom det eit hefte «Um gjødsel» av Ivar Nesheim. Der forklårar han korleis plantane et næringsstoff frå jorda og korleis me må fylla på med næringsstoff for å halda jorda i hevd. Han rår frå å senda jordprøver til ein kjemikar, fordi svaret han kjem med, mest sannsynleg vil vera at det er nok av alt, uansett korleis tilstanden i jorda er.

Difor laut landbruksforskarane utvikla betre metodar, noko som skjedde samstundes med at kjemikarane utvikla betre instrument og med at instrumenta vart vanlegare i bruk i fyrste helvta av siste hundreåret. Den vanlegaste metoden vart å ekstrahera stoffa frå jorda: Dei tok litt jord og rista henne med ei gjeven væske i ei viss tid. Jord- og væskemengd er òg fastsett i metoden. So skil dei jord og væske, og analyserer kor mykje stoff som har løyst seg opp i væska. Då er det ikkje totalinnhaldet av eit stoff dei analyserer, men berre den delen som lettast slepper tak – og det er oftast den delen me bryr oss med. Di enklare stoffet slepper tak, di enklare er det for plantane å taka det opp. Det har òg lettare for å leka ut og skapa miljøproblem.

For å finna ut kor mykje av ulike stoff plantane treng, nytta landbruksforskarane vekstforsøk. Då gjødsla dei jordteigar slik at det berre var det næringsstoffet dei undersøkte som kunne vanta. Dei undersøkte kva effekt ulike nivå av næringsstoffet hadde på plantevokster og på analysert nivå. Dette vart gjort mange stader kringom i verda og med mange ulike væsker, slik at det finst mange ulike metodar for alle næringsstoff. Somme metodar eignar seg betre til éin jordtype og eitt klima enn andre, men oftast gjev dei tolleg like svar på kor mykje ein bør gjødsla. Kva metode ein nyttar kvar, vert avgjord av ein kombinasjon av kva metode som høver best og kva som er tradisjonen i landet.

Metodane har gjeve gode resultat og tillèt rådgjevarane å gjeva meir presise råd på kor mykje bøndene bør gjødsla. Er jorda fattigare enn ho bør vera, kan ein gjødsla meir for å byggja henne opp. Har ho meir enn ho treng, kan ein gjødsla mindre eller ingenting.

Eit døme: Skal ein bonde hausta ei avling på 400 kilo bygg på målet og har normalt fruktbar jord, tilrår NIBIO, Norsk institutt for bioøkonomi, å gjødsla henne med 9,5 kg nitrogen og 1,4 kg fosfor per mål (pluss ein del andre grunnstoff eg ikkje har snakka om her). Dette svarar til nokre titals kilo mineralgjødsel eller eit par tonn husdyrgjødsel på målet, alt etter kva slag gjødselslag bonden vel å gjødsla med.

Me måler ikkje det plantene tek opp

Desse forsøka, og metodane som er utvikla på grunnlag av dei, har late oss skjøna korleis plantane reagerer på ulike mengder næring i jorda. Dei har i mindre grad late oss skjøna kvifor det er slik.

Metoden me brukar til å analysera mellom anna fosfor i Noreg, er slik: Me har to gram jord i 40 milliliter av ei ganske kraftig organisk syre, og rister det i halvannan time. Plantane slepper òg ut organiske syrer for å løysa ut næringsstoff i jorda, men dei er ikkje like sterke. Og plantar tek ikkje opp næring ved å drukne jorda og rista henne. Difor er det ulike næringsstofflager som vert målte av analysemetoden, og som vert tekne opp av plantane – men det er ein samanheng mellom lagera.

Andre ekstraksjonsmetodar kan løysa ut det stoffet som er bunde til jarn i jorda, eller til kalk eller andre stoff. Desse metodane er laga for å løysa stoff som er bundne til ein gjeven del av jordstrukturen, og kan difor vera temmeleg gode til å løysa stoff frå den jordstrukturdelen og lite anna.

Det varierer kor lett det er for plantane å få ut stoffet, sjølv om det er bunde til den same delen av jordstrukturen. Til dømes kan fosfor vera bunde meir eller mindre sterkt til jarnet i jorda, og fosforet kan liggja på overflata eller vera skjult inne i rustklumpane. Slik er det med mange stoff, og difor fungerer den typen ekstraksjonsmetodar betre til å finna ut kva stoff er bundne til, enn korleis det ter seg i jorda.

Å finna ut nett korleis eit stoff ter seg i jorda, kan vera mindre viktig enn ein skulle tru. Jorda varierer ofte mykje sjølv på ein og same teig, og difor vil stoffet te seg ulikt på same teigen. Og når røyndomen varierer, kan det vera betre med eit omtrentleg svar enn eit presist eitt – me kan seia at røyndomen er om lag slik som han er, men seier me at han er nett slik, tek me feil.

Den presise kunnskapen manglar me, men det er ikkje den viktigaste kunnskapen. Likevel kan han vera nyttig. Om me vil utvikla plantar som kan klara seg i noko skrinnare og svakare gjødsla jord, må me vita nett korleis dei tek opp næringa si, og då må me vita nett korleis stoffet ter seg i jorda. I drivhus og grøntanlegg lagar ein gjerne jordblandingar ein har full kontroll på, og soleis kan meir presis kunnskap om korleis stoffa ter seg i jorda, gjeva meir presise svar der òg. 

Det krev andre metodar enn dei som er vortne mest nytta til å undersøkja jorda fram til no, men me har metodar til det òg. Om jordforskarane utviklar desse metodane og talar med planteforskarar og rådgjevarar, vil me framleis kunna vidareutvikla nye plantesortar og dyrkingsmetodar som lèt oss fø endå nye milliardar på jorda vår.