Tretti år med dyrkingssystemforsøk på Apelsvoll

- Det er mange variabler i jorda som endrer seg sakte, og du er derfor nødt til å kjøre forsøk i mange år, for å få statistisk sikre målinger av slike variabler. Her finnes det ingen quick fix. Uten langvarige forsøk er det mye vi ikke hadde visst, forteller Audun Korsæth – direktør for NIBIO sin Divisjon for matproduksjon og samfunn.

På en åker ved NIBO Apelsvoll på Toten, med utsikt mot Mjøsa, ligger det som er et ganske enestående feltforsøk. På åkeren som totalt er på 32 dekar, grasgangene imellom inkludert, ligger det 12 minigårdsbruk, som hver er på 1,8 dekar. Disse minigårdsbrukene har vært i drift siden 1989, da feltforsøket på Apelsvoll ble unnfanget. Feltforsøket ble etablert fordi jordbruket ble pekt på som en av synderne bak næringsstoffer på avveie, i vann og vassdrag i Norge.

- På 1970-tallet begynte de å se store problemer med algeoppblomstring i Mjøsa. Det var nesten ikke et renseanlegg rundt Mjøsa, vaskemidlene som folk brukte, inneholdt mye fosfor, og det var mye avrenning av spesielt nitrogen fra landbruket, forteller Korsæth.

Mjøsaksjonen

Arbeidet med å rense opp i Mjøsa, fikk stor, folkelig oppslutning, og Mjøsaksjonen, som den ble hetende, førte til et stort politisk press på å rydde opp i miljøsynder, som det ikke hadde vært mye fokus på i årene etter andre verdenskrig. Men en ting er å rydde opp i punktutslipp fra industri og bygge renseanlegg for kloakk. Noe annet er de diffuse næringslekkasjene fra store arealer i landbruket. For å se på hva som kunne gjøres i planteproduksjonen, satte en planleggingsgruppe seg ned på Apelsvoll i juni i 1988.

De ville utvikle vekstskifter og dyrkingssystemer som minimerte avrenninga, de skulle registrere avlinger og kvalitet, og de skulle analysere jordkjemien. For å kunne gjennomføre dette, bestilte de blant annet seks kilometer med drensrør og drenerte hele feltet systematisk for hver 7,5 meter.

Det ble anlagt 12 minigårder med ulikt vekstskifte, ulik strategi for gjødsling, ulik strategi for plantevern, noen skulle være økologiske, på noen ble halmen fjernet og de hadde ulik jordarbeiding.

Halvparten av minigårdene drev med åpen åker, typisk korn og potet, den andre halvparten med eng i både 50 og 75 prosent av vekstskiftet.

Veldig arbeidskrevende

- Forsøket har gått over tre tiårsperioder. Nå har vi nettopp fullført den tredje, og for hvert tiår gjør vi en del endringer for at forsøket skal beholde sin relevans og ikke bli et museum. Samtidig prøver vi å beholde de viktigste elementene, for å kunne se på langsiktige effekter. I det første tiåret hadde vi eksempelvis et veldig komplisert vekstskifte, der hver minigård var delt inn i åtte omløpsruter, hver på 7,5 ganger 30 meter. Det var veldig arbeidskrevende, og vi hadde med alt fra høsthvete, torads- og seksradsbygg, eng, grønngjødsling, potet og kålrot, for å nevne noe, sier Korsæth.

Selv begynte han som vitenskapelig assistent på Apelsvoll i 1995, og tok over ansvaret for feltforsøket i 2000, da doktorgraden nærmet seg fullførelse. Da så han at de var nødt til å gjøre forenklinger i forsøket, siden det ble for kostbart med et såpass komplisert vekstskifte. Han så også at det var behov for å endre målet som opprinnelig var satt for feltforsøket. Egentlig var målet å utvikle dyrkingsforsøkene for optimal næringsverdi i produktet, best mulig økonomi og minst mulig avrenning av næringsstoffer. Men det ble et litt for omfattende mål, så fra 2000 snevret de inn målet til å handle om å produsere mest mulig, med minst mulig nitrogenavrenning.

La hodet på blokka

- Den største endringa i 2000 var at minigårdene fikk et fireårig i stedet for et åtteårig vekstskifte. Da fikk hver gård fire omløpsruter, slik at alle vekstene i vekstskiftet fortsatt var med hvert år på hver gård. Og det er et viktig poeng, fordi det finnes en del andre langvarige systemforsøk, der de bare dyrker en vekst hvert år. Det er veldig få som gjør den ekstra innsatsen det innebærer å ha med alle vekstene hvert år, sier Korsæth.

Hvis en bare dyrker en vekst per år; vil det kunne gi veldig store utslag og mulige feilkilder i datamaterialet. Dyrker en for eksempel potet et år med mye nedbør; vil det gi større utvasking av næringsstoffer; enn om en dyrker korn eller eng akkurat det året.

I 2000 faset de også ut det de kalte for et «integrert konvensjonelt system», for i løpet av det første tiåret fra 1989 hadde konvensjonell produksjon i Norge i stor grad blitt integrert.

- Opprinnelig var det et system der vi prøvde å gjøre alt best mulig etter datidens kunnskap. Vi sprøyta ved behov og gjorde jordarbeiding på våren. Men i 2000 hadde dette blitt den nye normen, så da måtte det videreutvikles med fangvekster; delgjødsling med bruk av N-sensor og mer balanserte gjødslingsmengder; for å bli enda mer optimalt eller «riktig», forklarer han.

I 2000 var de også ganske spente på resultatene fra det såkalte «optimaliserte systemet». Ville de virkelig se en reduksjon i næringslekkasjen på minigården, der de gjorde alt riktig?

- Vi la hodet på blokka med det forsøket. Og det viste seg at, jo, det hadde en effekt å gjøre alt riktig. Vi fikk halvert nitrogentapet i jorda i det optimaliserte systemet, kontra et referansesystem som vi drev i tråd med det som var praksis i regionen på 1980-tallet. Og det klarte vi helt uten å miste så mye som en kilo avling. Avlinga var helt lik i de to systemene, forteller Korsæth.

For kontinuitetens del har de beholdt det typiske 8O-tallssystemet, der all nitrogengjødsel tildeles på våren og med tidlig høstpløying og fjerning av all halmen.

Klarte å vise det alle visste

I doktorgraden sin så Korsæth på forskjellen mellom hvor mye nitrogen du tilfører og fjerner fra systemet, og hvorvidt dette påvirker nitrogenavrenninga. Det er i grunnen ganske logisk, at jo mer du tilfører som plantene ikke klarer å ta opp, desto mer avrenning får du. Men den gang, på midten av 1990-tallet, var det ingen forskning som kunne vise det. Alle bare mente at det måtte være sånn.

- Med data fra feltforsøkene her på Apelsvoll klarte jeg å vise at det faktisk var sånn. På brukene med åpen åker-vekster fant jeg en nærmest lineær sammenheng mellom mengden nitrogen du tilfører mer enn nødvendig, og størrelsen på tapet gjennom avrenning. På bruk med en god del eng i omløpet fant jeg at det er en terskel du må over på nitrogengjødslinga, før du får økt avrenning. Det er fordi enga er en veldig god fangvekst med lang veksttid, som begynner tidlig på våren og fortsetter til langt utpå høsten, og den har en stor rotmasse som holder godt på næringa, forklarer Korsæth.

På vei mot mangelsykdommer

Så gjorde de endringer igjen i 2011. Blant annet var de helt nødt til å gjøre om på opplegget for en av minigårdene som drev økologisk kornproduksjon.

- Vi drev et system som var helt etter boka for hvordan økologisk kornproduksjon på 2000-tallet skulle foregå. Ett år med kløvereng som ikke ble høstet, kun knust ned, skulle fungere som grønngjødsling, etterfulgt av tre år med korn. Dette var et anbefalt system for økologisk kornproduksjon uten husdyr fra den såkalte økokornkampanjen på 2000-tallet, og den økonomiske gevinsten i et slikt system var mye basert på store tilskudd for grønngjødsling, forteller Korsæth.

Men dette systemet viste seg å være verst på alle vis. På grunn av at kløverenga ikke ble høstet,fikk de store tap av nitrogen både via overflate og grøftevann, gjennom påfølgende vinter og vår. De fikk også tap av nitrogen i drensvannet sommeren etterpå, fordi nitrogenet ikke var tilgjengelig når kornet trengte det. Et annet problem var at systemet tæret på jordas innhold av blant annet fosfor og kalium, siden de ikke tilførte noe husdyrgjødsel.

- Vi hadde enkelte fosforanalysetall ned mot en. Ok, tenkte vi, da har vi prøvd det, og det fungerer ikke. Ikke noen vits i å prøve lenger, systemet stemples som ubrukelig slik det er, og vi må gjøre endringer. En endring var at vi begynte å høste kløverenga. En annen var at vi besluttet å få inn næringsstoffer, i form av biorest fra husholdningsavfall. Den gang var ikke det tillatt etter øko-regelverket, men vi driver med forskning og mente det måtte være prinsipielt riktig å gjenbruke næringsstoffer fra storsamfunnet i økologiske systemer, og at vi dessuten ikke kunne vente på at et konservativt regelverk skulle endres, sier Korsæth.

Nitrogentapet per arealenhet i dette økologiske systemet, som ikke ble tilført nitrogen annet enn via kløver, viste seg å være like stort som i det konvensjonelle systemet, der de forsøkte å gjøre alt riktig. Men siden kornavlingene lå 40 til 60 prosent lavere i det økologiske systemet, var nitrogentapet per produsert enhet langt høyere.

De økologiske systemene med eng og husdyrgjødsel gjorde det imidlertid vesentlig bedre enn det økologiske systemet med husdyrløs kornproduksjon. Engavlingene var bare ti til 20 prosent lavere enn de konvensjonelle, mens kornavlingene var 20 til 25 prosent under de som ble målt i et konvensjonelt system med eng og husdyrgjødsel.

- En overordnet konklusjon fra forsøket er at det finnes gode og dårlige økologiske systemer, på samme måte som at det finnes gode og dårlige konvensjonelle systemer. Forskjellene er ofte større innenfor samme gruppe, enn mellom disse to gruppene, sier Korsæth.

Poteten er en versting

I 2013 foretok de en vesentlig endring på hvordan de samler opp drensvannet. Tidligere målte de alt drensvannet samlet fra hver minigård, men i 2013 la de ned nye rør, slik at de kunne måle drensvannet fra hvert enkelt skifte på minigårdene.

- Det har vært veldig spennende å få data på hver enkelt vekst. Vi ser klart at poteten er en versting med hensyn til nitrogenutvasking. Vi antok at det var sånn, da vi hadde regnet teoretisk på det før, men nå kan vi dokumentere det, sier Korsæth.

Årsaken til at poteten kommer dårlig ut, er at den har så lite innhold av protein, bare i overkant av en prosent. Og siden det er i proteinet vi finner det aller meste av nitrogenet, vil lite nitrogen fjernes fra åkeren ved høsting, mens mye blir liggende igjen i bladmasse og røtter.

De finner også her et stort nitrogentap i økologisk hvete som kommer etter kløvereng, mens når de dyrker økologisk bygg med gjenlegg etter eng, finner de lavt nitrogentap. Dette kan forklares med at hveten avslutter nitrogenopptaket, før alt nitrogenet er frigjort fra kløverengrestene, mens i bygget fungerer gjenlegget for neste års kløvereng i praksis som en fangvekst, og tar opp nitrogenet utover høsten.

Opphøyd i tiende potens

Den foreløpig siste studien publisert med data fra feltforsøket, er fra i fjor. Der så de på antall og mengde bakterier og sopp i de ulike dyrkingssystemene. På grafen til venstre har vi antall bakterier langs Y-aksen, og der kan vi se at antallet varierer fra seks opphøyd i tiende potens, til 12 opphøyd i tiende potens per gram jord.

- Hovedbudskapet her er veldig enkelt: Hvorvidt du tilfører organisk materiale, påvirker antallet mikroorganismer. På det ene dyrkingssystemet der vi har stressa jorda ganske hardt gjennom å fjerne halmen og ikke bruke husdyrgjødsel, er det færrest antall bakterier. Og så har du resten av systemene, der vi lar halmen være og tilfører husdyrgjødsel eller biorest, der er det mest. Om vi dyrker økologisk eller ikke, har ikke noe å si. Om vi bruker kunstgjødsel eller ikke, har ikke noe å si. Pløying har ikke noe å si, og heller ikke kjemisk plantevern har noe å si, forklarer forskeren.

Det samme gjelder antall sopp. Forskjellen går på hvorvidt halmen fjernes eller ikke. Og for soppen sin del har heller ikke husdyrgjødsel eller biorest noe å si. I samme forsøket så de også på artssammensetninga av sopp og bakterier etter 30 år med ulikt dyrkingsregime.

- Det vi ser, er at alle artene er der fortsatt, det er bare litt færre av dem i antall. Og det sier en del om motstandsdyktigheten i jorda. Den er helt fantastisk. Beskjeden å ta med seg, er at hvordan jorda drives over lang tid, påvirker sammensetninga, men alle artene er der. Om vi begynte å la halmen ligge igjen, ville artene ha kommet tilbake igjen, de er klare til å formere seg bare de får mat, sier Korsæth.

25 internasjonale publikasjoner har det kommet ut av dette unike feltforsøket, og flere er på vei. Blant annet skriver Hugh Riley nå på en studie av karboninnholdet i jorda, og om hvordan det har endret seg over tid, avhengig av vekstskifte og drift. Felles for all denne forskninga er at den ikke hadde vært mulig, uten den store tidshorisonten de opererer med.