Fotosyntesen

Motoren i det regenerative jordbrug

Næsten al biologisk produktion på marken begynder med sollys. Gennem fotosyntesen omdanner planterne lys, vand og kuldioxid til sukkerstoffer, som bliver til afgrøde, rødder, rodeksudater og organisk materiale. Regenerativ dyrkning handler derfor i høj grad om at holde en effektiv, sund og veldesignet grøn overflade i arbejde – så meget af året som dyrkningssystemet og vandforsyningen tillader.

Fra lys til biologisk dyrkningskapital

Ved fotosyntesen optager planten kuldioxid gennem bladenes spalteåbninger og bruger lysenergi til at danne energirige kulstofforbindelser. Vand leveres fra jorden gennem rødderne, og ilt frigives. Den enkle nettoligning skrives ofte:

6 CO₂ + 6 H₂O + lysenergi → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Virkeligheden i bladet er langt mere kompleks, men ligningen viser det afgørende princip: Nyt organisk materiale bygges med atmosfærisk kulstof og energi fra solen. Det dannede sukker er ikke kun råstof til kerner, frø, knolde, blade og stængler. Det driver også rodvækst, vedligeholdelse, plantens forsvar og samspillet med mikroorganismer omkring rødderne.

En del af kulstoffet føres under jorden som rødder, slimstoffer, udskilte forbindelser og døde celler. Her bliver det føde for jordens organismer og udgangspunkt for mikrobielle produkter og organisk stof. Fotosyntesen er dermed forbindelsen mellem den grønne plante og den biologiske dyrkningskapital, som over tid kan komme til udtryk som aktivt jordliv, bedre struktur, mere recirkulation og større modstandskraft.

Sollyset kan ikke forøges, men dyrkningssystemet kan påvirke, hvor stor en del af lyset der opfanges, hvor effektivt energien omsættes til biomasse, og hvor stor en del af biomassen der ender i det ønskede produkt. Flere arter, længere grøn sæson og flere plantelag kan øge systemets samlede ressourceudnyttelse – men kun når konkurrence om lys, vand og næringsstoffer er gennemtænkt.

Fire led, som ikke må blandes sammen

Når man taler om at “høste sollys”, er det vigtigt at skelne mellem fire forskellige størrelser.[1–3]

Led Hvad betyder det? Hvad kan jordbrugeren påvirke?
Indstrålet solenergi Den stråling, der rammer arealet I praksis bestemt af sted, årstid og vejr
Lysopfangelse Den andel af den relevante stråling, som bladene opfanger Bladareal, plantedække, rækkeafstand, plantelag og længden af den grønne sæson
Strålingsudnyttelse Hvor effektivt opfanget lys omsættes til biomasse Afgrøde, temperatur, vand, næring, sundhed og stress
Høstindeks Den andel af biomassen, som bliver til det ønskede høstprodukt Sort, afgrødevalg, dyrkning, høsttid og systemets formål

Et system kan således producere mere samlet biomasse uden at give et større kerneudbytte. Omvendt kan en afgrøde have et højt høstindeks, selv om marken står uden aktive blade en stor del af året. Den regenerative ambition er ikke størst mulig biomasse for enhver pris, men en hensigtsmæssig balance mellem salgbar produktion, foder, rødder, jorddække og opbygning af systemets funktioner.

Et grønt plantedække er ikke altid et effektivt plantedække

En grøn mark har potentiale for fotosyntese, men farven alene fortæller ikke, hvor godt den fungerer. Tørke får planten til at lukke spalteåbningerne og begrænser dermed både vandtab og CO₂-optag. Mangel på kvælstof reducerer ofte bladareal og indholdet af fotosyntetiske proteiner. Fosfor, magnesium, jern, mangan og flere andre næringsstoffer indgår direkte eller indirekte i energioverførsel, klorofyl og enzymer. Kulde, varme, sygdom og komprimering kan også begrænse processen.

Det er et klassisk princip i planteproduktionen, at biomasse over en vækstperiode kan beskrives som opfanget stråling ganget med afgrødens strålingsudnyttelse. Begge led kan forbedres, men kun inden for biologiske og klimatiske grænser.[1] Flere blade hjælper derfor kun, så længe de bidrager med mere kulstof, end de koster at opbygge og vedligeholde.

Mere grønt er ikke automatisk mere udbytte

En efterafgrøde kan forlænge fotosyntesen og beskytte jorden, men kan også bruge vand, som den følgende afgrøde får brug for. Et tæt trælag kan producere ved, frugt og læ, men samtidig reducere lys og vand til markafgrøden. Det rigtige spørgsmål er derfor: Hvad producerer hele systemet, hvornår gør det det, og hvilke ressourcer bliver begrænsende?

Flere plantelag kan høste mere af årets solenergi

I en ensartet bestand rammer meget af lyset de øverste blade. Ved stærkt lys kan disse blade nærme sig et punkt, hvor yderligere stråling kun giver en begrænset ekstra fotosyntese, mens blade længere nede mangler lys. Et velkomponeret system med forskellige plantehøjder, bladstillinger og vækstperioder kan fordele lyset over flere aktive bladoverflader.

Det er en vigtig del af tanken bag samdyrkning, skovlandbrug og skovhaver. Træer, buske, høje urter, lave afgrøder og bunddække kan opfange lys i forskellige rum. Vintergrønne arter, tidlige forårsafgrøder og sent voksende planter kan udnytte forskellige dele af året. Nogle arter tåler diffust lys eller let skygge bedre end andre. På den måde kan systemet opnå både rumlig komplementaritet og tidsmæssig komplementaritet.[2–5]

Det betyder selvfølgelig ikke, at et ekstra plantelag skaber mere indstrålet solenergi. Men det kan øge den andel, som opfanges i løbet af året, og i nogle systemer forbedre anvendelsen af jord, lys og andre ressourcer. Forskning i samdyrkning bruger ofte land equivalent ratio (LER): Hvis LER er over 1, kræver de tilsvarende monokulturer tilsammen et større areal for at levere samme produktion som blandingen. I et canadisk forsøg med korn, raps og ært var den gennemsnitlige LER 1,1, men merudbyttet varierede kraftigt mellem lokaliteter, år og behandlinger.[3] Potentialet er altså reelt, men ikke automatisk.

Skovlandbrug gør afvejningen særlig tydelig. Træernes krone kan opsamle lys over markafgrøden, og deres vækstperiode og produkter kan supplere marken. Samtidig vokser konkurrencen, når kronerne bliver større. Rækkeafstand, orientering, kroneform, beskæring, træart og afgrødens skyggetolerance bliver derfor centrale designvariable. Modeller og markforsøg viser netop, at udbyttet afhænger af den dynamiske balance mellem træer og afgrøder – ikke af træernes tilstedeværelse alene.[4,5]

Flere lag giver et potentiale – ikke en garanti

Flere plantelag er en fordel, når arterne supplerer hinanden mere, end de konkurrerer. Designet skal tage højde for lys gennem sæsonen, vandforsyning, næringsstoffer, maskiner, høst og afsætning. Mål både produktionen i de enkelte lag og værdien af hele systemet.

Levende rødder forlænger kulstofstrømmen til jorden

I etårige systemer kan den grønne sæson forlænges med vintersæd, efterafgrøder, udlæg, samdyrkning eller flerårige elementer. Når en aktiv plante overtager efter hovedafgrøden, fortsætter fotosyntesen og tilførslen af frisk kulstof til rhizosfæren. Samtidig kan plantedækket optage restkvælstof og beskytte overfladen.

Men varighed skal sættes i forhold til funktion. På tørre lokaliteter kan rettidig nedvisning eller afslutning af en dækafgrøde være afgørende for vandbalancen. På våde jorde kan et kraftigt plantedække om foråret forsinke optørring. Regenerativ dyrkning er derfor ikke en konkurrence om flest grønne dage, men en bestræbelse på at bruge de grønne dage klogt.

Hvad kan man følge i marken?

Fotosyntesen kan måles direkte med avanceret udstyr, men mange beslutninger kan støttes af enklere observationer:

  • dato for fremspiring, lukning af rækker og afslutning af grøn vækst

  • bladdække eller grønt areal målt med faste fotos, satellitdata eller vegetationsindeks

  • lyset ved jordoverfladen og i forskellige højder i afgrøden

  • roddybde, rodmængde og fugtighed i rodzonen

  • biomasse før og efter vinter samt hovedafgrødens udbytte og kvalitet

  • i flerartssystemer: udbytte, arbejdsforbrug og værdi fra hvert produktionslag.

Et godt markforsøg kan sammenligne to striber med forskellig rækkeafstand, efterafgrøde eller blanding. Registrér ikke kun hovedafgrødens kerneudbytte, men også biomasse, jorddække, vand, ukrudt, efterfølgende afgrøde og økonomi. Så bliver “mere fotosyntese” til en efterprøvbar dyrkningshypotese.

Solenergi som dyrkningsstrategi

Fotosyntesen er gratis som naturproces, men dens agronomiske udbytte afhænger af design og ledelse. En sund afgrøde, et længere aktivt plantedække og velvalgte kombinationer af arter kan føre mere solenergi ind i produktion og jord. Det er her, regenerative principper bliver konkrete: De handler om at give levende planter bedre mulighed for at arbejde – uden at overse vand, næringsstoffer, høstbarhed og økonomi.

Hver ekstra dag med velfungerende fotosyntese er en mulighed for at omsætte sollys til høst, jordliv og fremtidig handlekraft.

Kilder

  1. Sinclair, T.R. & Muchow, R.C. (1999). Radiation use efficiency. Advances in Agronomy, 65, 215–265.
  2. Keating, B.A. & Carberry, P.S. (1993). Resource capture and use in intercropping: solar radiation. Field Crops Research, 34, 273–301.
  3. Szumigalski, A.R. & Van Acker, R.C. (2008). Land equivalent ratios, light interception, and water use in annual intercrops in the presence or absence of in-crop herbicides. Agronomy Journal, 100, 1145–1154.
  4. Dupraz, C. et al. (2019). Hi-sAFe: A 3D agroforestry model for integrating dynamic tree–crop interactions. Sustainability, 11, 2293.
  5. Nardini, C. et al. (2019). Growth and solar radiation use efficiency of corn cultivated in agroforestry systems. Emirates Journal of Food and Agriculture, 31, 535–543.

Læs mere om