Biologisk mångfald och aktivitet i marken

Senast ändrad: 17 juni 2020

Ekologisk produktion gynnar organismer i marken som bryter ner växtrester och annat organiskt material, men totalt för gruppen nedbrytare har effekten på artrikedomen visats vara relativt liten. För mikroorganismer (bakterier, svampar med flera) visar studier att det finns betydligt fler arter och grupper av mikroorganismer på ekologiska gårdar. Även mängden mikroorganismer och deras aktivitet är enligt internationella forskningsöversikter genomsnittligt större i ekologiskt brukade jordar än i konventionellt brukade.

Mikroorganismerna är fler och den biologiska aktiviteten större i ekojordar

Trots en relativt liten effekt av ekologisk produktion på nedbrytare, fann man i en litteraturöversikt ändå åtta procent fler arter i ekologisk produktion jämfört med i konventionell produktion [Ref 1]. För makroorganismer, till exempel daggmaskar och nematoder, fanns det för få studier för att dra generella slutsatser. Det fanns däremot i genomsnitt 19 procent fler arter/grupper av mikroorganismer i marken på ekologiska gårdar. Forskning har också dokumenterat en större mängd mikroorganismer i ekologiska jordar än i konventionella, samt en högre biologisk aktivitet i jordarna [Ref 2]. Det finns dock betydligt färre studier av hur ekologisk produktion påverkar mångfalden under jord än ovan jord.

Ekologisk produktion medför ofta att mer kol binds in i marken och en internationell forskningsgenomgång visar att ekologiska jordar genomsnittligt har en högre halt organiskt material än konventionellt brukade jordar (en högre mullhalt) [Ref 3]. Denna skillnad har dock inte visats för jordar i Sverige [Ref 4]. Jordens innehåll av organiskt material och en kontinuerlig tillförsel av växtrester och organiska gödselmedel (till exempel stallgödsel), vilket är vanligare i ekologiskt än i konventionellt lantbruk, gynnar livet i marken. (Läs mer: Kolinlagring i jordbruksmark – finns skillnader mellan ekologiska och konventionella jordar?).

Mer mykorrhiza i ekojordar men varierande resultat om mångfald

Mykorrhiza är en typ av svamp i marken som lever i symbios (ömsesidig nytta) med växter. Svampens hyfer (trådar av celler) koloniserar växtrötterna genom att växa in i dem. Hälften av den totala biomassan under jord kan bestå av mykorrhiza. Hyferna bildar ett nätverk i jorden som levererar näringsämnen, framförallt fosfor, till växten i utbyte mot kolhydrater. Olika arter och typer av mykorrhiza lever med olika grödor och är aktiva vid olika tidpunkter på året. Mykorrhizan bidrar till en stabilare jordstruktur och de utsöndrar ämnen som ytterligare bidrar till en stabil struktur. Andra positiva effekter av mykorrhiza är ökad torktålighet och motståndskraft mot skadegörare [Ref 5].

En del studier visar att mykorrhizan är mer varierad i ekologisk produktion och att den ökar med tiden efter omställning till ekologisk produktion [Ref 6]. Variationen (diversiteten) var störst i obrukade gräsmarker, något mindre i ekologiskt och minst i konventionellt brukad mark [Ref 6]. Detsamma har visats i studier av mykorrhiza i svensk jordbruksmark [Ref 7].

Andra studier har visat att det inte finns någon tydlig skillnad i mångfalden av arter och typer av mykorrhiza mellan ekologisk och konventionell produktion [Ref 5][Ref 8]. Jordbruksmetoder som kan påverka mykorrhizan, både mängd och diversitet, är jordbearbetning, tillförsel av växtnäring och bekämpningsmedel, växtföljd och förekomsten av grödor som inte lever i symbios med mykorrhiza. Dessa kan ha större påverkan än produktionsformen. Även markens egenskaper som näringsstatus, pH, halt organiskt material i marken påverkar förekomsten av mykorrhiza [Ref 7].

En stor mångfald av mykorrhiza kan antas gynna produktionen, särskilt den ekologiska [Ref 6]. Grödorna i ekoproduktionen gödslas i allmänhet inte lika mycket som i konventionell produktion och genom mykorrhizans stora system av svamptrådar kan den näring som finns i jorden utnyttjas bättre. Men att mäta mykorrhizans diversitet och hur de odlade grödorna påverkas i fält är komplicerat. Det finns exempelvis studier som inte visar något samband mellan aktivitet av mykorrhiza och ökad skörd, inte heller att jordbearbetning skulle ha någon inverkan på mängd eller mångfald av mykorrhiza. Arter av mykorrhiza kan också konkurrera med varandra så mångfald leder inte i alla fall till ökad skörd [Ref 9].

Stallgödsel och minskad jordbearbetning är viktigt för daggmaskar

Dagens kunskapsläge visar att ekologisk produktion kan ha positiva effekter på daggmaskar, men att andra faktorer som till exempel gröda, växtföljd, typ av gödsling (organisk eller mineralisk), jordbearbetning och markförhållanden ofta har större påverkan än produktionsformen i sig.

Det finns få studier över mångfalden av daggmaskarter och hur de påverkas av konventionellt och ekologiskt lantbruk. De studier som finns undersöker framförallt antalet daggmaskar och den totala biomassan. Det finns dock studier i långliggande försök som visar på fler arter av daggmaskar i ekologiska växtföljder jämfört med konventionella [Ref 13][Ref 14].

Vissa odlingsåtgärder som intensiv mekanisk jordbearbetning, stör daggmaskarna och de är därför färre i åkermark jämfört med gräsmarker eller permanenta beten [Ref 15]. Tillförsel av organiskt material i form av växtmaterial från skörderester, gröngödslingsgrödor och stallgödsel motverkar den negativa effekten av exempelvis intensiv jordbearbetning och ensidig odling och kan bidra till att behålla och återställa ursprungliga populationer av daggmaskar [Ref 16].

Mer om mykorrhiza

Enligt en litteraturstudie från 2006 finns flera studier som pekar på högre aktivitet hos mykorrhizan i ekologisk produktion jämfört med konventionell produktion. Men färre visar på rikare mångfald av olika typer av mykorrhiza. Det tar lång tid för nya arter och typer att återkolonisera mark där de inte funnits förut och de måste finnas i närheten [Ref 5].

I en holländsk studie undersöktes tretton par av närliggande ekologiska och konventionella fält med potatis och majs. Mångfalden av olika mykorrhizatyper var större inom och mellan de ekologiska fälten än i de konventionella. I genomsnitt fanns drygt sex olika typer i ekologiska fält och fyra typer i de konventionella fälten. Flest typer av mykorrhiza fanns i extensivt skötta gräsmarker. Sammansättningen av typerna i ekologiskt odlade fält var mer lik den i gräsmarkerna. I denna studie fanns ingen skillnad i längden rötter som var koloniserade av mykorrhiza [Ref 6].

Ju längre tid fälten hade varit omställda till ekologisk produktion, desto större var mångfalden av mykorrhiza. En slutsats var att ekologisk produktion kan bidra till att återställa en mer naturlig sammansättning av olika mykorrhizatyper [Ref 6].

En svensk studie där 25 olika typer av jordbruksmark undersöktes (5 platser med ekologisk åkermark, 15 med konventionell åkermark och 5 med gräsmark) visade tydliga skillnader i förekomst och mångfald av mykorrhiza i de olika jordarna. Störst mångfald fanns i den obrukade gräsmarken, något mindre i den ekologiskt brukade marken och minst i den konventionellt brukade. Man kunde inte se någon påverkan från jordtyp och geografisk plats [Ref 7].

En italiensk studie av majs visade högre aktivitet av mykorrhiza i ekologisk produktion. Svampen koloniserade mer av rotlängden och producerade fler sporer. Ju längre tid efter omställning, desto högre var mykorrhizans aktivitet. Höga halter av lättlöslig fosfor hämmar vanligtvis mykorrhiza, men något sådant samband fanns inte i denna studie. Den högre aktiviteten antogs istället bero på en större mångfald av växter, både ogräs och grödor i ekologisk produktion. Forskarna menade att ekologisk produktion aktiverar mykorrhizabildande arter som även finns i konventionell produktion [Ref 10]. Vall med klöver är särskilt gynnsam för mykorrhiza [Ref 5].

Liknande slutsatser kring växternas betydelse finns i andra studier. Generellt gynnas mykorrhiza av låga fosforhalter i jorden, mindre intensiv jordbearbetning och en mångfald av grödor, särskilt perenna. När två olika växtföljder studerades var koloniseringen mer omfattande i ekologisk produktion, men effekten av olika växtföljder var större. Den ena växtföljden hade mycket ogräs i form av åkersenap vilket kan vara negativt för mykorrhizan. Åkersenap och övriga Brassica-arter, bland annat kål och raps bildar inte symbios med mykorrhiza. Den ekologiska växtföljden som saknade detta ogräsproblem hade dubbelt så mycket rotkolonisering som samma växtföljd i konventionell odling [Ref 11].

En holländsk studie av mykorrhiza i lök visade ingen skillnad i artrikedom mellan ekologisk och konventionell produktion, men däremot en högre grad av koloniserade rötter i ekologisk produktion. Grödorna i växtföljden, platsen och mängden ogräs betyder mer för förekomsten av mykorrhiza, enligt denna studie [Ref 12].

En kanadensisk studie som jämförde ekologisk åkermark med som varit i ekologisk produktion i mer än 20 år och där fleråriga fodergrödor odlades med motsvarande konventionell åkermark visade inte någon skillnad i mångfald av mykorrhiza mellan de ekologiska och de konventionella fälten men att olika mykorrhizabildande arter gynnats av de olika brukningsmetoderna [Ref 8].

Mer om daggmaskar

Den jordbearbetning som daggmaskarna åstadkommer har en avgörande betydelse för omsättningen av organiskt material och för jordens struktur. De gör växtnäringsämnen tillgängligt för växterna och förbättrar jordens vattenhållande förmåga.

Daggmaskar har studerats i ett schweiziskt långliggande fältförsök med biodynamisk, konventionell och ekologisk produktion sedan 1978 (DOK-försöket). Räkningar 1991 och 1992 visade att både biomassan och antalet daggmaskar var större i de ekologiska växtföljderna. Det fanns fler unga daggmaskar och även fler arter av daggmaskar som gräver djupa vertikala gångar. Den totala mångfalden av daggmaskar var större i de ekologiska växtföljderna än i de konventionella [Ref 13].

En sammanställning av flera långliggande jordbruksförsök, inklusive det Schweiziska DOK-försöket, visade att biomassan av daggmaskar hade minskat kraftigt i växtföljder med konstgödsel och kemiska bekämpningsmedel. Längden på försöksserierna varierade mellan 5 och 170 år och i genomsnitt minskade daggmaskarnas biomassa med cirka 80 procent. Populationen av daggmaskar i ekologiska växtföljder var ungefär halverad jämfört med det ursprungliga läget i extensivt skötta gräsmarker. Konventionella växtföljder innebar ytterligare en halvering av antalet daggmaskar jämfört med de ekologiska växtföljderna. En bidragande orsak till att daggmaskarna försvinner antas vara höga halter av mineralkväve, försurning orsakad av konstgödsel och brist på tillförsel av organiskt material till marken [Ref 15].

En annan studie av daggmaskar i långliggande försök visade ett delvis annat resultat, att det var tillförseln av stallgödsel som var den viktigaste faktorn, inte om produktion var ekologisk eller konventionell. Den visade att de växtföljder, både ekologiska och konventionella, som fått stallgödsel hade dubbelt så många daggmaskar som växtföljder utan stallgödsel [Ref 16]. Stallgödseln bidrar med organiskt material och bakterier vilket är daggmaskarnas huvudsakliga föda.

En studie av parvisa fält med höstvete med ekologisk produktion och integrerad produktion (utan kemiska bekämpningsmedel) visade att det fanns fler daggmaskar och högre biomassa i de ekologiska höstvetefälten. Det var mer än dubbelt så många vuxna daggmaskar i de ekologiska fälten. På nio av de tolv platserna var det också fler arter av daggmaskar i de ekologiska fälten [Ref 14].

Effekten på förekomst av daggmaskar av omställning till ekologisk produktion undersöktes i en tysk studie. Undersökningen pågick 2001–2008. Totalt hittades nio arter av daggmaskar. Produktionsformen hade dock ingen tydlig effekt. Däremot hade grödan betydelse för några arter och nederbördsmängden för andra. Störst total biomassa av daggmaskar var det när nederbördsmängden var medelhög och då var biomassan störst i konventionell produktion. En art gynnades av ekologisk produktion, nämligen stor daggmask (Lumbricus terrestris) [Ref 17].

Referenser

1. Tuck, S. L., Winqvist, C., Mota, F., Ahnström, J., Turnbull, L. A. and Bengtsson, J. (2014), Land‐use intensity and the effects of organic farming on biodiversity: a hierarchical meta‐analysis. J Appl Ecol, 51: 746-755. https://doi.org/10.1111/1365-2664.12219

2. Lori M, Symnaczik S, Mäder P, De Deyn G, Gattinger A (2017) Organic farming enhances soil microbial abundance and activity—A meta- analysis and meta-regression. PLoS ONE 12(7): e0180442. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180442

3. Gattinger A, Muller A, Haeni M, Skinner C, Fliessbach A, Buchmann N, Mäder P, Stolze M, Smith P, Scialabba NE-H et al: Enhanced top soil carbon stocks under organic farming. PNAS 2012, 109(44):18226-18231. https://doi.org/10.1073/pnas.1209429109

4. Jan Eriksson, Lennart Mattson och Mats Söderström. 2010. Tillståndet i svensk åkermark och gröda, data från 2001-2007. Rapport Naturvårdsverket. https://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer/978-91-620-6349-8.pdf

5. P. Gosling, A. Hodge, G. Goodlass, G.D. Bending (2006). Arbuscular mycorrhizal fungi and organic farming, Agriculture, Ecosystems & Environment, Volume 113, Issues 1–4, Pages 17-35, https://doi.org/10.1016/j.agee.2005.09.009

6. Verbruggen, E., Röling, W.F.M., Gamper, H.A., Kowalchuk, G.A., Verhoef, H.A. and van der Heijden, M.G.A. (2010), Positive effects of organic farming on below‐ground mutualists: large‐scale comparison of mycorrhizal fungal communities in agricultural soils. New Phytologist, 186: 968-979. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03230.x

7. Manoharan L, Rosenstock NP, Williams A & Hedlund K 2017. Agricultural management practices influence AMF diversity and community composition with cascading effects on plant productivity. Applied Soil Ecology 115, 53–59. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.03.012

8. Schneider KD, Lynch DH, Dunfield K, Khosla K, Jansa J & Voroney RP 2015. Farm system management affects community structure of arbuscular mycorrhizal fungi. Applied Soil Ecology 96:192–200 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsoil.2015.07.015

9. Ryan MH & Graham JH 2018. Little evidence that farmers should consider abundance or diversity of arbuscular mycorrhizal fungi when managing crops. New Phytologist 220: 1092–1107. https://doi.org/10.1111/nph.15308

10. Bedini, S., Avio, L., Sbrana, C. et al. Mycorrhizal activity and diversity in a long-term organic Mediterranean agroecosystem. Biol Fertil Soils 49, 781–790 (2013). https://doi.org/10.1007/s00374-012-0770-6

11. Entz, Martin & Penner, K. & Vessey, Joseph & Zelmer, C. & Thiessen Martens, Joanne. 2004. Mycorrhizal colonization of flax under long-term organic and conventional management. Canadian Journal of Plant Science. 84. 1097-1099. https://doi.org/10.4141/P04-055

12. Galván, G. A., Parádi, I., Burger, K., Baar, J., Kuyper, T. W., Scholten, O. E., & Kik, C. (2009). Molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in onion roots from organic and conventional farming systems in the Netherlands. Mycorrhiza, 19(5), 317–328. https://doi.org/10.1007/s00572-009-0237-2

13. Pfiffner, Lukas & Mäder, Paul. (1997). Effects of Biodynamic, Organic and Conventional Production Systems on Earthworm Populations. Biological Agriculture and Horticulture. 15. 2-10. https://doi.org/10.1080/01448765.1997.9755177

14. Lukas Pfiffner, Henryk Luka, Earthworm populations in two low-input cereal farming systems, Applied Soil Ecology,Volume 37, Issue 3, 2007, Pages 184-191, ISSN 0929-1393 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2007.06.005

15. Blakemore, Robert. (2018). Critical Decline of Earthworms from Organic Origins under Intensive, Humic SOM-Depleting Agriculture. Soil Systems. 2.

16. Klaus Birkhofer, T. Martijn Bezemer, Jaap Bloem, Michael Bonkowski, Søren Christensen, David Dubois, Fleming Ekelund, Andreas Fließbach, Lucie Gunst, Katarina Hedlund, Paul Mäder, Juha Mikola, Christophe Robin, Heikki Setälä, Fabienne Tatin-Froux, Wim H. Van der Putten, Stefan Scheu. Long-term organic farming fosters below and aboveground biota: Implications for soil quality, biological control and productivity. Soil Biology and Biochemistry. Volume 40, Issue 9. 2008. Pages 2297-2308, ISSN 0038-0717. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.05.007

17. Ulrich Irmler, Changes in earthworm populations during conversion from conventional to organic farming, Agriculture, Ecosystems & Environment, Volume 135, Issue 3, 2010, Pages 194-198, ISSN 0167-8809 https://doi.org/10.1016/j.agee.2009.09.008

Sidansvarig: janne.nordlund.othen@slu.se