Den här veckan skriver John Marble om ekonomin med att tillsätta gödsel till betesmarker, så vi tyckte att det var ett bra tillfälle att titta närmare på kväve och gödsel. Det här stycket är inspirerat av en del information som John gav om kväve och dess potentiella effekter.
En liten bakgrund
I sitt invigningstal 1898 som president för British Association for the Advancement of Science gjorde den berömde kemisten Sir William Crookes en fruktansvärd förutsägelse:De veteätande folken i världen skulle börja få slut på mat på 1930-talet. Anledningen – brist på kvävegödsel.
Kväve är ett viktigt växtnäringsämne och dåtidens bönder använde kväve i form av ammoniak från guano som skickades från Sydamerika för att förbättra skördarna. Men guano var en begränsad resurs, så Crookes uppmanade forskare att hitta en annan lösning.
Eftersom kväve utgör cirka 78 % av jordens atmosfär fokuserade den tyske forskaren Fritz Haber på en metod för att dra kväve från luften. Han och hans assistent, Robert le Rossignol, utvecklade ett sätt att katalysera ammoniak från väte och atmosfäriskt kväve. Carl Bosch, en BASF-forskare, skalade upp Habers bordsmaskin till produktion på industriell nivå, och Haber-Bosch-processen föddes. År 1913 producerade en tysk fabrik 20 ton gödselmedel om dagen med denna process.
Haber-Bosch-processen gjorde precis vad William Crookes hoppades och mer. Faktum är att det uppskattas att ungefär hälften av världens befolkning försörjs av syntetiska gödningsmedel. Det är 3 till 3,5 miljarder människor som matas tack vare Haber-Bosch-processen.
Det goda
Idag använder vi kväve från atmosfären och väte från metan i naturgas för att producera kemisk gödning. Det betyder att priset på gödselmedel stiger och sjunker med priset på naturgas. Vi kombinerar också ofta kväve med andra näringsämnen som fosfor, kalium eller svavel, näringsämnen som kan saknas i jordar.
Med korrekt gödsling ökar skördarna i allmänhet med 30 till 50 procent jämfört med vad bönderna skulle ha fått annars. Betesskördarna kan också öka. Forskning i Iowa har visat att gräsutbytet, mätt i termer av torrt foder, betesdagar eller ökningar i levande vikt hos stutar, kan ökas två till tre gånger eller mer med tillräcklig N-gödsling.
Huruvida du väljer att gödsla eller inte beror på behovet av ytterligare foder, ditt baljväxtinnehåll, din hantering och förhållandet mellan kostnad och vinst. För mer om att tänka på kostnad kontra vinst, kolla in John's piece den här veckan. För mer information om hur, när och varför man applicerar gödningsmedel, kolla in den här tvådelade serien:
Det onda och det fula
När vi sprider gödsel av något slag på en hage eller slåtterfält kan en del av kvävet förångas (avdunsta). Under goda förhållanden tas det mesta av kvävet upp av jorden, där markens mikroorganismer omvandlar det till en form som växter kan använda. Men kväve kan också gå förlorat till avrinning och erosion, vilket ökar risken för att N-molekyler hittar vägen till ytvatten, där de orsakar problem för biologiska system. Kväve kan också läcka ut i grundvattenförsörjningen vilket skapar ett akut hot mot folkhälsan på vissa ställen.
Att lägga till kväve i dina jordar kan också avskräcka baljväxter i dina betesmarker från att naturligt fixera kväve. När allt kommer omkring, varför fungerar allt det där om det redan finns gott om fritt kväve tillgängligt i jorden? Gödsling med kväve ökar också risken för för mycket nitrat i ditt foder. Slutligen, beroende på din jordtyp, kan tillsats av kemisk kvävegödsel i slutändan sänka jordens pH, vilket gör den surare med tiden. Faktum är att i områden där jordar inte är tillräckligt sura kan ett av recepten vara att gödsla.
Dödar kemiska gödningsmedel markmikrober?
Myten om att syntetiska gödselmedel dödar mikrober har fått mycket spel på sistone. Verkligheten är den motsatta, så låt oss ta en titt på vad vi vet om hur saker fungerar.
För det första finns det ingen kemisk skillnad mellan en nitratmolekyl från en organisk kvävekälla och en nitratmolekyl från en påse med syntetiskt gödningsmedel. Labs kan inte se skillnad, och det kan inte växter heller. Det som skiljer organiskt gödselmedel är dess långsamma utsläppshastighet jämfört med syntetisk gödsel som blir tillgänglig så snart gödselmedlet löser sig i vatten.
Kan denna snabba frisättning av näringsämnen vara farlig? När forskare körde försök de fann att tillsats av syntetisk gödsel inte resulterade i någon förändring i antalet bakterier eller svampar medan organiska gödselmedel visade en liten ökning av båda. Dessutomen tioårig studie När man tittade på skillnaden visade det sig att när det applicerades på rätt sätt hade kväve minimala effekter på markmikrober, markens biokemiska egenskaper eller markstrukturen.
Dr. Ray Wiel är författare till The Nature and Properties of Soils känneteckentexten på jordarna. Han säger till oss, "De flesta gödselmedel stimulerar faktiskt mikrobiell tillväxt, antingen för att de ger näringsämnen som mikroberna behöver eller oftare för att de stimulerar växttillväxt, och växten stimulerar mikroberna."
Han tillägger, "Den huvudsakliga situationen där gödningsmedel faktiskt dödar mikroberna är vattenfri ammoniak som injiceras i jorden i band." Medan jorden är ganska steriliserad i ett område med diameter på två eller tre tum runt injektionsstället, återkoloniserar mikroberna snabbt när ammoniakgasen försvinner eller löses upp i vatten, blir sedan ammonium och tas upp av växter.
Men hur är det med salterna i syntetiska gödselmedel?
Det är här kemisternas språk och resten av oss leder till förvirring. För en kemist är ett salt en förening som består av två eller flera joner. Bordssalt, eller natriumklorid, består av natrium- och klorjoner. Ammoniumnitratgödselmedel består av ammonium- och nitratjoner, så de kallar det också ett "salt".
Men den här typen av saltjoner beter sig annorlunda än natriumklorid. När det regnar efter att vi applicerat gödningsmedel, löser vattnet upp gödselmedlet till joner och tvättar ner dem i jorden. Jonerna skadar inte mikrober eller växter, snarare är de maten som de absorberar. Processen är densamma för organiska gödselmedel som kompost och gödsel. Processen är bara längre eftersom de större proteinerna och kolhydraterna måste sönderdelas och omvandlas till joner – exakt samma joner som gödselmedel producerar.
Du kanske inte trodde att du behövde veta allt detta om kväve och gödningsmedel, men nu när du gör det kan du använda den här informationen för att fatta bättre beslut om gödseltillämpningar, eller imponera på dina vänner och kollegor med några intressanta trivia. 🙂
