Det kribler og krabler under overfladen. Jorden under os er fuld af liv: Bakterier, svampe, rundorme og andre mikroskopiske organismer, som udgør jordlagets økosystem, og som har stor betydning for, hvordan planterne trives og vokser. For selv om organismerne er bitte små, er der millioner af dem i blot ét enkelt gram jord.
Organismerne påvirker de planter, der vokser i jorden på vidt forskellige måder. De rette organismer til en given afgrøde kan give så gode vækstbetingelser, at både sprøjtegifte og kunstgødning bliver gjort overflødige.
Udfordringen er blot, at der er så mange forskellige organismer, at vi kun kender en brøkdel af dem, og at vi endnu ikke helt har styr på, hvilke bakterier eller svampe, der er mest gavnlige for hvilke afgrøder.
Her kommer Morten Dueholm ind i billedet. Han er lektor ved Institut for Kemi og Biovidenskab på Aalborg Universitet. Han og hans kollegaer er verdenskendte for deres evne til at detektere og karakterisere mikroorganismer og finde ud af, hvad de kan, ved hjælp af moderne DNA-teknologi.
”Vi kigger ikke på hele organismen, men på dens genetiske fingeraftryk. Vi ser på ét gen, som findes i alle levende organismer. Det gen sekventerer vi ved hjælp af DNA-teknologi for at danne os et billede af, hvilke organismer, der er i et stykke jord,” siger han.
For at kunne fastslå, hvilke organismer, der findes i jorden, skal man have beskrevet og navngivet dem, så man kan genkende dem – og diversiteten er så enorm, at vi slet ikke kan det endnu, forklarer Morten Dueholm.
Omfattende kortlægningsarbejde
At vide, hvilke organismer, der findes i jorden, er ikke nok til at kunne udnytte deres tilstedeværelse optimalt. For at kunne det, skal man vide mere om den måde, de enkelte organismer opfører sig på.
Mikroorganismerne omsætter nemlig næringsstofferne i jorden på forskellige måder. Derfor har de stor betydning for, hvordan jorden fungerer. Når man gøder en mark, omsætter nogle af mikroorganismerne kvælstoffet til næringsstof for planterne. Andre mikroorganismer omsætter kvælstoffet til drivhusgasser.
Hvis man kan kende forskel på organismerne, kan man skabe et meget mere plantevenligt miljø i jorden og samtidig reducere CO2-aftrykket.
”Det kræver at man identificerer alle bakterierne og finder ud af, hvilke der er gode og dårlige. Dernæst skal vi finde ud af, hvordan landmændene kan skabe nogle forhold, der sikrer at det er de gode mikroorganismer, der er i jorden. Hvis ikke vi kan detektere dem og genkende dem, bliver det lidt på landmandens erfaring og mavefornemmelse,” forklarer Morten Dueholm.
Avanceret samarbejde
Sammensætningen af mikroorganismer i jordbunden bliver langt hen ad vejen påvirket af, hvilke planter, der i forvejen vokser der. Omkring rodnettet forsøger planterne at skabe en kultur af mikroorganismer, der er så god som mulig for deres næringsoptagelse. Det sker i et samspil mellem mikroorganismerne og planterne, hvor organismerne hjælper med at fordøje kvælstoffet, så planterne kan optage det. Til gengæld udskiller planterne næringsstoffer, som mikroorganismerne har brug for.
Samtidig fungerer bakterierne i jorden som en slags forsvar for planterne og hjælper dem med at bekæmpe skadelige organismer, som påvirker planternes trivsel og vækst. Derfor kan den rette sammensætning af mikroorganismer i jorden være et alternativ til at sprøjte med pesticider.
”Hvis man kan tilsætte jorden de mikroorganismer, som man ved, kan dræbe skadedyrene, er det en meget mere bæredygtig måde at skabe gode vækstbetingelser for planterne på. Det kan man gøre ved at optimere de naturlige forhold for de gode bakterier,” siger Morten Dueholm.
Biodiversitet giver stabilitet
Fordi planterne selv påvirker sammensætningen af mikroorganismer i jorden, kan man skabe et frugtbart miljø ved at rotere mellem forskellige afgrøder, forklarer Morten Dueholm.
”Man kan sammenligne det med vores eget tarmsystem. Man kan drikke en yoghurt for at få en god tarmflora, men man kan også sørge for at holde systemet i orden ved at spise en varieret kost. På samme måde er en stor diversitet af mikroorganismer i landbrugsjorden noget, der gør det hele mere stabilt,” siger han.
Hvis man kun dyrker meget få forskellige afgrøder på markerne, er det begrænset hvor mange mikroorganismer, der kan leve i jorden. Hvis man i stedet dyrker forskellige afgrøder fra år til år, skaber det større mangfoldighed i jorden og gør den mere frugtbar.
En anden fordel er, at hvis man skifter mellem afgrøderne, kan man undgå, at sygdomsfremkaldende mikroorganismer spreder sig. Disse er nemlig ofte meget artsspecifikke. En skadelig bakterie eller svamp, der angriber f.eks. hvede, vil ikke kunne finde noget at leve af, hvis afgrøden året efter er raps eller majs.
Skiftende afgrøder kan minimere gødning
Det er smart at kunne undgå skadelige bakterier i jorden, men det er mindst lige så smart, at man med målrettet rotation også vil kunne undgå at sprøjte med gødning. Blandt andet ved at sørge for at lade bælgplanter som f.eks. bønner indgå som en af afgrøderne i en rotationsordning. Bælgplanter har nemlig en særligt god evne til at trække næringsstoffer frem i jorden, og det vil andre planter kunne drage nytte af, hvis de efterfølgende bliver sået i den samme jord.
Inden vi kommer så vidt, ligger der dog et stort arbejde foran forskerne. Bakterier og svampe skal beskrives, navngives og katalogiseres, så man kan begynde at bruge den nye viden til at gøre jordbruget mere bæredygtigt. Ifølge Morten Dueholm vil det tage mellem fem og ti år.
”Vi mangler at beskrive og navngive en lang række af organismerne. Vi kan se, at de er der, men vi har ikke dyrket dem i et laboratorie endnu, så vi mangler stadig et sprog til at beskrive dem med,” forklarer han.
”Vi har kun navngivet ca. fem procent af alle de bakterier, der findes. Jeg vil tro at vi kan komme igennem dem i løbet af fem år, hvis vi bruger DNA teknologier til at beskrive dem frem for at isolere dem enkeltvis.”
Sprøjtefrit landbrug i 2030
Sideløbende med navngivningen og beskrivelsen af de forskellige mikroorganismer gennemfører forskerne forsøg med afgrøderotation og tilsætning af forskellige bakteriekulturer til landbrugsjorden for at blive klogere på, hvordan forskellige planter bliver påvirket af organismerne.
Jo længere frem i processen, forskerne kommer, desto mere viden kan de overføre mellem de to felter. Derfor regner Morten Dueholm med, at vi allerede indenfor de næste ti år vil kunne anvende vores viden om mikroorganismer til at skrue drastisk ned for både sprøjtegifte og kunstig gødning.
”Vi taler for øjeblikket meget om at beskytte biodiversiteten i form af insekter, planter og dyr. Det er mindst lige så vigtigt at beskytte biodiversiteten i jorden under os,” siger han.
