Vattnet

Vatten är en förutsättning för matproduktion. Åkrarna behöver tillräckligt med vatten, men ändå inte för mycket. Odlaren kan inte bestämma hur ofta eller hur kraftigt nederbörden kommer, men genom att välja rätt odlingsmetoder kan man underlätta åkrarnas anpassning till såväl torka som för mycket nederbörd.

Case study

En regnig vinter

Skötseln av marken är ett långsiktigt arbete, och det är lätt hänt att markstrukturen skadas av odlingsåtgärder eller åkertrafik. Här berättar några odlare vilka åtgärder det lönar sig att satsa på och vilka man ska undvika. Grundförbättring av åkrarna och växttäcke vintertid lyftes fram som de viktigaste åtgärderna med hjälp av vilka åkrarnas vattenbelastning kan hanteras.

Bild 8. Under regniga höstar och vintrar kan näringsämnen och matjord, som odlaren med stor möda skött om, spolas ut i vattendragen med ytavrinningen. Bild: Eliisa Malin.

Bild 9. Niko-Matti Laninkinen från Loimaa anser att det är speciellt viktigt att odlingsåtgärderna sker i rätt tid och att växtföljden är bra. Bild: Soja Sädeharju.

Om du plöjer i vilket före som helst och kombinerar det med ensidig växtföljd kan du räkna med problem.

– Jordbrukare Niko-Matti Lankinen, Oripää

Bild 10. Näringsämnena förvaras bättre i en obearbetad åker än i en bearbetad åker, säger Markku Suomi från Letala.

De skördade växternas rötter fungerar som vertikala täckdiken. Om marken bearbetas på hösten förlorar man den här effekten, och förstör också maskarnas gångar som också fungerar som rutter för vattnet. Det är viktigt att maskarna inte skadas och att deras levnadsförhållanden inte påverkas innan vintern kommer. Markbearbetningen stör markmikroberna och förstör svampmycelet som är viktigt med tanke på jordhälsan: i synnerhet mykorrhizasvampen, som gynnar en långvarig kolbindning i marken. Näringsämnena hålls också bättre kvar i en obearbetad åker än i en bearbetad, vilket gynnar både odlaren och miljön.

– Jordbrukare Markku Suomi, Letala

Den blå planeten

Har du någonsin tänkt på att du själv till mer än hälften består av vatten? Vattnet förenar allt levande, eftersom alla celler är fyllda med vätska. Vatten är en grundförutsättning för liv.

Bild 11. Den mänskliga bosättningen har redan i årtusenden koncentrerats kring vattnet, exempelvis vid stränderna kring Östersjön, vilket också det vittnar om vattnets betydelse. Bild: Soja Sädeharju.

Jorden kallas den blå planeten, eftersom jordklotet faktiskt är blått när man ser på det från rymden. Ungefär 70 procent av jordens yta täcks av hav. Om jordklotets yta skulle vara helt jämn, utan höjdskillnader, skulle planeten täckas av ett vattenskikt på 2,5 kilometer. Endast 3 procent av jordklotets vatten är sötvatten. Merparten av sötvattnet finns i fast form i glaciärer och inlandsis. Det sötvatten som är tillgängligt för människan utgör bara cirka en procent av allt vatten på planeten.(9)

Vattnets kretslopp eller den hydrologiska cykeln beskriver hur vattnet lagras och förflyttas mellan olika förråd. Det största vattenförrådet finns i världshaven, som innehåller hela 97 procent av jordklotets vatten. I flytande form finns vattnet också i vattenreservoarer på fastlandet och i marken. I atmosfären lagras vattnet i form av vattenånga. I fast form finns det i snö- och istäcket samt i tjälen i marken.

Bild 12. Vattnet transporteras mellan olika reservoarer med hjälp av nederbörd, avdunstning, avrinning och förflyttelse av fukt i atmosfären. Bild enligt källa 10.

Marken består av både en vattenomättad och en vattenmättad zon. Den senare kallas grundvattenzon. Den omättade markzonen fungerar som en port mellan atmosfären och grundvattnet: via den filtreras en del av regnvattnet ner i grundvattnet, och en del av grundvattnet återgår via markens ytskikt tillbaka till atmosfären.

Bild 13. I grundvattenzonen är markens porer helt fyllda med vatten. I den omättade zonen är bara en del av porerna fyllda med vatten. Vattenhushållningen i den omättade zonen har betydelse för bland annat växternas tillväxt och näringsupptagning, markens värmehushållning samt för transporten av närings- och övriga ämnen till yt- och grundvattnet. Bild enligt källa 10.

Växterna och vattenupptagningen

Växterna tar upp vatten ur marken med sina rötter. Vattnet tränger in i cellerna i växtens rothår genom osmos, dvs. genom ett halvgenomsläppligt membran. På samma gång utjämnas skillnaderna i koncentration, eftersom vattnet alltid rör sig från lägre till högre koncentration. Eftersom växtens cellvätska har en högre koncentration än vattnet i marken, kan vattnet tränga in i cellen genom osmos.

Osmosen orsakar ett tryck i cellen, som i sin tur ger upphov till turgor, dvs. saftspänning. Tack vare turgor och cellväggar som fungerar som stödstruktur i växtcellerna kan också späda växter hållas upprätt. Om växten inte får tillräckligt med vatten från marken vissnar den och förlorar sin stadga. Bevattning med saltvatten och överdriven gödsling leder också till att växten vissnar. Vattnet i marken får då en högre koncentration än växternas cellvätska, vilket göra att vattnet börjar röra sig bort från växten.

Från växternas blad avdunstar vatten upp i luften. På bladen finns speciella klyvöppningar som växten kan öppna och stänga för att reglera avdunstningen. Via klyvöppningarna tar växten också upp den koldioxid den behöver. En växt som lider av torka stänger klyvöppningarna på bladen för att vattnet inte ska kunna avdunsta. Då minskar också assimilationen.

Vattenbehovet varierar mellan olika växter. Djupt rotade växter med vaxyta på bladen klarar av torka bäst. I varm väderlek ökar växternas vattenkonsumtion, och även vinden ökar vattenavdunstningen. Med tanke på vattenupptagningen är det inte heller optimalt om marken är för våt, eftersom rotsystemet då lätt drabbas av syrebrist.

Den omättade zonen i marken är ytterst viktig för växterna. Markens biogeokemiska flöden, inklusive vattenflödet, sker i dess porer av olika storlek. Viktigast för växterna är de medelstora porerna, eftersom de håller kvar vatten som kan användas av växterna. I de stora porerna hålls vattnet kvar bara några dagar, även om markstrukturen är god.

När marken blir våt binds vattnet först i de små och slutligen i de stora porerna. Vattnet rör sig då inte fritt i porsystemet utan binds som kapillärvatten.

Kapillärvatten är vatten som stiger upp från grundvattenzonen till den omättade zonen i marken med hjälp av kapillärkrafterna. Tack vare den kapillära stigningen kan växterna också under torra perioder ta upp vatten från grundvattenzonen.

Finare jordarter har högre kapillaritet (kapillär stighöjd) än grövre jordarter, men stigningen sker ju långsammare, desto finare jordarten är.Lerjordar är därför torkkänsliga, eftersom den kapillära stigningen inte hinner ersätta avdunstningen från det snabbt upptorkande ytskiktet(10,11).

Jordbruket och vattnet

Vatten är ett existensvillkor för matproduktionen. Jordbruket använder 70 procent av världens sötvattenresurser. Skillnaderna mellan olika områden är dock stora, eftersom jordbruket i Europa och Mellanasien konsumerar 36 procent av sötvattenresurserna, medan motsvarade tal i Sydasien är 91 procent.(12)

När löst jordmaterial transporteras med erosionen till vattendragen orsakar jordbruket en belastning av fasta partiklar. Erosion uppstår främst till följd av regn och regndropparnas energi.

Bild 14. I Finland uppstår erosionen oftast när regnet eller snösmältningen ger upphov till ytavrinning. Till följd av klimatförändringen förväntar man sig dock att regnens omfattning och styrka kommer att öka också i Finland. Bild: Soja Sädeharju.

En god struktur och jordhälsa i åkermarken minskar effektivt näringsbelastningen på vattendragen. På samma gång underlättas transporten av överflödigt vatten från ytjorden till de djupare markskikten. Växtlighet minskar ytavrinningen av vatten och näringsämnen, binder näringsämnen och främjar tack vare rotzonen vattenabsorptionen i marken.(14)

En för stor näringsbelastning leder till eutrofiering av vattendragen. Med eutrofiering avses en ökning av vattendragens primärproduktion, vilket syns som en ökad algblomning. Eutrofieringen hotar mångfalden av organismer i vattendragen och ökar syreförlusten, och de eutrofierade vattendragen kan inte heller längre användas av människor.

Fosforbelastning uppstår när fosfor urlakas från åkrarna, antingen som partikelfosfor som är bundet till fasta partiklar eller i löslig form.

Plöjd mark har en högre erosionsrisk än oplöjd mark, och i synnerhet partikelfosfor urlakas lättare från plöjd mark.

Lätt bearbetad åker eller åker med växttäcke har i sin tur en högre risk för urlakning av löslig fosfor. Här är dock erosionen mindre, vilket minskar den totala fosforurlakningen.(14)

Kvävebelastning uppstår när kväve i nitratform urlakas från åkern till ett vattendrag. Rikligt regn genast efter gödslingen kan också leda till urlakning av ammoniumkväve som ytavrinning i ett vattendrag. Växterna tar upp det kväve de behöver i just nitrat- eller ammoniumform.(15) Det kväve som växterna kan utnyttja har alltså samma form som det urlakningskänsliga kvävet. Kvävet får sin lösliga form genom mineralisering som sker i marken. Urlakningsrisken påverkas av kvävemineraliseringens dåliga tajmning – växterna behöver rikligt med kväve i början av växtperioden, medan det mesta av mineraliseringen sker i slutet av växtperioden.(14)

Lyckligtvis kan man med passliga åtgärder dämpa såväl näringsavrinningen som erosionen. Dessa åtgärder är samtidigt det regenerativa jordbrukets åtgärder. Exempelvis växttäcke på åkrarna vintertid och skötsel av jordhälsan är effektiva åtgärder också med tanke på vattendragen.