Graslendi, kolefni og loftslag – eru tengsl þar á milli?

Graslendi eða gresjur eru yngstu gróðurbelti jarðar. Elstu minjar (steingervingar) um grösin (Poaceae), sem eru lykilplöntur graslenda, eru einungis um 50 milljón ára gamlar en útbreiðsla graslendis hefst fyrst fyrir um 20 milljónum ára.

Það sem er sérstakt við grös og skyldar plöntur er að þær þróuðust samhliða sérhæfðum grasbítum, eins og jórturdýrunum, aðlöguð beitinni og þrífast betur með beitardýrum en án. Þessi aðlögun felst meðal annars í því að aðal vaxtarbroddur plantnanna er staðsettur svo neðarlega að hann skemmist ekki við beit og plantan heldur ekki einungis áfram að vaxa þó hún sé bitin heldur bætir einnig við nýjum sprotum. Þannig þéttir beit svörðinn jafnframt því að auka uppskeru. Með beitinni styrkja líka beitadýrin sinn fæðugrunn og er því hið fornkveðna „að beit sé hagabót“ alls ekki úr lausu lofti gripið. Viðhald eða ræktun úthagans fylgir því í megindráttum sömu lögmálum og ræktun túna – beit ásamt þeim skít/áburði sem henni fylgir er lykillinn að viðhaldi beitargróðurs í úthaga – eins og sláttur og áburður er ræktuðu túni. Við friðun gisnar svörðurinn, mosi, fléttur eða kjarrgróður koma inn. Þessar breytingar má greinilega sjá víða um land, bæði í gömlum túnum sem ekki eru lengur slegin og á svæðum sem hafa verið friðuð fyrir beit. Bæði mosi og fléttur eru mjög hægvaxta sem segir líka að framleiðslan, og þar með kolefnisupptakan, minnkar til muna. Þar sem hvorki mosi né fléttur hafa eiginlegar rætur þá veikist einnig svörðurinn sem verður viðkvæmari fyrir rofi af völdum vatns og vinda.

Kýr á beit í Senfinental, Berner Oberland í Sviss – í yfir 1.000 m hæð.

Til að grösin standist álag beitarinnar og nái að halda uppi framleiðslu lífmassa ofnajarðar er nauðsynlegt fyrir plöntuna að hafa sterkar rætur. Stærri hluti grasplöntunnar, eða 60-90%, er neðanjarðar í rótarmassa sem er umfangsmikill og nær djúpt í jarðveginn. Rætur grasa eru mjög fíngerðar og reyndist lengi vel erfitt að rannsaka þær. Það er ekki fyrr en á síðustu árum að tæknin gerir mönnum kleift að rannsaka neðanjarðarhluta og áætla hversu stór rótarmassi grasa er. Grasræturnar vaxa fram þar sem vatn og næringu er að finna á hverjum tíma, eru skammlífar og er því umsetning og velta rótarmassans mikil. Dauðar rætur verða eftir sem fæða fyrir niðurbrotsörverur og mynda jarðveginn. Ekki er óalgengt að rætur grasa nái niður á 1-2 m dýpi, jafnvel 3 m á þurrum stöðum á jörðinni. Vegna þess að virkni rótarmassans fer eftir vatni og næringu á hverjum stað og tíma, eru ræturnar ekki bara virkar og lifandi efst í jarðveginum heldur í öllu jarðvegssniðinu. Kolefni sem tekið er upp af plöntunni úr andrúmslofti getur verið komið niður á 2 m dýpi í jarðveginum eftir nokkra klukkutíma. Graslendisjarðvegur er því einstakur þar sem hann er mjög lítið lagskiptur og með með hátt hlutfall kolefnis í öllu jarðvegssniðinu. Ástæðan fyrir því að meira og minna allt akurlendi jarðar er staðsett á fyrrum náttúrulegu graslendi (praire, steppe, grassland) er einmitt sú að þar var langbesti jarðvegurinn til ræktunar; djúpur og næringarríkur með hátt hlutfall lífræns efnis (kolefnis) sem grös höfðu byggt upp á milljónum ára.

Hin mikla útbreiðsla graslendis á Íslandi er án efa til komin vegna beitarinnar. Eins og fram hefur komið færir beitin vistkerfið í átt að graslendi – á kostnað fléttna, mosa og kjarrlendis jafnframt því að þétta rótarmassann. Sú hugmynd hefur komið fram og er lífseig að ekki sé æskilegt að beita í halla þar sem beitin valdi rofi – að brekkur og halla þurfi að friða. Við friðun slíkra svæða minnkar hlutdeild grasa en mosi og fléttur koma inn í staðinn. Þar sem mosi og fléttur hafa ekki eiginlegar rætur gisnar svörðurinn, jarðvegurinn verður lausari og fer að síga niður hallann. Mikilvægi beitar til að viðhalda þéttum sverði í brekkum og miklum halla sést best í Svissnesku Ölpunum þar sem seljabúskapur hefur verið stundaður í hundruð – ef ekki þúsundir ára. Brattar brekkur Svissnesku alpanna eru víðast grasi grónar – og þar er þéttur og sterkur svörður sem er viðhaldið af beitardýrum sem ganga þar sumarlangt.

Oft er því haldið fram að plöntur á norðurslóðum, eins og á Íslandi, séu mjög viðkvæmar fyrir beit, sérstaklega vegna hins stutta sumars og lágs hitastigs. Það má færa rök fyrir því að þessu sé í raun þveröfugt farið. Hið stutta og breytilega sumar á norðurslóðum hefur kallað fram aðlögun plantna sem felst m.a. í því að norðurslóðaplöntur (og fjallaplöntur) treysta lítið á kynæxlun en fjölga sér aðalega með neðanjarðarenglum og –sprotum sem tengir ofanjarðarsprota á stóru svæði saman. Í mörgum gróðurlendum á norðurslóðum er mjög virkt neðanjarðaframfærslukerfi milli plöntusprota fjölmargra tegunda sem flytur næringu á milli, ef þarf. Ef einn sproti (eða fleiri) eru bitnir þá fá þeir aðstoð við að koma sér aftur af stað frá tengdum sprotum (systrasprotum) sem ekki voru bitnir. Þá skiptir líka miklu máli að ljóstillífun á norðurslóðum er möguleg nær allan sólarhringinn stóran hluta vaxtartímabilsins, sem getur gefið mikla uppskeru í stuttan tíma. Þetta eru allir þeir farfuglar sem hingað koma á hverju vori að sækjast eftir – kostnaðurinn við farflugið borgar sig og vel það. Því mætti heldur halda því fram að íslenskur úthagi sé sérlega vel aðlagaður nýtingu og standist beitina vel þann stutta tíma sem vaxtartímabilið er.

Það sem skilur grös og skyldar plöntur sérstakleg frá trjám og trjákenndum plöntum er hvar inneignin er lögð; þ.e. hvar plantan geymir mest af sínu kolefni. Trjáplöntur afsetja sitt kolefni hlutfallslega mest ofanjarðar, í í greinum, laufi og trjástofni, meðan grös og skyldar tegundir afsetja það aðallega neðanjarðar, í rætur og jarðvegsrenglur. Í graslendi getur allt að 98% af heildarkolefni vistkerfisins verið bundið í lífrænu efni í jarðveginum (öllu jarðvegssniðinu) meðan hlutfallið er öfugt í skógi þar sem meginforði kolefnisins er ofanjarðar og í efstu lögum jarðvegsins. Í rannsóknum á kolefnisforða í jarðvegi er algengast að taka sýni úr efstu 30 sm. Það gefur auga leið að þessi aðferðarfræði gefur villandi niðurstöðu þegar bera á saman kolefnisforða í graslendi annarsvegar og skóglendi hinsvegar. Samanburður á kolefnisforða í jarðvegi í skógi og graslendi, m.a. á Íslandi, sýndi greinilega að kolefnið í skógarjarðvegi var aðalega í efstu 10 cm ólíkt graslendinu þar kolefnið var í mun meira mæli dreift niður í dýpri jarðvegslög (sjá Bársena o.fl. 2014 – Global Change Biology). Samanburðurinn sýndi einnig að kolefni í jarðvegi tapaðist við að planta skógi í graslendi – og þó náði sýnatakan aðeins niður á 30 cm dýpi í þessu tilviki. Nýbirtar rannsóknir frá Skotlandi gáfu sambærilegar niðurstöður fyrir grasríkt mólendi þar sem plantað hafði verið m.a birki (Betula pubescens) og Skógarfuru (Pinus sylvestris) fyrir 12 og 39 árum. Mælingar sýndu að í skógarreitunum var kolefnisforðinn í jarðveginum minni en í óröskuðum samanburðarreitum –þ.e. kolefni hafði tapast úr jarðveginum við skógarplöntunina og ávinningur við kolefnisuppsöfnun í trjábolum ofanjarðar vann ekki upp heildartapið (sjá Friggens o.fl. 2020 – Global Change Biology). Fjölmargar rannsóknaniðurstöður sem fram hafa komið nú síðustu ár benda til að graslendi sé ekki síður – og jafnvel enn betur - til þess fallið að binda kolefni en ræktaður skógur. Það er því mikilvægt að afla gagna um kolefnisupptöku og kolefnisbindingu í mismunandi graslendisvistkerfum sem finnast á Íslandi.

Í frumathugun, sem gerð var í graslendi á þremur bæjum á Vesturlandi 2015 var kolefnisupptaka borin saman á sambærilegu friðuðu, léttbeittu og þungbeittu graslendi auk þess sem mælt var magn lífræns kolefnis í jarðvegi við þessa beitarþunga. Valin voru þrjú svæði svæði á hverjum bæ við reiti sem girtir höfðu verið af fyrir áratugum í þeim tilgangi að planta trjám, með beitt svæði hinu megin girðingar. Voru það annars vegar minni þungbeitt hólf þar sem skepnum var haldið til haga og hins vegar léttbeittar mun stærri girðingar með hóflegum beitarþunga. Niðurstaða þessarar frumrannsóknar sýndi að langtíma friðuðu hólfin voru minnst virk í CO2 upptöku og með minnstan lífrænan kolefnisforða í jarðveginum. Vaxandi beit sýndi aukna virkni í CO2 upptöku og hafði meira lífrænt kolefni í jarðveginum. Þar sem frumathugunin gaf nokkuð skýra niðurstöðu er mikilvægt að afla frekari gagna um áhrif beitar á kolefnisbúskap úthaga á Íslandi. Stendur til að gera þá rannsókn á næstu þremur árum með aðstoð fjárveitinga úr Rannsóknarsjóði í samstarfi innlendra og erlendra stofnana. Þá mun RML aðstoða við að finna hentug svæði til mælinganna og verður leitað til bænda um aðstoð við þá leit – sjá nánar á öðrum stað í þessu tölublaði.