Skovbunden

Undersøg skovbundens lagdeling, surhedsgrad og humusindhold.

Undersøg jordbundens kemi. Tegning: Eva Wulff.

Kort om forløbet

Undersøgelse af jordbundstyper i forskellige områder af skoven med henblik på surhedsgrad, humusindhold og skovbundens lagdeling (jordbundsprofil).
 

Formål

Eleverne skal arbejde med sammenlignende undersøgelser af jordbundens fysiske sammensætning (især humusindholdet) og jordens surhedsgrad (pH) med henblik på at opnå forståelse af sammenhænge mellem de kemiske forhold i jordbunden, herunder indhold af tilgængelige næringssalte og plantevækst.
 

Forberedelse

Vælg mindst to forskellige typer skov, fx nåleskov og løvskov. Det vil være en fordel, at du på forhånd har sikret dig, at nåletræerne står på en morbund, og at løvtræerne, fx  bøg eller endnu bedre ask, står på en muldbund. På ekskursionen med eleverne vil det være relevant at grave en jordbundsprofil på de pågældende lokaliteter.

Kontakt den lokale skovfoged, både for at få tilladelse til at grave og udtage jordprøver og for at eleverne kan få svar på eventuelle spørgsmål.

Eleverne kan med fordel inddeles i grupper som hver har ansvar for en type undersøgelse.
 

Sådan gør du


Jordbundsprofil

Grav med spaden et lodret hul ned til mineraljorden på den udvalgte lokalitet, ofte ca. ½ meter. Skær den ene side af hullet rent med spaden, så de forskellige lag i profilen fremstår tydeligt.

Notér om der ligger vissent løv fra ét eller flere år (det siger noget om omsætningshastigheden). Mål tykkelse på de forskellige lag, og noter deres bestanddele (grus, sand, ler). Tegn en skitse af profilen – og skriv mål og beskrivelser af jorden på skitsen.

Tag jordprøver ud fra rodzonen (5 – 10 cm. dybde), (eller evt fra hvert af lag) – og læg dem i klare plastikposer som I mærker med dato, sted, lag i profilen mm.

Husk at fylde hullet op igen, når I er færdige. Tag tilbage på skolen.
 

Undersøgelse af jordbundens surhedsgrad (pH)

Kom lidt jord fra rodzonen (5-10 cm’s dybde) i et reagensglas. Fyld demineraliseret vand i reagensglasset, til ca. dobbelt højde af jorden. Ryst reagensglasset kraftigt, og lad det derefter stå – gerne i ½ - 1 time. Sæt mærkat på reagensglasset med navn og lokalitet m.m.

Mål pH med pH-meter eller stick. Ved brug af stick dyppes de farvede felter i vandet og aflæses efter ca. 1 minut. Vælg en stick med et måleområde der ikke ligger i udkanten af den aktuelle måling. Notér resultatet i skema. Hvis I bruger pH-meter, skal I nøje følge manualen til instrumentet.

For at eleverne kan få et mere håndgribeligt forhold til begrebet surhedsgrad (pH) kan I evt. arbejde med aktiviteten ”Smag og pH”.
 

Undersøgelse af humusindhold

Lav kun måling på jord fra rodzonen (5 – 10 cm´s dybde) (I kan evt. udvide forsøget og måle humusindhold på alle lag i en podzolprofil).

Tør jorden grundigt, fx på foliebakker på radiator eller i tørreskab. Afvej 5 g af den tørre jord i en digel som anbringes på stativ – gerne i et stinkskab. Sæt en tændt bunsenbrænder under og udglød jorden indtil det ikke ryger mere. Dette tager normalt ca. ½ time.

Bunsenbrænder, digel og digeltang.
Tegning: Eva Wulff

Udregn derefter humusprocenten - brug dette skema:

 


Udregning af humusindhold

Lokalitet

1.

2.

3.

Vægt i gram

1

Digel + tørret jord (5 g)

 

 

 

2

Digel + udglødet jord

 

 

 

3

Vægttab (1 – 2)

 

 

 

Humusprocent =

   Pkt. 3 (vægttab) x 100 %
       
5 (vægt af tør jord)

Humus%

 

 

 

 

 

Baggrund

I skovbunden forekommer der en lang række forskellige jordbundstyper, hvor muld- og morbunden er yderpunkterne. Skovbunden kan udvikle sig forskelligt over en længere årrække bl.a. afhængigt af, hvad jorden består af og hvilken vegetation der vokser på den.

 

Jordprofiler i skoven.
Tegning: Eva Wulff.

Til tegning
Vand og luft udgør ca. halvdelen i både muld og mor, mens humus og mineraler udgør den anden halvdel. Luft/vand-forholdet svinger efter vejret og planternes forbrug, men mor er iltfattig, muld er iltrig. Nedbrydningen af dødt organisk stof er hurtig i muld, langsom (under syredannelse) i mor. Det giver et lavt - men vigtigt - indhold af humus i muld og højt indhold af humus (råhumus) i mor.

 

Muld

Muldjordens profil er karakteriseret af at den ikke er tydeligt lagdelt. Det tilførte organiske materiale, især blade, nedbrydes af jordbundsorganismerne, de bundne næringsstoffer frigøres og de svært nedbrydelige stoffer, humusstofferne, blandes med mineraljorden især ved regnormenes aktivitet. Profilen er mørkest ved overfladen og bliver gradvist lysere længere nede i jorden. Mørkfarvningen skyldes humusstoffer.

Muldjordens øverste del har krummestruktur. Der er kalk i jorden, hvilket bl.a. neutraliserer humussyrer og syreregn. Surhedsgraden ligger normalt i området 5,5 < pH < 7 (neutral), somme tider endog større end 7 (dvs. basisk). Organisk materiale nedbrydes både af svampe og bakterier. De mange regnorme medvirker til god udluftning (dvs. jorden er iltrig) og opblanding af jorden, som er næringsrig.
 

Mor

Morbundens profil er karakteriseret af, at den er tydeligt opdelt i lag. Det øverste lag består af uomsat organisk materiale (i granskoven: nåle), der er presset sammen til et tørvelag. Nedenunder er et lag af sort råhumus der ikke er blandet med mineraljorden. Dernæst følger et lag af blegsand, som er udvaskningslaget, hvorfra forskellige ioner er udvasket. Disse ioner (bl.a. jern- og aluminiumioner) udfældes i det følgende lag, der kan blive meget hårdt (fx al-laget på heden). Nederst i profilen findes den ofte upåvirkede mineraljord.

Der er ingen krummestruktur, ligesom jorden mangler kalk. Jorden er relativt sur med pH < 5,5, hvilket betyder, at der forekommer få, små regnorme og at nedbrydningen udelukkende foregår ved hjælp af svampe - dvs. at omsætningen sker langsomt og at jorden er næringsfattig. Morjorden er generelt iltfattig. Grantræer påvirker jordbunden i sur retning.
 

Jordens surhedsgrad

Jordens surhedsgrad i rodzonen har stor betydning for omsætningen i jorden, da bakterier og regnorme bedst trives ved pH ~ 7. Disse organismer kan ikke leve ved pH < 5,5. I jord med pH < 5,5 foregår nedbrydningen derfor fortrinsvis ved hjælp af svampe, hvilket medfører en langsom nedbrydning med risiko for mor-dannelse. På kalkrige jorde ligger surhedsgraden sjældent på pH > 8 (basiske jorde). Kalkholdig jord rummer normalt mange jordbundsorganismer og er generelt frugtbare jorde med en god omsætning.

Jordens surhedsgrad er bestemmende for mange plantenæringsstoffers opløselighed, dvs. mulige tilgængelighed for planterne. Som hovedregel gælder, at en sur jord med lave pH-værdier er udtryk for et lavt indhold af næringsstoffer. Kun et begrænset antal planter kan trives under sure forhold. Ved høje pH-værdier er der derimod et stort indhold af næringssalte i jorden.

Jordens surhedsgrad har således indirekte indflydelse på, hvilke planter der forekommer i den pågældende jord. Det er ikke surhedsgraden i sig selv der er afgørende, men dens betydning for næringsstoffernes tilgængelighed for planterne.

De fleste jorde har en surhedsgrad på  3,5 < pH < 8,5. Hovedparten af nytteplanter trives bedst i en jord, der har en pH-værdi lige under  7. Ved pH =  6,5 er alle vigtige næringsstoffer tilstrækkeligt tilgængelige, og den gode jordstruktur kan opretholdes. Dette er også den optimale surhedsgrad for de mikroorganismer der omsætter døde dyr og planter, hvorved de bundne næringsstoffer kan frigøres.

Det er kombinationen af flere faktorer, der er afgørende for dannelse af muld eller mor:
 

 

Mordannende

Mulddannende

Mineraljord

Kalkfattig
(sandjord)

Kalkrig
(moræneler)

Klima

Stor nedbør i forhold til fordampning

Mindre nedbør i forhold til fordampning

Træart

Højt C/N forhold
- især nåletræer

Lavt C/N forhold
- især løvtræer

Jordbundsfauna

Store regnorme
mangler

Store regnorme talrigt tilstede

Efter Sv. E. Abrahamsen: Biologiske jordbundsundersøgelser. Vort miljø 3.1. Gyldendal 1986.
 

C/N forhold i skovtræers blade

Forholdet mellem kulstof (C) og kvælstof (N) har betydning for nedbrydningshastigheden. Nedbryderorganismerne foretrækker kvælstofrigt materiale. En bakterie indeholder typisk ca. 5 C-atomer for hvert N-atom, har den brug for C og N i forholdet 5/1. Da bakterien imidlertid ikke kun skal udnytte føden til celleopbygning, men også skal bruge ca. ½ af føden som energikilde (hertil behøves ikke N), så vil det optimale C/N i føden være ca. 10/1.

Et højt C/N forhold betyder derfor lang  nedbrydningstid - som fx i nålene hos skovfyr (66/1): > 3 år nedbrydningstid i skovbunden.

Rødel har C/N = 15/1: < 1 års nedbrydningstid.

Træart

C/N i blade

Nedbrydningens
varighed

Rødel
Ask
Kirsebær
Avnbøg
Elm
Lind
Eg
Rødgran
Birk
Bøg
Ahorn
Rødeg
Bævreasp
Skovfyr
Douglasgran
Lærk

15/1
21/1
22/1
23/1
28/1
37/1
47/1
48/1
50/1
51/1
52/1
53/1
63/1
66/1
77/1
113/1

< 1 år
< 1 år
1,5 år
1,5 år
1,0 år
2,0 år
2,5 år*
3,0 år*
2,5 år
3,0 år
2,0 år
3,0 år*
2,5 år
> 3 år*
> 3 år*
> 3 år*

Efter Sv. E. Abrahamsen: Biologiske jordbundsundersøgelser, Vort miljø 3.1. Gyldendal 1986.
 

C/N forholdet er dog ikke eneste faktor af betydning for nedbrydnings-hastigheden. Indeholder bladene fx  garvesyre (bl.a. eg og bøg), ædes de ikke, før dette stof er nedbrudt eller udvasket.
 

Humus

Humus er et tungt omsætteligt, mørktfarvet, organisk materiale der dannes under den mikrobielle nedbrydning. Humus er en ikke-veldefineret kemisk forbindelse, idet humus kan dannes udfra mange forskellige stoffer. Humusstofferne, som er vigtige bestanddele af muldjordens krummestruktur, indeholder i sig selv store mængder plantenæringsstoffer, især kvælstof, fosfor og svovl, men disse stoffer er fast bundet og frigøres først, når humusstoffet langsomt nedbrydes.

Humusstofferne har således stor betydning som lager af næringsstof – altså både humusstoffet i sig selv, men især også ved sin evne til at binde en lang række positivt ladede næringsioner til sin negativt ladede overflade. Negativt ladede næringsioner, bl.a. nitrat (NO3-), kan således ikke bindes til humusstoffets (eller lerpartiklens) overflade, men vil i stedet kunne være opløst i jordvandet inde i krummen. Humusindholdet medvirker desuden til en løs og god jordstruktur, og forøger jordens evne til at holde på vandet, hvilket har stor betydning for planterne i tørre perioder.

På morjorden vil der ske en ophobning af humusstof på overfladen, idet fraværet af bl.a. regnorme vil bevirke en manglende opblanding. Disse humusstoffer nedbrydes kun langsomt under dannelse af relativt stærke syrer der medvirker til udvaskning af næringsstoffer samt udfældning af bl.a. jern- og aluminiumsforbindelser under blegsandet.

Bemærk: En vigtig fejlkilde i beregningen af humusprocenten er bl.a., at det kemisk bundne vand også forsvinder.

Hvem, hvad, hvor

Fag:Fysik/Kemi, Biologi, Geografi
Klasse:7. - 9. klasse
Sted:Skov
Årstid:Forår, Efterår

Grej

I skoven

  • pH-meter eller pH-sticks (f.eks. pH 0-6, 4-7 og 5-10)
  • Demineraliseret vand
  • Reagensglas m. propper (eller lignende beholdere)
  • Spade
  • Tommestok
  • Beholdere eller klare plastikposer til jordprøver
  • Papir og blyant til notering af resultater og til tegning af jordbundsprofil
  • Mærkater

I skolen

  • Digel
  • Digeltang
  • Stativ
  • Bunsenbrænder
  • Jordprøver
  • Helst et stinkskab
  • Vægt

 

Tid

2 lektioner i skoven.
2 lektioner på skolen (ekskl. tørring af jordprøve).

Undervisningsmål

Relaterede Fælles Mål for fysik/kemi bliver sat ind her, når de nye Fælles M...

Relaterede Fælles Mål for fysik/kemi bliver sat ind her, når de nye Fælles Mål er klar i 2014.

Kolofon

Forfatter: Keld Nørgaard, naturvejleder og fagkonsulent i natur/teknik og biologi.

Redaktør: Malene Bendix.

Tegninger: Eva Wulff.