Mikroelement

Följande är en sammanfattning av föredragningar och diskussioner vid en konferens med International Fertiliser Society i Cambridge i dec 2004: Micronutrients for Crops and Grass.
Beställning av individuella rapporter kan göras via http://www.fertiliser-society.org.

Mikroelement i kosten för människans hälsa och välfärd.
Micronutrients in the diet for human health and welfare.
J R Arthur. Rowett Research Institute, Aberdeen.

De mikroelement som är konstaterat nödvändiga för människor är:
järn, kobolt, jod, molybden, koppar, selen, mangan och zink.
Vidare har fluor betydelse för tandhälsan.
Diskussion förekommer om arsenik, krom, litium, vanadium, bly, kisel, bor, nickel.

Det kan noteras att en del av elementen också förekommer i miljödiskussionen som oönskade föroreningar i t ex gödselmedel.

Marginalen mellan nyttig dos och giftig mängd är ibland inte särskilt stor.:
Selen:  högsta rek. dagliga intag  0,2 mg        Bedömd toxicitetsrisk vid 1 mg.
Järn                                                18 mg                                                100 mg
Jod                                                0,15 mg                                                2 mg
Koppar                                            3 mg                                                  100 mg
Zink                                               15 mg                                                  500 mg

I rapporten genomgås kort vad man vet om ämnens funktion  i kroppen och symptom vid brister.

Översatt citat av slutmeningarna i Slutsatser:
".... Är mikroelement ett problem i människans näringsförsörjning? Svaret är "ja", men mycket mer forskning måste till för att man ska kunna svara på vilka element som är kritiska och vad som är de viktigaste problemen. I princip kan en försörjning som är tillräcklig i ett visst fall vara helt otillräcklig i en annan, beroende på antagonistiska faktorer och samspel. Forskningen fortsätter att arbeta med dessa frågor. .."

En fråga under diskussionen: Är vår moderna diet med råvaror från ett högproducerande jordbruk fattigare på mikroelement än äldre tiders mat?
Detta sågs inte som en stor fråga. Mycket större är andra förändringar i kosten och i matberedningen.

Mikroelement i växten: fysiologisk funktion, upptagning och rörlighet.
Micronutrients in plant physiology: functions, uptake and mobility.
E A Kirkby, University of Leeds, UK
V Römheld, University of Hohenheim, Germany

Kriteriet för ett essentiellt, nödvändigt, ämne är att växten inte kan fullfölja en hel livscykel utan detta ämne.

Mikroelement nu konstaterat essentiella: järn, koppar, molybden, zink, bor, klor och nickel.

Element med gynnsam inverkan i vissa fall : natrium (knappast ett mikroelement), kisel..

I rapporten finns en aktuell sammanfattning av hur respektive element fungerar i växten, vilka enzymer och processer det behövs till osv.  Här nämns bara kort  vad som står om bristsymptom, halter och rörlighet.

Järn
Brist yttrar sig som gulnad (kloros) i de yngre bladen. I spannmål blir det längsgående strimmor.
Halten vid brist är omkring 50-100 mg/kg.

Mangan.
Manganbrist yttras sig först som kloroser i yngre blad (till skillnad mot magnesiumbrist som börjar i äldre blad). Senare kan i vissa växter (havre) utvecklas gråa fläckar (gråfläcksjuka).
Halter vid brist 10-20 mg/kg.

Koppar.
Kopparbrist påverkar mest de reproduktiva delarna, frö- och fruktsättning. Pollen försvagas vid kopparbrist. På bladverket kan uppstå kloros i bladspetsar (gulspetssjuka) och missbildningar.

Molyden.
Molybden medverkar i kväveomsättningen (nitratreduktas), men alla dess funktioner är inte kända.
I praktiken är det särskilt för kålväxter man behöver tänka på molybden.

Zink.
Zinkbrist kan både tillväxtstörningar och minskad motståndskraft mot sjukdomar.
Inget problem i Sverige.

Bor.
Det är anmärkningsvärt att man trots all forskning inte lyckats få fram riktigt varför bor behövs. Att det finns i cellväggar och membran är ingen riktig förklaring.
Borbrist påverkar bl a tillväxtpunkter och kan ge svåra störningar.
Halter vid brist 20 - 70 mg/kg för tvåhjärtbladiga, 5-10 för enhjärtbladiga, alltså sädesslagen.

Klor.
Det det gäller är kloridjonen, som alltså finns i vanligt salt. 100-200 mg/kg behövs för optimal tillväxt, men den aktuella halten är oftast mycket högre.
Klorbrist kan bara hittas i jordbruksområden långt från havspåverkan.

Nickel.
Har påvisats vara essentiellt i omsorgsfulla försök. Enbart av teoretiskt intresse.

Upptagning av mikroelement.
Det göres en detaljerad genomgång för varje element. För de flesta gäller att den totala mängden i marken är hög jämfört med behovet. Problemet är löslighet och transport till rötterna. Växten medverkar aktivt genom att utsöndra sura och komplexbildande ämnen som lösgör mikroelement. Samspel med mikroorganismer och mycorrhizabildning är viktiga. Rotmiljön, markens pH-värde och struktur spelar stor roll.

Rörligheten i växten.
Växten har två transportsystem: xylem (kärlen) som för vatten och näring från roten till de växande delarna och phloem (silrören) som  för fotosyntesprodukter (socker etc) från bladen till rötterna. Xylemtransport är viktigt för allt som upptas via roten, phloemtransport för ämnen som upptagits via bladen eller som ska flyttas inom växten.

Järn
Eftersom brist först drabbar unga skott har järn ansetts vara svårrörligt inom växten. Å andra sidan har klarlagts att i vissa fall kan vissnande blad släppa ifrån sig järn som då kan translokeras till ny tillväxt. Järn bör alltså var rörligt i phloemet och en bladgödsling skulle kunna sprida sig i växten. Å andra sidan är det svårt för bladapplicerat järn att komma igenom bladens skyddande ytterskikt, och därför ät kelaterat järn viktigt vid bladgödsling.

Mangan.
Mangan är svårrörligt i växten. Phloemtransporten är mycket begränsad. Gamla blad släpper inte ifrån sig mangan för translokering.
Vid bladgödsling: kelaterad mangan har något bättre rörlighet i växten än okelaterat.

Koppar.
Har begränsad rörlighet i växten

Molybden.
Motsägande rapporter.

Zink.
Begränsad rörlighet. Vid begynnande avmognad kan dock zink bli rörligt för translokering.

Bor.
För de flesta växter orörligt i phloemet, vilket betyder att en bladgödsling inte "sprider sig". Emellertid har nyligen visats att för vissa växter (kålväxter, morötter, ärter) bor har större rörlighet än man trott.

Management av rotmiljön.
Här är det väldigt många omständigheter som spelar in. Några exempel som nämns:

pH-värdet i marken och rotzonen. Det gäller inte bara rätt kalkning. Om kväve ges som ammonium blir det en lokal försurning i rotzonen som befordrar upptaget av element som järn och mangan.

En ovannämnd försurning av rotzonen underlättar motståndskraften mot rotdödare. Klorid kan ytterligare hjälpa till här (kalisalt eller N som ammoniumklorid).

Biologisk aktivitet är ofta gynnsam. Gröngödsling etc.

En del bekämpningsmedel kan inverka negativt på rotmiljön.


Mikroelement i marken och odlingssystemen: förekomst och tillgänglighet.
Micronutrients in soil and agrosystems: occurrence and availability.
A E Johnston, Rothamsted, UK

Jordarnas halt av mikroelement bestäms i första hand av utgångsmineralen, i andra hand av vad som hänt under utvecklingens och odlingens gång. Totalmängden säger föga om växttillgängligheten.

Olika extraktionsmedel använts för att karakterisera tillgängligheten. Dessa varierar mellan olika länder. Det viktiga är att de är testade och kalibrerade i fältmässiga försök.

Avgörande för växtens upptagning av mikroelement är hur rotzonen fungerar. Växten är mycket aktiv. Den utsöndrar sura och komplexbildande ämnen som underlättar upplösning och transport till roten. Det har konstaterats att så mycket som 50% av det organiska kol som växten transporterar till rotsystemet avsätts till marksystemet (som exudat, snabbt avdöda rothår etc). Detta har en betydande inverkan.  Mykorrhiza är en annan viktig faktor.

Järn.
Teoretiskt borde 0,5 ppm järn i marken räcka för växten. Det finns ofta över 20 000. Detta illustrerar vad som ovan sagts om tillgänglighetens betydelse.

Mangan.
Liksom för järn är det inte mängden som är intressant utan tillgängligheten. Mängden är stor nog för att giftverkan av mangan kan uppstå (under sura förhållanden och dålig syretillgång).
Mest utsatta för manganbrist är kalkhaltiga organiska jordar, men manganbrist förekommer också på mer allmänna jordbruksjordar.
Kalla, våta vårar kan ge manganbrist, kanske på grund av försämrad rotaktivitet under dessa förhållanden.

Grödorna tar upp mellan 500 och 1000 g Mn/ha. Brist avhjälpes bäst med bladgödsling.Att ge mangan till marken är ineffektivt.

Det finns ingen bra jordanalys för mangan.

Zink.
Zink finns i de flesta fall inte bara i tillräcklig mängd utan också med tillräcklig tillgänglighet. Under nordeuropeiska förhållanden är zinkbrist sällsynt.

Koppar.
Koppar binds hårt i marken och gödslingsbehov är inte ovanligt.

Molybden.
Molybden binds hårdast i sura jordar.
Kalkning av sura jordar kan vara tillräckligt för att avhjälpa molybdenbrist, men ett alternativ är att tillföra Mo. Emellertid bör observeras att Mo i djurfoder inte bör överstiga 5 mg/kg ts, för Mo är giftigt särskilt för idisslare.

Bor.
Bor kan vara lågt i jordar med ursprung i sura vulkaniska bergarter (granit etc). Det binds hårt i alkaliska jordar.
Borbrist kan uppstå i många grödor. Bor har också betydande inverkan på kvaliten.

Klor.
Det är klorid det gäller. Klorid är vanligt i naturen och har en betydande naturlig cirkulation.
I extremfall kan brist uppstå, men knappast i växteuropeiska lägen. Det spelar också in att kaliumklorid är ett vanligt gödselmedel.
Men klorid kan påverka grödor på andra sätt, positivt och negativt, men detta hänger knappast samman med dess roll som mikroelement.

Kisel.
Kisel är ett vanligt element i mineralriket, det näst vanligaste efter syre. Men tillgängligt kisel är en annan sak.
Det finns inte biokemisk grund för att förklara kisel essentiellt, men det är klart att i många fall har man positiva effekter av kisel. Växter med god kiseltillgång är ofta styvare, mera resistenta mot svampsjukdomar och t ex mangantoxicitet.
Skördeökningar av silikat har ibland förklarats med att kisel gör fosfor mera tillgängligt.
I ett långvarigt försök på Rothamsted har dock såpass tydliga och uthålliga effekter av att lösligt natriumsilikat applicerats att man ställer frågan om det inte är kisel själv som ger den positiva effekten.

Mikroelement specifikt av betydelse för husdjuren.
En tillräcklig mängd i växterna anses vara den bästa vägen att säkra husdjurens försörjning.

En genomgång av förekomst och tillgänglighet göres för kobolt, selen, fluor, nickel, krom och jod. Här tas upp några få aspekter.

Kobolt.
Kobolt behövs för baljväxternas biologiska kvävefixering.

Fluor.
Fluor behövs för djurens tänder liksom för människans. Men överskott av fluor kan leda till vissa problem och skador.
Fluor finns i råfosfater och därmed i superfosfat samt i mindre mängder i andra fosforgödselmedel. Kan det leda till oönskad ackumulation i marken?  I långliggande försök på Rothamsted har 100 års gödsling med superfosfat inte lett till anmärkningsvärd ackumulation.

Ur Concluding remarks, översatt citat:
"...En komplicerande faktor är .. att tillgängligheten av mikroelement skiftar med förhållandena i marken. Förbättringar i analystekniker på senare år, både vad gäller växt- och jordanalys utlovar bättre diagnosmöjligheter. Korrektion av brister och underoptimal försörjning ger möjlighet till bättre optimering av odlingen. Detta under förutsättning att mikroelementen tillförs i effektiv form och på lämpligt sätt, antingen som bladgödsling eller tillförsel till marken.".


Mikroelement i växtproduktionen.
Micronuutrients in arable and field vegetable crop production.
I R Richards, Ecopt, UK.

Odlaren möter flera problem när han ska identifiera och behandla mikroelementbrister.
* Bristen behöver inte synas i grödan.
* Bristsymptom kan synas, men de påverkar inte skörden eller kan vara övergående.
* Symptom syns inte allmänt men på vissa fläckar.
* Arter och sorter har olika känslighet.
* Bristsymptom för mer än ett element försvårar tolkningen.
* Synliga symptom kan förväxlas med sjukdomssymptom eller t o m förgiftningssymptom
* En brist kanske inte påverkar skörden, men kvaliten som foder.
* En brist kan synas på ett fält där tidigare inga brister kunnat spåras.

Markens påverkan.
För bor, koppar, mangan, och zink spelar markens pH stor roll. Överdriven kalkning ska undvikas.

För molybden är det tvärtom. Brister uppstår lättare på sura jordar och kan åtgärdas genom kalkning.

Kontakten mellan rötter och mark är viktig. Grönare hjulspår kan betyda att manganförsörjningen där är bättre. Marken i allmänhet är för lucker.

Hög fosforhalt kan försvåra mikroelementförsörjning


Bor.
Bortförsel med skörd: omkring 300 g/ha
För tvåhjärtbladiga grödor kan halter under 20 mg/kg indikera brist.
Känslig grödor: betor, morötter, kålväxter, sallat.
Typisk gödsling: 2-2,5 kg B/ha till marken eller 0,6 kg B i 0,2-0,5% lösning som bladgödsling. En bladgödsling måste oftast upprepas under växtperioden då bor inte transporteras till nytillväxten.

Koppar.
Bortförsel med skörd ca 80 g/ha.
Man har beräknat att i UK 15% av betorna och 5% av spannmålen har viss kopparbrist, i Skottland 30% av spannmålen.
Gödsling: 5-10  kg Cu/ha som kopparsulfat avhjälper bristen för flera år. Alternativt ca 1 kg Cu som bladgödsling med kopparoxyklorid.

Järn.
Typisk bortförsel 200-500 g/ha.
Inom Europa förekommer järnbrist huvudsakligen i Medelhavsområdet.
Gödsling: 100 g Fe/ha, kelaterat, som bladgödsling. Behöver i allmänhet upprepas flera gånger.

Mangan.
Bortförsel ca 1 kg Mn/ha för spannmål och 2 för sockerbetor
Sockerbetor, havre, korn och ärter tycks vara känsliga för brist.
20 mg Mn/kg anses som en gräns för brist, för betor 30.
NPK gödselmedel, i synnerhet radspridda, ökar manganupptaget.
Gödsling: 1,5-2,5 kkg Mn/ha som mangansulfat eller lägre mängd manganchelat som bladgödsling.
Ett problem kan vara att brist uppstår innan det finns bladmassa att gödsla. Betning av fröet man Mn kan vara en hjälp i sådana fall.

Molybden.
Bortförsel med skörd: 4-5 g/ha.
Blomkål, sallat, ärter, klöver och spinat är mer känsliga är flertalet andra grödor.
Gödsling: 10 g Mo/ha vid tvåbladstadiet följt av 15 före blomning som bladgödsling.

Zink.
Bortförsel med skörd: ca 200 g Zn/ha.
I Europa ett problem mest i Medelhavsområdet och till majs längre norrut.
Gödsling: 300-500 g Zn/ha som bladgödsling om brist är diagnosticerad.


Klorid.
Ca 100 mg Cl/ kg är absolut nödvändigt , men halten är ofta 0,2-2%. För potatis har angetts en kritisk halt på 1300 och för vete och korn 1200-4000.

En kommentar för Sverige:
2000 mg Cl/kg i 5000 kg betyder 10 kg.
Halten i nederbörd i Skåne är ca 1.5 mg/l. 600 mm ger 9 kg. I Närke ca tredjedelen. Men det tillkommer deposition som fasta partiklar från luften, inte kvantifierat.
En gödsling med 40 kg Kalium ger 35 kg Cl.
För potatis och andra grödor som inte får kaliumklorid ska kloridfrågan tydligen inte helt negligeras.


Typer av mikroelementprodukter och deras utveckling
Micronutrient products and their development.
K Moran, Phosyn plc; UK.

1970-talet - ett decennium av inspiration.
Enkla mikroelementprodukter var helt dominerande (och de är de faktiskt ännu i dag). För bladgödsling började vätmedel och bindemedel utvecklas för att förbättra och säkra effekten.

1980-talet - ett decennium av diversifiering.
Kelaterade produkter började komma, både syntetiska och sådana på naturlig bas.
Frits, i princip malt glas, lanserades som långsamverkande produkt. I dag han de användning endast till specifika jordblandningar.

1990-talet - ett decennium av design.
En schematisk uppdelning av produkter:
a. enkla oorganiska produkter (t ex kopparsulfat, borax)
b. flytande oorganiska. Vattenlösningar av a.
c. flytande i kelatform.
d. pulverformiga oorganiska blandprodukter för upplösning.
e. koncentrerade suspensioner.

Grupp e (föredragshållarens produkt) bygger på oorganiska råvaror (oxider etc). Genom att skräddarsy kornstorleken och därmed upplösningshastigheten, se till att de binds fast på bladytan under tillräcklig lång tid, kan man få en uthållig och tillförlitlig effekt vid bladgödsling..

En kommentar:
Dessa produkter har vunnit insteg på svensk marknad (Wuxal etc).
Dock är enkla salter fortfarande ett huvudalternativ (kopparsulfat, mangansulfat etc)

Andra presentationer/rapporter:
.
Soil and tissue testing for micronutrient status.
Micronutrients for grass/animal systems.
Micronutrient inclusion in fertilisers.
Identification and correction of zinc deficiency in Turkey, a success story.