Från te till hav: skogar, näringsdynamik och teodling

Från te till hav: skogar, näringsdynamik och teodling
Skrivet av Jimmy Burridge

Utvalda bild: Chagusaba teodling vid Kaneroku Matsumoto Tea Garden där gräs som omger tefälten klipps, torkas och läggs mellan växter för att gödsla åkern och förhindra ogräs. Bilden visar en nyplanterad tefält av koshun-kultivarväxter.

Vattenånga stiger och flyter till bergen. Regnet faller på berget, sipprar ner i jorden, dyker upp vid en källa och rinner så småningom ut i havet. Våra jordbruksmetoder påverkar jorden, vattnet och till och med hur vattnet rör sig. Både teet i bergen och fiskarna i havet kallar oss att jobba med dem på ett bra sätt. Utmärkt te och hälsosamma ekosystem blir resultatet.

Beskrivning

Relationen mellan människor, skog och vatten är ett av de äldsta, långvariga och grundläggande sätten på vilka vi påverkar världen. I den här artikeln undersöker vi hur människor, och deras jordbruksbehov, har interagerat med land och vattendrag, hela vägen från berg ner till havet, med särskilt fokus på te. Vi kommer att beröra näringsdynamiken i tefarmar och förklara hur teproduktion kan påverka nedströmsmiljöer. Ett exempel illustrerar hur samarbete mellan uppland och nedströms grupper av människor säkerställer att de ekosystem som de båda är beroende av fungerar väl.

Historisk skogsvård 

Jordbrukets historia i Japan definieras av geologi, topografi och diktat från härskare och befolkningscentra. Mest synligt var att på varandra följande vågor av trädhuggning drevs av monumentbyggnad, stadsbyggande, träkolstillverkning och även av böndernas behov av eget bränsle, byggnadsmaterial, grönt material som används för gödning och naturligtvis för livsmedelsproduktion. Forskaren Conrad Totman har gjort en del utmärkt forskning om skogens användning och förvaltningshistoria i Japan, här är en länk till en kort artikel. Det mesta av materialet till avsnittet om skogshistoria kommer från hans arbete, se referenser.

Den mest kända, och kanske omfattande, användningen av Japans äldsta och mest storslagna träd var att bygga de många tempel, helgedomar, slott och hus av daimyos och kejsare. När imperier växte, växte det också städer, byggda nästan uteslutande av trä. Eftersom brand, på grund av förrymda hushållsbränder eller krigföring, ofta förstörde byggnader och ibland stora delar av städer, skulle mer ved kapas för att återuppbyggas.

Stort gammalt träd i Mount Otake, Toyko Prefecture. Foto med tillstånd av Moé Kishida.

Skogsskötsel, utan tvekan föregångaren till modern näringsvård, företogs främst av två skäl; att säkerställa en stabil tillgång på skogsprodukter och att förhindra negativa nedströmseffekter, såsom översvämningar och torka orsakade av erosion, nedslamning och ojämn vattenförsörjning från skogen. Nedslamning, som uppstår när vatten bär sediment, har den negativa effekten att omedelbart sänker vattenkvaliteten för fisk och vattenlevande liv och efterföljande negativ effekt på vattenflödet och bäckens hälsa när detta sediment avsätts nedströms. Denna avsättning gör att floden blir grundare och därmed bredare, vilket saktar ner flödet och leder till ytterligare sedimentavsättning, en typ av återkopplingscykel. Sedimentering gör lågt liggande fält, som risfält, mycket mer mottagliga för översvämningar. Härskare försökte således förhindra skador på dessa produktiva fält genom att minska uppströms sedimentavrinning. Detta, tillsammans med önskan att fortsätta att skörda träd för konstruktion, kol och den myriad av andra användningsområden, drev på skogsförvaltningen i Japan genom experiment med bevarande, hanterad avverkning, utrymme för återväxt, återplantering och sedan plantageskogsbruk.

Två bilder av ungt, återbevuxet skogsområde med i första hand ett trädslag. Vänster foto i Aichi Prefecture, höger foto i Ome, Tokyo Prefecture. Foto med tillstånd av Moé Kishida.

En mer intensiv men ändå spridd användning av skogsresurserna kan tillskrivas bönder, som naturligtvis var majoriteten av befolkningen under större delen av historien. Folk på landsbygden samlade inte bara bränsle för matlagning och uppvärmning, utan samlade också in ved för att göra träkol för att sälja till stadsbor. Dessutom förlitar sig de traditionella japanska jordbrukssystemen på insamling av borstar, gräs, mossa, nedfallna löv, i princip vilket komposterbart organiskt material som helst, för inkorporering i jordbruksmark. Detta organiska material skulle sönderfalla och näringsämnen skulle sakta bli tillgängliga för växtväxterna. För att inte romantisera traditionella lantbrukare måste det också nämnas att många bönder skulle bränna det organiska materialet och inkorporera askan, vilket gjorde näringsämnena tillgängliga mycket snabbare men uppenbarligen resulterade i att nästan allt kol försvann och därmed bidrog till att ökade koldioxidhalter i atmosfären.

Omfattande och intensiv trädkapning för bränsle- och byggnadsändamål, känd för adelns städer, tempel och hus, såväl som bönder som samlade borste, mossa och skogsskräp, definierade och förändrade Japans skogsstruktur, sammansättning och ekologi. Ett av de intressanta exemplen på effekterna av denna förändring i skogsstrukturen är hur hiratake-svampen (ostron), som föredrar mångfaldiga, mogna skogar i full skugga, ersattes runt 13-talet av matsutakesvampen. Matsutaken trivs i störda landskap och kan växa bra i talldominerade skogsplantager, som ersatte oplanterade mångsidiga skogar (Totman, 2000). Denna koppling mellan jordbrukets expansion, snabb tillväxt av adeln och spridningen av matsutake kan hjälpa till att förklara varför matsutake kom att bli en del av japansk kultur (kolla in boken "Matsutake, svampen vid världens ände" av Anne Tsing, om relationerna mellan människor och svamp låter intressant!). 

Delikat och tillfällig Katakuri (Erythronium japonicum, en typ av örellilja) som blommar i en blandskog. Foto med tillstånd av Moé Kishida.

Te odlas ofta på sluttningarna av berg för att dra nytta av miljöfaktorer som ofta förknippas med terroir såsom temperatursvängningar, morgondimma men också på grund av det praktiska faktum att andra grödor, såsom ris, sojabönor, bovete, frukt etc. odlas på det platta låglandet där deras skötsel är mycket lättare. Te lämpar sig helt enkelt för att odlas på brantare sluttningar eftersom varje enskild rad kan uppta en separat liten terrass. Dessutom, eftersom te är en flerårig gröda som inte kräver jordbearbetning och bibehåller marktäckning året runt, bidrar det inte till lika mycket erosion som en ettårig gröda som kräver jordbearbetning och inte täcker jorden under en del av året. 

Ett brant sluttande tefält och monokulturskog i Wazuka, Kyoto Prefecture. Foto av Jimmy Burridge.

Teproduktion och befruktning

Innan den moderna eran gjorde syntetisk kvävegödsel tillgänglig, förlitade sig teodlare, som nästan alla andra bönder i Japan, på den tidigare nämnda insamlingen av organiskt material från omgivande områden, inklusive skogar, för att applicera på sina åkrar. När det gäller te kallas detta för chagusaba metod, som nämns i denna intervjun. Chagusaba, såväl som den mer moderna användningen av bearbetad fladdermusguano eller fiskmjöl som gödningsmedel, ger en relativt långsam frisättning av näringsämnen som naturligt förekommande jordmikrober också använder. Men särskilt sedan införandet av syntetiska kvävegödselmedel har te ofta blivit kraftigt gödslat. Gödsling kan främja frodig vårodling och kan möjliggöra flera skördar. Det kan också hjälpa till att producera kväverika blad med mycket umamismak. 

Som diskuterats i ett tidigare inlägg, är umami av högkvalitativt te förknippat med en större mängd kväverika aminosyror. Skuggning är det klassiska sättet att uppmuntra växten att producera mer klorofyll, den unika molekylen som använder solljus för att omvandla koldioxid till sockerarter, och därefter till de kväverika föreningar som ger umamismaken. 

Syntetisk kvävegödsel kommer från att kväve i atmosfären spjälkas (två kväveatomer trippelbundet till varandra) och sedan binder kvävet till väte för att göra ammoniak, och därefter andra former av växttillgängligt kväve. Denna process kräver en stor mängd fossilt bränsle härledd energi för att skapa den miljö med högt tryck och hög temperatur som behövs för reaktionerna. Medan processen först utvecklades under första världskriget, användes den bara för att producera gödningsmedel i stor skala efter andra världskriget. I Japan, liksom på många ställen, kom denna nya källa till kvävegödselmedel i en tid av snabb befolkningstillväxt, men ändå kraftigt utarmade skogar och traditionella näringskällor. Av den anledningen trodde många att traditionella metoder inte kunde stödja jordbrukskraven från den snabbt växande befolkningen, och i en global skala möjliggjorde spridningen av syntetiska gödselmedel faktiskt miljontals människor att få mat. I Japan uppmuntrades och användes användningen av syntetiska gödselmedel i stor utsträckning under efterkrigsåren och in på 1990-talet.

Avvägningar av syntetisk gödsling

Denna befruktning påverkar emellertid näringsdynamik, markhälsa, ekosystemfunktioner och till och med människors hälsa på sätt som ibland är negativa. De huvudsakliga sätten som gödsling kan påverka miljön är genom avrinning, urlakning och förångning. Gödselavrinning och grundvattenförorening via urlakning sker när gödsel tillförs marken men inte absorberas av växten eller binds till marken innan det transporteras med vatten ut ur rotzonen. Studier har visat att det mesta av gödselmedlet som appliceras på en åker, i ett scenario med hög gödsling, inte tas upp av växterna och en betydande del går förlorad till miljön det första året (Chen och Lin, 2016). Avrinning av näringsämnen, främst fosfor och nitratformen av kväve (N), från jordbruksmark bidrar till algblomning och sedan övergödning, vilket minskar vattnets syrehalt till den grad att fiskar och andra vattenlevande arter faktiskt dör. Utlakning av näringsämnen genom marken och in i grundvattnet kan på liknande sätt leda till förhöjda halter av näringsämnen i vattendrag och källor där det kan ha en negativ inverkan på kustens ekosystem (Nagumo et al., 2012). 

Som läsare i USA kanske är medvetna om är Chesapeake Bays vattendelare föremål för intensiv gödselhantering för att skydda vikens hälsa. Tidigare orsakade oavsiktlig gödselavrinning till viken stora algblomningar, vilket ledde till övergödning, som i sin tur skadar växt- och djurlivet, inklusive den så viktiga fiskeindustrin. Flera vattenförekomster i Europa, såsom Östersjön, nordöstra Atlanten och Svarta havet har också upplevt allvarliga övergödningsproblem på grund av för mycket näringsämnen som kommer in från jordbruksområden (Europeiska miljöbyråns rapport sammanfattning). Kina har också stora problem med att överskott av näringsämnen skadar vattenkvaliteten och ekosystemets funktion.

Förflyktigande av gödningsmedel är den process genom vilken ett fast gödselmedel omvandlas till gasform, vanligtvis i samband med markmikrober och i samspel med marktemperatur, fukt, pH etc. Förflyktigande av kvävehaltigt gödselmedel kan ske i form av ammoniak (NH3) ) eller dikväveoxid (N20). Ammoniakutsläpp är ett problem för bonden dels eftersom det dyra kvävet som tillförts marken bokstavligen flyter iväg, dels eftersom det när det återvänder till marken kan bidra till markförsurning och övergödningsproblem. Jordbruket, i synnerhet användningen av kvävegödsel, är en betydande källa till lustgasutsläpp, en potent växthusgas (Tian) et al., 2020). Medan te bara utgör cirka 1 % av den totala jordbruksmarken i Japan, är teodling ansvarig för mer än 10 % av utsläppen av N2O jordbruksmark, vilket innebär att det är mycket viktigt att ta itu med N20-utsläppen i te (Hirono et al., 2021). Forskning i Japan har studerat lustgasutsläpp från tefält och erbjuder verktyg för att förstå och så småningom minska N20-produktionen (Hirono och Nonaka, 2012; Zou et al., 2014). 

Jorden kan också bli surare på grund av gödning och odling av te (Yan et al., 2018). Sur jord påverkar markens mikrobiella samhälle samt rot- och växttillväxt. Studier har kvantifierat hur vatten som läcker ut från försurad jordbruksmark kommer in i grundvattnet och dyker upp i källor och vattendrag för att så småningom påverka fiskar och groddjur (Hirono et al.2009; Yan et al., 2018). Ny forskning har vidgat omfattningen av effekterna av N-gödsling till markens mikrobiella samhälle och funnit att N-gödsling, möjligen delvis via försurning, har minskat mikrobiell mångfald, försvagat mikrobiell gemenskapsmångfald och sänkt markens mikrobiella gemenskapsstabilitet (Ma et al., 2021).

Bättre hantering, appliceringsmetoder och produkter minskar avvägningar 

Kvävetillförseln ökade från 1960-talet till 1990-talet när fokus flyttades till att minska mängden kvävetillförsel och förbättra effektiviteten i kväveanvändningen (Hirono et al., 2021). Omfattande och långsiktiga miljöundersökningar av vattenkvaliteten i bäckar, källor och grundvatten i en intensiv teodlingsregion i Shizuoka visar en nedåtgående trend av nitratkväve i vattensystem som omger tefält sedan 1990-talet (Hirono) et al., 2009). Mycket arbete av forskare, agronomer och bönder har ägnats åt att förbättra N-upptag och utnyttjandeeffektivitet genom att använda nya tekniker, teknologier eller helt enkelt justera hastigheten, tidpunkten och appliceringsmetoden (Watanabe, 1995; Wang et al., 2020). Gödselhanteringsstrategier, inklusive begränsning av avrinning från sluttande fält har utvecklats (Wang et al., 2018, 2020). Ytterligare utvecklingar av strategi för rekommendation av gödningsmedel innebär bättre karakterisering av den tidsmässiga dynamiken för näringsupptaget av te för att matcha applicering med upptag (Tang et al., 2020). Annat arbete har jämfört identiska tillämpningar av syntetiskt gödningsmedel med en raps (en växt i familjen brassica) gödselmedel och visat att rapsgödseln minskar risken för jordförsurning och vattenövergödning (Xie) et al., 2021). Ändå förblir den totala gödseltillförseln (N och P) till teplantager hög och risker för ytvatten, grundvatten och så småningom vikar och laguner och till och med havet kvarstår (Nagumo et al., 2012).  

Exakt och ansvarsfull förvaltning av branta tefält vid Kiroku teträdgård i Wazuka, Kyoto Prefecture. Foto med tillstånd av Kiroku Tea Garden.

Länkar te, jord, vattendrag och hav

Fiskare i Japan har känt till kopplingarna mellan fiskets hälsa och hälsan hos jordbruks- och skogsmark i årtionden, och förmodligen i århundraden. Vissa kustskogar heter till och med "Uotsuki-rin" – "fiskodlingsskogar" (Iwasaki, 2021). Säsongsbetonade ceremonier utövas fortfarande som förbinder skog och hav genom att föra havsvatten till en skogshelgedom (Iwasaki, 2021). I ett annat fall orsakar vårens snösmältning att en viss källa vid Nigatsu-dō-templet i Nara svämmar över och börjar sin nedstigning till havet, vilket indikerar början av våren (Bedini, 1994). Trots indikatorer som människor historiskt kände till om sambanden mellan berg och hav, tog det lite tid att koppla de dramatiska förändringarna i näringsämnesdynamik och ekosystems funktion till införandet av kemiska gödningsmedel.

Ariakehavet i Kyushu prefektur är en saltvattenvik som tar emot färskvatten från sju huvudfloder. Den har den största samlingen av tidvattenslägenheter i Japan och visar utmaningen med att hantera näringsämnen och olika aktörers intressen. Ariake Bay tillhandahåller plantskolor för vilda fiskar, såväl som betydande vattenbruksaktiviteter inklusive tång och skaldjur (Yagi et al., 2011). Men dess dräneringsbassäng har också historiskt sett varit intensivt odlad, och fram till idag odlas mycket te i höglandsregionerna med grönsaker och ris i låglänta områden (Shiratani) et al., 2005). Som sådan har näringsavrinning och eroderad jord som kommer in i viken varit en utmaning som påverkar fisk-, skaldjurs- och tångodlingen. Medan innovativa vattenåtervinningssystem, förbättrad jordbruksförvaltning i höglänta och lågland samt andra åtgärder har förbättrat villkoren, fortsätter statliga myndigheter, bönder och forskare att försöka förstå och lösa utmaningarna. 

Två perspektiv av en liten vattenväg som går genom en delvis skött skog i Ome, Tokyo Prefecture. Bilder med tillstånd av Moé Kishida.

Som nämnts ovan har reducerade doseringar till tefält förbättrat vattenkvaliteten i Shizuoka-regionen (Hirono) et al., 2009), en trend som sannolikt kommer att vara konsekvent i andra teodlande regioner i Japan. Det finns en allmän rörelse mot mer exakt, lämplig och vältajmad gödselanvändning. Ett återkommande intresse för att återknyta till traditionella metoder erbjuder ytterligare löften att hjälpa till att återskapa friska ekosystem, som satoyama-rörelsen visar. Satoyama är ett traditionellt jordbrukslandskap, ett där bönder och skogsbrukare modifierar landskapet och producerar en typ av mosaik av ekologiska system som överensstämmer med de föregående årtusendena (Ito och Sugiura, 2021). Vissa satoyama-grupper fokuserar på att skapa de komplexa, mänskligt skötta landskapen som producerar den berömda matsutake-svampen (Satsuka, 2014). Att grupper av unga och gamla människor, stad och landsbygd möts för att hjälpa till att återuppliva traditionella sedvänjor är ett uppmuntrande exempel på hur människor och miljöer kan lära sig att leva bra tillsammans. 

En inspirerande artikel nyligen identifierade 3784 fall av skogs- och fiskeinitiativ som stöder bättre vattenkvalitet och fiskhabitat (Iwasaki, 2021). Författaren skisserar flera exempel, inklusive ett återplanteringsprojekt som kallas "Havet längtar efter skogen" i Miyagi/Iwate, som initierades av en ostronfader som är oroad över ekosystemens hälsa i vattendelare. Ett annat exempel i Kumamoto involverar musslor, denna gång i Ariake Bay. Bönderna där märkte de negativa effekterna av jorderosion uppströms på sina musslor och började arbeta med bergssamhällen för att återbeskoga känslig mark och minska erosion. Andra projekt behandlade frågor relaterade till produktion av sjögräs och sjöborrar. Japan är ett av få länder som har den här typen av jordbruksledda initiativ som tar itu med vattendelars hälsa genom att koppla samman skog och hav. Den typ av byrå och samarbete som dessa samarbetsprojekt visar är mycket uppmuntrande. 

Människor som gör plats för söta skogsandar och lycka till i Wazuka, Kyoto Prefecture! Foto av Jimmy Burridge.

Slutsats

Nu förstår vi mer om hur förändringar i skogens artsammansättning, skogens åldersstruktur och själva marken påverkar vattenretentionsförmågan samt fiskar och groddjurs hälsa och reproduktionsframgång. Vandrande fiskar som reser uppströms för att lägga ägg kan spela en viktig roll för att ta med näringsämnen från havet eller nedströms sjöar, men deras migration och reproduktion är känsliga för vattenvägarnas hälsa.

Modern teproduktion kräver kvävetillförsel, även om det kommer från ekologiska källor som lokalt anskaffad gröngödsel, förbrukad sojaböna från sojasås eller misoproduktion, fiskmjöl eller fladdermusguano. Detta kan vara dyrt och i synnerhet syntetiska former kan rinna av eller läcka ut i grundvattnet. God hantering, som inkluderar korrekt val av produkt, samt tidpunkt och appliceringshastighet är viktigt. Många ekologiskt ansvarsfulla tebönder har både minskat tillförseln av gödningsmedel och förbättrat förvaltningen. Teodlare inser kopplingen mellan teodling och nedströmspartners och gör sin del för att stödja sunda vattendrag, vilket har positiva effekter på alla nedströms, även fiskar och fiskare.

Referenser

• Bedini, Silvio. 1994. Tidens spår; Tidsmätning med rökelse i Östasien. Cambridge University Press. 
• Chen CF, Lin JY. 2016. Uppskattning av bruttobudgeten för tillfört kväve och fosfor i teplantager. Forskning om hållbar miljö 26, 124-130.
• Hirono Y, Nonaka K. 2012. Lustgasutsläpp från gröna tefält i japan: Bidrag av utsläpp från jord mellan rader och jord under teplantans tak. Markvetenskap och växtnäring 58, 384-392.
• Hirono Y, Sano T, Eguchi S. 2021. Förändringar i kväveavtrycket för konsumtion av grönt te i Japan från 1965 till 2016. Miljövetenskap och föroreningsforskning 28, 44936-44948.
• Hirono Y, Watanabe I, Nonaka K. 2009. Trender i vattenkvalitet runt ett intensivt teodlingsområde i Shizuoka, Japan. Markvetenskap och växtnäring 55, 783-792.
• Ito T, Sugiura M. 2021. Satoyama-landskap som ekologiska mosaiker av biologisk mångfald: lokal kunskap, miljöutbildning och framtiden för Japans landsbygdsområden. Miljö: Vetenskap och policy för hållbar utveckling 63, 14-25.
• Iwasaki S. 2021. Fiskare-baserade skogsplanteringsinitiativ i Japan: Lärdomar. Regionala studier i marin vetenskap 45101839
• Ma L, Yang X, Shi Y, Yi X, Ji L, Cheng Y, Ni K, Ruan J. 2021. Respons av teutbyte, kvalitet och markbakteriella egenskaper på långvarig kvävegödsling i ett elva år långt fältexperiment. Tillämpad markekologi 166103976
• Nagumo T, Yosoi T, Aridomi A. 2012. Inverkan av jordbruksmarkanvändning på N- och P-koncentrationer i skogsdominerade teodlingsvattendelar. Markvetenskap och växtnäring 58, 121-134.
• Satsuka S. 2014. The Satoyama Movement: Envisioning Multispecies Commons in Postindustrial Japan. RCC Perspectives, 87–93.
• Shiratani E, Kubota T, Yoshinaga I, Hitomi T. 2005. Jordbrukets effekt på kväveflödet i kustvattenmiljön vid Ariake Bay, Japan. Ekologi och anläggningsteknik 8, 73-81.
• Tang S, Liu Y, Zheng N, et al. 2020. Temporell variation i näringsbehov för te (Camellia sinensis) i Kina baserat på QUEFTS-analys. Vetenskapliga rapporter 10, 1-10.
• Tian H, Xu R, Canadell JG, et al. 2020. En omfattande kvantifiering av globala lustgaskällor och sänkor. Natur 586, 248-256.
• Totman, Conrad. 1998. Gröna skärgården; Skogsbruk i det förindustriella Japan. Ohio University Press.
• Totman, Conrad. 2000. En historia om Japan. Blackwell Publishing.
• Wang Z, Geng Y, Liang T. 2020. Optimering av minskad användning av kemisk gödning i teträdgårdar baserat på bedömning av relaterade miljömässiga och ekonomiska fördelar. Vetenskap om den totala miljön 713136439
• Wang W, Xie Y, Bi M, Wang X, Lu Y, Fan Z. 2018. Effekter av bästa förvaltningspraxis på reduktion av kvävebelastning i tefält med olika sluttningsgradienter med hjälp av SWAT-modellen. Tillämpad geografi 90, 200-213.
• Watanabe I. 1995. Effekt av applicering av kvävegödselmedel i olika stadier på kvaliteten på grönt te. Markvetenskap och växtnäring 41, 763-768.
• Xie S, Yang F, Feng H, Yu Z, Liu C, Wei C, Liang T. 2021. Organiskt gödselmedel reducerade kol och kväve i avrinning och buffrad jordförsurning i teplantager: Bevis i näringsinnehåll och isotopfraktioneringar. Vetenskap om den totala miljön 762143059
• Yagi Y, Kinoshita I, Fujita S, Aoyama D, Kawamura Y. 2011. Betydelsen av den övre flodmynningen som uppväxtområde för fiskar i Ariake Bay, Japan. Fiskarnas miljöbiologi 91, 337-352.
• Yan P, Shen C, Fan L, Li X, Zhang L, Zhang L, Han W. 2018. Teplantering påverkar markförsurningen och kväve- och fosforfördelningen i marken. Jordbruk, ekosystem och miljö 254, 20-25.
• Zou Y, Hirono Y, Yanai Y, Hattori S, Toyoda S, Yoshida N. 2014. Isotopomeranalys av dikväveoxid ackumulerad i jord odlad med te (Camellia sinensis) i Shizuoka, centrala Japan. Markbiologi och biokemi 77, 276-291.