Kløverens kvælstoffabrik: rodknolde og nitrat i jorden
Luften er fuld af kvælstof, men planterne kan ikke bruge det direkte. Bælgplanter som kløver og ærter har fundet en løsning: de lever sammen med bakterier, der bor i små knolde på rødderne og laver luftens kvælstof om til næring. Eleverne finder knoldene på kløver fra skolens græsplæne og dyrker derefter ærter og hvede i næringsfattig jord for at undersøge, om bælgplanterne gør jorden rigere på nitrat.
Kan bælgplanter og deres rodknoldbakterier tilføre jorden kvælstof, og hvornår bliver kvælstoffet tilgængeligt for andre planter?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Teststrimler nitrat (100 stk.) | 451001 | 1 pakke til klassen |
| Jordtestsæt NPK | 456100 | Valgfrit alternativ til teststrimlerne |
| Stereolup Mini | 765000 | 1 pr. gruppe (eller anden stereolup/lup) |
| Engangsskalpeller med plasthåndtag (10 stk.) | 564013 | 1 pr. gruppe |
| Petriskål, plast, Ø92, m. rib (20 stk.) | 140012 | 1 pr. gruppe |
| Bægerglas 250 ml (8 stk.) | 100022 | 2 pr. gruppe |
| Måleglas, hård plast 100 ml | 103610 | 1 pr. gruppe |
| Tragt i plast, 75 mm (10 stk) | 120200 | 1 pr. gruppe |
| Filterpapir Ø125 mm (100 stk) | 210010 | 4-6 pr. gruppe |
| Nitrilhandsker, Medium (100 stk.) | 902211 | Til arbejde med jord og rødder |
Andet udstyr: hvidkløver og en græstot fra skolens græsplæne; urtepotter på ca. 1 liter, 3-4 pr. gruppe; vasket sand (fx sandkassesand) og lidt almindelig havejord; ærtefrø og hvede- eller bygkerner til såning (ikke bejdsede); planteske, balje med vand og demineraliseret vand.
Sikkerhed
Brug handsker, når I graver og rører ved jord og rødder, og vask hænder bagefter. Skalpeller er skarpe: skær på et fast underlag og væk fra hånden. Brug ikke bejdsede frø (farvede frø fra landbruget), da de er behandlet med plantebeskyttelsesmidler. Teststrimlerne må ikke komme i munden. Følg anvisningen på pakningen, og kassér brugte strimler i almindeligt affald.
Sådan gør I
- Del A: Grav en hvidkløverplante op fra græsplænen med en klump jord om rødderne. Grav også en græstot op til sammenligning.
- Skyl rødderne fri for jord i en balje vand, og læg dem i en petriskål.
- Find knoldene med stereolup eller lup. De ligner små perler på 1-3 mm. Tæl knoldene på en plante, og se efter knolde på græsset.
- Skær nogle knolde over med skalpellen. Notér farven indeni: lyserød, grøn, hvid eller brun.
- Del B: Fyld 3-4 urtepotter med vasket sand, og bland en spiseskefuld havejord i hver, så bakterierne er til stede. Så 8-10 ærter i den første, 8-10 hvedekerner i den anden, og lad den tredje stå uden planter. Den fjerde kan være en gentagelse.
- Stil potterne lyst, og vand dem lige meget med postevand. Der må ikke gødes.
- Efter 5-6 uger: Mål planternes højde, og notér bladenes farve. Tag planterne op, skyl rødderne, og tæl knolde.
- Kom 20 g jord fra hver potte i et bægerglas med 50 ml demineraliseret vand, rør i et minut, og filtrér gennem filterpapir. Dyp en nitratteststrimmel i filtratet, og aflæs farven efter den tid, der står på pakningen.
- Ekstra: Klip ærtens rødder og knolde i små stykker, bland dem i jorden fra potten, og hold den fugtig i to uger. Mål nitrat igen.
Med PASCO-sensor
Selve nitratmålingen laves med teststrimler, så forsøget kræver ingen sensorer. Har skolen PASCO-udstyr, kan potterne følges med den trådløse temperatursensor (PS-3201) eller vejrsensoren, så eleverne kan dokumentere, at potterne har haft samme vækstbetingelser.
Hvad sker der?
Luften består af ca. 78 % kvælstof (N₂). Molekylet er meget stabilt, og planterne kan ikke optage det. De skal have kvælstof som nitrat eller ammonium fra jorden for at kunne lave proteiner og DNA.
Rodknoldbakterier (Rhizobium) kan med enzymet nitrogenase omdanne N₂ til ammonium. De lever i symbiose med bælgplanter: planten danner knolde, hvor bakterierne bor, og giver dem sukker, og bakterierne giver planten kvælstof. Nitrogenase tåler ikke ilt, og aktive knolde indeholder derfor leghæmoglobin, et rødt protein, der binder ilt. Det er det, der gør knoldene lyserøde indeni.
Det meste af kvælstoffet bliver i planten, mens den lever. Derfor er forskellen i nitrat mellem potterne ofte lille ved første måling. Når rødder, knolde og blade rådner, omdanner andre bakterier kvælstoffet i proteinerne til ammonium og videre til nitrat. Så bliver det tilgængeligt for andre planter. Det er grunden til, at landmænd bruger kløver og ærter i sædskiftet og som grøngødning.
Spørgsmål til eftertanke
- Hvilke planter havde knolde, og hvilken farve havde knoldene indeni?
- Hvilken potte gav mest nitrat i jorden ved første måling og efter rådningen?
- Hvorfor er forskellen mellem potterne ofte lille, mens planterne stadig vokser?
- Hvordan så hvedens blade ud sammenlignet med ærternes, og hvad kan det skyldes?
- Hvorfor sår mange landmænd kløver eller ærter, før de dyrker korn?
Til læreren
Del A kan laves fra forår til sent efterår, hvor kløveren har flest aktive knolde. Del B kan laves hele året i en lys vindueskarm. Ærtefrø fra havecentret spirer godt, mens tørrede spiseærter ofte spirer dårligt. En smule almindelig havejord i hver potte er som regel nok til at give rodknoldbakterier.
Teststrimlerne viser trin fra 0 til 500 mg/l. Jordudtræk ligger ofte i de nederste trin, så lad eleverne sammenligne farven direkte mellem potterne på et hvidt underlag. Resultaterne varierer fra gruppe til gruppe, og det er en god anledning til at tale om gentagelser, kontrolforsøg og fejlkilder.
I gymnasiet kan forsøget kobles til kvælstofkredsløbet, nitrogenase og leghæmoglobin, og eleverne kan selv formulere hypoteser og beregne gennemsnit på tværs af grupperne. I geografi passer det til landbrug, sædskifte og udvaskning af nitrat til grundvand og vandløb.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
