Koolstof en stikstof zijn 2 erg belangrijke bouwstenen voor het leven. In de natuur is stikstof echter één van de stoffen die normaal gesproken de beperkende factor is. Als de stikstofbeschikbaarheid stijgt, reageert de natuur hier op; dat is waarom kunstmest zo goed werkt. Een vergrootte stikstof beschikbaarheid heeft echter een effect op de bodem. De koolstof - stikstof verhouding (C/N ratio) is hierbij een belangrijke indicator.
Als aanvulling hierop heeft een studie uit 2018 laten zien dat, afhankelijk van de dikte van de bodem en de onderliggende rotsformatie, door verwering van deze rotsformaties, tot 26% van de stikstof uit het ecosysteem, vanuit deze rotsformaties afkomstig kan zijn.
Ondanks deze aanpassing, die nog in de wereldwijde balans moet worden meegenomen, blijft de voornaamste bron van stikstof in het systeem voor de industriele revolutie de biologische N-binding. In de biologische stikstofbinding spelen onder andere de Rhizobium bacterien een belangrijke rol, die in symbiose leven met de de vlinderbloemachtigen, de Fabaceae familie. Andere bacterien die stikstof binden zijn van de Azotobacer, Azospirillum en Bacillus families.
Stikstofbalans
Stikstof in de vorm van nitraat (NO3) of ammonium (NH4) kan op verschillende manieren beschikbaar komen; dankzij het Haber Bosch proces kan stikstof in de vorm van ammonium of nitraat nu middels kunstmest rijkelijk beschikbaar worden gemaakt. Voor de industriele revolutie zag, volgens dit artikel uit 2013, de wereldwijde stikstof balans er echter ongeveer als volgt uit:| Omschrijving | Hoeveelheid [Tg N yr−1] | Hoeveelheid [%] | ||
| N-uitstroom | HL | Uitstroom van N naar water | 35 | 54% |
| GL | Uitstroom van N naar de atmosfeer | 30 | 46% | |
| N-productie | LNF | Onweer N-fixatie | 4 | 6% |
| Nrl | Atmosferische N-depositie | 3 | 5% | |
| BNF | Biologische N-binding | 58 | 89% |
Als aanvulling hierop heeft een studie uit 2018 laten zien dat, afhankelijk van de dikte van de bodem en de onderliggende rotsformatie, door verwering van deze rotsformaties, tot 26% van de stikstof uit het ecosysteem, vanuit deze rotsformaties afkomstig kan zijn.
Ondanks deze aanpassing, die nog in de wereldwijde balans moet worden meegenomen, blijft de voornaamste bron van stikstof in het systeem voor de industriele revolutie de biologische N-binding. In de biologische stikstofbinding spelen onder andere de Rhizobium bacterien een belangrijke rol, die in symbiose leven met de de vlinderbloemachtigen, de Fabaceae familie. Andere bacterien die stikstof binden zijn van de Azotobacer, Azospirillum en Bacillus families.
 |
| Bron: https://nl.wikipedia.org/wiki/Stikstofkringloop#/media/File:Nitrogen_Cycle_Dutch_text.jpg |
C/N ratio bepaald het proces
Afgestorven organisch materiaal verteerd, waarbij de koolstof en stikstof weer beschikbaar komen om te worden hergebruikt. Hierbij maakt het echter sterk uit hoe de verhouding koolstof - stikstof (C/N ratio) is. De optimale verhouding voor vertering en compostering blijkt te liggen tussen 10:1 en 35:1, omdat hierbij de juiste verhouding koolstof en stikstof aanwezig is om deze verteringsprocessen optimaal te laten verlopen. |
| Bron:
https://www.sare.org/Learning-Center/Books/Building-Soils-for-Better- Crops-3rd-Edition/Text-Version/Managing-for-High-Quality-Soils-Organic- Matter-Soil-Physical-Condition-Nutrient-Availability/Organic-Matter- Management, zie ook https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/30100500/Publications%201999-1990/71%20Equations%20for%20Estimating%20the%20Amount%20of%20Nitrogen %20Mineralized%20from%20Crop%20Residues.pdf |
Als stikstof in hogere concentraties aanwezig is in het organisch materiaal, (C/N ratio, van minder dan 10:1) kan stikstof beschikbaar komen middels ammonificatie en nitrificatie (mineralisatie of mobilisatie). Als de stikstof wordt gebruikt is hierbij extra koolstof nodig, om de bacterien, die voor de omzetting zorgen, van energie te voorzien. Een hoge beschikbaarheid van stikstof kan daarom tot gevolg hebben dat het organisch koolstof gehalte in de bodem afneemt.
Bij lagere concentraties stikstof (C/N ratio's van boven de 35:1), is er meer stikstof nodig dan er beschikbaar is. Er is dus een tekort aan stikstof en de stikstof beschikbaarheid in de bodem kan zelfs verder omlaag gaan (immobilisatie). Als de stikstof er helemaal niet is, gaat de vertering erg traag.
De juiste C/N ratio lijkt dus van groot belang.
Bij boomstronken (die bestaan uit veel koolstof), speelt daarbij nog een heel ander aspect: hoewel hier inderdaad weinig stikstof in aanwezig is, is de belangrijkste reden dat hout langzaam verteert, de aanwezigheid van lignine en andere lange koolstof ketens die moeilijk kunnen worden afgebroken. Schimmels kunnen deze ketens afbreken, maar deze afbraak gaat erg traag.
Algemeen kan worden gesteld dat jong plantmateriaal een lagere C/N ratio heeft (stikstofrijk). Hoe sterker het materiaal verhout, hoe hoger de C/N ratio juist wordt (koolstofrijk).
Dierlijke mest varieert tussen ca 10:1 (kip) tot ca 35:1 (paardenmest). Deze waarden zijn gemiddelden, omdat ze kunnen varieren al naar gelang de voeding en de omstandigheid van het betreffende dier.
De C/N ratio is 1 van de factoren die een rol spelen bij de nitrificatie (mineralisatie of mobilisatie van NO3). Er zijn echter ook andere factoren die van belang zijn bij de vorming van de direct beschikbare NO3. Alle factoren zijn:
Een interessant onderzoek is een landbouwproef in de VS (de Morrow Plots). Deze landbouwproef loopt al sinds 1876. In de afgelopen 40 tot 50 jaar is hier ook kunstmest (die voornamelijk uit stikstof, fosfor en kalium bestaat) toegepast. Twee artikelen hierover (hier en hier) laten zien dat toepassing van kunstmest het organische stofgehalte in de bodem doet afnemen, maar eveneens neemt het organisch stikstofgehalte af (wat mogelijk wordt gebonden in de bodemaggregaten die voornamelijk uit koolstof bestaan).
Wat het meest opvalt aan de Morrow plots test is dat de vermindering van het bodem organisch optreedt zowel bij veel als bij weinig toepassing van kunstmest en ondanks de toevoeging van plantresten (maisstengels en -wortels). Dat zou betekenen dat toepassing van kunstmest bij vollegrondsteelten tricky kan zijn, ongeacht de gebruikte hoeveelheid kunstmest. Je bent namelijk je voedsel voor morgen aan het opbranden.
Bij lagere concentraties stikstof (C/N ratio's van boven de 35:1), is er meer stikstof nodig dan er beschikbaar is. Er is dus een tekort aan stikstof en de stikstof beschikbaarheid in de bodem kan zelfs verder omlaag gaan (immobilisatie). Als de stikstof er helemaal niet is, gaat de vertering erg traag.
De juiste C/N ratio lijkt dus van groot belang.
Bij boomstronken (die bestaan uit veel koolstof), speelt daarbij nog een heel ander aspect: hoewel hier inderdaad weinig stikstof in aanwezig is, is de belangrijkste reden dat hout langzaam verteert, de aanwezigheid van lignine en andere lange koolstof ketens die moeilijk kunnen worden afgebroken. Schimmels kunnen deze ketens afbreken, maar deze afbraak gaat erg traag.
C/N ratio in organisch materiaal
Bij het beschikbaar maken van nitraat en het gezond houden van de bodem (genoeg organische stof = koolstof) is dus gebruik van materialen met de juiste C/N ratio een belangrijke factor. Verschillende organisch materialen hebben ook een verschillende C/N ratio (zie onderstaande figuur). Hierbij gaat het om allerlei verschillende typen organisch materiaal: vis resten, bloed gerelateerde producten, plantenresten, mest etc.Algemeen kan worden gesteld dat jong plantmateriaal een lagere C/N ratio heeft (stikstofrijk). Hoe sterker het materiaal verhout, hoe hoger de C/N ratio juist wordt (koolstofrijk).
Dierlijke mest varieert tussen ca 10:1 (kip) tot ca 35:1 (paardenmest). Deze waarden zijn gemiddelden, omdat ze kunnen varieren al naar gelang de voeding en de omstandigheid van het betreffende dier.
 |
| Bronnen: http://www.homecompostingmadeeasy.com/carbonnitrogenratio.html, http://www.cccleanwater.org/_pdfs/Adjusting_C-N_Ratio.pdf, http://www.planetnatural.com/composting-101/c-n-ratio/, http://www.norganics.com/applications/cnratio.pdf |
De C/N ratio is 1 van de factoren die een rol spelen bij de nitrificatie (mineralisatie of mobilisatie van NO3). Er zijn echter ook andere factoren die van belang zijn bij de vorming van de direct beschikbare NO3. Alle factoren zijn:
- allereerst de beschikbaarheid van ammonium (NH4),
- in de juist C/N ratio.
- zuurstof (goede beluchte bodem),
- een vochtige bodem (tussen 1/3 en 1/2 van de holle ruimte verzadigd),
- een licht zure bodem (PH tussen 5,5 en 6,5),
- bodemtemperatuur tussen de 20 en 40 oC,
- de juiste verteerders (bodemleven) aanwezig.
Juiste dosering op het juiste moment
In het verteringsproces wordt de stikstof omgezet naar ammonium (NH4) en uiteindelijk omgezet in nitraat (NO3), wat door planten kan worden opgenomen. Nitraat heeft echter een grote kans om uit te spoelen. Dus moet tijdens de groeiperiode continue in voldoende mate beschikbaar worden gemaakt. Als alles in 1 keer beschikbaar wordt gemaakt, kan een groot deel uitspoelen en zal dus maar een klein deel beschikbaar komen voor de vegetatie.Kunstmest kan risico's hebben
Aangezien kunstmest zonder koolstof wordt toegediend, zal het gebruik van kunstmest invloed hebben op het organisch stofgehalteEen interessant onderzoek is een landbouwproef in de VS (de Morrow Plots). Deze landbouwproef loopt al sinds 1876. In de afgelopen 40 tot 50 jaar is hier ook kunstmest (die voornamelijk uit stikstof, fosfor en kalium bestaat) toegepast. Twee artikelen hierover (hier en hier) laten zien dat toepassing van kunstmest het organische stofgehalte in de bodem doet afnemen, maar eveneens neemt het organisch stikstofgehalte af (wat mogelijk wordt gebonden in de bodemaggregaten die voornamelijk uit koolstof bestaan).
Wat het meest opvalt aan de Morrow plots test is dat de vermindering van het bodem organisch optreedt zowel bij veel als bij weinig toepassing van kunstmest en ondanks de toevoeging van plantresten (maisstengels en -wortels). Dat zou betekenen dat toepassing van kunstmest bij vollegrondsteelten tricky kan zijn, ongeacht de gebruikte hoeveelheid kunstmest. Je bent namelijk je voedsel voor morgen aan het opbranden.
Bodembegrip is van groot belang voor een vitale bodem
Een vitale bodem heeft belang bij een goede hoeveelheid organische stof, met de juiste verhouding koolstof en stikstof gehalte. Hierbij is de toediening van de juiste grondstoffen op het juiste moment van groot belang, om voldoende grondstoffen beschikbaar te maken en tegelijkertijd de bodem niet uit te putten. De C/N ratio is hierbij zowel bij compostering als bij bodemprocessen een belangrijke indicator. |
| Bron: https://extension.illinois.edu/soil/SoilBiology/protozoa.htm |
Geen opmerkingen:
Een reactie posten