Ons voedsel (11b): Waarom bacteriele gronden tot een lager koolstofgehalte in de bodem leiden

Meer een meer onderzoeken laten zien dat onze moderne landbouw wereldwijd leidt tot een afname van het organisch stofgehalte in de bodem, en daarmee ook tot een afname van de bodemvruchtbaarheid, waarmee gezonde bodem verandert in stof, wat gemakkelijk erordeert (zie deze blogpost). In deze blogpost wordt ingegaan op een belangrijke reden die bijdraagt aan deze verandering: de verandering van het bodemvoedselweb als gevolg van moderne landbouw. Alle data/waarden die in deze blogpost worden gebruikt, zijn afkomstig van de 4 basistrainingen van de SoilFoodWeb school van Elaine Ingham.

Het bodemvoedselweb

Het bodemvoedselweb is uitgebreid besproken in deze blogpost. Onderstaande afbeelding geeft een samenvatting van het bodemvoedselweb weer. De schimmels en de bacterien zijn de primaire verteerders van plantaardig materiaal (2e orde trofisch niveau); zij worden gegeten door protozoa, nematoden en kleine geleedpotigen (3e orde trofisch niveau), die op hun beurt weer worden gegeten door grotere nematoden en grotere geleedpotigen (4e orde trofisch niveau), etc.

Bron: http://www.nuleaflawncare.com/wp-content/uploads/2012/02/00_sfw_dgrm2.gif

De koolstof:stikstof verhouding in planten en het bodemvoedselweb

In de natuur is de koolstof:stikstof verhouding (C:N ratio) van groot belang (zie deze blogpost). Hoewel stikstof (N₂) in hoge mate in de lucht aanwezig is, is dit een zodanig stabiel gas, dat weinig organismen dit kunnen gebruiken. Stikstof is hierdoor van nature relatief schaars binnen ecosystemen. De gemiddelde C:N ratio in planten is tussen de 1:20 en 1:30.

Binnen het bodemvoedselweb is echter een grote mate van variatie in de C:N ratio, met grote gevolgen voor een toename of afname van de koolstof in de bodem:

• Bacterien hebben een C:N ratio van ongeveer 5:1
• Schimmels hebben een C:N ratio van ongeveer 30:1; de groeipunten kunnen een C:N ratio hebben van 5:1, maar de celwanden bevatten bijna alleen maar koolstof. Zeer oude schimmeldraden kunnen een C:N ratio hebben die kan oplopen tot 60:1 of zelfs 100:1
• Protozoa hebben een C:N ratio van 30:1
• Nematoden hebben een C:N ratio van 100:1
  

Implicatie van deze variatie van C:N ratio

In situaties waar het volledige bodemvoedselweb aanwezig is, dragen zowel bacterien als schimmels bij aan de vertering van de plantenresten (2e orde trofisch niveau). Als bacterien plantenresten opeten, is de C:N ratio veel te hoog voor de bacterie. Hij krijgt gemiddeld 25 C bij elke N binnen, maar de bacterie wil maar 5 C voor elke N. Dat verschil (20 C) moet dus worden afgevoerd, wat gebeurt in de vorm van CO₂. Bacterien zorgen dus voor een toename van CO₂ productie. Gelukkig zijn in een gezonde bodem (Schimmel:bacterie ratio van 1 of hoger) veel schimmels aanwezig. En goede oude schimmels hebben een veel hogere C:N ratio. Voor jonge schimmeldraden geldt dat het plantaardig materiaal de juiste samenstelling heeft voor de schimmel, maar naarmate de schimmel ouder wordt, en deze relatief meer koolstof gaat gebruiken, wordt er dus meer koolstof in de bodem opgeslagen.
Als nu de naar het 3e orde trofisch niveau wordt gekeken, dan wordt duidelijk dat als de protozoa bacterien eten, deze veel te veel N bevatten in verhouding tot C voor de protozoa. De protozoa scheidt dus de N uit bijvoorbeeld als NH₄. Ook andere nutrienten, die in te hoge concentratie in de bacterie aanwezig zijn, worden uitgescheiden. En het mooie is, deze nutrienten worden uitgescheiden in een voor de plant beschikbare vorm.
De nematoden die schimmels eten willen een hele hoge C:N ratio hebben, omdat ze vooral het sap binnenin de schimmeldraden eten, en de dragen eigenlijk ongemoeid laten, krijgen ook de nematoden veel te veel N binnen in verhouding tot de C. Ook hier wordt het overschot aan nutrienten uitgescheiden in een plant beschikbare vorm.
Als de nematoden (C:N ratio van 100:1) die onderdeel zijn van het 4e orde trofisch niveau, protozoa eten (C:N ratio van 30:1), krijgen de nematoden te veel N binnen, en wordt dus ook hier een deel van de N uitgescheden in een plant beschikbare vorm.
De C:N ratio van de verschillende trofische niveaus zorgt er dus voor dat nutrienten goed worden gerecycled en beschikbaar komen voor planten!

Doorvertaling naar de landbouw

Onze moderne industriele landbouw ploegt de bodem regelmatig, daarnaast hebben bodems steeds meer last van verdichting door ploegen en het gebruik van steeds zwaardere landbouwmachines. Zowel het ploegen als de verdichting van de bodem, resulteert in steeds minder schimmeldraden in de bodem. Het enige 2e orde trofisch niveau wat dan nog overblijft zijn bacterien.
Gevolg van een bodem die alleen maar bacterien als 2e orde trofische niveau bevat, is echter een enorme productie van CO2 en een afname van koolstof in de bodem.
Als gekozen wordt toevoeging van compost aan de bodem, maar de compost bestaat niet uit het volledige bodemvoedselweb, en schimmels ontbreken, zal het koolstofgehalte in de bodem dus ook niet duurzaam hoger worden, omdat alleen schimmels dat kunnen veroorzaken.
Willen we dus duurzaam een hoger koolstof gehalte in de bodem, dan moeten stoppen met ploegen (niet kerende grondbewerking), de bodem veel en veel minder zwaar belasten en actief werken aan het toevoegen van de schimmels aan de bodem. Alleen op die manier kan het koolstofgehalte in de bodem daadwerkelijk duurzaam naar een hoger niveau worden getild.

Ons voedsel 11a        Ons voedsel 12a