Waarom organische stof in de bodem zo belangrijk is

een vruchtbare en gezonde grond is de basis voor gezonde planten, dieren en mensen. En bodem organisch materiaal is de basis voor gezonde en productieve bodems. Inzicht in de rol van organisch materiaal bij het behoud van een gezonde bodem is essentieel voor de ontwikkeling van ecologisch verantwoorde landbouwpraktijken. Maar hoe kan organisch materiaal, dat slechts een klein percentage van de meeste bodems uitmaakt, zo belangrijk zijn dat we de drie hoofdstukken in deze sectie wijden om het te bespreken?, De reden hiervoor is dat organische materie in wezen alle bodemeigenschappen positief beïnvloedt of wijzigt. Dat is de reden waarom het zo belangrijk is voor ons begrip van de gezondheid van de bodem en hoe de bodem beter te beheren. Organisch materiaal is in wezen de kern van het verhaal, maar zeker niet het enige deel. Naast het functioneren in een groot aantal belangrijke rollen die bodemprocessen en gewasgroei bevorderen, is organisch materiaal in de bodem een cruciaal onderdeel van een aantal mondiale en regionale cycli.

Het is waar dat je planten kunt kweken op bodems met weinig organisch materiaal., In feite hoef je helemaal geen grond te hebben. (Hoewel grind en zand hydroponische systemen zonder bodem uitstekende gewassen kunnen verbouwen, zijn grootschalige systemen van dit type meestal economisch noch ecologisch verantwoord.) Het is ook waar dat er andere belangrijke kwesties naast organische stof bij het overwegen van de kwaliteit van een bodem. Naarmate de organische stof in de bodem afneemt, wordt het echter steeds moeilijker om planten te kweken, omdat problemen met vruchtbaarheid, beschikbaarheid van water, verdichting, erosie, parasieten, ziekten en insecten steeds vaker voorkomen., Steeds hogere niveaus van inputs-meststoffen, irrigatiewater, pesticiden en machines—zijn nodig om de opbrengsten te behouden in het licht van de uitputting van organische stoffen. Maar als er aandacht wordt besteed aan een goed beheer van organisch materiaal, kan de bodem een goed gewas ondersteunen zonder de noodzaak voor dure fixes.

het gehalte aan organische stoffen van landbouwbovengrond ligt gewoonlijk tussen 1-6%. Een studie van de bodem in Michigan toonde een potentiële gewasopbrengststijging aan van ongeveer 12% voor elke 1% organische stof., In een Maryland experiment, onderzoekers zagen een toename van ongeveer 80 bushels van maïs per hectare wanneer organische stof steeg van 0,8% naar 2%. De enorme invloed van organisch materiaal op zoveel van de eigenschappen van de bodem— biologisch, chemisch en fysisch—maakt het van cruciaal belang voor gezonde bodems (figuur 2.3). Een deel van de verklaring voor deze invloed is de kleine deeltjesgrootte van het goed ontleden deel van organische materie-de humus. De grote oppervlakte–volumeverhouding zorgt ervoor dat humus in contact komt met een aanzienlijk deel van de grond., Door het intieme contact van humus met de rest van de grond kunnen veel reacties, zoals het vrijkomen van beschikbare voedingsstoffen in het bodemwater, snel optreden. Echter, de vele rollen van levende organismen maken bodemleven een essentieel onderdeel van de organische materie verhaal.

plantenvoeding

nutriënten uit ontbindend organisch materiaal.

De meeste nutriënten in organisch materiaal in de bodem kunnen niet door planten worden gebruikt zolang deze nutriënten bestaan als onderdeel van grote organische moleculen., Als bodemorganismen ontbinden organische of minerale vormen die planten gemakkelijk kunnen gebruiken. Dit proces, mineralisatie genaamd, levert een groot deel van de stikstof die planten nodig hebben door het om te zetten van organische vormen. Eiwitten worden bijvoorbeeld omgezet in ammonium (NH4+) en vervolgens in nitraat (NO3–). De meeste planten zullen het grootste deel van hun stikstof uit de bodem opnemen in de vorm van nitraat. De mineralisatie van organisch materiaal is ook een belangrijk mechanisme om planten te voorzien van voedingsstoffen zoals fosfor en zwavel en de meeste micronutriënten., Deze vrijgave van nutriënten uit organisch materiaal door mineralisatie maakt deel uit van een grotere landbouwvoedingscyclus (zie figuur 2.4). Voor een meer gedetailleerde bespreking van nutriëntencycli en hoe deze functioneren in verschillende teeltsystemen, zie hoofdstuk 7.

toevoeging van stikstof.

bacteriën die in knobbeltjes op peulwortels leven zetten stikstof uit atmosferisch gas (N2) om in vormen die de plant direct kan gebruiken., Een aantal vrijlevende bacteriën fixeert ook stikstof.

opslag van nutriënten op organisch materiaal in de bodem.

ontbindend organisch materiaal kan planten direct voeden, maar het kan ook indirect de voeding van de plant ten goede komen. Een aantal essentiële voedingsstoffen komen voor in de bodem als positief geladen moleculen genaamd kationen (uitgesproken cat-eye-ons). Het vermogen van organisch materiaal om kationen vast te houden op een manier die ze beschikbaar houdt voor planten staat bekend als kation exchange capacity (CEC). Humus heeft veel negatieve ladingen., Omdat tegengestelde ladingen aantrekken, is humus in staat om positief geladen voedingsstoffen vast te houden, zoals calcium (Ca++), kalium (K+) en magnesium (Mg++) (zie figuur 2.5 a). Dit voorkomt dat ze diep in de ondergrond uitloggen wanneer water door de bovengrond beweegt. Voedingsstoffen die op deze manier worden vastgehouden, kunnen geleidelijk aan in de bodemoplossing worden vrijgegeven en gedurende het hele groeiseizoen aan planten ter beschikking worden gesteld. Houd er echter rekening mee dat niet alle plantenvoedingsstoffen voorkomen als kationen. De nitraatvorm van stikstof is bijvoorbeeld negatief geladen (NO3–) en wordt in feite afgestoten door de negatief geladen CEC., Nitraat uitlogt daarom gemakkelijk als water door de bodem en voorbij de wortelzone naar beneden beweegt.

kleideeltjes hebben ook negatieve ladingen op hun oppervlakken (figuur 2.5 b), maar organisch materiaal kan de belangrijkste bron van negatieve ladingen zijn voor grove en middelgrote bodems. Sommige soorten klei, zoals die in het zuidoosten van de Verenigde Staten en in de tropen, hebben meestal lage hoeveelheden negatieve lading. Wanneer deze klei aanwezig is, kan organisch materiaal de belangrijkste bron zijn van negatieve ladingen die voedingsstoffen binden, zelfs voor fijngetextureerde bodems (met een hoog kleigehalte).,

bescherming van nutriënten door chelatie.

organische moleculen in de bodem kunnen ook bepaalde nutriënten vasthouden en beschermen. Deze deeltjes, genaamd “chelaten” (uitgesproken sleutel-lates) zijn bijproducten van de actieve afbraak van organische materialen en zijn kleiner dan de deeltjes waaruit humus bestaat. In het algemeen worden elementen sterker vastgehouden door chelaten dan door binding van positieve en negatieve ladingen., Chelaten werken goed omdat ze de voedingsstof op meer dan één plaats op het organische molecuul binden (figuur 2.5 c). In sommige bodems zouden sporenelementen, zoals ijzer, zink en mangaan, worden omgezet in niet-beschikbare vormen als ze niet gebonden waren door chelaten. Het is niet ongewoon om laag-organische-materie bodems of blootgestelde ondergrond deficiënt in deze micronutriënten te vinden.

andere manieren om beschikbare nutriënten op peil te houden.

Er zijn aanwijzingen dat organisch materiaal in de bodem de omzetting van beschikbare fosfor in vormen die niet beschikbaar zijn voor planten kan remmen., Een verklaring is dat organisch materiaal de oppervlakken bedekt van mineralen die zich stevig aan fosfor kunnen hechten. Zodra deze oppervlakken bedekt zijn, zullen de beschikbare vormen van fosfor er minder snel mee reageren. Daarnaast kunnen humusstoffen aluminium en ijzer cheleren, die beide kunnen reageren met fosfor in de bodemoplossing. Wanneer zij als chelaten worden gehouden, kunnen deze metalen geen onoplosbaar mineraal met fosfor vormen.

gunstige effecten van bodemorganismen

bodemorganismen zijn essentieel om planten goed van nutriënten te voorzien omdat zij organisch materiaal afbreken., Deze organismen maken voedingsstoffen beschikbaar door ze vrij te maken van organische moleculen. Sommige bacteriën fixeren stikstofgas uit de atmosfeer, waardoor het beschikbaar is voor planten. Andere organismen lossen mineralen op en maken fosfor beschikbaar. Als bodemorganismen niet aanwezig en actief zijn, zullen meer meststoffen nodig zijn om plantenvoedingsstoffen te leveren.

een gevarieerde gemeenschap van organismen is uw beste bescherming tegen grote uitbraken van ongedierte en bodemvruchtbaarheidsproblemen., Een bodem die rijk is aan organisch materiaal en voortdurend van verschillende soorten verse residuen wordt voorzien, is de thuisbasis van een veel meer diverse groep organismen dan bodem die is uitgeput van organisch materiaal. Deze grotere diversiteit van organismen helpt ervoor te zorgen dat minder potentieel schadelijke organismen in staat zullen zijn om voldoende populaties te ontwikkelen om de opbrengst van gewassen te verminderen.

Tilth

wanneer de bodem een gunstige fysische conditie voor groeiende planten heeft, wordt gezegd dat hij een goede tilth heeft. Zo ‘ n grond is poreus en maakt het mogelijk om water gemakkelijk in te voeren, in plaats van van het oppervlak af te lopen., Er wordt meer water opgeslagen in de bodem voor planten om te gebruiken tussen regenbuien, en minder erosie optreedt. Goede tilth betekent ook dat de grond goed belucht is. Wortels kunnen gemakkelijk zuurstof te verkrijgen en zich te ontdoen van kooldioxide. Een poreuze bodem beperkt de wortelontwikkeling en-exploratie niet. Wanneer een bodem een slechte tilth heeft, de structuur van de bodem verslechtert en bodem aggregaten breken, waardoor verhoogde verdichting en verminderde beluchting en wateropslag. Een bodemlaag kan zo verdicht worden dat wortels niet kunnen groeien., Een grond met uitstekende fysische eigenschappen zal tal van kanalen en poriën van vele verschillende maten hebben.

Studies op zowel onverstoorde als agrarische bodems tonen aan dat naarmate organisch materiaal toeneemt, bodems minder compact zijn en meer ruimte hebben voor luchtdoorvoer en wateropslag. Kleverige stoffen worden geproduceerd tijdens de afbraak van plantenresten. Samen met plantenwortels en schimmels, binden ze minerale deeltjes samen tot klontjes, of aggregaten., Daarnaast zijn de kleverige afscheidingen van mycorrhiza schimmels—heilzame schimmels die wortels binnendringen en planten helpen meer water en voedingsstoffen te krijgen—belangrijk bindmiddel in de bodem. De opstelling en verzameling van mineralen als aggregaten en de mate van bodemverdichting hebben enorme gevolgen voor de plantengroei (zie hoofdstukken 5 en 6). De ontwikkeling van aggregaten is wenselijk in alle soorten bodems omdat het een betere drainage, beluchting en wateropslag bevordert. De enige uitzondering is voor wetland gewassen, zoals rijst, wanneer je een dichte, geplaveide grond wilt om het overstroomd te houden.,

organisch materiaal, als residu op het bodemoppervlak of als bindmiddel voor aggregaten in de buurt van het oppervlak, speelt een belangrijke rol bij het verminderen van bodemerosie. Oppervlakteresiduen onderscheppen regendruppels en verminderen hun potentieel om bodemdeeltjes los te maken. Deze oppervlakteresiduen vertragen ook het water als het over het veld stroomt, waardoor het een betere kans heeft om in de bodem te infiltreren. Aggregaten en grote kanalen verbeteren sterk het vermogen van de bodem om water van het oppervlak naar de ondergrond te leiden.,

De meeste boeren kunnen zien dat de ene grond beter is dan de andere door naar ze te kijken, te zien hoe ze werken wanneer ze worden bewerkt, of zelfs door te voelen hoe ze zich voelen wanneer ze worden gelopen of aangeraakt. Wat ze zien of voelen is echt goed tilth. Zie voor een voorbeeld de foto op de achterkant van dit boek. Het toont aan dat bodemverschillen kunnen ontstaan door verschillende beheersstrategieën. Boeren en tuinders zouden zeker liever hun gewassen verbouwen op de meer poreuze grond afgebeeld in de foto rechts.,

aangezien erosie het vruchtbaarste deel van de grond wegneemt, kan dit leiden tot een aanzienlijke daling van de gewasopbrengst. In sommige bodems, kan het verlies van slechts een paar centimeter van de bovengrond resulteren in een opbrengstvermindering van 50%. Het oppervlak van sommige bodems met weinig organisch materiaal kan zich afsluiten, of korst, als neerslag breekt aggregaten en poriën in de buurt van het oppervlak vullen met vaste stoffen. Wanneer dit gebeurt, loopt water dat niet in de bodem kan infiltreren van het veld, met waardevolle bovengrond (figuur 2.6).,

Grote bodemporiën of-kanalen zijn erg belangrijk omdat ze veel water snel in de bodem kunnen laten stromen. Grotere poriën worden op een aantal manieren gevormd. Oude wortelkanalen kunnen nog enige tijd open blijven nadat de wortel ontbindt. Grotere bodemorganismen, zoals insecten en regenwormen, creëren kanalen als ze door de grond bewegen. Het slijm dat regenwormen afscheiden om te voorkomen dat hun huid uitdroogt, helpt ook om hun kanalen lang open te houden.,

bescherming van de bodem tegen snelle veranderingen in de zuurgraad

zuren en basen komen vrij wanneer mineralen oplossen en organismen hun normale functies vervullen: het ontbinden van organische materialen of het fixeren van stikstof. Zuren of basen worden uitgescheiden door de wortels van planten en zuren vormen zich in de bodem door het gebruik van stikstofmeststoffen. Het is het beste voor planten als de zuurtegraad van de bodem, aangeduid als pH, niet te Wild schommelt tijdens het seizoen. De pH-schaal is een manier om de hoeveelheid vrije waterstof (H+) in het bodemwater uit te drukken., Meer zure omstandigheden, met grotere hoeveelheden waterstof, worden aangegeven door lagere getallen. Een grond bij pH 4 is zeer zuur. De oplossing is tien keer meer zuur dan een bodem bij pH 5. Een grond bij pH 7 is neutraal—er zit evenveel base in het water als zuur. De meeste gewassen doen het het beste als de grond licht zuur is en de pH rond de 6 tot 7 ligt. Essentiële voedingsstoffen zijn meer beschikbaar voor planten met deze pH-waarde dan wanneer de bodem zuurder of basischer is., Organisch materiaal in de bodem kan veranderingen in pH vertragen of bufferen door vrije waterstof uit de oplossing te halen als zuren worden geproduceerd of door waterstof af te geven als basen worden geproduceerd. (Voor discussie over het beheer van zure bodems, zie hoofdstuk 20.)

stimulering van wortelontwikkeling

micro-organismen in de bodem produceren talrijke stoffen die de plantengroei stimuleren. Humus zelf heeft een direct gunstig effect op planten (figuur 2.7). De reden voor deze stimulatie is vooral te wijten aan het meer beschikbaar maken van micronutriënten voor planten—waardoor wortels langer groeien en meer takken hebben, wat resulteert in grotere en gezondere planten. Bovendien produceren veel bodemmicro-organismen een verscheidenheid aan wortelstimulerende stoffen die zich als plantenhormonen gedragen.,

verduistering van de bodem

organisch materiaal heeft de neiging de bodem donkerder te maken. Je kunt dit gemakkelijk zien in grofgetextureerde zandgronden met lichtgekleurde mineralen. Onder goed gedraineerde omstandigheden, een donkerder bodemoppervlak zorgt ervoor dat een grond om op te warmen een beetje sneller in het voorjaar. Dit biedt een licht voordeel voor zaadkieming en de vroege stadia van zaailingontwikkeling, wat vaak gunstig is in koude gebieden.

bescherming tegen schadelijke chemische stoffen

sommige van nature in de bodem voorkomende chemische stoffen kunnen schadelijk zijn voor planten., Aluminium is bijvoorbeeld een belangrijk onderdeel van veel bodemmineralen en vormt als zodanig geen bedreiging voor planten. Naarmate de bodem zuurder wordt, vooral bij pH-waarden onder 5,5, wordt aluminium oplosbaar. Sommige oplosbare vormen van aluminium, indien aanwezig in de bodemoplossing, zijn giftig voor plantenwortels. Echter, in de aanwezigheid van aanzienlijke hoeveelheden organisch materiaal in de bodem, is het aluminium strak gebonden en zal niet zo veel schade aanrichten.

organisch materiaal is de belangrijkste bodemeigenschap die de uitspoeling van pesticiden vermindert. Het houdt een aantal pesticiden stevig vast., Dit voorkomt of vermindert uitspoeling van deze chemicaliën in het grondwater en geeft tijd voor ontgifting door microben. Micro-organismen kunnen de chemische structuur van sommige pesticiden, industriële oliën, veel aardolieproducten (gas en oliën) en andere potentieel giftige chemicaliën veranderen, waardoor ze onschadelijk worden gemaakt.