Soil Health Solutions

De biologische parameters van de BodemlevenMonitor worden geanalyseerd aan de hand van de PLFA-methode, waarbij PLFA staat voor fosfolipidenvetzuren. Deze vetzuren zijn aanwezig in de celmembranen van levende organismen. Verschillende organismengroepen vertonen een unieke samenstelling van deze PLFA-vetzuren. Door de PLFA's te meten en te kwantificeren kan een karakteristieke vingerafdruk van het bodemvoedselweb worden verkregen. Zo verschillen bijvoorbeeld de celmembranen van schimmels qua PLFA-samenstelling van die van bacteriën. De aanwezige PLFA's worden geanalyseerd en gekwantificeerd met behulp van een gaschromatograaf-massaspectrometer.

BodemlevenMonitor speelt in op de vaak gestelde vraag om dieper inzicht te verkrijgen in het bodemleven en de biologische bodemkwaliteit.

Als gevolg van onder andere het verminderde gebruik van gewasbeschermingsmiddelen en de groeiende bewustwording omtrent het belang van bodemleven, zijn diverse sectoren actief bezig met de conditie van het bodemleven.
Voorbeelden van toepassingen van de BodemlevenMonitor omvatten:

• Het monitoren van percelen in de loop der tijd.
• Het vergelijken van de prestaties van een specifiek perceel of locatie met die van andere percelen met een vergelijkbaar organisch stofgehalte.
• Het analyseren van verschillen tussen goede en slechte percelen of locaties; kunnen variaties in bodemleven de oorzaak zijn van de diversiteit tussen de percelen?
• Het meten van het effect van behandelingen op het bodemleven, zoals biostimulanten, bodemverbeteraars, organische meststoffen, gewasbeschermingsmiddelen, niet-kerende grondbewerking, enzovoort.

Het BodemlevenMonitor onderzoek is maximaal drie weken na aankomst in het laboratorium.

De optimale timing voor het nemen van stalen hangt af van het specifieke doel. Indien percelen gedurende een langere periode worden gemonitord, is het aan te raden om jaarlijks rond dezelfde periode en onder vergelijkbare omstandigheden stalen te nemen. Over het algemeen is het bodemleven actiever tijdens het groeiseizoen, onder warme en vochtige omstandigheden, terwijl de activiteit in de winter afneemt. Onder extreem droge omstandigheden kan het bodemleven afsterven of grotendeels inactief worden.

Het onderzoek kan gedurende het hele jaar worden uitgevoerd, maar bij voorkeur worden er geen stalen genomen onder zeer droge omstandigheden of wanneer de temperatuur lager is dan 5 °C. Het is ook mogelijk om het bodemleven te onderzoeken na de oogst van het gewas in het najaar, wat kan worden gecombineerd met bemestingsonderzoek. Wanneer de BodemlevenMonitor wordt gebruikt om verschillende behandelingen te vergelijken, is het van belang om een nulmeting uit te voeren en een controleveld aan te leggen.

PLFA’s staan bekend om hun snelle afbraak, wat een indicatie kan geven van de aanwezigheid van levende micro-organismen. De snelheid waarmee deze vetzuren afgebroken worden, is echter afhankelijk van diverse omgevingsfactoren, met name de temperatuur.

Uit een recente studie is gebleken dat de halveringstijd (t1/2), wat de tijd aanduidt waarin de oorspronkelijke hoeveelheid stof nog exact de helft bedraagt, van verschillende PLFA’s varieert tussen de 14 en 27 uur. Bij een temperatuur van 15 °C duurt de afbraak twee keer zo lang als bij temperaturen tussen 20 en 25 °C. Opmerkelijk genoeg vertoonde de afbraaksnelheid weinig verschil tussen bodems met een lage en hoge microbiële biomassa.

Bron: Zhang et al. 2019: High turnover rate of free phospholipids in soil confirms the classic hypothesis of PLFA methodology.

Nee, de PLFA-methode kan enkel groepen micro-organismen onderscheiden, zoals actinomyceten en arbusculaire mycorrhiza. De PLFA-analyse verschaft een overzicht van het bodemvoedselweb. Voor het identificeren van specifieke soorten zijn uitplaatmethodes en DNA-technieken geschikter.

De streefwaarden geven aan hoe het staal presteert ten opzichte van vergelijkbare bodems of matrixen en zijn afgeleid van percentielen van praktijkstalen. Daarnaast worden de streefwaarden van stalen genomen uit vollegrond en kasgronden gecorrigeerd op basis van het organische stofgehalte. Voor bodems met een laag organische stofgehalte zijn de streefwaarden lager en liggen ze dichter bij elkaar dan voor bodems met een hoog organische stofgehalte.

De BodemlevenMonitor maakt gebruik van de PLFA-analyse om inzicht te verschaffen in de biomassa van het actieve mycelium, het netwerk van schimmeldraden of hyfen, van Arbusculaire Mycorriza in de bodem. Dit wordt gedaan aan de hand van het vetzuur 16:1ω5. Arbusculaire mycorrhiza behoren tot de oudste en meest voorkomende groep mycorrhiza-schimmels, en kunnen een symbiose aangaan met ongeveer 80% van alle plantensoorten.

Ectomycorrhiza, ericoïde, arbutoïde en monotropoïde mycorrhiza worden niet afzonderlijk gemeten als groep binnen de BodemlevenMonitor. Deze schimmels maken deel uit van de totale schimmelbiomassa.

De schimmel/bacterie-verhouding geeft de verhouding weer tussen de totale biomassa aan schimmels en de totale biomassa aan bacteriën (uitgedrukt in g C/kg grond). Deze ratio kan tevens dienen als indicator voor de mate van verstoring. Over het algemeen hebben ongestoorde ecosystemen een hogere schimmel/bacterie-verhouding dan verstoorde systemen. Biologische en systemen met een lage input vertonen doorgaans een hogere schimmel/bacterie-verhouding dan verrijkte conventionele systemen. Bij verstoringen, zoals grondbewerking, het verwijderen van gewasresten en beweiding, daalt de schimmel/bacterie-verhouding.

De microbiële biomassa is een optelsom van het gemeten aantal vetzuren. Schimmels en bacteriën vormen samen het grootste deel hiervan, maar zij vertegenwoordigen niet de volledige microbiële biomassa. De eenheid van de gemeten parameters is mg PLFA/kg grond. Om de biomassa van schimmels, bacteriën en de totale microbiële biomassa in mg C/kg grond te berekenen, wordt een omrekeningsfactor gebruikt die bekend is uit de literatuur.

Vollegrond

De staalname voor percelen volgt hetzelfde patroon als bij het bemestingsonderzoek. Neem minstens 40 steken in een W-patroon over het perceel of een deel ervan. Het wordt aanbevolen om een staal te nemen van maximaal 2 hectare. Voor de meeste akkerbouwgewassen wordt een staal genomen tot een diepte van 25 cm, terwijl voor grasland een diepte van 10 cm wordt aangehouden. Bij voorkeur wordt het staal genomen onder vochtige omstandigheden en niet wanneer de grond erg droog is. Verzamel minstens 1 liter grond in een geplastificeerde zak. Het is ook mogelijk om de staalname te laten uitvoeren door een staalnemer van Eurofins Agro.

Kasgrond

Neem 40 steken tot een diepte van 25 cm, verdeeld over minstens 8 kappen, bedden of plantrijen (maximaal 1 hectare). Verzamel 1 liter grond in een geplastificeerde zak.

Potgrond

Neem 40 steken uit 40 verschillende potten, gelijkmatig verdeeld over de kas. Als er geen potgrondboor beschikbaar is, kan er ook handmatig of met een appelboor worden bemonsterd. Verzamel 0,5 tot 0,75 liter in een geplastificeerde zak.

Substraat

Neem minstens 20 grepen met de hand of met een appelboor. Verzamel 0,5 tot 0,75 liter in een geplastificeerde zak.

Water

Verzamel 500 ml water in een fles.

De Shannon-Wiener index is een maatstaf voor de ecologische diversiteit. Deze index maakt gebruik van zowel het aantal soorten als hun abundantie als input. De laagst mogelijke waarde van de index is 0 (wat betekent dat er slechts 1 soort aanwezig is), terwijl het maximum afhangt van het aantal soorten en hun gelijke abundantie. In de BodemlevenMonitor is de Shannon-Wiener index gebaseerd op de zes gemeten groepen (gram+ bacteriën, gram- bacteriën, actinomyceten, arbusculaire mycorrhiza, andere schimmels en protozoa).

CO₂ wordt als koolstof vastgelegd in het organische materiaal van de bodem. Planten nemen CO₂ uit de lucht op via fotosynthese en slaan deze op in organisch materiaal, waardoor bladeren, hout en wortels fungeren als een continu reservoir voor CO₂.

Micro-organismen spelen ook een cruciale rol als bron van organisch materiaal in de bodem. Echter, het bodemleven, bestaande uit schimmels, bacteriën, kleine insecten, enzovoort, breekt dit organische materiaal af, waardoor CO₂ opnieuw vrijkomt. Dit fenomeen staat bekend als de koolstofkringloop. De opslag van CO₂ in organisch materiaal is dus afhankelijk van het type organisch materiaal: stabiele organische stof bevat meer koolstof dan verse organische stof. De activiteit van het bodemleven beïnvloedt de mate van afbraak. Soil Carbon Check biedt inzicht in de hoeveelheid opgeslagen koolstof.

Tijdens de klimaatconferentie in Parijs (COP21) werd afgesproken dat het koolstofgehalte in de bodem met 4 per 1000 moet stijgen. Dit komt neer op een jaarlijkse toename van 0,4%. Gemiddeld kan worden verwacht dat het CO₂-gehalte in de bodem met 2 ton toeneemt, afhankelijk van factoren zoals weersomstandigheden en bodembeheer.

Organische stof in de bodem omvat alle materialen afkomstig van micro-organismen, planten en dieren. Het bestaat voornamelijk uit complexe moleculen van koolstof (C), zuurstof (O) en waterstof (H), met kleine hoeveelheden andere organische stoffen zoals eiwitten, aminozuren, stikstof (N), fosfor (P) en zwavel (S).

Over het algemeen wordt geschat dat koolstof ongeveer de helft van organisch materiaal uitmaakt, hoewel dit percentage sterk kan variëren (tussen 30 en 70%). Het daadwerkelijke koolstofgehalte hangt af van de oorsprong van het organisch materiaal en het type bodem.

Organische stof komt in de bodem terecht door de toevoer van gewasresten (zoals bladeren, stengels en wortels), dierlijke mest, groenbemesting en compost. Bacteriën, schimmels en andere bodemorganismen breken dit materiaal af tot onverteerbare resten. Dit afbraakproces verloopt in verschillende fasen, waarbij alle organismen in het bodemvoedselweb betrokken zijn.

De afbraak begint snel, maar vertraagt na verloop van tijd. Het kan tientallen jaren duren voordat nieuw toegevoegd materiaal volledig is omgezet in stabiele organische stof.

Om het klimaateffect te berekenen, wordt de opslag van koolstof in de bodem omgezet naar CO₂-equivalenten. Hiervoor wordt een conversiefactor van 44/12 = 3,67 gebruikt (molmassa CO₂/molmassa C). Dit betekent dat 1 ton bodemkoolstof (als onderdeel van de organische stof in de bodem) overeenkomt met een vastlegging van 3,67 ton CO₂.

Het verhogen van het organisch materiaal in de bodem is een behoorlijke uitdaging. Vaak bevat de bodem al een aanzienlijke hoeveelheid organische stof. Een gehalte van 1% in de bovenste 30 cm bodem staat gelijk aan een opslag van 37,5 ton CO₂. Om het koolstofgehalte in de bodem met 1% te verhogen, is dus 37,5 ton effectieve organische stof nodig. Als de gemiddelde bevochtigingscoëfficiënt bijvoorbeeld 0,7 is, betekent dit dat er ruim 53,5 ton verse organische stof moet worden toegevoegd!

Organische stof heeft diverse cruciale functies in de bodem. Het dient als een van de voornaamste indicatoren voor de bodemgezondheid. Daarnaast fungeert organisch materiaal als voedselbron voor alle bodemorganismen. Aangezien zonlicht niet diep in de bodem doordringt, kunnen bodemorganismen fotosynthese niet gebruiken als energiebron. Ze zijn dus volledig afhankelijk van organisch materiaal voor hun energie en voeding. Bovendien draagt organisch materiaal bij aan de levering van voedingsstoffen, het reguleren van vocht- en luchtbalans, en het handhaven van de bodemstructuur.

Organisch materiaal heeft een impact op zowel de biologische, chemische als fysische vruchtbaarheid van de bodem. Het levert voedingsstoffen zoals stikstof (N), zwavel (S) en andere mineralen aan gewassen door middel van de vrijgave tijdens de afbraak ervan. Bovendien fungeren organische moleculen als losse bindmiddelen voor voedingsstoffen zoals kalium (K), magnesium (Mg) en calcium (Ca), waarbij ze positief geladen ionen zoals ammonium (NH4+) of kalium (K+) vasthouden aan de CEC.

Organische stof speelt ook een rol in het vasthouden van vocht. Perceelsgronden met hogere concentraties organische stof vertonen daardoor een verminderde gevoeligheid voor droogte en zijn beter in staat om water uit neerslag vast te houden. Het fungeert als voedselbron voor bodemorganismen, wat niet alleen cruciaal is voor de eerder genoemde mineralisatie, maar ook voor de veerkracht van de bodem. Tot slot verbetert organische stof de bewerkbaarheid van de bodem.

Het organische stofgehalte in de bodem is niet constant. Het wordt gedeeltelijk afgebroken door bodemorganismen en vervolgens vervangen door toevoer van mest, compost, gewasresten en dergelijke. Het verschil tussen de toevoer en afbraak bepaalt of het gehalte in evenwicht blijft. Als de afbraak groter is dan de toevoer, zal het organische stofgehalte afnemen, en vice versa. In de praktijk wordt vaak het concept van 'effectieve organische stof' gebruikt om de toevoer te berekenen.

Effectieve organische stof verwijst naar het deel van de organische stof dat één jaar na het toedienen van gewasresten, mest of compost in de bodem blijft. Gedurende het eerste jaar na toepassing wordt een aanzienlijk deel van de organische stof afgebroken omdat deze gemakkelijk afbreekbaar is. Daarom is de bijdrage van deze fractie aan het gehalte in de bodem relatief beperkt, terwijl de bijdrage van de stabielere fractie groter is.

Jaarlijkse uitvoering van de Soil Carbon Check maakt het mogelijk om een aanzienlijke toename in koolstofgehalte aan te tonen. Bovendien vereisen ketenpartners in de sector actuele gegevens over koolstofopslag.

De opbouw van organisch materiaal in de bodem vergt tijd en voortdurende aandacht van de landbouwer. Bodembeheer en mineralisatie door bodemorganismen spelen een cruciale rol in de koolstofvastlegging. Met name klimatologische factoren, zoals temperatuur en neerslag, zijn hierbij van belang. Jaarlijkse monitoring biedt inzicht in de huidige toestand van de bodem; door regelmatig de koolstofstatus van de bodem te meten, kan men streven naar een aanzienlijke toename in CO₂-opslag. Zonder jaarlijkse bodemkoolstofcontrole kan de significantie hiervan niet worden aangetoond. Daarnaast vereisen ketenpartners in de agrofood industrie actuele gegevens over de bodemtoestand. Alleen op basis van recente gegevens kan duurzaam bodemgebruik worden aangetoond en geclaimd.

Eén gewas is niet het antwoord als het gaat om de bijdrage aan effectieve organische stof. 

Meer over groenbemesters