Het belang van stikstof voor bodemvruchtbaarheid en gewasopbrengst

Stikstof (N) wordt vaak de ‘motor’ van plantengroei genoemd. Het is een essentiële voedingsstof die een centrale rol speelt bij het verbeteren van de bodemvruchtbaarheid en het verhogen van de productiviteit van zowel akkerbouwgewassen als grasland.

Als je begrijpt hoe stikstof in de bodem werkt, wat de invloed ervan is op de plantengroei en hoe je het effectief kunt beheren, kun je de potentie van je gewasprestaties aanzienlijk verbeteren.

De rol van stikstof in de vruchtbaarheid van de bodem

Stikstof is een macronutriënt dat essentieel is voor de vorming van chlorofyl, aminozuren en nucleïnezuren – sleutelcomponenten die de fotosynthese, eiwitsynthese en vorming van genetisch materiaal in planten aandrijven. In praktische termen betekent dit dat stikstof rechtstreeks gekoppeld is aan de groei, ontwikkeling en opbrengstpotentieel van akkerbouwgewassen en grasland. Stikstof speelt een veelzijdige rol in de vruchtbaarheid van de bodem en beïnvloedt de vegetatieve groei, de productie van biomassa, de wortelontwikkeling en de microbiële activiteit in de bodem.

1. Bevordert vegetatieve groei

Stikstof stimuleert de groei van bladeren en stengels door celdeling en uitbreiding te bevorderen. Dit resulteert in een hogere blad oppervlakte index (GAI), die de lichtinterceptie en fotosynthese in zowel gras- als akkerbouwgewassen verbetert. Tarwe en maïs laten bijvoorbeeld aanzienlijke opbrengstverbeteringen zien wanneer de stikstofniveaus worden geoptimaliseerd, omdat er meer energie beschikbaar is voor het vullen van de korrel.

2. Verhoogt de productie van biomassa:

Stikstof is van cruciaal belang voor de productie van plantbiomassa. Onderzoek heeft aangetoond dat bij granen stikstoftoepassingen direct correleren met een toename van de totale biomassa, wat een belangrijke bepalende factor is voor de uiteindelijke opbrengst.¹ In grasland heeft AHDB-onderzoek aangetoond dat het toedienen van stikstof van vitaal belang is voor het verhogen van de opbrengst en de kwaliteit van het ruwvoer.² Stikstof blijkt ook bij te dragen aan een dichtere graszodegroei, wat cruciaal is voor de productiviteit van het grasland en de voeding van het vee.

3. Ondersteunt wortelontwikkeling:

Een adequate stikstoftoevoer ondersteunt robuuste wortelsystemen. Goed ontwikkelde wortels kunnen een groter bodemvolume verkennen voor water en voedingsstoffen, wat essentieel is voor de veerkracht en productiviteit van gewassen, vooral onder stressomstandigheden. Deze diepere en meer uitgebreide wortels, in gewassen zoals gerst of raaigras, kunnen vervolgens bijdragen aan een betere opname van voedingsstoffen en water, wat een directe invloed heeft op de opbrengst.

4. Verbetert de microbiële activiteit in de bodem:

De beschikbaarheid van stikstof beïnvloedt de activiteit van bodemmicro-organismen, die een cruciale rol spelen in de nutriëntencyclus. De voedingsstof stimuleert de groei van bodembacteriën die organisch materiaal afbreken, waardoor voedingsstoffen vrijkomen die weer in de bodem kunnen worden opgenomen door planten. Deze microbiële activiteit verbetert ook de bodemstructuur door stabiele bodemaggregaten te creëren, water beter vast te houden en erosie te verminderen.

Stikstofcyclus in akkerbouw- en graslandbodems

De stikstofcyclus is een complex proces dat de beschikbaarheid van stikstof in de bodem regelt. Inzicht in deze cyclus is essentieel voor effectief stikstofbeheer en optimale bodemvruchtbaarheid.

De stikstof cyclus:

1. Stikstof fixatie:

• Stikstof uit de lucht (N₂) wordt omgezet in een voor planten bruikbare vorm, ammoniak (NH₃), door biologische stikstoffixatie (BNF).
• Peulgewassen, zoals erwten en klaver, bevatten symbiotische bacteriën (Rhizobium) in hun wortelknolletjes, die stikstof uit de lucht vastleggen in ammonium (NH₄⁺).

2. Nitrificatie:

• Ammonium in de bodem wordt door nitrificerende bacteriën (Nitrosomonas en Nitrobacter) omgezet in nitraat (NO₃-).
• Nitraat is de primaire vorm van stikstof die door de meeste gewassen wordt geabsorbeerd en gebruikt om de groei te stimuleren, vanwege de grote mobiliteit in de bodem.
• Deze mobiliteit maakt nitraat echter gevoelig voor uitspoeling, vooral in zandgronden of tijdens zware regenval, wat betekent dat verantwoorde verspreidingspraktijken essentieel zijn om de waterkwaliteit te helpen beschermen.

3. Denitrificatie:

• In wateroverlast of verdichte bodems zetten denitrificerende bacteriën nitraat weer om in stikstofgas (N₂) of distikstofoxide (N₂O)
• Denitrificatie betekent een aanzienlijk verlies van stikstof uit de bodem, waardoor deze minder beschikbaar is voor gewassen en bijdraagt aan milieuproblemen.
• Bodembeheer om wateroverlast en verdichting te voorkomen is essentieel om dit verlies te minimaliseren

4. Mineralisatie en immobilisatie:

• Mineralisatie is het proces waarbij organische stikstof in organisch bodemmateriaal wordt omgezet in ammonium.
• Dit proces wordt beïnvloed door bodemtemperatuur, vochtigheid en microbiële activiteit.
• Immobilisatie treedt op wanneer bodemmicroben ammonium of nitraat opnemen voor hun groei, waardoor het tijdelijk niet beschikbaar is voor planten.
• Inzicht in deze processen helpt bij het afstemmen van de stikstoftoepassingen op de gewasvraag.

Stikstofbeheer: Evenwicht tussen inputs en milieueffecten

Effectief stikstofbeheer draait om het optimaliseren van gewasprestaties en het minimaliseren van milieueffecten. Bij het overwegen van stappen om de bodemvruchtbaarheid te verbeteren, worden de volgende stikstofbeheerstrategieën aanbevolen als beste praktijk:

1. Bodemonderzoek en monitoring:

Regelmatig bodemonderzoek is cruciaal om de stikstofniveaus in de bodem te bepalen en de bemesting daarop af te stemmen. Hulpmiddelen zoals de N-mineraalmeting en het gebruik van nitrificatieremmers kunnen helpen om stikstoftoepassingen af te stemmen op specifieke gewasbehoeften en bodemomstandigheden.

2. Gebruik van peulvruchten en groenbemesters:

Het integreren van peulvruchten in je rotatie kan helpen bij het fixeren van stikstof uit de lucht, terwijl bodembedekkers, zoals klaver of mosterd, reststikstof uit de bodem vastleggen, uitspoeling voorkomen en de organische stof in de bodem verbeteren wanneer ze weer in de bodem worden opgenomen. Groenbemesters zijn gewassen die speciaal worden geteeld om in de bodem te worden opgenomen en helpen bij het creëren van een evenwichtige voedingsomgeving wanneer ze samen met stikstofmeststoffen worden gebruikt.

3. Gesplitste applicatie:

Het splitsen van toepassingen van een stikstof gebaseerde meststof, zoals Nutramon, gedurende het groeiseizoen kan de stikstofgebruiksefficiëntie (NUE) verbeteren. Deze aanpak stemt de stikstoftoevoer af op de vraag van het gewas, waardoor het risico van uitspoeling en vervluchtigingsverliezen afneemt. Zo zorgt het toedienen van Nutramon in belangrijke groeistadia, zoals bij het kiemen en uitlopen van granen, ervoor dat het gewas voldoende stikstof heeft wanneer dat het meest nodig is voor de graanvulling.

4. Precisielandbouwtechnieken:

Technologieën zoals NDVI-sensoren (Normalized Difference Vegetation Index) en GPS-gestuurde variabele toediening maken een nauwkeuriger stikstofbeheer mogelijk. Met deze hulpmiddelen kunnen boeren stikstof toedienen waar het het meest nodig is, waardoor verspilling en milieueffecten worden verminderd. Onderzoek toont aan dat precisietoepassing het stikstofgebruik met 10-20% kan verminderen terwijl de opbrengst gelijk blijft of zelfs verbetert.

References

5. Sylvester-Bradley, R., & Kindred, D. (2009). The Yield Response of Winter Wheat to Nitrogen Fertilizer. The Journal of Agricultural Science, 147(3), 235-246. doi:10.1017/S002185960900829X
6. AHDB (2024) – cover crops to improve soil fertility. https://ahdb.org.uk/knowledge-library/cover-crops-to-improve-soil-fertility
7. Mulla, D.J. (2013). Twenty-five years of precision agriculture research: Where do we go from here? Agronomy Journal, 105(6), 2317-2325. doi:10.2134/agronj2013.0507