Organische stof en gewasopbrengst. Een nieuwe hypothese?

Het artikel dat ik vandaag onder ogen kreeg, is geschreven door een aantal Canadese onderzoekers. Het heet “Soil Organic Matter as Catalyst of Crop Resource Capture”. Dat klinkt bij voorbaat al inspirerend. In tegenstelling met vele andere publicaties – die onbewezen aannames doen over de rol van organische stof – presenteren zij een nieuw paradigma over de rol die organische stof heeft ten gunste van gewasgroei. Het artikel laat daarbij zien dat de auteurs kennis hebben van alle onderzoeken die kritisch zijn op de rol van organische stof in de bodem. Ze nemen deze kritiek ook serieus. Tegelijk presenteren ze een hypothese die volledig aansluit bij “het nuchtere boerenverstand” én ze proberen een antwoord te geven op de vraag waarom organische stof een positief heeft op gewasgroei. Kijk, daar wordt ik als bodemonderzoeker weer blij van.

King et al. (2020) komen met een alternatieve en verrassend eenvoudige hypothese: organische stof maakt het voor planten gemakkelijker om water en nutriënten op te nemen. Het is dus niet zo dat organische stof in de bodem zorgt voor meer water en meer stikstof en daardoor een positief effect heeft op de gewasopbrengst, maar het vergroot simpelweg de mogelijkheden van de plant om het aanwezige water en stikstof op te nemen. De auteurs vatten hun hypothese zo samen “we posit that to benefit crops SOM does not need to increase the supply of a growth limiting resource; it only needs to facilitate root access to extant resource stocks”. In gewone boerentaal betekent dit: organische stof zorgt ervoor dat wortels gemakkelijker kunnen groeien in de bodem en daardoor de plant in staat stelt om vanuit een groter volume bodem extra water en nutriënten op te nemen.

Effecten van bodemverdichting en natte plekken

Als er sprake is van bodemverdichting of van natte plekken in de bodem, dan moet een plant extra investeren in ondergrondse wortelbiomassa en wortelactiviteit om zo te zorgen voor voldoende water en nutriënten. Diverse studies laten zien dat bodemverdichting de wortelontwikkeling inperkt (zie de referenties in de studie van King). Er zijn allereerst minder wortels. Wortels zijn daarnaast vaak dikker en korter, waarschijnlijk omdat de plant meer investeert in steviger wortels. De hypothese die de auteurs onderbouwen, is dat organische stof de indringingsweerstand van de bodem verkleint. Het kost de plant daardoor minder energie om wortels te laten groeien. Het bewijs voor deze hypothese is nog mager, maar biedt zeker potentie.

Opbrengstdepressie kan ook ontstaan door (te) natte plekken in het perceel. Natte omstandigheden zorgen voor een zuurstoftekort in de bodem. Hierdoor sterven plantenwortels af. Door het toevoegen van organische stof neemt de infiltratie van regenwater toe en verhoogt de capaciteit van de bodem om water te bergen. Dit gebeurt niet alleen omdat organische stof water kan vasthouden en er meer macroporiën aanwezig zijn, maar ook omdat het de biologische activiteit verhoogt en daarmee de aanwezigheid van wormengangen (bioturbation heet dat met een mooi woord in het Engels). Hierdoor wordt wortelgroei gestimuleerd en daarmee de potentie om water en nutriënten op te nemen.

Perspectief

Dit inzicht biedt een aantal interessante aanknopingspunten. Allereerst betekent dit dat het effect van organische stof op de gewasopbrengst samenhangt met het type gewas. Gewassen verschillen namelijk in hun gevoeligheid voor de impact van storende bodemlagen. Ook reageert elk gewas verschillend op de aanwezigheid van natte plekken in het perceel. Ook reageert elk gewas anders op een inperking van de wortelgroei; in sommige gewassen leidt het direct tot opbrengstschade, in andere gewassen niet. Dit zou bijvoorbeeld kunnen verklaren waren in twintig lange termijn experimenten in Europa wel een effect waarneembaar was voor aardappelen, maar niet voor granen. In dezelfde experimenten was het effect van organische stof ook sterker zichtbaar bij gewassen in een nat klimaat in vergelijking met dezelfde gewassen in een droog klimaat.

Deze hypothese zou ook kunnen verklaren waarom het effect van organische stof nihil is als er voldoende wordt bemest: er zijn namelijk voldoende nutriënten aanwezig in de bouwvoor en ook met weinig wortelgroei kan de plant voldoende opnemen. In Nederland hoeven we ons wat dat betreft dus geen zorgen te maken. De aanvoer van vers organische stof is voldoende en de organische stofgehalten in de bodem liggen boven wat landbouwkundig nodig is (met uitzondering van arme zandgronden met minder dan 2% organische stof). Er zijn andere bodemkwaliteitsproblemen die meer prioriteit vragen.

Mooi is het ook dat de nieuwe hypothese richting geeft voor verdere onderzoeksvragen. Hoe verandert het risico op waterschade (het voorkomen van plassen, de duur van de te natte periode) in minerale bodems als er meer organische stof aanwezig is? En hoe verandert de indringingsweerstand bij relatief droog weer in relatie tot het organische stofgehalte? De meest onderzoeken meten dat altijd bij veldcapaciteit, terwijl juist in de droge periode het effect op wortelgroei het grootst is. Interessante kennisvragen.

Tot slot

Als kritieke onderzoeker blijven er tegelijk ook nog vragen over. Ik noem er even twee: waarom zien we zo weinig effecten van organische stofbeheer in langjarige veldproeven in Nederland? Is dat omdat de bodems in Nederland zo vruchtbaar zijn dat dit effect minimaal is? En blijft ook in deze hypothese de kwaliteit van organische stof niet onderbelicht?

De meerwaarde van meer organische stof in de bodem … het laatste woord is hierover nog niet gezegd.

Naar aanleiding van:

King, AE, Genevieve AA, Gillespie AW & C Wagner-Riddle (2020) Soil Organic Matter as Catalyst of Crop Resource Capture. Fronters in Environmental Science, 8 May 2020.