Biologische eigenschappen

1. Organische stof

Over het algemeen bestaan de Nederlandse agrarische gronden voor 45% uit mineralen delen (zand, klei), 25% uit water, 25% uit lucht en 5% uit organische stof. Organische stof omvat al het organisch materiaal afkomstig van bodemorganismen, planten en dieren. Het wordt over het algemeen aangevoerd door middel van gewasresten, mest en compost.

Doordat organische stof de structuur, bewerkbaarheid, vocht-vasthoudendheid en nutrienten uitwisseling (CEC) verbeterd, heeft het daarmee een positief effect op bodemvruchtbaarheid.  

Het organische stof gehalte in de bodem is niet contant. Het komt de bodem binnen via gewasresten, mest en compost maar verlaat de bodem via afbraakprocessen van bodemorganismen. Als we het hebben over organische stof dan praten we vooral over het element Koolstof (C). Gemiddeld genomen bestaat een plant ongeveer voor 50% uit dit element (C). Bij afbraakprocessen komen de gassen Methaan (CH4) en (CO2) vrij. Op deze wijze verlaat organische stof de bodem. Het verschil tussen aanvoer en afbraak bepaalt of het gehalte in balans is.

In de praktijk wordt voor de aanvoer vaak gebruik gemaakt van het begrip ‘effectieve organische stof’’, maar wat is het?

Effectieve organische stof het gedeelte wat een jaar na toediening nog over is in de bodem. Een groot gedeelte van aangevoerde organische stof verdwijnt door afbraak processen en een bepaald gedeelte blijft over. Bepaalde vormen van organische stof hebben dan ook een eigen humificatie-coëfficiënt (hc). Als bijvoorbeeld compost een hc heeft van 0.4, dan betekend dat, dat na 1 jaar, 40% wordt afgebroken en er dus 60% effectieve organische stof overblijft.

2. Planten wortels

In de directe omgeving van de wortel is een verhoogde biologische activiteit aanwezig. Deze zone wordt de rhizosfeer genoemd. Plantenwortels spelen een belangrijke rol binnen de biologie van de bodem. Zij gaan de samenwerking aan met schimmels en bacteriën welke nutrienten uit dood organisch materiaal omzetten naar een opneembare vorm voor planten. In ruil hiervoor scheiden planten suikers uit welke weer dienen als voeding voor o.a. schimmels (Mycorrhiza’s). De gezondheid waarin deze aanwezige micro-organismen leven is afhankelijk van wat planten uitscheiden. Dit komt niet alleen door de suikers die planten uitscheiden als voeding, maar ook door andere stoffen (exudaten) welke een giftige werking hebben op plant pathogenen.

Stoffen die planten uitscheiden zijn: suikers, aminozuren, organische zuren en secundaire metabolieten. Al deze stoffen hebben verschillende functies. Waaronder het beschikbaar maken van bodem-gefixeerde nutrienten zoals fosfaat, of het remmen van de groei van concurrerende planten in directe omgeving. 

In dit artikel van 'Onder Glas' (2018) wordt ingegaan op dit onderwerp.   

Zie ook: ‘Werking bodemvoedselweb in de kern’’ (Bron: Groenkennisnet)

3. Bodemorganismen

Het bodemleven speelt een cruciale rol in gewasopbrengst. Het zorgt voor de verbetering van structuur, de opneembaarheid van nutriënten en maakt het gewas weerbaarder tegen ziekte en plagen. In dit onderdeel behandelen we de belangrijkste bodemorganismen verdeeld in Macro- & Micro organismen. (zie ook: ''Bodemleven'' - goedbodembeheer.nl)

Lees hier meer over de effecten van bemesting op bodemleven (handboek bodem en bemesting).

3.1 Macro organismen

Onder deze groep organisme behoren de bodemorganismen welke goed met het blote oog zijn te zien. Vaak wordt hiermee bedoeld dat deze groep organisme in ieder geval groter is dan een halve millimeter. Denk hierbij vooral aan wormen, kevers, slakken, duizendpoten, pissebedden, etc. Deze groep organisme leeft vooral van dode plantenresten bacteriën en schimmels. Hoewel deze groep ‘slechts’ 10% uitmaakt van het bodemleven, zijn ze onmisbaar in het ondergrondse voedselweb. 

Wormen

In Nederland komen wormen voor in verschillende soorten en maten (9 in akkerbouw, 27 in Nederland, wereldwijd 670 verschillende soorten), ieder met hun eigen eigenschappen en functies. Waar sommige soorten aan de oppervlakte (strooiselbewoners, bodembewoners) blijven, zo zijn er wormen die sterk genoeg zijn om tot wel 3 meter diep te graven (pendelaars). Deze wormen zijn dan ook erg belangrijk voor de doorwortelbaarheid en dus structuur van een bodem. De mate waarin een bodem wordt bewerkt maar ook de vochttoestanden in het voorjaar, kunnen de aanwezigheid van wormen beïnvloeden. De populatie zal dan ook hoger zijn in een vochtige, onbewerkte bodem. 

Ondanks dat veel wormen van elkaar verschillen leven de meeste graag in een pH-neutrale tot iets zuurdere bodem (pH 5,5-6 ). Het is dan ook dat wormen vaker voorkomen op kleigronden dan op veengronden, welke over het algemeen te zuur zijn. 

Naast het graven van gangen, en het verbeteren van structuur, spelen wormen vooral een belangrijke rol in het composteren (afbraak) van plantenresten. De rol van wormen binnen de Nederlandse landbouw wordt steeds belangrijker doordat met ook het belang van dit organisme steeds beter begrijpt.

Springstaarten

Een van de kleinste bodemorganisme die met het blote oog valt waar te nemen zijn de springstaarten, een zeer klein (1-4 mm) zespotig diertje. Springstaarten leven voornamelijk van dood organisch materiaal en dus draagt bij aan het organische stof gehalte van een perceel. Tegelijkertijd kunnen springstaarten zich ook voeden van jonge plantdelen en kunnen daarmee dus schadelijk zijn voor het gewas (voor zover bekend niet schadelijk voor bloembollen). 

Daarnaast leven deze wezens van schimmels en worden ze gegeten door o.a. duizendpoten en andere springstaarten. Een belangrijk kenmerk van springstaarten is dat ze lang zonder voedsel kunnen. Springstaarten hebben voorkeur voor vochtige omstandigheden.

3.2 Micro organisme

Deze groep omvat alle bodemorganismen kleiner dan 0,5 mm, welke over het algemeen onmogelijk met het blote oog te zijn waar te nemen. De belangrijkste organisme die we zullen behandelen zijn; Mijten, Nematoden, Bacteriën en Schimmels. Deze groep organismen maken 90% van het bodemleven uit. Geschat wordt dat van alle bacteriën en schimmels slechts 1% bekend is. In een theelepel grond (van een gezonde bodem) bevinden zich meer micro organismen dan er mensen op aarde leven. 

Mijten 

Dit niet tot nauwelijks (0.1 mm) met blote oog waarneembare spinachtige behoort tot een van de vele families (546) en soorten (45.000) die het dier kent. Vandaar dat ze binnen de bodem ook verschillende nuttige en schadelijke effecten kunnen veroorzaken. Zo zijn er mijten die voornamelijk leven van plantenresten maar er bestaan ook mijten die zich voeden door o.a. mijten, springstaarten of nematodes op te eten. Op deze wijze brengen ze evenwicht binnen het aanwezige bodemleven. Deze mijten zijn de zogenoemde ‘roofmijten’. Deze worden dan ook regelmatig gebruikt als biologische bestrijder in de tuinbouw.

Net als vele andere micro organismen draagt ook de mijt bij aan het afbraak van organisch materiaal in de bodem.

FIGUUR 1. Het bodemvoedselweb

Nematoden 

Nematoden, welke ook wel ‘aaltjes’ of ‘rondwormen’ worden genoemd, zijn ‘microscopisch’ kleine organismen waarvan geschat wordt dat er wel 10 miljoen verschillende soorten op aarde bestaan. De meeste aaltjes (90%) bevinden zich in de bovenste 15 centimeter van de bodem. In een gezonde bodem kunnen er per vierkante meter wel 4 tot 10 miljoen aaltjes aanwezig zijn. Hier vervullen deze ‘wormpjes’, voor de teler, verschillende nuttige en schadelijke functies. Aaltjes leven voornamelijk van bacteriën, schimmels, andere aaltjes, insectenlarven en planten. 

Plant parasitaire aaltjes

Een van de grootste problemen in de landbouw zijn plant-parasitaire aaltjes. Ze kunnen lang in de bodem overleven waardoor rotatie van gewassen noodzakelijk wordt. Van de 1200 soorten in Nederland zijn ongeveer 100 schadelijk voor planten. Hiervan zijn 25 van belang voor de Nederlandse landbouw gewassen. Deze aaltjes zijn vervolgens weer, op basis van levenswijze, verdeeld in de volgende groepen/soorten (aaltjes.net):

Cystenaaltje - Destructoraaltje - Stengelaaltje - Vrijlevende wortelaaltje - Wortelknobbelaaltje - Wortellesieaaltje - Bladaaltje 

In de teelt van bloembollen zijn de volgende aaltjes het meest van schadelijk voor het gewas: Destructoraaltje, Tulpenstengelaaltje en het Wortellesieaaltje. Schade die deze aaltjes toebrengen resulteren in plekken in het gewas waar groei achterblijft en vergeling toetreed met als gevolg een sterk verminderde opbrengst. 

De bestrijding van aaltjes kan op verschillende manieren plaatsvinden

Niet-schadelijke aaltjes

Lang niet alle aaltjes in de bodem zijn schadelijk. In een gezonde bodem is een natuurlijk evenwicht aanwezig waarbij het ene organisme de populatie van het andere in balans houdt. Des te diverser het bodemleven des te meer competitie er is tussen schadelijke aaltjes en niet-schadelijke (functionele) aaltjes. Een tegenhanger van het ene organisme wat competeert met de andere wordt ook wel een ‘antagonist’ genoemd. Deze antagonistische werkingen zorgen voor een natuurlijke weerbaarheid van een bodem (meer info). 

Aaltjes en stikstof

Aaltjes spelen ook een belangrijke rol in de stikstofkringloop. In het proces waarbij aaltjes schimmels en bacteriën eten, komt stikstof vrij welke opneembaar is voor de plant. 

Aaltjesschema.nl

Een vaak gebruikte en belangrijke tool is het aaltjesschema. Hierin wordt duidelijk gemaakt welke aaltjes in welke mate schadelijk zijn voor welke gewassen. Tevens wordt er weergegeven in hoeverre het aaltjes zich wel of niet vermeerderd bij bepaalde gewassen. Deze tool zal in de komende jaren worden vervangen door een ander platform wat Europees-breed is opgezet. Deze nieuwe tool heet Best4Soil.eu

Bacteriën

Bacteriën zijn vrijwel overal op aarde te vinden maar niet met het blote oog waarneembaar (0,001 - 0,005 mm). Het betreft een micro-organisme wat in het domein van de eencellige valt. Dit micro-organisme kenmerkt zich dan ook aan het feit dat het geen celkern heeft (prokaryoot). In 1 theelepel grond zitten wel tussen de 100 miljoen en 1 miljard bacteriën. 

Bacteriën in de bodem 

Het grootste voordeel, voor een teler, van bacteriën in de bodem is het afbreken van organisch materiaal (suikers, eiwitten, aminozuren) waaruit, voor de plant opneembare nutriënten uit ontstaan. Daarnaast hebben sommige bacteriesoorten de mogelijkheid stikstof te binden (meer info onderstaande alinea). Daarnaast dragen bacteriën bij aan het vormen van stabiele aggregaten welke bodemstructuur verbeteren. Tevens dienen bacteriën weer als bron van voedsel voor veel organismen hoger in de keten zoals nematoden. 

Aerobe en anaerobe bacteriën

Aerobe bacteriën kunnen alleen overleven in omstandigheden waarin voldoende zuurstof in de bodem aanwezig is. Anaerobe bacteriën overleven alleen in bodems waarin er geen zuurstof aanwezig is. De verhouding van aerobe en anaerobe bacteriën in een gezonde bodem is ongeveer 10:1. Deze verhouding kan dan ook dienen als een indicator voor bodemgezondheid. In zuurstofloze omstandigheden kunnen bacteriën nitraat omzetten in stikstofgas (N2). Dit is ongunstig aangezien nitraat daarmee niet meer opneembaar is voor het gewas. Dit proces heet denitrificatie. Het tegenovergestelde kan optreden wanneer bacteriën ammonium omzetten naar nitriet. Dit proces heet nitrificatie en is wel gewenst aangezien nitriet opneembaar is voor de plant. Nitrificatie is een belangrijke stap binnen de Stikstofkringloop en vind plaats bij de afbraak van organisch materiaal.  

Stikstofbindende bacteriën

Bacteriën van het geslacht Rhizobium spelen een belangrijke rol in de stikstoffixatie bij vlinderbloemigen. Door deze samenwerking heeft de plant de mogelijkheid stikstof (N2) uit de lucht te halen en om te zetten naar een plant-opneembare vorm genaamd nitriet. Rhizobium bacteriën die zich in wortelknobbeltjes van de vlinderbloemige planten soorten bevinden zetten stikstof om naar ammonium welke vervolgens weer door andere bacteriën wordt omgezet naar nitriet (NO2). Vlinderbloemigen worden in de landbouw dan ook vaak gebruikt als groenbemester om stikstof aan de bodem toe te voegen. 

Schimmels

Schimmels vormen samen met bacteriën de belangrijkste componenten van het bodemleven. Schimmels dienen verschillende functies zoals het afbreken van organisch materiaal en het beschikbaar maken van nutriënten voor planten. De meeste schimmels leven van dood organisch materiaal maar er zijn ook soorten welke levende planten aantasten. Binnen de bollenteelt kun je bijvoorbeeld denken aan Fusarium of Pythium. Een schimmel is gemaakt van plant-achtige cellen en groeit in dradige structuren. Deze draden worden ‘hyfen’ genoemd en en cluster ervan vormen samen een mycelium. De meeste bodemschimmels geven voorkeur aan een relatief lage pH van de bodem en werken het beste als de bodem zo weinig mogelijk wordt verstoord door bijvoorbeeld grondbewerking. 

Mycorrhiza 

Een bekende en belangrijke groep schimmels zijn de Mycorrhiza’s. Een Mycorrhiza is een symbiose tussen plant en schimmel. Deze grote groep schimmels bevinden zich dan ook vaak rondom plantenwortels. Mycorrhiza schimmels dienen hierbij als een soort extensie van de plantenwortels waarin ze, voor de plant moeilijk opneembare nutriënten, beschikbaar maken in ruil voor suikers welke de plantenwortels weer uitscheiden. 

Schimmels en weerbaarheid

Naast het afbreken van organisch materiaal en het opneembaar maken van nutriënten voor planten, spelen schimmels ook een belangrijke rol in de weerbaarheid van een bodem. Zo bestaat er een groep schimmels (Nematofage) welke aaltjes bestreiden, waaronder dus de plant-parasitaire.