Collecties

Bodemgezondheidsinformatie: wat zijn macro- en micro-elementen in planten

Bodemgezondheidsinformatie: wat zijn macro- en micro-elementen in planten


Door: Liz Baessler

Macro- en micro-elementen in planten, ook wel macro- en micronutriënten genoemd, zijn essentieel voor een gezonde groei. Ze komen allemaal van nature voor in de bodem, maar als een plant al een tijdje in dezelfde grond groeit, kunnen deze voedingsstoffen uitgeput zijn. Dat is waar kunstmest om de hoek komt kijken. Blijf lezen voor meer informatie over veelvoorkomende bodemvoedingsstoffen.

Bodemgezondheidsinformatie

De grote vraag is dus wat precies zijn macro- en micro-elementen in planten? Macronutriënten worden in grote hoeveelheden in planten aangetroffen, meestal ten minste 0,1%. Micronutriënten zijn alleen nodig in sporenhoeveelheden en worden meestal geteld in delen per miljoen. Beide zijn essentieel voor gelukkige, gezonde planten.

Wat zijn macrovoedingsstoffen?

Dit zijn de meest voorkomende macronutriënten die in de bodem worden aangetroffen:

  • Stikstof - Stikstof is cruciaal voor planten. Het wordt aangetroffen in aminozuren, eiwitten, nucleïnezuren en chlorofyl.
  • Kalium - Kalium is een positief ion dat de negatieve ionen van een plant in evenwicht houdt. Het ontwikkelt ook reproductieve structuren.
  • Calcium - Calcium is een essentieel onderdeel van de celwanden van een plant en beïnvloedt de doorlaatbaarheid ervan.
  • Magnesium - Magnesium is het centrale element in chlorofyl. Het is een positief ion dat de negatieve ionen van een plant in evenwicht brengt.
  • Fosfor - Fosfor is essentieel voor nucleïnezuren, ADP en ATP. Het reguleert ook de groei van wortelbloemen, celdeling en de vorming van eiwitten.
  • Zwavel - Zwavel is essentieel voor de eiwitstructuur en de vitamines thiamine en biotine. Het is een co-enzym van vitamine A, dat belangrijk is voor de ademhaling en het metabolisme van vetzuren.

Wat zijn micronutriënten?

Hieronder vindt u enkele van de meest voorkomende micronutriënten in de bodem:

  • IJzer - IJzer is nodig om chlorofyl te maken en wordt gebruikt bij veel oxidatie- / reductiereacties.
  • Mangaan - Mangaan is nodig voor fotosynthese, ademhaling en stikstofmetabolisme.
  • Zink - Zink helpt bij de synthese van eiwitten en is een essentieel onderdeel van groeihormonen.
  • Koper - Koper wordt gebruikt om enzymen te activeren en is belangrijk bij ademhaling en fotosynthese.

Dit artikel is voor het laatst bijgewerkt op

Lees meer over Bodem, Fixes & Meststoffen


17 essentiële plantvoedingsstoffen voor plantengroei

17 essentiële plantvoedingsstoffen voor plantengroei

Laten we teruggaan naar de basis en scheikunde leren die buitengewoon nuttig zou zijn bij het begrijpen van de toepassingen ervan in tuinieren. Analyse van chemische elementen onthult dat planten bepaalde verhoudingen van specifieke elementen nodig hebben.

De plantengroei is uitsluitend afhankelijk van 17 verschillende elementen​De aanwezigheid van al deze chemische elementen in perfecte verhouding is primair verantwoordelijk voor de gezonde groei van een plant. Als tuinman moet u op de hoogte zijn van deze 17 essentiële elementen. Al deze elementen zijn ingedeeld in specifieke categorieën. De basis van een dergelijke classificatie is ook interessant om te begrijpen. Laten we het openen.

Wat is plantenvoeding?

Elk levend wezen heeft voedingsstoffen nodig om te overleven, net als planten. Deze voedingsstoffen vergemakkelijken de levenscyclus van de plant en zijn groei. Er zijn zestien van dergelijke voedingsstoffen die de plant nodig heeft, en van deze zestien zijn er negen essentieel en de andere zeven zijn nodig voor de planten, maar bij afwezigheid van de overige zeven zou de plant niet doodgaan. De voedingsstoffen kunnen verder worden ingedeeld in de volgende:

  • Primaire voedingsstoffen
  • Secundaire voedingsstoffen
  • Micronutriënten

Essentiële plantenvoeding: beschrijving en betekenis

Primaire voedingsstoffen - Lucht en water Macronutriënten

Bestaat uit koolstof (C), zuurstof (O) en waterstof (H) samen met stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K). De laatste drie worden gewoonlijk aangetroffen in de meeste meststoffen en de eerste worden aangetroffen in lucht en water uit de atmosfeer. Deze voedingsstoffen zijn nodig en worden meer gebruikt dan de secundaire en primaire voedingsstoffen. Koolstof is vereist bij fotosynthese en is een belangrijk bestanddeel van biomoleculen zoals cellulose en zetmeel. Zuurstof is elementair voor cellulaire ademhaling, die energie genereert voor de plant genaamd ATP (Adenosine Tri-fosfaat). Waterstof is ook essentieel omdat het helpt bij het genereren van suikers en zo bijdraagt ​​aan de groei van de plant. Stikstof maakt deel uit van het DNA van de plant en levert een belangrijke bijdrage aan de groei van de plant. Fosfor is een belangrijk onderdeel van ATP en speelt een rol bij de omzetting van lichtenergie in chemische energie tijdens fotosynthese. Kalium speelt een belangrijke rol bij het vasthouden van water door de plant en reguleert ook het openen en sluiten van de stoma.

Een schone omgeving met schone lucht en kwaliteitswater zijn niet alleen belangrijk voor de mens maar ook voor de planten.

Meststof Macronutriënten

De Secundaire voedingsstoffen bestaan ​​uit Magnesium (Mg), Zwavel (S) en Calcium (Ca), die echter in kleinere hoeveelheden nodig zijn en die de plant om verschillende redenen nodig heeft. Magnesium is een onderdeel van chlorofylpigment zonder welke fotosynthese niet mogelijk zou zijn en de plant zou niet in staat zijn om voedsel en energie te bereiden. Zwavel is nodig voor de opwekking van energie in het plantenlichaam. Calcium is nuttig bij het transport van voedingsstoffen in het plantenlichaam.

Enkele essentiële elementen zijn primair afgeleid van de meststoffen​Stikstof (N), Kalium (K) en Fosfor (P) zijn drie elementen. Meststoffen zijn de beste bronnen voor hun aanvulling, aangezien deze elementen in relatief grote hoeveelheden en met een regelmatige frequentie nodig zijn. Deze elementen zijn verantwoordelijk voor de maximale groei van de planten. Meststoffen aan de grond toevoegen is een van de beste methoden om een ​​minimaal vereist niveau van aanvulling te behouden.

Zoals de naam al doet vermoeden, secundaire micronutriënten worden toegevoegd met primaire micronutriënten​Vaker is het proces van een dergelijke toevoeging toevallig van aard​Calcium (Ca), Magnesium (Mg) en Zwavel (S) zijn drie van dergelijke secundaire micronutriënten. Wanneer je kalk in welke vorm dan ook toevoegt, worden deze elementen er toevallig aan toegevoegd en planten leiden ze dienovereenkomstig af.

Traceer micronutriënten

In de chemie zijn ze beter bekend als "sporenelementen". We kunnen ze ook kleine micronutriënten noemen voor tuindoeleinden. Deze elementen zijn niet in grote hoeveelheden nodig, maar een aanwezig spoor zou voldoende zijn. Er zijn acht (08) van dergelijke sporenelementen die essentieel zijn voor plantengroei. Dit zijn :

  • Mangaan (Mn),
  • Boor (B),
  • IJzer (Fe),
  • Chloor (Cl),
  • Kobalt (Co),
  • Molybdeen (Mo) en zink (Z).

Dan komt de Micronutriënten zoals zink (Zn), koper (Cu), boor (B), mangaan (Mn), ijzer (Fe) en molybdeen (Mo). Deze voedingsstoffen zijn in zeer kleine hoeveelheden nodig, zoals de naam doet vermoeden. Zink speelt een grote rol bij het stimuleren en activeren van enzymen, daarom is het in een kleine hoeveelheid nodig voor het goed functioneren van de plant. Koper is ook belangrijk voor fotosynthese en het maakt ook deel uit van verschillende enzymen. Borium is een belangrijk onderdeel van de celwanden. Naast zitten helpt ook bij het transport van suiker en celdeling. Mangaan helpt bij de opbouw van chloroplasten en activeert ook enzymen. IJzer helpt ook bij fotosynthese en enzymreactie. Het helpt ook bij de synthese van chlorofyl. Molybdeen speelt een belangrijke rol bij de fixatie van stikstof en is ook een belangrijk element als het gaat om de aanmaak van aminozuren.

Gewone bodems bevatten voldoende hoeveelheden van de micronutriënten. Een grondtest zou echter beter zijn om eventuele verdere behoeften te identificeren die extern kunnen worden aangevuld. Als je goede grondopbouwpraktijken toepast, zul je misschien nooit problemen tegenkomen.

Als u kunstmest in uw tuin gebruikt, moet u zich ervan bewust zijn dat er geen sporenelementen in zitten. Aan de andere kant is het toedienen van organische mest veel beter omdat er voldoende sporenelementen aanwezig zijn. Mest, compost, groenbemesters en mulchen worden hiervoor het meest aanbevolen.


AANWIJZINGEN VOOR UITBREIDING Graven in bodemvoeding voor gezonde planten

Planten en dieren hebben een aantal dingen gemeen, een van de belangrijkste is hun gedeelde behoefte aan essentiële mineralen voor een goede groei en ontwikkeling. Hoewel dieren wellicht een verscheidenheid aan vitamines en mineralen nodig hebben voor een gezond, uitgebalanceerd dieet, hebben planten bepaalde verhoudingen van specifieke mineralen nodig voor een optimale groei van hun wortels, scheuten, bladeren, bloemen, fruit en zaden.

Bodemvoeding is een concept dat de gemiddelde huiseigenaar niet goed begrijpt. Als huiseigenaren willen we wat het beste is voor onze planten, net als onze familie, vrienden en huisdieren. Hieronder volgt een korte inleiding tot de essentiële bodemvoedingsstoffen van een plant. Zonder deze mineralen zal een plant zijn levenscyclus niet succesvol afronden.

Macronutriënten zijn mineralen die planten in grotere hoeveelheden nodig hebben. Deze omvatten de primaire voedingsstoffen stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K), evenals de secundaire voedingsstoffen calcium (Ca), zwavel (S) en magnesium (Mg). Zowel primaire als secundaire macronutriënten zijn mineralen die typisch zijn opgenomen in de inhoud van veel generieke meststoffen die in de meeste tuincentra verkrijgbaar zijn. Deze generieke meststoffen zijn geformuleerd als meststoffen met langzame of snelle afgifte.

Tenzij een plant tekenen vertoont van een ernstig tekort aan een of meer van deze macronutriënten, raadt het IFAS-uitbreidingsprogramma van de University of Florida het gebruik van meststoffen met langzame afgifte aan die worden gebruikt tijdens het groeiseizoen, wanneer de wortels van een plant actief de voedingsstoffen kunnen opnemen. Als meststoffen met snelle afgifte worden aangebracht boven de aanbevolen dosering en frequentie van het etiket, kunnen voedingsstoffen worden weggespoeld of uitgeloogd door de grond. Verspilde kunstmest veroorzaakt het wegvloeien van voedingsstoffen, wat onze waardevolle zoet- en mariene hulpbronnen vervuilt.

Micronutriënten zijn mineralen die planten in kleinere hoeveelheden nodig hebben en bestaan ​​uit de volgende acht erkende voedingsstoffen: boor (B), chloor (Cl), koper (Cu), ijzer (Fe), mangaan (Mn), molybdeen (Mo), nikkel (Ni ) en zink (Zn). Van deze micronutriënten is ijzer (Fe) de meest essentiële vanwege zijn belangrijke rol in de groei en het metabolisme van een plant. De op een na belangrijkste micronutriënt is mangaan (Mn) vanwege zijn essentiële rol bij fotosynthese, stikstofopname, wortelgroei en ziekteresistentie.

Bodem pH is belangrijk. Hoewel de zandgronden van Florida de neiging hebben om weinig micronutriënten te bevatten, is er momenteel geen significant bewijs dat het toedienen van meststoffen met deze micronutriënten een gunstig effect heeft op de groei en ontwikkeling van planten. De pH van een bodem bepaalt over het algemeen de beschikbaarheid van micronutriënten. Naarmate de pH stijgt en alkalischer wordt, neemt de beschikbaarheid van de meeste micronutriënten af. De kwaliteit van een bodem, zoals de hoeveelheid aanwezige organische stof, is ook een grote factor die de pH en de beschikbaarheid van micronutriënten bepaalt.

Bodemonderzoek is een handige manier om meer te weten te komen over het bestaande voedingsgehalte en de pH van uw tuingrond. Veel van de County Extension-kantoren in Florida bieden gratis pH-testen voor de bodem, zoals het IFAS Extension-kantoor van de University of Florida in Flagler County. Voor een meer gedetailleerde analyse van bodemvoedingsstoffen wordt aanbevolen de website http://soilslab.ifas.ufl.edu te bezoeken voor instructies over het verzenden van bodemmonsters naar het bodemlaboratorium van het Institute of Food and Agricultural Sciences (IFAS) in Gainesville.

Deze winter is een goed moment om de bodemvoeding van het landschap beter te begrijpen ter voorbereiding op tuinieren in de lente en algemene plantenverzorging. Als je planten maar konden praten, zouden ze je zeker laten weten hoeveel ze het op prijs stellen!


Vormen van essentiële voedingsstoffen voor planten

Om door een plant te worden gebruikt, moet een essentiële voedingsstof worden afgebroken tot zijn basisvorm. De voedingsstof moet de vorm hebben van een positief geladen ion (kation) of een negatief geladen ion (anion). Een plant kan geen organische verbindingen gebruiken, zoals die in mest of dode bladeren, totdat ze worden afgebroken in hun elementaire of ionische vormen.

Ook kunnen planten geen element gebruiken dat niet in de juiste vorm is (een specifiek ion), zelfs niet als het in hoge concentraties in de bodem aanwezig is. De aanwezigheid van ijzer (Fe) in de grond garandeert bijvoorbeeld niet dat voldoende van de juiste ijzerionen, Fe2 + of Fe3 +, voor de plant beschikbaar zullen zijn.

Planten nemen bijna alle essentiële voedingsstoffen op via hun wortels. De uitzondering is koolstof, dat wordt opgenomen via de bladporiën of huidmondjes. Twee soorten organismen die in de bodem leven, helpen de wortels voedingsstoffen op te nemen:

  • Micro-organismen, of microben, breken organische verbindingen af ​​in anorganische verbindingen in een proces dat mineralisatie wordt genoemd.
  • Schimmels stellen sommige planten in staat fosfor op te nemen door de grootte van de wortels te vergroten en meer grond-wortelcontact te bieden.


III. Het bodemprofiel

De meeste natuurlijk voorkomende, onverstoorde bodems hebben drie verschillende lagen met variabele dikte. De lagen zijn de bovengrond, ondergrond en moedermateriaal​Elke laag kan twee of meer aangeroepen sublagen hebben horizonten​Gezamenlijk vormen de horizonten het bodemprofiel. Het overheersende moedermateriaal verschilt per locatie in North Carolina. In de NC-piemonte en de bergen is het moedermateriaal typisch verweerd gesteente dat bekend staat als saproliet. In de rivierbodems en beekterrassen van de NC-piemonte en de bergen zijn de moedermaterialen de sedimenten in de uiterwaarden die stroomopwaarts worden aangevoerd waar erosie heeft plaatsgevonden. In de NC-kustvlakte zijn de moedermaterialen mariene sedimenten die eeuwenlang zijn afgezet terwijl de oceanen de natuurlijke cycli van oprukken en terugtrekken doormaken. In de meest oostelijke kustvlakte van NC is het dominante moedermateriaal organisch materiaal. Deze organische bodems worden meestal aangetroffen in gebieden die slechts 50.000 jaar geleden onder zeeniveau lagen. Dergelijke gebieden zijn moerassen waar planten groeien en gedijen. Maar deze gebieden zijn te nat om de plantenresten (bladeren, takken, wortels, stammen en dergelijke) efficiënt te ontbinden.

De eigenschappen van bodems variëren met de bodemdiepte. De oppervlaktebodem, of bovenlaag (O en A horizon in figuur 1–2), bevat meestal minder klei, maar meer organische stof en lucht dan de onderste bodemlagen. De bovengrond is meestal vruchtbaarder dan de andere lagen en heeft de grootste concentratie aan plantenwortels.

De ondergrondse laag (B en C horizon in figuur 1–2), bekend als ondergrond, heeft doorgaans een hoger kleigehalte en een lager organisch stofgehalte dan de bovengrond.

Bodemeigenschappen beperken vaak de diepte waartoe plantenwortels kunnen doordringen. Wortels groeien bijvoorbeeld niet door een ondoordringbare laag. Die laag kan een vast gesteente zijn (Figuur 1-3), verdichte grond of een chemische barrière, zoals een zuur (zeer laag) pH​Een hoog grondwaterpeil kan ook de wortelgroei beperken door een slechte beluchting van de grond. Er groeien maar weinig grote bomen in ondiepe bodems omdat grote bomen geen wortelstelsel kunnen ontwikkelen dat sterk genoeg is om te voorkomen dat ze omvallen. Ondiepe bodems hebben ook de neiging om meer droogtegevoelig te zijn omdat ze minder water vasthouden en dus sneller uitdrogen dan diepere bodems. Water dat op ondiepe bodems verloren gaat, zou in plaats daarvan worden opgenomen door een diepere bodem. Bovendien laten diepe gronden de wortels toe om een ​​groter volume te verkennen, wat betekent dat de wortels meer water en plantvoedingsstoffen kunnen vasthouden.

Bodems veranderen in drie dimensies. De eerste afmeting is van de bovenkant naar de onderkant van het bodemprofiel. De andere twee dimensies zijn van noord naar zuid en van oost naar west. De praktische betekenis van deze driedimensionale variabiliteit is dat als je door een staat, een provincie of zelfs een veld reist, de bodems veranderen. Vijf factoren van bodemvorming verklaren deze variatie:

  1. Ouder materiaal
  2. Biologische activiteiten
  3. Klimaat
  4. Topografie
  5. Tijd

Verschillen in zelfs maar één van deze factoren zullen resulteren in een ander bodemtype. Bodems gevormd uit verschillende moedermaterialen verschillen. Bodems die uit hetzelfde moedermateriaal worden gevormd, verschillen in verschillende klimaten. Bodems op de top van een heuvel verschillen van bodems op de bodem. De top van de heuvel verliest materiaal door natuurlijke erosie, de bodem wint het materiaal van bovenaf. Gezien het aantal mogelijke combinaties van deze vijf factoren is het niet verwonderlijk dat er momenteel meer dan 450 unieke bodemseries in North Carolina in kaart worden gebracht. Wereldwijd komen meer dan 20.000 verschillende grondreeksen voor. Bodemreeksen op buurtniveau kunnen worden gevonden door "Web Soil Survey" in een internetzoekmachine te typen.

John A. Kelley, USDA-Natural Resources Conservation Service

Afbeelding 1–2. Bodemhorizon.

John A. Kelley, USDA-Natural Resources Conservation Service

Afbeelding 1–3. De steile grondserie is een voorbeeld van ondiepe grond.

John A. Kelley, USDA-Natural Resources Conservation Service

Afbeelding 1–3. De steile grondserie is een voorbeeld van ondiepe grond.

John A. Kelley, USDA-Natural Resources Conservation Service


Inzicht in bodemmicroben en nutriëntenrecycling

Bodemmicro-organismen komen in grote aantallen voor in de bodem zolang er een koolstofbron voor energie is. Er is een groot aantal bacteriën in de bodem, maar vanwege hun kleine omvang hebben ze een kleinere biomassa. Actinomyceten zijn een factor 10 keer kleiner in aantal, maar zijn groter in omvang, zodat ze qua biomassa vergelijkbaar zijn met bacteriën. De populatieaantallen van schimmels zijn kleiner, maar ze domineren de bodembiomassa wanneer de bodem niet wordt verstoord. Bacteriën, actinomyceten en protozoa zijn winterhard en kunnen meer bodemverstoring verdragen dan schimmelpopulaties, zodat ze domineren in bewerkte bodems, terwijl schimmel- en nematodenpopulaties de neiging hebben om te domineren in onbewerkte of niet-bewerkte bodems.

Er zijn meer microben in een theelepel aarde dan er mensen op aarde zijn. Bodems bevatten ongeveer 8 tot 15 ton bacteriën, schimmels, protozoa, nematoden, regenwormen en geleedpotigen. Zie factsheets over de rollen van bodembacteriën, schimmels, protozoa en nematoden.

Tabel 1: Relatieve aantal en biomassa van microbiële soorten op 0–6 inch (0–15 cm) diepte van de bodem
Micro-organismen Aantal / g grond Biomassa (g / m 2)
Bacteriën 10 8 –10 9 40–500
Actinomyceten 10 7 –10 8 40–500
Schimmels 10 5 –10 6 100–1500
Algen 10 4 –10 5 1–50
Protozoa 10 3 –10 4 Varieert
Nematoden 10 2 –10 3 Varieert

Microbiële Bodem Organische Materie Afbraak

Afbraak van organische stof heeft twee functies voor de micro-organismen: het leveren van energie voor groei en het aanvullen van koolstof voor de vorming van nieuwe cellen. Bodemorganische stof (SOM) is samengesteld uit de "levende" (micro-organismen), de "dode" (verse residuen) en de "zeer dode" (humus) fracties. De "zeer dode" of humus is de langdurige SOM-fractie die duizenden jaren oud is en bestand is tegen ontbinding. Organische stof in de bodem heeft twee componenten, de actieve (35 procent) en de passieve (65 procent) SOM. Actieve SOM is samengesteld uit het "levende" en "dode" verse plantaardige of dierlijke materiaal dat voedsel is voor microben en is samengesteld uit gemakkelijk verteerbare suikers en eiwitten. De passieve SOM is resistent tegen afbraak door microben en is hoger in lignine.

Microben hebben regelmatige aanvoer van actieve SOM in de bodem nodig om in de bodem te overleven. Langdurige niet-bewerkte bodems bevatten aanzienlijk meer microben, meer actieve koolstof, meer SOM en meer opgeslagen koolstof dan conventionele bewerkte bodems. Het merendeel van de microben in de bodem leeft onder omstandigheden van uithongering en daarom hebben ze de neiging om in een slapende toestand te verkeren, vooral in bewerkte bodems.

Dode plantenresten en plantenvoedingsstoffen worden voedsel voor de microben in de bodem. Organische stof in de bodem (SOM) is in feite alle organische stoffen (alles met koolstof) in de bodem, zowel levend als dood. SOM omvat planten, blauwgroene algen, micro-organismen (bacteriën, schimmels, protozoa, nematoden, kevers, springstaarten, enz.) En het verse en ontbindende organische materiaal van planten, dieren en micro-organismen.

Organische stof in de bodem kan worden afgebroken in zijn samenstellende delen. Honderd gram (g) of 100 pond (lbs) dood plantmateriaal levert ongeveer 60-80 g (lbs) kooldioxide op, dat in de atmosfeer vrijkomt. De resterende 20-40 g (lbs) energie en voedingsstoffen wordt afgebroken en omgezet in ongeveer 3-8 g (lbs) micro-organismen (de levenden), 3-8 g (lbs) niet-humusverbindingen (de doden), en 10–30 g (lbs) humus (de zeer dode materie, bestand tegen ontbinding). De moleculaire structuur van SOM is voornamelijk koolstof en zuurstof met wat waterstof en stikstof en kleine hoeveelheden fosfor en zwavel. Organische stof in de bodem is een bijproduct van de koolstof- en stikstofcycli.

Diagram door Dr. Rafiq Islam

Bodem Organische Materie Nutriënten

De voedingsstoffen in de bodem hebben een huidige waarde van $ 680 per 1 procent SOM of $ 68 per ton SOM op basis van economische waarden voor commerciële mest (zie tabel 2). SOM is voornamelijk samengesteld uit koolstof, maar geassocieerd met de koolstof zijn grote hoeveelheden stikstof en zwavel uit eiwitten, fosfor en kalium. SOM moet worden beschouwd als een investering in een depositocertificaat (CD). Bodems die biologisch actief zijn en hogere hoeveelheden actieve koolstof bevatten, recyclen en geven meer voedingsstoffen vrij voor plantengroei dan bodems die biologisch inactief zijn en minder actief organisch materiaal bevatten. Onder no-till-omstandigheden worden jaarlijks kleine hoeveelheden voedingsstoffen vrijgegeven (zoals rente op een CD) om voedingsstoffen langzaam en efficiënt aan plantenwortels te leveren. Bij grondbewerking kunnen echter grote hoeveelheden voedingsstoffen vrijkomen, aangezien de SOM wordt geconsumeerd en vernietigd door de microben. Omdat SOM-niveaus langzaam opbouwen, wordt de opslagcapaciteit voor voedingsstoffen verminderd en worden overtollige voedingsstoffen vaak uitgespoeld naar het oppervlaktewater. SOM is een opslagplaats voor veel voedingsstoffen voor planten.

Beschouw de volgende drie scenario's. Bodems verkopen doorgaans 1 tot 3 procent van hun stikstof opgeslagen in SOM. Bewerkte of ongezonde bodems geven een lager percentage stikstof af vanwege de lagere microbiële activiteit. Een bewerkte grond met 2 procent SOM (2000 lbs N) kan 1 procent N of 20 lbs N per jaar afgeven. Een bodem die biologisch actiever is en 4 procent SOM (4.000 lbs N) bevat, kan 1,5 procent N of 60 lbs N afgeven, terwijl een bodem van 6 procent SOM (6.000 lbs N) 2 procent N of 120 lbs N kan afgeven. bodems gaan overtollige nutriënten die vrijkomen vaak verloren en worden de koolstofvoorraden uitgeput waardoor toekomstige opslag van nutriënten wordt verminderd. Boeren zien dit vaak gebeuren wanneer ze een maagdelijke grond, een oud weiland of een hekwerk bewerken. Jarenlang zullen gewassen op de pas bewerkte grond beter groeien dan de omliggende bodems, maar na verloop van tijd zal de bodem uitgeput raken van koolstof en zal de nieuw bewerkte grond minder vruchtbaar worden omdat de koolstof wordt geoxideerd als kooldioxide en verloren gaat in de atmosfeer. . Grondbewerking resulteert in de oxidatie en vernietiging van koolstof in de bodem door het zuurstofgehalte in de bodem te verhogen, waardoor bacteriepopulaties worden gestimuleerd om uit te breiden en actieve koolstof in de bodem te consumeren.

Klimaat-, temperatuur- en pH-effecten op SOM

SOM wordt beïnvloed door klimaat en temperatuur. Microbiële populaties verdubbelen bij elke temperatuurverandering van 10 graden Fahrenheit. Als we de tropen vergelijken met koudere arctische streken, zien we dat de meeste koolstof vastzit in bomen en vegetatie boven de grond. In de tropen heeft de bovengrond zeer weinig SOM omdat hoge temperaturen en vocht SOM snel afbreken. Bewegend naar het noorden of zuiden vanaf de evenaar, neemt SOM toe in de grond. De toendra nabij de poolcirkel heeft een grote hoeveelheid SOM vanwege koude temperaturen. Vriestemperaturen veranderen de bodem zodat er meer SOM wordt afgebroken dan in bodems die niet onderhevig zijn aan bevriezing.

Vocht, pH, bodemdiepte en deeltjesgrootte hebben invloed op de afbraak van SOM. Hete, vochtige gebieden slaan minder organische koolstof op in de bodem dan droge, koude gebieden als gevolg van toegenomen microbiële afbraak. De snelheid van SOM-ontbinding neemt toe wanneer de grond wordt blootgesteld aan cycli van drogen en bevochtigen in vergelijking met bodems die continu nat of droog zijn. Als andere factoren gelijk zijn, ontleden bodems die neutraal tot licht alkalisch zijn in pH SOM sneller dan zure bodems. Daarom versterkt het kalkhouden van de bodem SOM-afbraak en kooldioxide-ontwikkeling. De afbraak is ook het grootst nabij het bodemoppervlak waar de hoogste concentratie plantenresten voorkomt. Op grotere diepten is er minder SOM-afbraak, wat parallel loopt met een daling van het organische koolstofgehalte door minder plantenresten. Kleine deeltjesgroottes worden gemakkelijker afgebroken door bodemmicroben dan grote deeltjes omdat het totale oppervlak groter is met kleine deeltjes, zodat de microben het residu kunnen aanvallen.

Een verschil in bodemvorming doet zich ook voor bij het reizen van oost naar west door de Verenigde Staten. In het oosten domineerden hardhoutbossen en de wortels van bomen waren hoog in lignine, en loofbomen lieten grote hoeveelheden bladafval achter op het bodemoppervlak. Hardhouten boomwortels draaien niet snel om, waardoor het gehalte aan organische stof in de ondergrond vrij laag is. In bosbodems wordt het grootste deel van de SOM in de bovenste paar centimeters verdeeld. Terwijl je naar het westen trekt, domineren hoge grasland-prairies het landschap en de bovengrond gevormd uit diepe vezelige graswortelsystemen. Vijftig procent van een graswortel sterft en wordt elk jaar vervangen en graswortels bevatten veel suikers en eiwitten (hogere actieve organische stof) en minder lignine. Bodems die gevormd zijn onder prairies met hoog gras, hebben een hoog SOM door het hele bodemprofiel. Deze primaire bodems zijn zeer productief omdat ze een hoger percentage SOM (vooral actieve kool) bevatten, meer voedingsstoffen bevatten, meer microben bevatten en een betere bodemstructuur hebben dankzij grotere schimmelpopulaties.

Koolstof / stikstofverhouding

De afbraak van organische resten door microben is afhankelijk van de koolstof / stikstofverhouding (C: N). Microben in de pens van een koe, een composthoop en bodemmicroben vertrouwen op de C: N-verhouding om organische (op koolstof gebaseerde) residuen af ​​te breken. Overweeg twee afzonderlijke voerbronnen, een jonge malse alfalfaplant en haver- of tarwestro. Een jonge alfalfaplant heeft meer ruw eiwit, aminozuren en suikers in de stengel, dus het wordt gemakkelijk verteerd door microben, of het nu in de pens van een koe, een composthoop of in de grond is. Jonge alfalfa heeft een hoog stikstofgehalte uit eiwitten (aminozuren en eiwitten bevatten veel stikstof en zwavel), dus het heeft een lagere koolstof / stikstofverhouding (minder koolstof, meer stikstof). Haver- en tarwestro (of ouder volwassen hooi) heeft echter meer lignine (dat resistent is tegen microbiële afbraak), minder ruw eiwit en minder suikers in de steel en een hogere C: N-verhouding. Stro wordt afgebroken door microben, maar het kost extra tijd en stikstof om deze koolstofrijke bron af te breken.

Een laag stikstofgehalte of een brede C: N-verhouding wordt geassocieerd met langzaam SOM-verval. Onrijpe of jonge planten hebben een hoger stikstofgehalte, lagere C: N-verhoudingen en sneller SOM-verval. Voor een goede compostering zorgt een C: N-verhouding van minder dan 20 ervoor dat de organische materialen snel ontleden (4 tot 8 weken), terwijl een C: N-verhouding van meer dan 20 extra N vereist en de afbraak vertraagt. Dus als we een hoog C-gebaseerd materiaal met een laag N-gehalte aan de bodem toevoegen, zullen de microben bodemstikstof binden. Uiteindelijk komt de grond N vrij maar op korte termijn wordt de N vastgebonden. De conversiefactor voor het omzetten van N naar ruw eiwit is 16,7, wat terug te voeren is op waarom het zo belangrijk is om een ​​C: N-verhouding van minder dan 20 te hebben.

De C: N-verhouding van de meeste bodems is ongeveer 10: 1, wat aangeeft dat N beschikbaar is voor de plant. De C: N-verhouding van de meeste plantenresten neemt met de tijd af naarmate de SOM vervalt. Dit is het gevolg van het gasvormige verlies van kooldioxide. Daarom stijgt het percentage stikstof in de resterende SOM naarmate de ontbinding vordert. De 10: 1 C: N-verhouding van de meeste bodems weerspiegelt een evenwichtswaarde die wordt geassocieerd met de meeste bodemmicroben (bacteriën 3: 1 tot 10: 1, schimmel 10: 1 C: N-verhouding).

Bacteriën zijn de eerste microben die nieuwe organische planten- en dierenresten in de bodem verteren. Bacteriën kunnen zich doorgaans in 30 minuten voortplanten en hebben een hoog N-gehalte in hun cellen (3 tot 10 koolstofatomen tot 1 stikstofatoom of 10 tot 30 procent stikstof). Onder de juiste omstandigheden van warmte, vocht en een voedselbron kunnen ze zich zeer snel voortplanten. Bacteriën zijn over het algemeen minder efficiënt in het omzetten van organische koolstof in nieuwe cellen. Aërobe bacteriën assimileren ongeveer 5 tot 10 procent van de koolstof, terwijl anaërobe bacteriën slechts 2 tot 5 procent assimileren, waardoor veel afvalstoffen van koolstof achterblijven en inefficiënt gebruik maken van de energie die is opgeslagen in de SOM.