Diversiteit van bodemorganismen & Duurzaam bodembeheer Bert Reubens Koen Willekens, Greet Ruysschaert, Tommy D’Hose, Karoline D’Haene Studienamiddag Inagro Bodemkwaliteit en bodembiodiversiteit in duurzaam akkerbeheer 15 maart 2012
Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek Eenheid Plant www.ilvo.vlaanderen.be Beleidsdomein Landbouw en Visserij
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit INHOUD • Inleiding: bodem – een kostbaar goed
• Bodemleven: diversiteit & functie
• Duurzaam bodembeheer: wat en hoe? • Een kleine greep uit enkele proeven & projecten
2
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEM – EEN KOSTBAAR GOED Een gezonde bodem… • Levert voedingsstoffen • Levert water • Houdt voedingstoffen op • Houdt water op • Heeft een goede draagkracht/ bewerkbaarheid • Zet organisch materiaal om • Weert ziekten • Fungeert als buffer • …
3
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEM – EEN KOSTBAAR GOED • Bodem is dus een gesofisticeerde bondgenoot in tijden van MAPs en IPMs • Bodem verdient onze beste zorg, en mogen we niet beschouwen als een “substraat”
4
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEM – EEN KOSTBAAR GOED Elementen die meest bepalend zijn voor de KWALITEIT van voor het cultuurgewas gunstige bodemprocessen – O2 en H2O – Goede lucht- en waterhuishouding – Goede bodemstructuur – Microporiën en macroporiën – Waterberging en doorlatendheid
5
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEM – EEN KOSTBAAR GOED Organisch materiaal? Organische stof? Humus? • “Organisch” = aanwezigheid koolstofverbindingen <-> mineraal • Organisch materiaal = organisch deel van bv ruwe, verse plantenresten en mest • Organische stof = afgebroken OM, onherkenbaar (< 2 mm). Deel hiervan bestaat uit micro-organismen en humus • Humus = stabiel (traag afbreekbaar) deel van de OS • Organische koolstof = deel van de OS dat effectief uit het element C bestaat ( 58%)
6
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit WAT LEEFT IN DE BODEM EN WAT DOET HET DAAR? Bodemleven: geheel van alle levende organismen in bodem Beslaat gemiddeld 5 – 15% van de organische stof Veelgebruikte classificatie op basis van afmetingen: • Microflora en –fauna (bv. bacteriën, schimmels, nematoden) • Mesofauna (bv. mijten, springstaarten, potwormen, nematoden) • Macrofauna (bv. regenwormen, duizendpoot)
7
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Eten en gegeten worden: plaats in het bodemvoedselweb
8
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Van bodem naar bovengrondse agrobiodiversiteit
Bron: B. Van Gils 9
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Van bodem naar bovengrondse agrobiodiversiteit
10
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Bacteriën: 1 theelepel productieve grond 100 miljoen tot 1 miljard (100 – 700 g/m²) Bacteriekolonie in de poriënruimte
Bacteriën op schimmeldraad
Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 11
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Schimmels: grasland meerdere km hyphen/m² (100 - 500 g) Schimmeldraden in de poriënruimte
Carnivore schimmel rond nematode
Bron: European Atlas of Soil Biodiversity
12
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Nematoden (aaltjes): 1 tot 10 miljoen individuen/m² (5 – 50 g) Ongeveer 30.000 soorten gekend Plantvoedend
Fungivoor
Bacterivoor
Predatair
Bron: European Atlas of Soil Biodiversity
13
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Mijten: 1.000-en tot 100.000-en individuen/m² (0.2 - 4g)
Bron: European Atlas of Soil Biodiversity
14
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Regenwormen: 150 – 1000 individuen/m² (30-200g) Drie grote ecologische groepen Strooiselwormen
Bodemwoelers
Diepgravers Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 15
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Natuurlijke successie van vroeg naar laat stadium • Productiviteit ecosysteem stijgt • Schimmel/ bacterie (F/B) verhouding stijgt • Complexiteit bodemvoedselweb stijgt: • Aantal functionele groepen • Aantal interacties tussen functionele groepen • Aantal soorten per functionele groep
16
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Natuurlijke successie van vroeg naar laat stadium
17
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Belangrijkste functies van een goed functionerend voedselweb voor de landbouw? (ecosysteemdiensten) • Reguleren van de nutriëntenstroom – omzetten van OM • Opbouw en onderhoud van een goede bodemstructuur • Onderdrukken en weren van ziekten en plagen
18
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Reguleren van de nutriëntenstroom • Door omzetten van vers organisch materiaal -> beschikbaar maken van nutriënten. Drie grote processen: • OM wordt verkleind door hogere organismen (regenwormen, potwormen, springstaarten) -> materiaal “toegankelijker” • OM wordt rechtstreeks geconsumeerd door micro-organismen (bacteriën, schimmels) -> leggen nutriënten vast • Protozoa, mijten en nematoden “begrazen” o.m. bacteriën -> overtollige voedingsstoffen uitgescheiden -> toegankelijk voor de plant
19
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Reguleren van de nutriëntenstroom • Door symbiose: bv. mycorrhizae (schimmels) vergroten opnameoppervlak van wortels
20
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Reguleren van de nutriëntenstroom • Door symbiose: bv. mycorrhizae (schimmels) vergroten opnameoppervlak van wortels
Bron: European Atlas of Soil Biodiversity
21
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Opbouw en onderhoud van de bodemstructuur • Vorming van stabiele micro- en macro-aggregaten • Bacteriën (slijmvorming) en schimmels (draden of mycelia) kitten individuele bodemdeeltjes aan elkaar
Bron: LBI 22
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE • Regenwormen: graaf- en mengactiviteiten -> intensieve menging van organische en minerale bodembestanddelen –> vormen zo stabiele aggregaten die OS beschermen tegen afbraak • Regenwormen: vorming en onderhoud van goede bodemstructuur door het graven van gangen.
Bron: LBI Bron: LBI
23
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Onderdrukken en weren van ziekten en plagen: via verschillende mechanismen: • Competitie om voedsel, water en ruimte • Predatie van de ziekteverwekkers en plagen door andere organismen • Productie van groeiremmende stoffen (antibiotica)
24
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit BODEMLEVEN – DIVERSITEIT & FUNCTIE Algemene ziekte- of plaagwerendheid • Door bv voorafgaande kolonisatie van plantendelen worden aanvallen van pathogenen afgeslaan • Evenzeer: competitie om (energierijke) nutriënten • Het resultaat van een algemeen grote bodembiodiversiteit • Gerelateerd aan activiteit van de totale microbiële biomassa Specifieke ziekte- of plaagwerendheid • Activiteit van één of enkele populaties organismen die tegenstrijdig werken in een bepaald stadium van de levenscyclus van één of enkele pathogenen 25
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit AANDACHT VOOR BODEMLEVEN: WAAROM? • • • •
Robuust systeem is minder kwetsbaar Externe inputs worden duurder, wetgeving strenger Door de natuur zijn werk te laten doen kan bespaard worden! Investeren in bodemleven = investeren in vruchtbare, zichzelf onderhoudende bodem • Maatschappelijk belang: schoon (drink)water, natuur- en landschapswaarden • Basis voedselweb: voedselbron bovengrondse (functionele) agrobiodiversiteit
26
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit DUURZAAM BODEMBEHEER: WAT EN HOE? Welke elementen van tel voor behoud / herstel van functionele bodembiodiversiteit? • • • • • •
Bodembewerking Gewaskeuze en -rotatie Organische bemesting Toepassingswijze organisch materiaal Enting van nuttige organismen Beperken van gewasbeschermingsmiddelen - IPM
27
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit DUURZAAM BODEMBEHEER: WAT EN HOE? Basisprincipes? • Bodem zo min mogelijk verstoren • Behoud van gewasresten op en nabij oppervlak: bron van voedsel + habitat/bescherming • Aanbieden van organisch materiaal (toplaag)
28
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEREDUCEERDE (NIET-KERENDE) BEWERKING? • Bodemkwaliteit in het gedrang? verdichting (fysisch) verarming (chemisch) afsterven (biologisch)
• Invloed van bodembewerking op bodemdegradatie? • Standaard is ploegen/ spitten en (rotor)eggen. • Ploegen = eeuwenoud, maar steeds intensiever: dieper, frequenter, zwaardere machines • Is een gereduceerde, niet-kerende bewerking een duurzaam alternatief?
29
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEREDUCEERDE (NIET-KERENDE) BEWERKING? Algemene principes: • Iedere bewerking (verandering van fysische en/of chemische bodemomstandigheden) leidt tot verschuivingen in aantal en samenstelling van bodemfauna en –flora (korte of lange termijn) • Hoe intensiever/frequenter, hoe nefaster voor bodembiodiversiteit • Zwaarste maatregel = meest bepalende, dus hoe kleiner impact van bodembewerking, hoe groter potentieel positieve impact van bv. aanwenden van organische stof • Invloed sterkst voor grotere, langgerekte organismen / organismen die zich minder makkelijk kunnen verplaatsen / organismen die in diepere bodemlagen niet overleven 30
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEREDUCEERDE (NIET-KERENDE) BEWERKING? • Belangrijk om bodemleven te stimuleren: goede beluchting en goed waterhoudend vermogen, aanbieden van OM in toplaag, beperkte temperatuur- en vochtfluctuaties
• Cruciaal: behoud van gewasresten op het veld • Toename of verschuiving bij gereduceerde bodembewerking? – Microbiële biomassa: doorgaans toename – Nematoden: verschuivingen tussen groepen – Regenwormen: vooral toename van diepgravende soorten
Bron: Ecoworm
31
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEREDUCEERDE (NIET-KERENDE) BEWERKING? Let op: risico: • Naast functionele organismen kunnen ook ziekte- en plaagverwekkende soorten positief beïnvloed worden… • Vaak gerelateerd aan behoud van gewasresidu aan oppervlak • Meest voorkomende pathogenen geassocieerd met NKG: Pythium, Fusarium en Rhizoctonia (maar onderzoeksresultaten niet eenduidig) • Anderzijds: toenemende ziektewerendheid? Interactie organismen van belang – bv. L. terrestris reduceert biomassa Fusarium op geïnfecteerd tarwestro -> Initieel vaak hogere maar finaal lagere ziekten- en plaagdruk? 32
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEREDUCEERDE (NIET-KERENDE) BEWERKING? • Gelijkaardig: (initieel) hogere onkruiddruk, verschuiving in de soorten onkruid • Ook hier: resultaten niet eenduidig – veel hangt af van precieze inzet en combinatie van werktuigen + omstandigheden • Opbrengst? Soortgebonden, maar globaal vergelijkbaar
33
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEREDUCEERDE (NIET-KERENDE) BEWERKING NIET eenduidig: • NKG: elk werktuig/elke combinatie anders, elk jaar anders, elke grond anders, elk klimaat anders (nat, koel zeeklimaat). • Werkwijze afhankelijk van gewassenkeuze/ bouwplan, (risico op) bodemverdichting of erosie, etc. • Hoe diep NKG? Het eerste jaar op ploegdiepte +5cm, naderhand zo diep als verdichting zich voordoet, schuift op naar boven toe naar de 18cm • Decompacteren via NKG na verdichting van de bodem door oogstwerkzaamheden, binnen de 24h, waarna onmiddellijke inzaai van een groenbedekker
34
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit KEREND VERSUS NIET KEREND Welke machine? Met oog op behoud/herstel bodemleven: • Een goede cultivator laat de gewasresten bovenin, breekt de bodem open maar vermengt of verbrokkelt niet • Een goede cultivator behoudt de gelaagdheid en vormt geen holten (te grove verbrokkeling) fijne tanden gebruiken (minimum aan slijtvlakken) en beperkt aantal tanden
35
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEWASKEUZE EN -ROTATIE Algemene principes (cfr conserveringslandbouw): • Permanente (groen)bedekking • Ruime vruchtwisseling • Tegengaan van dominantie van bepaalde pathogene organismen en/ of onkruiden • Keuze voor “biedende teelten” wat betreft het aanbrengen van effectieve organische stof • Afwisseling weinig en sterk stikstofbehoeftige gewassen waardoor de sterk behoeftige teelten van voldoende stikstof kunnen voorzien worden
36
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEWASKEUZE EN -ROTATIE Enkele globale effecten op microfauna • Planten scheiden vaak gewasspecifieke stoffen af (wortelexudaten) en stimuleren zo een specifieke schimmel/bacterieverhouding • Doorgaans: hoger aandeel schimmels onder permanente/meerjarige teelten versus hoger aandeel bacteriën onder eenjarige gewassen • Doorgaans meer diverse gemeenschap en grotere microbiële biomassa bij ruime rotatie dan bij monocultuur • Doorgaans meer diverse gemeenschap en grotere microbiële biomassa onder (permanent) grasland
37
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEWASKEUZE EN -ROTATIE Enkele globale effecten op mesofauna (nematoden) • Doorgaans meer (plantparasitaire) nematoden onder grasland (uitgebreid wortelstelsel) • Akkerland: eerder gedomineerd door bacterievore nematoden • Hoe gevarieerder de rotatie, hoe meer het aandeel plantparasitaire nematoden afneemt (meer vrijlevende nematoden)
38
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GEWASKEUZE EN -ROTATIE Enkele globale effecten op macrofauna • Regenwormen: best onder grasland: stabiele omgeving met relatief constant aanbod OM • Akkerland: (negatieve) impact bodembewerking, afwezigheid bedekking, grotere variabiliteit in temperatuur en vocht • Hoe meer oogstresten (granen, korrelmaïs en bepaalde groentengewassen) hoe groter de regenwormpopulatie • Ook inpassen van groenbedekkers bevorderend
39
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GROENBEDEKKERS BINNEN DE ROTATIE Groenbedekkers: waarom en welke? • Activeren plantgeassocieerde micro-organismen • Fixatie, mobilisatie, opname en behoud van nutriënten • Nutriëntenvoorziening van het volggewas • Diep wortelende gewassen kunnen instaan voor het recupereren van uitgespoelde stikstof • Stikstof gefixeerd door vlinderbloemigen is efficiënter en minder onderhevig aan verliezen dan meststikstof
40
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GROENBEDEKKERS BINNEN DE ROTATIE Groenbedekkers: waarom en welke? • Bodembedekking • Keuze van de groenbedekker afstemmen op het volggewas • Mengculturen zijn interessant • Gebruik als maaimeststof (bvb vlinderbloemigen)
41
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit GROENBEDEKKERS BINNEN DE ROTATIE Ook hier opgelet: • Groenbedekkers kunnen een aaltjesreducerend effect hebben, maar anderzijds ook waardplant zijn van bepaalde aaltjes… • Cruciaal: keuze van juiste groenbedekker binnen teeltplan • Algemeen: geen groenbedekker uit dezelfde familie als volgteelt • Bv. Gele mosterd niet in een teeltplan met koolsoorten (knolvoet)
42
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit ORGANISCHE BEMESTING • Effect van bemesting op bodemkwaliteit hangt samen met aanvoer van organisch materiaal en kwaliteit ervan • Organische meststoffen? Drijfmest (mengmest), vaste mest (stalmest – stromest), gier, compost, OBA, organische handelsmeststoffen • Globaal gunstig effect op bodemleven, maar: – Specifiek effect afhankelijk van kwaliteit / samenstelling – Te hoge dosissen (teveel ammonium of zouten) kunnen toxisch zijn
43
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit ORGANISCHE BEMESTING Doorgaans (maar niet eenduidig): • Producten met lage C/N (bv drijfmest) bevorderen bacteriën en bacterie-etende nematoden • Producten met hogere C/N (bv compost, strorijke stalmest) bevorderen schimmels en schimmeletende nematoden, alsook springstaarten en mijten • Regenwormenpopulatie bevorderd door zowel stalmest, drijfmest als compost
44
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit ORGANISCHE BEMESTING Waarom composteren / compost toepassen? • Natuurlijk omvormingsproces waarbij levende organismen (bacteriën, schimmels, protozoa,…) vers OM onder aërobe omstandigheden omzetten tot een stabiel en humusrijk product • Bijdrage bodem OS-gehalte • Mix aan nuttige organismen wordt geënt op bodem
45
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit ORGANISCHE BEMESTING -> Naast praktische voordelen en hygiënisatie, investeert men in een bodem met goede structuur, functioneel bodemleven en verhoogd ziektewerend vermogen -> Grote variatie aan uitgangsmaterialen en composteringsomstandigheden -> grote variabiliteit in compostkwaliteit en waarde
46
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit EUROPESE INTERREG PROJECTEN Interreg BodemBreed • • • •
www.bodembreed.eu 2008-2012 Vlaanderen – Nederland Focus op verduurzamen van landbouwkundig bodemgebruik, met aandacht voor vnl. niet-kerende grondbewerking en groenbedekkers
Interreg Prosensols • • • •
www.prosensols.eu 2008-2012 Vlaanderen – Wallonië - Frankrijk Focus op impact van landbouw op compactie, OS, bodemdiversiteit, risico op erosie, risico op verontreiniging door fosfor 47
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit ILVO MEERJARIGE BIOPROEF 2005-2009
• Twee factoren: bodembewerking (NKG vs ploegen) en bemesting (compost vs dierlijke mest) • Niet-kerende bodembewerking met Actisol, ondiep (10 cm) en diep (30 cm) Boerderijcompost op basis van gras, hooi, stro, schors en snippers
48
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit COMPOST- EN BEMESTINGSPROEF INAGRO 2003- … • Biologische proef • Herkenbare bemestingsstrategieën en -combinaties uit de praktijk • Meer info straks bij veldbezoek…
49
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit OPTIMALE AANWENDING DIERLIJKE MEST • • • •
ILVO, UGent en INAGRO Bio-project Focus op sluiten van nutriëntenkringlopen Focus op composteringstechnieken met dierlijke mest
50
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit NIEUW BIO ONDERZOEK NKG & GROENBEMESTING Vlaams project ‘ Niet-kerende grondbewerking in Vlaamse biologische landbouw’ (CCBT) Europees project
Europese CORE Organic II ‘Reduced tillage and green manures for sustainable organic cropping systems’ Gereduceerde bodembewerking en groenbemesting voor duurzame biologische teeltsystemen www.tilman-org.net 51
Bodemkwaliteit en -biodiversiteit VOOR WIE MEER WIL WETEN… Jeffery et al. 2010
ILVO 2010
52
Vragen? Bedenkingen? Bedankt!
Bron: Bauchhenβ
[email protected] Studienamiddag Inagro Bodemkwaliteit en bodembiodiversiteit in duurzaam akkerbeheer 15 maart 2012
Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek Eenheid Plant www.ilvo.vlaanderen.be Beleidsdomein Landbouw en Visserij
