STEENMEEL: EEN ANDERE KIJK OP BODEMVRUCHTBAARHEID

1  

STEENMEEL:  EEN  ANDERE  KIJK  OP  BODEMVRUCHTBAARHEID   BODEMMINERALEN  EN  BODEMLEVEN  ALS  RUGGENGRAAT  VOOR  EEN  VITALE  BODEM  

De  landbouw  heeft  vanaf  het  midden  van  de  20ste  eeuw  een  enorme  ontwikkeling  doorgemaakt   met  indrukwekkende  resultaten.  Deze  ontwikkelingen  zijn  voornamelijk  bepaald  door  economische   principes,  terwijl  de  productiecapaciteit  van  de  bodem  in  essentie  afhankelijk  is  van  natuurlijke   principes.  Inmiddels  is  duidelijk  dat  er  spanning  bestaat  tussen  economie  en  duurzaamheid.  De   moderne  landbouw  heeft  gevolgen  voor  de  bodem  en  invloed  op  de  waterkwaliteit.  Ten  opzichte   van  de  ‘ongerepte’  bodem  is  vrijwel  altijd  een  sterk  afwijkende  nutriëntenbalans  ontstaan,  heeft   het  bodemleven  zich  aangepast  aan  snel  opneembare  voedingsstoffen,  is  de  aard  van  de   organische  stof  veranderd  en  is  de  minerale  buffercapaciteit/nutriëntenvoorraad  aangetast.     In  natuurlijke  omstandigheden  is  de  functie  van  bodemmineralen  te  vergelijken  met  de  functie  van   voeding  bij  de  mens.  Bodemmineralen  (voeding)  worden  door  mycorrhizae  (darmflora)  verteerd  en   omgezet  in  plantopneembare  nutriënten.  Verkeerde  voeding  zorgt  voor  een  verminderde  werking   en  uiteindelijk  een  minder  gezonde  plant;  gevoelig  voor  ziekten  en  plagen.  En  net  als  bij  de  mens   kun  je  dit  herstellen  met  gezonde  voeding  (steenmeel)  in  combinatie  met  goed  ontwikkeld   bodemleven.  Het  belang  om  mineralogische  kennis  te  combineren  met  de  gangbare  kennis  over   bodemvruchtbaarheid  is  groter  dan  ooit.  

Aanleiding   Dit  document  is  in  maart  2012  opgesteld  ten  behoeve  van  de  door  SKB  en  Stowa  georganiseerde   kennisbijeenkomst  ‘Klimaatadaptief  waterbeheer,  wat  biedt  de  bodem?’  op  2  maart  in  de  jaarbeurs   in  Utrecht.  Het  document  is  bedoeld  voor  opname  in  het  naar  aanleiding  van  deze  dag  op  te  stellen   kennisdocument  ‘De  invloed  van  de  bodem  op  de  (regionale)  waterhuishouding’.   Het  document  bevat  de  volgende  onderdelen:   1. Vooraf   Onder  het  motto  ‘ken  het  verleden  om  het  heden  te  begrijpen  en  om  de  toekomst  vorm  te   kunnen  geven’  passeren  elementen  uit  de  bestaande  gangbare  landbouwpraktijk  de  revue   die  mede  invloed  hebben  op  waterkwaliteit  en  de  vochthuishouding  in  de  bodem.   2. Achtergrondinformatie   Dit  hoofdstuk  gaat  nader  in  op  de  werking  van  mineralen  in  de  bodem,  hoe  deze  bedreigd   wordt  en  welke  rol  steenmeel  heeft  bij  duurzaam  beheer  van  de  bodemvruchtbaarheid.   3. Voordelen  steenmeel   Dit  hoofdstuk  geeft  een  overzicht  van  de  voordelen  van  steenmeel  en  zoomt  in  op   gerelateerde  onderwerpen  van  de  dag  ‘waterkwaliteit’  en  ‘vochthuishouding’.  

1  

Vooraf  

Dit  hoofdstuk  benoemt  enkele  kenmerkende  elementen  uit  verleden,  heden  en  toekomst  in  relatie   tot  bodemvruchtbaarheid  en  gangbare  landbouw.      

 

                   

 

2   Verleden   19e  Eeuw:  Justus  von  Liebig  vindt  procedé  kunstmest  uit,  maar  wijst  direct  ook  op  de   gevaren  bij  aanhoudend  gebruik.  Kenmerkende  uitspraak:  “Als  de  bodem  gebrek  heeft   aan  minerale  bestanddelen  dan  geven  ammoniumzouten  (stikstofkunstmest)  als   meststof  hetzelfde  effect  als  brandewijn  op  arme  mensen  om  hun  werkkracht  te   verhogen.”  In  beide  gevallen  is  uitputting  het  gevolg.   Begin  20ste  eeuw:  vooral  in  Duitsland  vindt  zeer  veel  goed  gedocumenteerd  onderzoek   plaats  naar  de  werkzaamheid  van  steenmeel  als  meststof.  Aanleiding  is  mede  het   verbod  op  gebruik  van  kunstmest  (=springstof)  na  de  Eerste  Wereldoorlog.   Onderzoekers  treden  in  de  voetsporen  van  Dr.  Julius  Hensel  die  wordt  gezien  als  de   grondlegger  van  steenmeelbemesting.   Eind  20ste  eeuw:  Thomas  Berry  (Amerikaans  historicus)  verwoordt  de  huidige  spanning   tussen  economische  en  natuurlijke  principes  aldus:  “Met  onze  chemicaliën  dwingen  wij   de  grond  meer  te  laten  produceren  dan  met  de  natuurlijke  ritmen  mogelijk  is.  Het   gevolg  is  dat  we  nu  leven  in  een  wereld  die  steeds  onvruchtbaarder  wordt.”   Heden   De  landbouw  heeft  vanaf  het  midden  van  de  20ste  eeuw  een  enorme  ontwikkeling  doorgemaakt  met   indrukwekkende  resultaten.  Nederland  is  al  jaren  de  tweede  of  derde  exporteur  van  agrarische   producten  ter  wereld  en  de  Nederlandse  kennis  op  dit  vlak  is  internationaal  vermaard.   Indrukwekkende  resultaten  waarbij,  inzoomend  op  de  bodem,  niet  kan  worden  ontkend  dat  de   gangbare  landbouw  gevolgen  heeft  voor  de  vitaliteit  van  de  bodem.  Onbewust  is  de  waarschuwing   van  Justus  von  Liebig  in  vergetelheid  geraakt  om,  bij  gebruik  van  ammoniumzouten   (stikstofkunstmest),  zorg  te  dragen  voor  het  op  peil  houden  van  de  bodemmineralen.  Dat  ons  huidige   landgebruik  versnelde  afbraak  van  bodemmineralen  met  zich  meebrengt  is  bij  mineralogen  bekend.   De  verwering  die  de  gangbare  landbouw  met  zich  meebrengt  is  vele  malen  zwaarder  dan  de  meer   algemeen  bekende  tropische  verwering.  Landbouwdeskundigen  kijken,  zover  wij  weten,  echter  (nog)   niet  op  deze  manier  naar  bodemvruchtbaarheid.     Door  de  gangbare  bemestingstechnieken  verliest  de  bodem  versneld  haar  nutriëntleverend   vermogen  en  haar  structuur.  Dit  verlies  van  vitaliteit  van  de  bodem  uit  zich  in  fysische  en  chemische   erosie  en  verlies  van  samenhang  tussen  organische  stof  en  mineralogie.  Fysische  erosie  is  het   verwaaien  van  de  toplaag  met  nutriënten  van  de  akkers.  Dit  gebeurt  als  ze  onbeschermd  zijn  tegen   de  invloeden  van  de  wind  en  de  bodem  een  slechte  aggregaatvorming  kent.  Chemische  erosie  is  een   ongemerkt  proces  wat  zich  voltrekt  bij  verzurende  bemesting,  onvoldoende  pH-­‐beheersing  en  de   onbalans  tussen  nutriëntenafvoer  in  de  vorm  van  gewassen/producten  en  nutriëntenaanvoer  door   bemesting.  Deze  zaken  zijn  niet  te  herstellen  door  alleen  het  bodemleven  weer  op  gang  te  brengen   of  het  organisch  stofgehalte  te  verhogen;  de  mineralogie  is  hierin  een  essentiële  schakel.     De  mineralogie  en  de  doorwerking  hiervan  in  de  ecosysteemdiensten  van  de  bodem  vormt  de  kern   van  het  gezamenlijk  onderzoeksvoorstel  Sustainable  Optimization  of  Ecosystem  Services  through   Rock  Dust  Application  to  Sandy  Soils  (SUPERSOILS)  van  Universiteit  van  Amsterdam,  Wageningen  UR   en  ARCADIS.  Zie  Bijlage  1  voor  een  Managementsamenvatting  van  dit  onderzoeksvoorstel.  

                   

 

3   Onderstaande  figuur  illustreert  het  principe  van  de  mineralogie  als  belangrijke  schakel  in  de   nutriëntenkringloop.  

  Toelichting:  Steenmeel past in een duurzaam concept van bodembeheer waarin de afvoer van stoffen via producten en via uitspoeling wordt gecompenseerd door aanvoer via meststoffen en bodemverbeteraars. In de huidige situatie (linker plaatje) leveren bodemmineralen de ontbrekende plantennutriënten. Gevolg is een zeer langzame bodemdegradatie met zeer geleidelijk groter wordende tekorten aan bijvoorbeeld magnesium, calcium, kalium, silicium, kobalt en borium. Deze tekorten worden zichtbaar door ziekten en plagen. Met de toepassing van steenmeel (rechter plaatje) wordt de bodemdegradatie een halt toegeroepen.  

Toekomst   Bij  een  duurzame  bodemvruchtbaarheid  is  de  verwering  van  landbouwgrond  een  halt  toegeroepen   en  de  oorspronkelijke  minerale  vruchtbaarheid  van  de  bodem  hersteld.  Een  toekomst  waarbij   geleidelijk  de  input  van  chemische  middelen  in  de  landbouw  wordt  teruggebracht  ten  gunste  van   natuurlijke  mineralen  en  natuurlijke  productiemiddelen.   Alle  nutriënten  noodzakelijk  voor  planten  kunnen  uit  (natuurlijke)  mineralen  gehaald  worden   behalve  stikstof,  zuurstof,  koolstof  en  waterstof.  Door  steenmeel  in  te  zetten  als  een  ‘slow  release   meststof’  voor  de  aanlevering  van  nutriënten  en  het  beheersen  van  de  bodem-­‐pH  worden  de   natuurlijke  minerale  vruchtbaarheid,  buffercapaciteit  en  weerbaarheid  van  de  bodem  hersteld.  De  

                   

 

4   mineralen  in  steenmeel  vormen  een  natuurlijk  alternatief  voor  enkele  landbouwzouten  zoals  kalizout   en  kieseriet  en  verhogen  de  effectiviteit  van  NP-­‐kunstmest.  

2  

Achtergrondinformatie  

“Het  verschil  tussen  de  manier  waarop  mensen  denken  en  de  manier  waarop  de  natuur  werkt,  is  de  bron  van  de   meeste  van  onze  problemen.”  (Gregory  Bateson);  Bron:  De  Duurzaamheidsrevolutie  van  Herman  Verhagen;  2011;  Jan  van  Arkel  

2.1    

Het  onbekende  probleem  

De  gangbare  definitie  van  bodemvruchtbaarheid  richt  zich  vooral  op  organisch  stofgehalte,   bodemstructuur,  stikstof,  fosfaat,  kalium,  zuurgraad  en  CEC.  (CEC,  of  kationuitwisselingscapaciteit,  is   een  maat  voor  de  hoeveelheid  negatieve  lading  die  in  de  bodem  aanwezig  is  om  de  nutriënten  te   binden.)  De  bodemmineralogie  wordt  hierbij  voornamelijk  gezien  als  een  vrijwel  inert  substraat  waar   (wateroplosbare)  meststoffen  aan  worden  toegevoegd.  Een  gewas  heeft  echter  meer  nodig  dan  de   via  meststoffen  toegediende  voedingsstoffen  om  goed  te  functioneren;  bodemmineralen  zorgen   hiervoor.  De  meeste  bodemmineralen  zijn  in  staat  om  gedurende  een  zeer  lange  periode   plantennutriënten  aan  te  leveren  via  een  zeer  langzaam  bodemproces;  verwering  genoemd.  De   hoeveelheid  vruchtbare  bodemmineralen  in  ‘goede  grond’  is  enorm  en  daarom  lijkt  het  dat  deze   bodem  eindeloos  nutriënten  kan  leveren.  Het  voorbeeld  van  de  Nijldelta  laat  echter  zien  dat  deze   levering  niet  eindeloos  is  (zie  kader  ‘Nijldelta’).  Ook  in  de  Nederlandse  situatie  wordt  door  ziekten  en   plagen  zichtbaar  dat  tekorten  ontstaan  aan  nutriënten  die  ‘van  nature’  in  de  bodem  aanwezig  zijn  en   die  de  bodem  inmiddels  onvoldoende  kan  aanleveren.  Voorbeelden  hiervan  zijn  magnesium,  calcium,   kalium,  silicium,  kobalt  en  borium.   Nijldelta   Dat  de  bodem  geen  onuitputtelijke  bron  van  mineralen  is,  laat  het  voorbeeld  van  de  Aswandam  in  Egypte  zien.   De  dam  vangt  98%  van  het  slib  af  dat  normaal  na  overstroming  op  het  land  achterbleef  en  voor  de  beneden-­‐ stroomse  vruchtbaarheid  zorgde.  Hierdoor  worden  de  boeren  langs  de  oever  van  de  Nijl  nu  gedwongen   kunstmest  te  gebruiken.  Niet  om  een  hogere  opbrengst  te  realiseren,  maar  om  het  verlies  aan  minerale   vruchtbaarheid  te  compenseren.  Al  doende  versnellen  zij  -­‐  onbewust  -­‐  tevens  de  degradatie  van  de  bodem.    

Naast  het  versneld  onttrekken  van  nutriënten  aan  de  bodem,  is  verzuring  een  ander  mechanisme  dat   de  bodemvruchtbaarheid  negatief  beïnvloedt.  Onderzoek  in  Frankrijk  laat  zien  dat,  ondanks   bekalken,  door  verzuring  500  kg/ha/jr  aan  nutriënten  uit  de  bodem  naar  het  grondwater  verdwijnt   (Pierson-­‐Wickmann  et  al.,  2009).  De  verzuring  is  het  gevolg  van  grootschalige  stikstofbemesting  en   neerslag  in  de  vorm  van  zure  regen.  De  door  stikstofbemesting  en  zure  regen  versneld  afgebroken   mineralen  spoelden  decennia  lang  weg.  De  genoemde  processen  betekenen  feitelijk  dat  landen  in   gematigde  streken  hun  bodems  actief  degraderen  tot  verweerde  onvruchtbare  bodems,  zo  bekend   uit  tropische  gebieden.  

2.2  

Nieuwe  kijk  

Hoewel  nog  niet  alle  mechanismen  volledig  worden  begrepen,  wordt  de  consequentie  van  de   afname  van  de  bodemvruchtbaarheid  wel  onderkend.  Het  extra  toedienen  van  oplosbare  minerale   zouten  (kunstmest)  alléén  compenseert  het  probleem  tijdelijk,  maar  biedt  geen  lange  termijn   oplossing.  Door  natuurlijke  gesteenten,  die  de  oorspronkelijke  basis  vormen  van  het  bodemmateriaal  

                   

 

5   in  Nederland,  in  de  vorm  van  steenmeel  in  te  zetten  als  een  slow  release  meststof  voor  de   aanlevering  van  nutriënten  en  het  beheersen  van  de  zuurgraad  worden  de  natuurlijke  minerale   vruchtbaarheid,  buffercapaciteit  en  weerbaarheid  van  de  bodem  hersteld  (Van  Straaten,  2006).  Ook   wordt  hierbij  de  bodembiologie  gestimuleerd  die  een  belangrijke  rol  speelt  bij  de  afbraak  en   distributie  van  mineralen  (Wilson  et  al.,  2008,  Heckman  et  al.,  2009)  .  Ten  opzichte  van  de  chemische   afbraak  als  gevolg  van  de  verzuring  heeft  de  door  bodemleven  gereguleerde  afbraak  als  voordeel  dat   deze  grotendeels  plantgestuurd  is.  Hierdoor  sluit  het  beschikbaar  komen  van  nutriënten  en   sporenelementen  dus  beter  aan  bij  de  natuurlijke  behoeften  van  de  plant.  In  de  natuur  tonen   bodems  op  vulkanische  gesteenten  (waar  steenmeel  van  gemaakt  wordt)  een  groot  vermogen  om   organische  stof  op  te  bouwen  en  te  conserveren  (Egli  et  al.,  2008,  Peña-­‐Ramírez  et  al.,  2009).  Dit   biedt  voor  zandbodems  het  perspectief  om  met  steenmeelbemesting  de  afname  van  het  organisch   stof  tegen  te  gaan  en  tegelijk  CO2  vast  te  leggen.   Voor  een  duurzame  bodemvruchtbaarheid  is  de  wisselwerking  tussen  bodemmineralogie  en   bodemleven  essentieel.  Zie  ook  onderstaand  kader.   Wisselwerking  bodemmineralogie  en  bodemleven   1.

Steenmeel  van  vulkanische  mineralen  stimuleert  het  bodemleven  en  trekt  een  grotere  variëteit  van  nuttige   schimmels  en  bacteriën  aan  dan  gewone  bodemmineralen  (klei  en  zand).  Dit  komt  omdat  steenmeel  meer   voor  het  bodemleven  interessante  nutriënten  bevat  en  door  de  grillige  mineraalvorm  fysisch  gezien  meer   hechtingsmogelijkheden  biedt.  

2.

Mycorrhizaschimmels  en  Rhizobacteriën  zorgen  voor  een  versnelde  onttrekking  en  distributie  van   nutriënten  uit  het  steenmeel  naar  planten.  Het  enorme  dradennetwerk  van  de  mycorrhiza’s  compenseert   met  zijn  grote  oppervlak  (tot  700x    groter  dan  actieve  wortelstelsel  gewas)  de  relatief  trage  levering  van  de   nutriënten  vanuit  het  steenmeel  zodat  het  optimaal  benut  wordt.  

3.

Steenmeel  bevat  een  cocktail  aan  nutriënten.  Waar  kalk  en  kunstmest  maar  enkele  nutriënten  aanvoeren   en  dus  automatisch  andere  nutriënten  in  de  bodem  relatief  uitputten  of  verdringen,  bevat  steenmeel  een   rijkdom  aan  elementen  die  aangeboden  wordt  in  een  vorm  die  geen  onbalans  in  de  bodem  veroorzaakt.  

4.

Geen  luxe  opname  of  overbemesting.  Door  het  samenspel  van  bodembiologie  en  steenmeel  in  antwoord   op  de  voedselbehoefte  van  de  plant  worden  alleen  díe  mineralen  actief  afgebroken  die  de  nutriënten   bevatten  die  de  plant  nodig  heeft.  

5.

Vulkanisch  steenmeel  legt  bij  zuurbuffering  CO2  vast.  Verwering  van  vulkanische  gesteenten  zorgt  sinds  het   ontstaan  van  de  aarde  dat  onze  planeet  niet  in  een  tweede  Venus  is  veranderd.  Meer  CO2  in  de  lucht  en   een  warmer  klimaat  leidt  automatisch  tot  meer  verwering  van  gesteenten  en  vastlegging  van  CO2.  Dit   proces  verloopt  normaal  met  een  geologische  responstijd  van  duizenden  jaren  en  kan  dus  de  huidige  snelle   stijging  van  CO2  niet  bijbenen.  Actieve  versnelling  van  het  proces  van  CO2-­‐vastlegging  kan  echter  wel  door   toepassing  van  steenmeelbemesting  in  de  landbouw.  

6.

Weerbaarheid  van  gewassen.  De  goedaardige  symbiose  van  de  wortels  van  gewassen  met   Mycorrhizaschimmels  zorgt  fysiek  voor  minder  infectiemogelijkheden  door  andere  (kwaadaardige)   schimmels.  De  levering  van  een  breed  scala  aan  nutriënten  -­‐  maar  vooral  silicium  -­‐  uit  steenmeel  zorgt  er   vervolgens  voor  dat  blad  en  stengel  van  de  plant  steviger  worden  en  minder  een  prooi  zijn  voor  insecten.      

 

                   

 

6  

2.3  

Wat  is  steenmeel?    

Onder  steenmeel  wordt  verstaan:  fijngemalen  silicaatgesteenten  van  magmatische  oorsprong.  Deze   gesteenten  kunnen  variëren  van  Ca-­‐  tot  Mg-­‐  tot  K-­‐rijk  met  allerlei  schakeringen  in  mineraalinhoud   (micro-­‐  en  macronutriënten).  In  natuurlijke  omstandigheden  vindt  de  aanvoer  van  vruchtbare   bodemmineralen  plaats  door  gletsjers  (gletsjermelk),  vulkanen  (vulkanische  as)  en  door  rivieren   (sediment).  Steenmeel  is  voor  de  Nederlandse  situatie  dus  goed  vergelijkbaar  met  het  vruchtbare   sediment  dat  door  de  rivier  wordt  afgezet  en  na  overstromingen  achterblijft  op  het  land.  Sediment  is   verweerd  gesteente,  steenmeel  is  gemalen  onverweerd  gesteente.  Na  het  aanbrengen  van   steenmeel  in  de  bodem  treedt  alsnog  versnelde  verwering  op  waarbij  minerale  voedingsstoffen  voor   het  gewas  vrijkomen.     De  mogelijkheid  bestaat  een  combinatie  van  verschillende  typen  steenmeel  toe  te  passen  die   beantwoorden  aan  specifieke  problemen  in  de  bodem  en  de  behoefte  van  het  gewas.  

2.4  

Herkomst  en  winning  

Doordat  geschikte  magmatische  gesteenten  wijdverspreid   voorkomen  kan  mijnbouw  en  het  gebruik  van  steenmeel   vaak  lokaal  of  regionaal  plaatsvinden.  Voor  de  Nederlandse   situatie  is  steenmeel  voorhanden  in  ons  omringende   landen,  bijvoorbeeld  Noorwegen  en  Duitsland.  Noorwegen   bezit  bovendien  mijnen  die  goed  toegankelijk  zijn  voor   grote  (zee)schepen  zoals  deze  foto  met  Havenfaciliteiten  aan  een  fjord  in  Noorwegen  illustreert.   In  veel  gevallen  is  steenmeel  al  beschikbaar  doordat  het  een  bijproduct  is  van  bestaande  mijnbouw.   Het  volgende  voorbeeld  illustreert  dit.     Na  de  winning  van  bijvoorbeeld  titanium  (o.a.  ingrediënt  van  witte  verf)  blijft  grofweg  95%  van  het   gemijnde  materiaal  ongebruikt  achter  als  bijproduct.  In  principe  is  100%  van  dit  bijproduct  als   meststof  bruikbaar  in  de  landbouw  en  is  sprake  van  een  win-­‐win  situatie.  Dit  is  geen  uniek  voorbeeld.   Bij  alle  mijnen  die  mineralen  (basalt,  wollastoniet,  doleriet,  gabbro,  pyroxeniet,  peridotiet)   produceren  voor  industrieel  gebruik  en  civiele  toepassingen,  ontstaat  een  zeer  fijne  fractie  of  een   mineralogisch  bijproduct  waarvoor  geen  afzetmarkt  bestaat,  maar  die  voor  de  landbouw  waardevolle   mineralen  bevat.   Het  productieproces  van  steenmeel  is  zeer  eenvoudig:  het  wordt  gemijnd,  gebroken  en  gemalen.   Omdat  geen  chemische  bewerkingen  worden  toegepast,  is  steenmeel  ook  toegestaan  in  de   biologische  landbouw.     2.5  

Toepassing  in  de  praktijk  

In  samenwerking  met  wetenschap  en  praktijk  vinden  momenteel  in  Nederland  verschillende  proef-­‐   en  voorbeeldprojecten  plaats.  Bijlage  2  geeft  daarvan  een  illustratie.  Steenmeel  wordt  in  deze   projecten  getest  op  verschillende  eigenschappen  zoals  nutriëntlevering,  bufferende  werking,   kationuitwisseling  en  structuurontwikkeling.  Zo  wordt  bijvoorbeeld  de  calciumlevering  bekeken  op   grasland  en  bij  de  aspergeteelt.  De  kationuitwisseling  en  bodemontwikkeling  wordt  bestudeerd  in  de  

                   

 

7   preiteelt.  Magnesium-­‐  en  kaliumlevering  worden  in  wijnbouw  en  fruitteelt  bestudeerd.  In  het   veenweidegebied  wordt  de  neutraliserende  werking  van  steenmeel  bestudeerd.   De  projecten  op  grasland  en  in  de  gangbare  preiteelt  hebben  een  significante  meeropbrengst  laten   zien.  Uit  een  zesjarig  onderzoek  door  PPO-­‐WUR  dat  loopt  tot  2016,  gericht  op  de  lange-­‐termijn   structuurontwikkeling,  zijn  de  eerste  positieve  resultaten  bekendgemaakt.  Zo  bleek  steenmeel  een   positieve  bijdrage  te  leveren  aan  de  gezondheid  en  weerbaarheid  van  gewassen,  wat  onder  meer   bleek  uit  een  betere  stand  van  het  gewas  in  het  najaar  en  een  geringere  mate  van  ziekte-­‐aantasting.   Daarnaast  bleek  de  toediening  van  steenmeel  te  leiden  tot  hogere  concentraties  van  verschillende   kationen  en  aminozuren  in  het  gewas.  Uit  andere  wetenschappelijke  proeven  is  gebleken  dat  ook  de   zuurbufferende  werking  van  steenmeel  in  de  praktijk  hoger  blijkt  dan  op  grond  van  standaardtesten   voor  de  neutraliserende  waarde  verwacht  werd  (Alterra).    

3  

Voordelen  toepassing    

De  belangrijkste  voordelen  van  de  toepassing  van  steenmeel  als  duurzame  bodemverbeteraar  en   meststof:   •

Steenmeel  brengt  de  bodemvruchtbaarheid  op  peil  met  een  natuurlijke  variatie  van  essentiële   bulk-­‐  en  sporenelementen,  het  zorgt  voor  een  langzame  levering  van  nutriënten  en  heeft   daardoor  een  langdurige  werkzaamheid.    

•

Steenmeel  stabiliseert  de  bodem-­‐pH  zonder  de  gebruikelijke  uitstoot  van  CO2,  verbetert  de   bodemstructuur  en  het  watervasthoudend  vermogen  van  de  bodem.  Ook  legt  steenmeel  het   broeikasgas  CO2  vast.    

•

De  productie  van  steenmeel  kost  veel  minder  energie  dan  die  van  kunstmest  en  is  hierdoor   minder  afhankelijk  van  de  fluctuatie  van  olieprijzen.  Het  materiaal  is  vrijwel  onbeperkt  aanwezig   in  de  natuur  (onder  andere  bij  vulkanen).    

•

Steenmeel  stimuleert  het  bodemleven  en  zorgt  voor  een  betere  natuurlijke  weerstand  van   planten.  Naar  verwachting  levert  het  nutriëntrijke  gewassen  op  die  een  positieve  invloed  hebben   op  de  gezondheid  van  mens  en  dier.    

•

Steenmeel  spoelt  zelf  niet  uit  en  stimuleert  ook  geen  uitspoeling  van  andere  nutriënten.  Dit   maakt  het  mogelijk  steenmeel  voor  meerdere  jaren  tegelijk  toe  te  dienen.  

De  specifieke  voordelen  van  de  toepassing  van  steenmeel  voor  de  waterkwaliteit  en  de   vochthuishouding  zijn  opgenomen  in  postervorm  zoals  gepresenteerd  op  de  kennisdag;  zie  bijlage  3.     Voor  nadere  informatie  kunt  u  contact  opnemen  met:   Bert  Carpay  (adviseur);  bert@carpay-­‐advies.nl;  tel.:  06  2706  0889   Gino  Smeulders  (biochemicus);  [email protected];  tel.:  06  2834  8390   Huig  Bergsma  (geochemicus);  [email protected];  tel.:  06  2706  0242  

                   

 

8   Bijlage  1:  

Managementsamenvatting  onderzoeksvoorstel  SUPERSOILS  

Management samenvatting project SUPERSOILS Sustainable Optimization of Ecosystem Services through Rock Dust Application to Sandy Soils Projectvoorstel is met verzoek om financiering medio november 2011 ingediend bij het Open Technologieprogramma van Technologiestichting STW

Doel project Doel van het SUPERSOILS project is het ontwikkelen van een landgebruik specifiek protocol voor de optimale toepassing van steenmeel als aanvullende bemesting op arme zandgronden. Dit moet leiden tot een optimalisatie van de drie voornaamste ecosysteemdiensten van arme zandgronden: i) ondersteunen van akkerbouw, vollegronds tuinbouw, en grasland; ii) opslaan van koolstof in de vorm van bodemorganische stof; iii) verzorgen van hoge kwaliteit bodem- en grondwater. Hiertoe zal enerzijds wetenschappelijk onderzoek gedaan worden om kwantitatieve procesmatige kennis te vergaren in verschillende bodem- en landgebruikstypen over de relatie tussen de verwering van steenmeel, pH buffering, de cycli van organische stof en nutriënten (opslag in de bodem, opname door gewassen, uitstromen naar grondwater). Anderzijds zullen praktijkproeven met een aantal kansrijk geachte commercieel verkrijgbare steenmeelsoorten uitgevoerd worden op verschillende landgebruiktypen. Aanleiding De groeiende wereldbevolking en de verwachte ontwikkelingen onder de noemer biobased economy leiden tot een voortdurend groeiende vraag naar landbouwproducten en daarmee steeds efficiëntere landbouwmethodes. De al decennia toenemende intensivering van de landbouw leidt tot effecten op de bodemvruchtbaarheid. De bodem verliest versneld haar nutriëntleverend vermogen en haar structuur als gevolg van fysische en chemische erosie en verlies van samenhang tussen organische stof en mineralogie. Tegelijkertijd is er een groeiende competitie van landbouw met andere ecosysteemdiensten waaronder vastlegging van koolstof in de bodem en het verzorgen van voldoende schoon drinkwater. Met name op arme zandgronden is deze competitie voelbaar. Enerzijds doordat de noodzaak voor intensieve bemesting en het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen een potentiële bedreiging voor het grondwater vormt en anderzijds omdat de bijbehorende verzuring de bodemmineralogie aantast en het gebruik van kalk vereist. Toelichting Genoemde functies van de bodem zijn niet duurzaam in stand te houden door alleen het bodemleven weer op gang te brengen of het organisch stofgehalte te verhogen; de mineralogie is hierin een essentiële schakel. De werking van steenmeel in de bodem biedt aanknopingspunten voor het vitaal houden daarvan en het duurzaam in stand houden van de ecosysteemdiensten van de bodem. Onder steenmeel wordt verstaan: fijngemalen silicaatgesteenten van magmatische oorsprong. Deze kunnen variëren van Ca tot Mg tot Krijk met allerlei schakeringen in mineraalinhoud. Steenmeel is onder andere beschikbaar als bijproduct uit de mijnbouw en kan beschouwd worden als een duurzame en noodzakelijke aanvulling op en gedeeltelijke vervanger van conventionele bemesting met mineralen op landbouwgrond, waarbij naar verwachting op schrale zandgronden de effecten het grootst zullen zijn. Steenmeel verweert in de bodem langzaam onder invloed van aanwezige zuren en verzorgt zo een natuurlijke buffering van de pH waarbij CO2 wordt vastgelegd. Afhankelijk van het soort gesteente wat gebruikt wordt, legt steenmeel in de loop der tijd per ton 75-150 kg CO2 vast. Daarnaast heeft het de potentie om de koolstofopslag in de bodem te verhogen doordat het een groot adsorptieoppervlak biedt voor bodemorganische stof die, eenmaal geadsorbeerd, moeilijk toegankelijk is voor micro-organismen en daardoor langzamer afbreekt. Tenslotte geeft het gebruik van steenmeel een sterk gereduceerde uitspoeling naar het grondwater, doordat steenmeel zelf niet uitspoelt, geen versterkte uitspoeling veroorzaakt en eerder genoemde adsorptieplaatsen de mobiliteit van andere (schadelijke) verbindingen in de bodem verlaagt. Aanpak Het onderzoek bestaat uit drie werkpakketten (zie figuur 1) die elk een bijdrage leveren aan inzicht in de processen die ten grondslag liggen aan het leveren van ecosysteemdiensten door de bodem. Elk werkpakket richt zich op één van de drie doelstellingen van het project: 1) het vaststellen van de optimale hoeveelheid en het type toe te passen steenmeel in relatie tot gewasopbrengst en –kwaliteit. 2) het ontrafelen van de moleculaire interactie tussen steenmeel en organische stof en het kwantificeren van de effecten daarvan op de verweringssnelheid van steenmeel en de CO2-vastlegging in de tijd; 3) het bepalen van de geochemische omzettingsmechanismen en -snelheden van steenmeel in de bodem, in het bijzonder de verweringsprocessen, uitloging en verdeling van nutriënten en (sporen) elementen, en de effecten daarvan op de grond- en waterkwaliteit. Kennisoverdracht Aanvullend op wetenschappelijke publicaties vindt kennisoverdracht plaats in de vorm van praktijkdemonstraties voor professionals, publicaties in vakbladen, een te ontwikkelen webtool voor agrarische ondernemers en regelmatig overleg in de vorm van een in te stellen gebruikersgroep van deelnemende bedrijven en organisaties. Voorziene looptijd 2012-2015

 

                   

 

9  

Figure 1: interrelation of the three work packages at different spatial scales.

Uitvoering/Samenwerking Wetenschappelijk team Naam: Prof. dr. Karsten Kalbitz Prof. dr. Rob Comans Prof. dr. David Manning Dr. Boris Jansen

Specialisatie: Koolstofdynamiek in terrestrische ecosystemen Geochemische modellering

Prof. dr. Willem van Riemsdijk Prof. dr. Jacobus M. Verstraten Prof. dr. Georg Guggenberger

Bodem-plant interacties Organische stof transformaties in zandige bodems Bodemchemie en chemische bodemkwaliteit Bodemchemie en mineraalverwering Bodemchemie, XPS analyses

Huig Bergsma, MSc.

Geochemie

Instituut: Universiteit van Amsterdam Wageningen Universiteit Newcastle University Universiteit van Amsterdam

Rol: Projectleider en promoter promovendi 1 en 2. Promotor promovendus 3

Wageningen Universiteit Universiteit van Amsterdam Leibniz Universität Hannover

Advies en expertise

ARCADIS Nederland B.V.

Co-promotor promovendus 1 Co-promotor promovendus 2

Advies en expertise Supervisie XPS analyses gedurende driemaands verblijf promovendus 2 Casimir promovendus (promovendus 1)

Betrokken bedrijven/organisaties De hierna genoemde bedrijven en organisaties hebben hun belang in de resultaten van het onderzoeksproject schriftelijk kenbaar gemaakt in een letter of support. Nagenoeg al deze partijen maken deel uit van de in het kader van het project in te stellen gebruikersgroep. Agenda voor de Veenkoloniën; Agrifirm Group B.V.; Ankerpoort N.V.; ARCADIS Nederland B.V.; BLGG AgroXpertus; CLM Onderzoek en Advies; Ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie; Energy research Centre of the Netherlands (ECN); McCain Foods Europe B.V.; Royal DSM N.V.; Stuurgroep Landbouw Innovatie Noord-Brabant (LIB); Unilever Nederland B.V.; Vitens Watertechnologie; Waterschap Aa & Maas. Contact Prof. dr. Karsten Kalbitz Email.: [email protected]

 

                   

 

10   Bijlage  2:  

Praktijkvoorbeelden  

                   

 

11     Bijlage  3:  

Positieve  effecten  ten  aanzien  van  waterkwaliteit  en  vochthuishouding    

 

                   

 

12  

Referenties   Pierson-­‐Wickmann,  A.C.,  L.  Aquilina,  C.  Martin,  L.  Ruiz,  J.  Molénat,  A.  Jaffrézic,  C.  Gascuel-­‐Odoux  High   chemical  weathering  rates  in  first-­‐order  granitic  catchments  induced  by  agricultural  stress.  Chemical   Geology  265  (2009)  369–380.   Peña-­‐Ramírez,  V.M.,  L.  Vazquez-­‐Selem  &  C.  Siebe  (2009).  Soil  organic  carbon  stocks  and  forest   productivity  in  volcanic  ash  soils  of  different  age  (1835-­‐30,500  years  BP)  in  Mexico.  Geoderma,  149,   224-­‐234   Heckman,  K.,  A.  Welty-­‐Bernard,  C.  Rasmussen  &  E.  Schwartz  (2009).  Geologic  controls  of  soil  carbon   cycling  and  microbial  dynamics  in  temperate  conifer  forests.  Chemical  Geology,  267,  12-­‐23.   Wilson,  M.J.,  G.  Certini,  C.D.  Campbell,  I.C.  Anderson  &  S.  Hillier  (2008).  Does  the  preferential   microbial  colonisation  of  ferromagnesian  minerals  affect  mineral  weathering  in  soil?   Naturwissenschaften,  95,  851-­‐858.   Egli,  M.,  M.  Nater,  A.  Mirabella,  S.  Raimondi,  M.  Ploetze  &  L.  Alioth  (2008).  Clay  minerals,   oxyhydroxide  formation,  element  leaching  and  humus  development  in  volcanic  soils.  Geoderma,  143,   101-­‐114.