Pers en media

ILVO-UGent persbericht - donderdag 30 januari 2020

Gewasresten van maïs op de akker?

Evenwicht tussen koolstof in de bodem en grondstoffen voor de bio-economie beter berekenbaar na doctoraat.
De wortelbiomassa van maïs draagt – relatief gezien - dubbel tot zelfs drie keer zoveel bij aan de opbouw van stabiele bodemorganische stof in de bodem als de bovengrondse gewasresten - maïsstro- dat doen. Zo blijkt uit recent ILVO-UGent onderzoek van Hui Xu. In haar UGent-ILVO doctoraat ontdekte ze ook dat de bovengrondse opbrengst geen betrouwbare indicator is om de ondergrondse biomassa in te schatten. “Wie koolstofopbouw in de bodem ten gevolge van bovengrondse én ondergrondse maïsresten zou modelleren op basis van de meetbare (bovengrondse) opbrengst, komt bedrogen uit. De hoeveelheid wortelmassa hangt meer samen met de bodemeigenschappen dan met de plantengenetica of met de bovengrondse biomassa.”

De doctoraatsresultaten zijn meteen nuttig voor de toekomstige duurzame bio-economie. Bart Vandecasteele (medepromotor en ILVO bodemspecialist): ‘Maïsstro kan je in principe afvoeren naar een vergister of andere installatie om er hernieuwbare brandstof uit te winnen. Er moet hierbij een evenwicht zijn tussen gewasresten weghalen, en hun rol bij de bodemvruchtbaarheid en de opbouw van stabiele koolstof, een maatregel tegen de klimaatopwarming.“

Prof. Steven Sleutel (promotor UGent): “Het wordt duidelijk dat we meer aandacht moeten hebben voor ondergrondse aanvoer van organisch materiaal om tot een beter begrip te komen van de koolstofbalans van bodems. Niet zozeer gewassen met grote biomassaproductie maar vooral met grote wortelbiomassa lijken best geplaatst om het natuurlijke jaarlijkse verlies aan bodemkoolstof door mineralisatie te compenseren.“

Op 22 november 2019 verdedigde HuI Xu haar doctoraat “Contribution of Belowground Biomass Carbon to the Stable Soil Organic Matter Pools”. Promotoren zijn Prof. dr. ir. Steven Sleutel en Bart Vandecasteele van ILVO.

Bodemvruchtbaarheid en klimaatweerbaarheid en/of hernieuwbare biomassa voor circulaire economie?

Koolstof speelt een belangrijke rol voor de bodemvruchtbaarheid, maar koolstofopslag in de bodem is ook een belangrijke schakel in het klimaatverhaal: de opslag in de bodem zorgt voor een koolstofvoorraad waardoor CO2-emissies verminderd of vertraagd worden, maar waarbij de bodem ook weerbaarder is tegen extreme weersomstandigheden. Koolstof kan via vanggewassen, gewasresten, bemesting en composttoepassing aan de bodem toegevoegd worden. Gewasresten, zowel bovengronds maïsstro als ondergrondse wortels, brengen dus koolstof en nutriënten terug naar de landbouwbodem. Tegelijk vormt maïsstro een potentieel interessante bron van biomassa voor bepaalde toepassingen, onder meer voor de circulaire economie, waardoor het stro niet langer als gewasrest op het veld achterblijft. Via deze circulaire economie kan mogelijks het gebruik van niet-hernieuwbare grondstoffen verminderd worden, wat ook een positieve impact heeft op het klimaat. Maar, ook binnen die circulaire economie moet op lange termijn de bodemvruchtbaarheid behouden blijven. Om een duurzaam gebruik van biomassa van gewasresten te kunnen nastreven, is het belangrijk te weten wat de bijdrage is van zowel boven- als ondergrondse gewasresten (maïsstro versus –wortels) aan de opbouw van stabiele bodemorganische stof. ILVO-UGent onderzoekster Hui Xu richtte daarom haar doctoraat op rol van de ondergrondse biomassa (de wortels van gewassen) bij de opbouw van stabiele koolstof (C) in de bodem. Hierbij werd op korrel- en kuilmaïs gefocust, een belangrijk gewas voor Vlaanderen. De onderzoekster ontrafelde en vergeleek de afbraaksnelheid en de fysische bescherming van ondergrondse en bovengrondse gewasresten in bodemaggregaten.

Praktijkproeven leren meer over het hoeveel en waarom van koolstofopbouw

Op basis van data uit langlopende veldproeven en analyses van nieuwe bodemmonsters op de praktijkpercelen (waar in de jaren ’90 reeds stalen waren verzameld) ontdekten de bodemspecialisten dat 1 kilo wortelbiomassa van maïs in vergelijking met 1 kilo maïsstro (bovengrondse gewasresten) een dubbel tot drievoudig positief effect heeft op het koolstofgehalte in de bodem op lange termijn. De wortelbiomassa bij maïs is in hoeveelheid wel lager dan de hoeveelheid maïsstro, maar relatief gezien brengen de wortels meer stabiele koolstof in de bodem.

koolstofopbouwAan de hand van fysische fractionering en 13C isotopen-analyse ging Hui Xu na in hoeverre koolstof afkomstig van wortels van maïs fysisch beschermd wordt in de bodem. De hypothese was dat ingekapseld organisch materiaal, afkomstig van afgestorven plantenmateriaal, in bodem-microaggregaten zou leiden tot een zekere mate van ‘fysische bescherming’ tegen microbiële afbraak. Dit mechanisme zou dan kunnen verklaren waarom koolstof afkomstig van ondergrondse biomassa aan langere verblijftijd in de bodem heeft dan koolstof van bovengrondse oogstresten. Uit de metingen kon Hui Xu besluiten dat dit fenomeen niet de verklaring vormt voor de hogere stabiliteit van de wortelbiomassa.

In een volgend experiment werd het effect van bodemtype en maïsvariëteit op de ondergrondse biomassa getest. De hoeveelheid wortelbiomassa bij maïs bleek vooral bepaald te worden door de bodem van het desbetreffende perceel, terwijl er nauwelijks verschillen waren tussen de 8 geteste maïsvariëteiten per bodemtype. De bovengrondse gewasopbrengst was voor maïs ook niet gecorreleerd met de wortelbiomassa, een opvallende vaststelling! Dit betekent dat er bij modellering van het koolstofgehalte in de bodem niet zomaar uitgegaan mag worden van een 1 op 1 verband tussen bovengrondse opbrengst en wortelbiomassa. Het bodemtype wordt best mee in rekening gebracht, want er was een groot effect van het bodemtype op de verhouding wortels/bovengrondse biomassa.

Bijsturing van modellen leidt tot beter onderbouwde keuzes

Er bestaan al rekenmodellen die voorspellen hoeveel plantresten je nodig hebt om een optimale opbouw van C en een optimale aanvoer van nutriënten te verkrijgen. De onderzoeksresultaten van Hui Xu kunnen die modellen juister maken.

Contact

Sofie Vandendriessche, ILVO Communicatie, sofie.vandendriessche@ilvo.vlaanderen.be, 09 272 25 28
Bart Vandecasteele, promotor ILVO, bart.vandecasteele@ilvo.vlaanderen.be
Prof. Steven Sleutel, Promotor UGent, Steven.Sleutel@UGent.be