Nuttige & effectieve micro-organismen voor een duurzame landbouw en een gezond milieu

Transcriptie

1 HOMEPAGE EMRO Nederland Agriton.com Nuttige & effectieve micro-organismen voor een duurzame landbouw en een gezond milieu Nuttige & effectieve Micro-organismen voor een duurzame landbouw en een gezond milieu Gezond en veilig voedsel Handleiding EM Effectieve Micro-organismen Bereidingswijze en toepassing door Prof. Dr. Teruo Higa en Dr. James F. Parr vertaling: Frits D. van den Ham & ing. Albert A. de Puijsselaar redactie,typografie en vormgeving: Antoon Nicola Agriton Nuttige & effectieve micro-organismen voor een duurzame landbouw en een gezond milieu door 1/13

2 Dr. Teruo Higa Professor of Horticulture University of the Ryukyu Okinawa, Japan & Dr. James F. Parr Soil Microbiologist Agricultural Research Service U.S. Department of Agriculture Beltsville, Maryland, USA vertaling: Frits D. van den Ham & ing. Albert A. de Puijsselaar redactie,typografie en vormgeving: Antoon Nicola AGRITON Industriestraat 1-B 8391 AG Noordwolde Fr. telephone ++31(0) telefax ++31(0) Inhoud Effectieve Micro-organismen: hun rol en toepassing in de landbouw. * Efficiënt gebruik en hergebruik van energie. * EM voor een duurzame landbouw. * Het beheersen van de bodemmicroflora: Principes en strategieën. * De toepassing van EM * Principes en fundamentele overwegingen. * Classificatie van bodem-soorten overeenkomstig hun microbiële eigenschappen. * De werking van micro-organismen. * 2/13

3 De relatie tussen rotting, rijping en opbouw. * Classificatie van bodems gebaseerd op de rol van micro-organismen. * Ziekteverwekkende bodems. * Ziekteonderdrukkende bodems. * Zymogene bodems. * Synthetische bodem (Opbouw) * Samenvatting en conclusies. * fig 1.Pijldiagram van de omzettingen van organische stof door micro-organismen en de ontwikkelingen in bodems, die ziekteverwekkend, ziekteonderdrukkend, zymogeen of synthetisch kunnen zijn. # fig 2.Classificatie van bodems ingedeeld naar aktiviteiten en functies van de pre-dominante microorganismen. # Deel II; Gezond & Veilig Voedsel Effectieve Micro-organismen: hun rol en toepassing in de landbouw. Het idee om effectieve micro-organismen (EM) te gebruiken in de landbouw is ontwikkeld door Professor Teruo Higa van de University of the Ryukyus, Okinawa, Japan. EM bestaat uit een mengsel van bacterieculturen van nuttige en in de natuur voorkomende micro-organismen, die in de bodem geënt kunnen worden, om de microbiële diversiteit te verhogen van bodem en plant. Onderzoek heeft aangetoond dat het enten van EM culturen in de ecosystemen, de bodemkwaliteit, de bodemgezondheid, de groei, de opbrengst en de kwaliteit van het gewas kunnen verbeteren. EM bevat een selectie van verschillende soorten micro-organismen, voornamelijk melkzuurbacteriën, gisten, fotosynthetische bacteriën, actinomyceten en andere micro-organismen. Al deze bacteriën kunnen met elkaar samenleven, zowel in de bodem als in een vloeibaar medium. EM is geen vervanging voor een ander landbouwsysteem. Het voegt een extra dimensie toe aan het verbeteren van de bodemkwaliteit en de opbrengst, tesamen met vruchtwisseling, verhoging van het organische stofgehalte, betere bodembewerking, hergebruik van plantenafval en het gebruik van biologische beschermingsmiddelen. EM heeft een opmerkelijk positieve invloed op de bodemvruchtbaarheid. Efficiënt gebruik en hergebruik van energie. 3/13

4 Een van de belangrijkste processen in de landbouw is de fotosynthese in de groene plant. Onder invloed van zonlicht, water en kooldioxyde (CO2) worden koolhydraten gevormd. De energie wordt gebruikt voor het produceren van biomassa, deze bevat belangrijke aminozuren en eiwitten. De elementen, licht, water en kooldioxyde zijn in de natuur overvloedig beschikbaar en tegen zeer lage kosten te verwerven. Van de fotosynthese zou eigenlijk efficiënter gebruik gemaakt kunnen worden. Het potentiële benuttingspercentage van de plant om zonlicht om te zetten in koolhydraten ligt tussen de 10% en 20%. De werkelijke benutting echter bedraagt in de praktijk minder dan 1%. Zelfs sommige C4 planten, zoals suikerriet, overschrijden zelden een benuttingspercentage van 6 tot 7%. In vroegere studies nam men aan dat het benuttingspercentage van zonlicht voor de fotosynthese niet verder verhoogd kon worden. De produktie van de biomassa zou een maximum niveau hebben bereikt. Echter door het zichtbare licht en de infrarode straling beter te benutten, kan de produktie van biomassa verder worden verhoogd. Tevens zou men een methode moeten ontwikkelen om een beter hergebruik te realiseren van de energie die in plantaardige en dierlijke afvalstoffen aanwezig is, waardoor deze organische moleculen direct door de plant kunnen worden opgenomen. Het is dus moeilijk om de bestaande limiet in de opbrengst te overschrijden, tenzij men beter gebruik maakt van de energie afkomstig uit het zonlicht en uit bestaande organische moleculen, zoals aminozuren, peptiden en koolhydraten. Deze benadering kan helpen om problemen van milieuvervuiling en bodemdegradatie op te lossen die veroorzaakt worden door een overmatig gebruik van kunstmeststoffen en bestrijdingsmiddelen. Er is een dringende behoefte aan nieuwe landbouwmethoden, die geen of bijna geen kunstmeststoffen en bestrijdingsmiddelen toepassen. Deze ontwikkeling is nu en in de toekomst van vitaal belang voor de landbouw en het milieu. EM voor een duurzame landbouw. Een nieuwe technologie is het gebruiken van EM. Om EM succesvol toe te passen, moet aandacht besteed worden aan o.m. licht (intensiteit, fotoperiodiciteit en kwaliteit), kooldioxyde CO2, water, voedingsstoffen (organisch en anorganisch), grondsoort en de bodemmicroflora. De microflora in de bodem en in de rhizosfeer (het gebied van de plantenwortels) kan de groei van de plant verbeteren en de weerstand tegen ziekten en schadelijke insecten verhogen door de produktie van bioactieve stoffen. Deze micro-organismen bevorderen het groeimilieu van de plant en hebben een positieve invloed op de kwaliteit van de bodem en het gewas. Het is mogelijk om hogere opbrengsten en kwalitatief gezondere landbouwprodukten te produceren tegen lagere kosten, zonder gebruik te maken van kunstmeststoffen en chemische bestrijdingsmiddelen. Tot voor kort hield men dit in de gangbare landbouw voor onmogelijk. Om duurzame landbouw te verwezenlijken, is het noodzakelijk te onderkennen, dat er een voortdurende wisselwerking bestaat tussen bodemflora en het gewas. Bodemvruchtbaarheid is de basis voor een duurzame landbouw. Het beheersen van de bodemmicroflora: Principes en strategieën. Het overmatige gebruik van kunstmeststoffen en chemische bestrijdingsmiddelen heeft een ongunstig effect op het milieu en veroorzaakt vele problemen met betrekking tot: a. kwaliteit van het voedsel en b. gezondheid van mens en dier. Bovendien toont de consument meer belangstelling voor produkten, die op een milieu- en diervriendelijke wijze worden geproduceerd. 4/13

5 Sommige producenten van microbiële culturen hebben helaas hun produkten aangeprezen als zeer werkzaam tegen verschillende plantenziekten, hetgeen vaak alleen mogelijk is onder bepaalde omstandigheden en tegen slechts een beperkt aantal pathogenen. Dergelijke producenten beweren, dat hun bijzondere microbiële entingen verwant zijn aan bestrijdingsmiddelen. Men beweert, dat de schadelijke micro-organismen worden onderdrukt, terwijl de ontwikkeling van de nuttige microorganismen wordt bevorderd. Men overdreef echter de werking van de enkelvoudige microbiële culturen en deze bleek niet effectief te zijn onder praktijkomstandigheden. Men kan speculeren dat, wanneer alle microbiële culturen en entingen, die op de markt zijn, gelijktijdig worden aangebracht in de bodem dit enig succes oplevert. Dit als gevolg van een verhoogde verscheidenheid en een grotere stabiliteit in de bodemmicroflora door een mengsel van culturen. Dit is natuurlijk een hypothetisch voorbeeld maar het spreekt vanzelf dat gemengde culturen een grotere werking hebben dan de enkelvoudige culturen. Ook het gebruik van gemengde culturen staat echter bloot aan kritiek. Het is natuurlijk uiterst moeilijk om conclusies te verbinden aan waargenomen effecten en vervolgens vast te stellen welke microorganismen wat, waar en wanneer hebben bewerkstelligd. Het landbouwkundig onderzoek heeft daarom het gebruik en de enting van micro-organismen niet volledig aanvaard, omdat wetenschappelijk bewijs vaak ontbreekt. Het is belangrijk te erkennen dat er een grote diversiteit in de micro-organismen in de diverse grondsoorten is. Deze micro-organismen kunnen zowel nuttig maar ook schadelijk zijn voor de plant. Produktieve en vruchtbare gronden vertonen echter een grote diversiteit in micro-organismen. Bovendien is het gebruik van micro-organismen in de bodem niet nieuw. Reeds eeuwen geleden wist men dat organische afvalstoffen, oogstoverblijfselen, groenbemesters, dierlijke mest, huisvuil etc. microorganismen bevatten. Eveneens is het bekend, dat wanneer organische afvalstoffen en overblijfselen in de bodem worden aangebracht, de micro-organismen in dit organisch materiaal kunnen functioneren als bioactieve veiligheids-agenten, zij kunnen b.v. door de bodem verwekte pathogenen onderdrukken door hun concurrerende en antagonistische werking. Dit is de theoretische grondslag voor het willen beheersen van de microflora, terwijl in de praktijk de resultaten niet voorspelbaar en onlogisch zijn en de rol van specifieke micro-organismen niet exact gedefinieerd is. Gedurende vele jaren hebben microbiologen getracht nuttige micro-organismen te kweken om schadelijke effecten van phytopathogene organismen, zoals bacteriën, schimmels en nematoden te onderdrukken. In deze pogingen werd vaak gebruik gemaakt van enkelvoudige culturen, die meestal leiden tot mislukking om verschillende redenen. In de eerste plaats is het noodzakelijk, dat men volledig begrijpt hoe de individuele groei- en overlevingseigenschappen, voedingsbehoefte en leefomstandigheden van elk nuttig micro-organisme verloopt. In de tweede plaats moet men begrijpen hoe de ecologische verhoudingen en interacties met andere micro-organismen verlopen, evenals hun vermogen in gemengde culturen samen te leven zowel voor als na de toediening aan de bodem. Er zijn echter ook nog andere problemen en knelpunten, die een belemmering vormen voor het beheersen van de microflora in de bodem. Allereerst het grote aantal soorten micro-organismen dat op elk willekeurig tijdstip kan variëren, de grote verscheidenheid in fysiologische bekwaamheden en de enorme fluctuaties in de omvang van de populatie. De populaties zijn ondermeer afhankelijk van: temperatuur, licht, beluchting, voedingsstoffen, organisch materiaal, ph en water. Alhoewel de meeste micro-organismen gunstig reageren op genoemde factoren, zijn er ook soorten die dat niet doen. Microbiologen hebben in het algemeen weinig studie gemaakt van micro-organismen in de bodem, vooral omdat men ze niet kon kweken. Men weet te weinig af van hun groei, voeding en leefomstandigheden. De grote verscheidenheid van populaties in de bodem hebben wetenschappers ervan weerhouden uitgebreid onderzoek te doen. Velen geloven, dat zelfs wanneer nuttige micro-organismen gekweekt zouden kunnen worden en in de bodem geënt, hun aantal relatief klein zou zijn in vergelijking met de bodemeigen micro-organismen en dat zij vrij snel overheerst zouden worden. Daarom gebruiken sommige wetenschappers het argument, dat zelfs als de toepassing van nuttige micro-organismen onder bepaalde omstandigheden succesvol zou zijn (b.v. in het laboratorium), dit niet meer het geval is onder praktijkomstandigheden. Deze manier van denken bestaat nog steeds en vormt de belangrijkste belemmering voor onderzoek op dit gebied. 5/13

6 Het is opmerkelijk, dat de meeste micro-organismen die in een bodem voorkomen niet schadelijk zijn voor planten, slechts een relatief klein aantal werkt pathogeen op de plant of kan die potentie ontwikkelen. Schadelijke micro-organismen gaan overheersen als de omstandigheden voor hen gunstig zijn m.b.t. groei, werkzaamheid en voortplanting. Onder deze omstandigheden kunnen door de bodem voort gebrachte pathogenen (b.v. pathogene schimmels) zich versneld vermeerderen met een verwoestend effect op de plant. Als deze omstandigheden veranderen, kunnen de pathogene populaties net zo snel weer tot hun oorspronkelijke staat inkrimpen. De gangbare landbouw die voortdurend monoculturen verbouwt, heeft daardoor steeds een stijgende behoefte aan kunstmeststoffen en chemische bestrijdingsmiddelen. Intensief gebruik van kunstmeststoffen en chemische bestrijdingsmiddelen vergroot de waarschijnlijkheid, dat schadelijke, ziekteverwekkende, plantpathogene micro-organismen gaan overheersen. De toepassing van EM Een nieuwe dimensie voor een Duurzame Landbouw en Milieu. Vele microbiologen geloven, dat het totale aantal bodemmicro-organismen verhoogd kan worden door het aanbrengen van organische verbeteringen in de bodem. Dit is in het algemeen waar, omdat de meeste bodemmicro-organismen heterotroof zijn, d.w.z. zij vereisen complexe organische koolstof- en stikstofmoleculen voor hun stofwisseling en biosynthese. Of het regelmatig geven van organische afvalstoffen aan de bodem het aantal gunstige micro-organismen in korte tijd vergroot is echter maar zeer de vraag. Wij weten, dat flinke giften organische stoffen, zoals zeewier, vismeel en chitine van gemalen zeeschelpen, niet alleen helpen om de voedingsstoffen balans op peil te houden, doch ook de populatie nuttige actinomyceten ten goede komt, die antibiotische stoffen produceren. Deze actinomyceten brengen de bodem op een relatief korte termijn in een ziekteonderdrukkende conditie. De waarschijnlijkheid, dat een bepaalde soort nuttige micro-organismen zal overheersen, hangt af van het ecosysteem en de milieuvoorwaarden. Het kan wel enige honderden jaren duren alvorens verschillende hogere of lagere plantesoorten op elkaar inwerken en een uiteindelijk stabiel ecosysteem ontwikkelen. Zelfs wanneer de populatie van een speciale soort micro-organismen is vergroot door een bepaald gevolgd landbouwsysteem, dan nog blijft de vraag of deze soort nuttige micro-organismen gunstig is voor de plant. Deze kwestie is niet voorspelbaar. Bovendien is het niet aan te nemen dat de populatie nuttige anaërobe micro-organismen, die normaal slechts een klein deel vormt van de bodemmicroflora, aanzienlijk zou worden vergroot zelfs onder strikt biologische landbouwmethoden. Deze kennis benadrukt de noodzaak om methoden te ontwikkelen die verschillende micro-organismen kunnen isoleren en selecteren om hun gunstige werking in de bodem en in de plant te effectueren. Het uiteindelijke doel is om micro-organismen te selecteren, die onderling met elkaar samenleven en die als een gemengde kultuur worden geënt in de bodem, waarin ze hun nuttige werk kunnen doen. Principes en fundamentele overwegingen. Micro-organismen worden in de land- en tuinbouw gebruikt voor verschillende doeleinden, b.v. als belangrijke componenten voor de omzetting van organisch materiaal en kompost. Daarnaast worden ze gebruikt als entingen voor leguminosen om luchtstikstof te binden, als een manier om schadelijke insekten te weren en om ziekten in de bodem en in planten te onderdrukken. Bovendien gebruikt men ze om de kwaliteit en de oogst te verbeteren en voor een besparing op arbeid. Al deze factoren hebben nauw met elkaar te maken. Eén belangrijke overweging om nuttige micro-organismen in te zetten is de verbetering van hun synergistische effecten. Als kunstmeststoffen en chemische bestrijdingsmiddelen 6/13

7 gebruikt worden dan zullen deze genoemde voordelen niet worden behaald. Of gemengde culturen succesvol in de bodem zijn, hangt af van de toegediende hoeveelheid. Indien voldoende micro-organismen in de bodem zijn aangebracht, dan zullen er voldoende bioactieve stoffen worden aangemaakt die zorgen voor een bevredigende oogst en een positieve gewasbescherming. Worden deze resultaten niet bereikt, dan hebben de nuttige micro-organismen geen of weinig effect. Er zijn nog geen adequate testen ontwikkeld, die de waarschijnlijkheid kunnen voorspellen, dat een soort micro-organisme het verlangde resultaat veroorzaakt. De meest betrouwbare manier om nuttige microorganismen in een bodem te inoculeren is een gemengde cultuur aan te wenden, die van een voldoende concentratie moet zijn om de kans van slagen te optimaliseren. Het aanwenden van nuttige micro-organismen beïnvloedt de bodemstructuur positief en zorgt voor een natuurlijk ecosysteem. Hoe groter de verscheidenheid in aanplant (dus geen monoculturen), des te groter de diversiteit van de bodemmicroflora en daardoor meer soorten, aantallen en activiteiten. Het toedienen van verschillende soorten organisch materiaal zorgt er ook voor dat er een grotere diversiteit aan microorganismen ontstaat. Bijvoorbeeld, kombinaties van verschillende gewasresten, dierlijke mest, groenbemesters etc. meerdere malen aangebracht, zorgen er voor, dat er een veel intensiever microbiëel leven in de bodem ontstaat dan wanneer slechts één enkele organische stof wordt gebruikt. Elke organische stof heeft zijn eigen specifieke microflora, die er toe bij kan dragen dat de geënte microorganismen beter gedijen, op zijn minst voor een beperkte periode. Classificatie van bodem-soorten overeenkomstig hun microbiële eigenschappen. De meeste bodems worden ingedeeld naar hun chemische en fysische eigenschappen; weinig aandacht is besteed aan de microbiële eigenschappen. Dit komt doordat de chemische en fysische eigenschappen in de bodem beter gedefinieerd en meetbaar zijn dan de microbiële eigenschappen. Normaal gesproken wordt de bodemkwaliteit gekarakteriseerd als beter, indien de bodemdoorlaatbaarheid, beluchting, de kruimelstructuur en het organische stofgehalte toenemen; en slechter indien de bodem dichtslempt, inklinkt, erodeert en verkorst. Aangezien deze verschijnselen belangrijke indicators zijn van een potentiële bodemproduktiviteit, dienen wij meer aandacht te besteden aan microbiële eigenschappen van de bodem; dit in verband met de opbrengst, de gezondheid van plant en dier, milieuzorg en de veiligheid en kwaliteit van voedsel. Er is onderzoek nodig voor het bepalen van parameters om de biologische toestand van een bodem te identificeren en te kwantificeren. Mogelijke indicatoren kunnen zijn: de diversiteit van de micro-organismen naar hun genetische aard en de diverse soorten insekten en andere dieren, b.v. vogels. Het basisprincipe van de classificatie van bodemsoorten is niet bedoeld om het bodemleven te bestuderen, maar om landbouwers in staat te stellen het bodemleven te beheersen, waardoor met biologische processen de groei, de oogst en de kwaliteit van het gewas, evenals de bodembewerking, de bodemvruchtbaarheid en de produktiviteit van de bodem kan worden verbeterd. Het uiteindelijke doel is terugdringen van het gebruik van chemische meststoffen en bestrijdingsmiddelen en verbeteren van de kwaliteit van het gewas. De werking van micro-organismen. Bodemleven kan geclassificeerd worden in afbrekende en opbouwende micro-organismen. De afbrekende micro-organismen kunnen worden onderverdeeld in oxidatieve en fermentatieve soorten. De fermentatieve groep is verder onder te verdelen in nuttige fermentatie (rijping) en schadelijke fermentatie (rotting). De opbouwende micro-organismen kunnen worden onderverdeeld in de volgende soorten: zij, die in staat zijn om luchtstikstofgas (N2) te binden, om te vormen tot aminozuren en/of om kooldioxyde 7/13

8 CO2 om te vormen in eenvoudige organische moleculen door de fotosynthese. Figuur 1 (zie bladzijde 9) is een vereenvoudigde tabel van de omzetting van organisch materiaal door bodemmicro-organismen. Deze omzettingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van de volgende bodemtypen: a. ziekteverwekkende bodems, b. ziekteonderdrukkende bodems, c. gistende bodems, d. samengestelde bodem (biosynthese) Fermentatie is het anaërobe proces, waarbij facultatieve micro-organismen (d.w.z. gisten) complexe organische moleculen (b.v. koolhydraten) omzetten in eenvoudige organische verbindingen, die vaak direct door de plant kunnen worden opgenomen. Fermentatie levert een relatief kleine hoeveelheid energie vergeleken met de aërobe afbraak van dezelfde stof door dezelfde groep micro-organismen. Aërobe afbraak levert een complete oxidatie van de stof, waarbij een grote hoeveelheid energie, gas en warmte vrijkomt met als eindprodukt kooldioxyde en water. Rotting is het proces waarbij facultatieve heterotrofe micro-organismen eiwitten anaëroob afbreken, waarbij kwalijk riekende en incomplete geoxydeerde stofwisselingsprodukten ontstaan ( b.v. ammoniak, indolen, skatolen, mercaptanen, waterstofsulfide etc.), welke meestal giftig zijn voor plant en dier. De term "synthese" in dit verband verwijst naar de biosynthetische eigenschap van bepaalde microorganismen om stofwisselingsenergie te verkrijgen door atmosferische stikstof en/of kooldioxyde te binden. In deze context spreken wij over "synthetiserende" micro-organismen en als deze de overhand krijgen in een bodemmicroflora dan spreken we van een "synthetische" bodem. Er is een grote verscheidenheid in stikstofbindende micro-organismen, variërend van "vrijlevende", autotrofe bacteriën van het geslacht Azotobacter tot symbiotische, heterotrofe bacteriën van het geslacht Rhizobium, en blauw-groene algen (thans geclassificeerd als blauw-groene bacteriën, die alle aëroob leven). Fotosynthetische micro-organismen binden atmosferische kooldioxyde op een zelfde manier als de groene planten. Deze zijn eveneens zeer divers, variërend van de blauw-groene alg en de groene alg, die de complete fotosynthese onder aërobe toestand bewerkstelligen, tot de fotosynthetische bacteriën, die dit onder anaërobe omstandigheden doen. De relatie tussen rotting, rijping en opbouw. De processen van rotting, rijping en opbouw verlopen simultaan volgens de juiste soorten en aantallen micro-organismen die in de bodem aanwezig zijn. De dominante micro-organismen bepalen het proces (van rotting, rijping en opbouw), waardoor de bodemkwaliteit en de bodemeigenschappen uiteindelijk gunstig of ongunstig worden beïnvloed. De vorming van organische stof door micro-organismen is het resultaat van het opnemen van positieve geladen ionen, die vrijgekomen zijn uit het afbraakproces. Waterstofionen vervullen een uitermate belangrijke rol in deze processen. Als waterstofionen zich niet kunnen verenigen met zuurstof om water te vormen, dan ontstaat er een probleem. In dat geval worden de waterstofionen gebruikt voor de produktie van methaan, waterstofsulfide (H2S), ammoniak (NH3), mercaptanen en andere rottingsprodukten. De meeste zijn giftig voor de plant en veroorzaken een kwalijk riekende geur. Indien een bodem in staat is onder anaërobe omstandigheden de overmaat aan waterstofionen te absorberen en indien opbouwende micro-organismen zoals fotosynthetische bacteriën in de bodem aanwezig zijn, dan kunnen zij deze rottingsprodukten benutten om waardevolle stoffen te produceren voor een gezonde en produktieve bodem. De fotosynthetische bacteriën die een incomplete fotosynthese bewerkstelligen onder anaërobe omstandigheden, zijn zeer gewenste gunstige micro-organismen, omdat zij in staat zijn bodems te ontgiften door gereduceerde rottingsstoffen te transformeren, zoals waterstofsulfiden in waardevolle stoffen. Dit is van groot belang om een efficiënt gebruik te maken van organische stoffen met het doel de bodemvruchtbaarheid te verbeteren. Fotosynthese veroorzaakt een door fotokatalyse bewerkstelligde splitsing van water, waarbij moleculaire zuurstof wordt vrijgemaakt als een bijprodukt. Dus, deze micro- 8/13

9 organismen dragen bij tot een vitale bron van zuurstof voor de plantewortels. Gereduceerde samenstellingen, zoals methaan en waterstofsulfide, worden vaak geproduceerd, wanneer organisch materiaal afgebroken wordt onder anaërobe omstandigheden. Deze samenstellingen zijn giftig en kunnen de activiteiten van de stikstofbindende bacteriën sterk onderdrukken. Echter, wanneer synthetische micro-organismen, zoals fotosynthetische bacteriën, de gereduceerde stoffen in de bodem benutten, ontstaan er geen zuurstoftekorten. Dus, stikstofbindende micro-organismen, die in de bodem samenleven met fotosynthetische bacteriën, kunnen op een zeer effectieve wijze atmosferische stikstof binden, zelfs onder anaërobe omstandigheden. Fotosynthetische bacteriën bewerkstelligen niet alleen de fotosynthese, maar kunnen ook stikstof binden. Bovendien is aangetoond, dat wanneer ze samenwerken met de soort Azotobacter in de bodem hun vermogen om stikstof te binden toeneemt. Dit is een voorbeeld van een bodem die zichzelf opbouwt (synthetische bodem). Dit suggereert, dat wanneer men de rol, de functie en de wederzijdse verenigbaarheid van deze twee soorten bacteriën onderkent en deze bacteriën effectief gebruikt, de bodem een groter opbouwend vermogen krijgt. (synthetisch vermogen van de bodem). De meest effectieve, zichzelf opbouwende bodem wordt misschien verkregen door een vermeerdering van zymogene (gistings) bacteriën en synthetische bacteriën; dit veroorzaakt een fermentatieproces, dat dominant wordt ten aanzien van verrotting waardoor nuttige synthetische processen de overhand krijgen. Classificatie van bodems gebaseerd op de rol van micro-organismen. Zoals eerder reeds besproken (fig. 1) kunnen bodems gekarakteriseerd worden overeenkomstig hun bodemeigen microflora, die rottende, fermenterende, synthetische en zymogene reacties en processen bewerkstelligen. In de meeste bodems verlopen deze reacties en processen simultaan met de snelheid en omvang van elk der soorten en worden bepaald door het type en aantal van de geassocieerde microorganismen, die werkzaam zijn op een bepaald moment. Een eenvoudig diagram toont de indeling van de bodems gebaseerd op de activiteiten en functies van hun predominante micro-organismen,(fig. 2). Ziekteverwekkende bodems. In dit type bodem kunnen plantpathogene micro-organismen zoals Fusarium schimmels 5 tot 20% van het totale aantal micro-organismen uitmaken. Wanneer vers organisch materiaal met een hoog stikstof gehalte in zo'n bodem wordt ondergewerkt, dan kunnen niet volledig geoxideerde produkten ontstaan, die kwalijk rieken en giftig zijn voor planten Deze bodems hebben vaak de neiging om aantastingen aan planten door ziekteverwekkende organismen te veroorzaken. Het onderwerken van vers organisch materiaal is dus vaak schadelijk voor het gewas. Wereldwijd kan waarschijnlijk meer dan 90% van de landbouwgronden worden geclassificeerd als bodems, die ziekten verwekken. Dergelijke bodems hebben vaak arme fysische eigenschappen (slechte structuur etc.), en grote hoeveelheden energie in de vorm van het zogenaamde broeikaseffect, in het bijzonder in het geval van rijstvelden. Plantevoedingsstoffen worden blootgesteld aan immobilisatie en zijn dan niet langer voor de plant beschikbaar. Ziekteonderdrukkende bodems. 9/13

10 De microflora van ziekteonderdrukkende bodems wordt gewoonlijk gedomineerd door antagonistische (tegenwerkende) micro-organismen die enorme hoeveelheden antibiotica produceren. Hiertoe behoren schimmels van het geslacht Penicillium, Trichoderma en Aspergillus en actinomyceten van het geslacht Streptomyces. De antibiotica, die geproduceerd worden, kunnen biostatische (remmende) en biocide (dodende) werking hebben op plantpathogenen, die in de bodem ontstaan, waardoor bijvoorbeeld Fusarium wordt teruggebracht tot minder dan 5%. Gewassen die in een dergelijke bodem worden gekweekt, zijn nauwelijks aangetast door ziekten of parasieten. Zelfs wanneer vers organisch materiaal met een hoog stikstofgehalte in zo'n bodem wordt aangebracht, is de hoeveelheid rottende stoffen zeer laag en zo'n bodem heeft, nadat het organisch materiaal is verteerd, een aangename geur, ruikend naar bosgrond. Dergelijke bodems hebben in het algemeen uitstekende fysische eigenschappen; bij voorbeeld een goede water- en luchthuishouding, een grote doorlatendheid zowel voor water als voor lucht. Oogsten in ziekteonderdrukkende bodems zijn over het algemeen lager dan die in synthetische bodems. Hoge opbrengsten worden verkregen indien een bodem overheersend is zowel ten aanzien van ziekteonderdrukkende als synthetische bacteriën. Zymogene bodems. Deze bodems worden gedomineerd door een microflora, die nuttige fermentaties kunnen bewerkstelligen, d.w.z. die complexe organische moleculen kunnen afbreken in eenvoudige organische en anorganische stoffen. Deze organismen zijn of obligaat of facultatief anaëroob. Deze fermentatieverwekkende micro-organismen omvatten vaak de microflora, die voorkomt in organisch materiaal, zoals gewasresten, dierlijke mest, groenbemesters en kompost. Na het aanbrengen van genoemde organische stoffen in de bodem, neemt het aantal micro-organismen en hun fermentatie-activiteiten enorm toe. Daarnaast wordt de ziekteverwekkende bodemeigen microflora voor een onbepaalde periode overheerst. Omdat deze micro-organismen overheersend blijven, kan een dergelijke bodem worden geclassificeerd als een zymogene bodem, die gekenmerkt wordt door: a. een aangenaam naar bosgrond geurende bodem na bijvoorbeeld een regenbui en grondbewerking, b. betere fysische bodemeigenschappen (lucht- en waterhuishouding), c. het ontsluiten van grote hoeveelheden anorganische voedingsstoffen, aminozuren, koolhydraten, vitamines en andere bio-actieve stoffen, die direct of indirect de groei, opbrengst en kwaliteit van de oogst verbeteren, d. geringe aanwezigheid van Fusarium schimmels (minder dan 5%), e. verminderde emissie van methaan, ammoniak en kooldioxyde (het zogenaamde broeikaseffect). Synthetische bodem (Opbouw) Deze bodems bevatten opmerkelijke populaties micro-organismen, die in staat zijn om stikstof uit de atmosfeer en kooldioxyde te binden in complexe moleculen, zoals aminozuren, eiwitten en koolhydraten. Tot deze micro-organismen behoren fotosynthetische bacteriën, die anaëroob een niet volledige fotosynthese bewerkstelligen; bepaalde Phycomycetes (schimmels, die op algen lijken), en zowel groene algen als blauw-groene algen, die onder aërobe omstandigheden functioneren. Deze algen en schimmels binden stikstof uit de atmosfeer. Als de hoeveelheid water in de bodem stabiel is, kan de vruchtbaarheid in stand worden gehouden door het regelmatig toedienen van slechts kleine hoeveelheden organisch materiaal. In deze bodems komt Fusarium bijna niet voor en dergelijke bodems zijn bijna altijd ziekteonderdrukkend. Het broeikaseffect van deze synthetische (opbouwende) bodems is 10/13

11 minimaal. Het voorgaande is een enigszins eenvoudige classificatie van bodems, gebaseerd op de functies van hun overheersende micro-organismen, die of gunstig of schadelijk zijn voor de groei en opbrengst van de gewassen. Alhoewel deze verschillende typen bodems op een vrij populaire manier hier beschreven zijn, is het in de natuur een feit, dat bodems zich niet aan deze classificatie houden, omdat zij vaak de neiging hebben ogenschijnlijk dezelfde karakteristieken te vertonen. Toch heeft, onderzoek opgeleverd dat een ziekteverwekkende bodem kan worden omgevormd in een ziekteonderdrukkende, zymogene en synthetische bodem door het enten van gemengde culturen micro-organismen. De meest begeerde bodem voor optimale groei, opbrengst, bescherming en kwaliteit van de gewassen, is de composiete bodem, zoals weergegeven in figuur 2. Zo'n bodem is sterk zymogeen en synthetisch en beschikt over ziekteonderdrukkende eigenschappen. Dit is de voornaamste reden om wegen en manieren te blijven zoeken om de microflora van agrarische gronden te beheersen. Samenvatting en conclusies. Het beheersen van de bodemmicroflora om de predominante gunstige micro-organismen te vermeerderen, draagt er toe bij, dat de chemische en fysische bodemeigenschappen blijvend worden verbeterd. Een juiste en regelmatige toediening van organisch materiaal is van wezenlijk belang voor het voeden van de microflora in de bodem. Pogingen in het verleden om een niet gezonde bodem te verbeteren door gebruik te maken van een enkelvoudige cultuur micro-organismen, zijn op niets uitgelopen. Zelfs wanneer gunstige microorganismen worden geïsoleerd vanuit de bodem en worden gekweekt onder laboratoriumomstandigheden en opnieuw in grote populaties in dezelfde bodem worden geënt, worden ze direct blootgesteld aan concurrentie en antagonistische (tegengestelde) werkingen van de ziekteverwekkende microflora in de bodem, waardoor het aantal snel terugloopt. Dus, de waarschijnlijkheid om het "microbiële evenwicht" te verschuiven en te beheersen, teneinde de groei, de opbrengst en de gezondheid van de gewassen te bevorderen, heeft grotere kans van slagen, indien gemengde kulturen nuttige micro-organismen worden ingezet (die fysiologisch en ecologisch onderling met elkaar samenleven). Wanneer deze gemengde kulturen zich gevestigd hebben, dan komen de individuele gunstige eigenschappen duidelijk tot hun werking (synergistisch is samenwerkend) Een ziekteonderdrukkende microflora kan vrij gemakkelijk worden ontwikkeld door het selecteren en kweken van bepaalde typen gram-positieve bacteriën, die antibiotica produceren en die verschillende specifieke functies en eigenschappen hebben. Deze organismen omvatten facultatieve anaërobe, obligaat aërobe, acidofiele (zuurminnende) en basofiele (baseminnende) microben. Deze micro-organismen kunnen in een medium bestaande uit b.v. tarwezemels, vismeel en oliehoudende restprodukten zoals veevoederkoeken sterk worden vermeerderd. Een grond kan vrij gemakkelijk worden omgevormd tot een zymogene/synthetische bodem met ziekteonderdrukkende eigenschappen, indien een gemengde kultuur gunstige micro-organismen wordt toegediend aan zo'n bodem. De gewenste effecten bij het toedienen van gunstige micro-organismen in een bodem kunnen, vooral in het begin, variëren. In sommige bodems is een éénmalige toediening reeds voldoende om het beoogde effect te bereiken, terwijl voor andere bodems herhaalde toediening geen resultaat oplevert. In deze gevallen hebben de geënte micro-organismen meer tijd nodig om zich aan te passen aan de ecologischeen de omgevingsinvloeden in de bodem, teneinde zich stabiel te kunnen vestigen, effectief werkzaam te zijn en predominant te worden over de microflora die al in de bodem aanwezig is. Een belangrijke overweging is om een zorgvuldig geselecteerde gemengde kultuur nuttige micro-organismen te kweken en te voeden met de juiste organische stoffen. In het eerste jaar reeds is er een grote kans van slagen, indien regelmatige toedieningen van micro-organismen plaats vinden. Er zijn geen betrouwbare onderzoeksmethoden van enige betekenis, die kunnen aantonen of een gemengde kultuur nuttige micro-organismen zich in de bodem heeft gevestigd. De gewenste effecten worden alleen bereikt, indien de micro-organismen zich hebben kunnen vestigen, dominant worden, stabiel en actief blijven in de bodem. 11/13

12 De concentratie van de geënte micro-organismen en de frequentie in toediening, dient slechts als een richtlijn om een snelle vestiging te bevorderen. Herhaalde toedieningen, vooral in het eerste jaar, kunnen de snelle vestiging van de micro-organismen vergemakkelijken. Wanneer de "nieuwe" microflora gevestigd en gestabiliseerd is, zullen de gewenste effecten voor onbepaalde tijd blijven bestaan en verdere toedieningen zijn dan niet meer nodig, tenzij men ophoudt met het geven van de juiste organische voeding of wanneer de bodem wordt blootgesteld aan langdurige droogte of lange tijd onder water komt te staan. Er is een veel grotere kans van slagen, indien gemengde kulturen nuttige micro-organismen worden toegepast in plaats van een enkelvoudige kultuur micro-organismen. Indien de geënte micro-organismen met elkaar kunnen samenleven en tot elkaars voordeel strekken en bovendien in een hoge concentratie worden toegediend, dan is er een grote waarschijnlijkheid, dat deze organismen zich blijvend in de bodem vestigen en effectief zijn als een geassocieerde groep, die voortdurend interactief werkzaam is. In dit geval is het dan ook hoogstwaarschijnlijk dat de micro-organismen de ziekteverwekkende microflora, die reeds in de bodem aanwezig is, gaan overheersen. Na verloop van tijd zal de ziekteverwekkende microflora omgevormd worden in of vervangen worden door een "nieuwe" microflora in de bodem. Druk hier voor Fig /13

13 Druk hier voor Fig 2. HOMEPAGE / Deel II; Gezond & Veilig Voedsel 13/13