Greater contribution of belowground than aboveground maize biomass to the stable soil organic matter pool

Transcriptie

1 Greater contribution of belowground than aboveground maize biomass to the stable soil organic matter pool Hui Xu, Bart Vandecasteele, Steven Sleutel CriNglooP Collectief studienamiddag 5 oktober 2017

2 Bijdrage van C afkomstig van ondergrondse biomassa tot stabiele bodem organische stof

3 Teeltsystemen Klimaat Rotaties/gewassen Bemesting Bewerking Perceelsrand Minder minerale meststoffen Opbrengst LCA Veenvervanging Ecosysteem diensten C C C C C fysisch chemisch C biologisch Bodem kwaliteit/processen/functies ziekteweerbaarheid

4 C: Biomassa of gewasresten? Biomassa Gewasresten Biomassa Gewasresten C N P C N P Biomassa Gewasresten

5 Introductie Opslag van koolstof afkomstig van wortels (Cr) gemiddeld 2.4 keer efficiënter dan koolstof afkomstig van stengel (Cs) meer organische stof in de bodem (SOC) Mechanismen: Koolstof afkomstig van wortels onderschat? Inherente hogere biochemische stabiliteit? Meer fysische bescherming tegen microbiële afbraak?

6 Doelstellingen Ex 1. Langetermijn veldproef Relatieve stabiliteit van Cr en Cs vergelijken Voorkeur cumulatie van Cr in microaggregaten in de leemfractie controleren Ex 2. Proef energiegewassen Afbraak van boven- en ondergrondse gewasresten onder veldomstandigheden nagaan Ex 3. Proef maïsvariëteiten Effect van variëteit t.o.v. perceel op ondergrondse biomassa en wortelsysteemarchitectuur (RSA) evalueren

7 Ex1. Relatieve stabiliteit van Cr en Cs vergelijken Korrelmaïs (MG) Gewasrest = wortel + stengel Kuilmaïs (MS) Gewasrest: wortel Bottelare (Zandleem, 2003) Tetto Frati (Leem, 1992)

8 C afkomstig van maïsstengel had nauwelijks een impact op C-gehalte in de bodem 16,0 Bottelare (12yr) 16,0 Tetto Fratti (23yr) 12,0 12,0 b a a ab a C g/kg soil 8,0 C g/kg soil 8,0 4,0 4,0 0,0 MG0 MS+IR0 MG150 MS+IR150 0,0 MS: Kuilmaïs IR: Italiaans raaigras MG: Korrelmaïs 0 250: 0 250kg N/ha/jaar MG0 MS0 MS170 MG250 MS250

9 Meer C afkomstig van maïswortel dan van maïsstengel bleef in de bodem C afk. van C afk. van Factor: relatieve bijdrage van Rotatie maïswortels Cr Maïsstengels Cs koolstof afkomstig van wortel / aanvoer wortel C /aanvoer Stengel C en stengel Bottelare (12y) MG0 49% 9% 5.6 MS0 49% MG150 30% 7% 4.1 MS150 30% Tetto Fratti (23y) MG0 44% 19% 2.7 MS0 44% MG250 9% 6% 1.4 MS250 9%

10 Geen preferentiële vastlegging van C afkomstig van wortels in leem-grootte microaggregaten Bulk soil <4mm Nat Zeven Sand sized fpom <53µm Clay 2 53µm Silt sized fpom >1.6 g/cm 3 Silt sized ipom Sedimentatie & Aspiratie Dichtheid scheiding (1.6 g/cm3) Silt+clay Ultrasonicatie (440 J/ml) & Dichtheid scheiding (1.6 g/cm 3 ) Virto et al., 2010

11 Ex2. Afbraak van bovengrondse t.o.v. ondergrondse gewasresten onder veldomstandigheden Verhakselde stengel Veld met C3 gewas Verhakselde wortel

12 Na 8 maanden was zowel de maïswortel als de maïsstengel grotendeels ontbonden

13 Ex3. Effect van variëteit en perceel op maïswortels 3 veldproeven 8 commerciële variëteiten 3 herhalingen per veld/variëteit Bassevelde (Klei) Merelbeke (Zandleem) Ravels (Zand) 144 wortels werden bemonsterd 72 wortels werden gewassen 23 wortels werden gescand met X-ray micro CT 10*30*30 cm 3

14 Wortelsysteemarchitectuur in 2D en 3D model

15 Ondergrondse biomassa is niet automatisch gelinkt met bovengrondse biomassa Parameters Variëteit Veld Bovengrondse biomassa Ondergrondse biomassa Wortelsysteemachitectuur (RSA) RSA in 2D RSA in 3D Worteldiameterverdeling

16 Conclusie Cr relatief meer stabiel dan Cs op lange termijn, maar geen voorkeur voor accumulatie in microaggregaten in de leemfractie De kortetermijn afbreekbaarheid van boven- en ondergrondse biomassa gelijkaardig na inwerking in andere bodem. Biomassa en architectuur van maïswortel afhankelijk van bodemtextuur en perceelsgeschiedenis.

17 Dank u wel Instituut voor Landbouw, Visserij en Voedingsonderzoek Burg. Van Gansberghelaan Merelbeke België T + 32 (0) F +32 (0) plant@ilvo.vlaanderen.be