Diversiteit van bodemorganismen & Duurzaam bodembeheer

Transcriptie

1 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 Beleidsdomein Landbouw en Visserij

2 INHOUD Inleiding: bodem een kostbaar goed Bodemleven: diversiteit & functie Duurzaam bodembeheer: wat en hoe? Een kleine greep uit enkele proeven & projecten 2

3 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

4 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

5 BODEM EEN KOSTBAAR GOED Elementen die meest bepalend zijn voor de KWALITEIT van voor het cultuurgewas gunstige bodemprocessen O 2 en H 2 O Goede lucht- en waterhuishouding Goede bodemstructuur Microporiën en macroporiën Waterberging en doorlatendheid 5

6 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

7 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

8 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Eten en gegeten worden: plaats in het bodemvoedselweb 8

9 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Van bodem naar bovengrondse agrobiodiversiteit Bron: B. Van Gils 9

10 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Van bodem naar bovengrondse agrobiodiversiteit 10

11 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Bacteriën: 1 theelepel productieve grond 100 miljoen tot 1 miljard ( g/m²) Bacteriekolonie in de poriënruimte Bacteriën op schimmeldraad Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 11

12 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Schimmels: grasland meerdere km hyphen/m² ( g) Schimmeldraden in de poriënruimte Carnivore schimmel rond nematode Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 12

13 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Nematoden (aaltjes): 1 tot 10 miljoen individuen/m² (5 50 g) Ongeveer soorten gekend Plantvoedend Fungivoor Bacterivoor Predatair Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 13

14 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Mijten: en tot en individuen/m² (0.2-4g) Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 14

15 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Regenwormen: individuen/m² (30-200g) Drie grote ecologische groepen Strooiselwormen Bodemwoelers Diepgravers Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 15

16 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

17 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Natuurlijke successie van vroeg naar laat stadium 17

18 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

19 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

20 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Reguleren van de nutriëntenstroom Door symbiose: bv. mycorrhizae (schimmels) vergroten opnameoppervlak van wortels 20

21 BODEMLEVEN DIVERSITEIT & FUNCTIE Reguleren van de nutriëntenstroom Door symbiose: bv. mycorrhizae (schimmels) vergroten opnameoppervlak van wortels Bron: European Atlas of Soil Biodiversity 21

22 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

23 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

24 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

25 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

26 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

27 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

28 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

29 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

30 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

31 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

32 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

33 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

34 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

35 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

36 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

37 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

38 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

39 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

40 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

41 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

42 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

43 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

44 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

45 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

46 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

47 EUROPESE INTERREG PROJECTEN Interreg BodemBreed Vlaanderen Nederland Focus op verduurzamen van landbouwkundig bodemgebruik, met aandacht voor vnl. niet-kerende grondbewerking en groenbedekkers Interreg Prosensols Vlaanderen Wallonië - Frankrijk Focus op impact van landbouw op compactie, OS, bodemdiversiteit, risico op erosie, risico op verontreiniging door fosfor 47

48 ILVO MEERJARIGE BIOPROEF 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

49 COMPOST- EN BEMESTINGSPROEF INAGRO Biologische proef Herkenbare bemestingsstrategieën en -combinaties uit de praktijk Meer info straks bij veldbezoek 49

50 OPTIMALE AANWENDING DIERLIJKE MEST ILVO, UGent en INAGRO Bio-project Focus op sluiten van nutriëntenkringlopen Focus op composteringstechnieken met dierlijke mest 50

51 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 51

52 VOOR WIE MEER WIL WETEN Jeffery et al ILVO

53 Vragen? Bedenkingen? Bedankt! Bron: Bauchhenβ Studienamiddag Inagro Bodemkwaliteit en bodembiodiversiteit in duurzaam akkerbeheer 15 maart 2012 Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek Eenheid Plant Beleidsdomein Landbouw en Visserij