Wat betekent het microbioom voor de bodemvrucht-baarheid?

Micro-organismen ondersteunen de plant bij de nutriëntenvoorziening, de afweer en het omgaan met stress. Naast abiotische, fysische en chemische processen stuurt het bodemmicrobioom ook in belangrijke mate de vorming en ontwikkeling van bodmes uit vast of los uitgangsmateriaal en draagt daarmee wezenlijk bij aan het behoud van bodemvruchtbaarheid.

Het bodemmicrobioom vervult hierbij meerdere sleutelrollen in de kringlopen van bodem en plant:
Afbrekers: Bodemorganismen breken organische stof, zoals gewasresten, af en maken daarin gebonden nutriënten beschikbaar voor planten.
Symbionten: Bodemorganismen leven in nauwe samenwerking met plantenwortels, wat de opname van nutriënten (zoals fosfor en stikstof) verbetert en de plant weerbaarder maakt tegen droogtestress en andere belastingen.
Pathogenen: Bepaalde micro-organismen kunnen ook plantenziekten veroorzaken en daarmee groei en opbrengst negatief beïnvloeden.

Daarnaast heeft het microbioom invloed op de koolstofvastlegging in de bodem, de uitstoot van klimaat gerelateerde gassen en de afbraak van verontreinigingen en resten van gewasbeschermingsmiddelen.

Het bodemleven op en in het perceel wordt sterk bepaald door de locatie en het beheer. De hoeveelheid en kwaliteit van nutriënten die beschikbaar zijn voor het bodemmicrobioom hangen af van de geteelde hoofdgewassen en de volledige vruchtwisseling. Door de keuze en volgorde van gewassen, evenals de samenstelling van gewasbestanden -bijvoorbeeld bij groenbemestermengsels- kan de activiteit van bodemorganismen gericht worden gestuurd.

Dit gebeurt direct via de aanvoer van nutriënten (bijvoorbeeld door organische bemesting) voor micro-organismen en indirect via veranderingen in bodemtemperatuur en bodemvocht, bijvoorbeeld door schaduwwerking en wateropname door planten.

Met de toename van extreme weersomstandigheden, zoals droogte of wateroverlast, en tegelijkertijd een afname van het gebruik van meststoffen en gewasbeschermingsmiddelen, komt de rol van microbiële ondersteuning van de stresstolerantie van planten steeds meer centraal te staan.

Het bodemmicrobioom heeft zich in de loop van de evolutie ontwikkeld tot een systeem met een hoge weerstand tegen stress. Veel bodemorganismen, met name schimmels, kunnen ongunstige omstandigheden overleven door speciale ruststructuren te vormen met een zeer lage activiteit, zoals chlamydosporen of sclerotiën met verdikte celwanden.

Tegelijkertijd draagt een deel van het bodemmicrobioom bij aan het verbeteren van de stressresistentie van het hoofdgewas. Om dit potentieel optimaal te benutten, is het van belang -afgestemd op de specifieke omstandigheden van het perceel- zowel het aandeel actief levende micro-organismen als de diversiteit van het bodemleven doelgericht te stimuleren.

De microbiële biomassa vormt een belangrijke nutriëntenbuffer en beschermt fosfaat en nitraat tegen uitspoeling. Een hoge microbiële diversiteit zorgt voor stabiele processen binnen de nutriëntenkringlopen.

Het bodemleven wordt vooral gestimuleerd door de aanvoer van gemakkelijk beschikbare nutriënten, zoals wortelexudaten met suikers en aminozuren. Deze exudaten voorzien de rhizosfeer (de wortelzone) continu van nutriënten gedurende de gehele groei van de plant. Samen met fijne wortelresten creëren zij ‘hotspots’ van microbiële activiteit in de bodem.

Een andere hotspot voor bodemleven zijn regenwormgangen, die bekleed zijn met slijm en uitwerpselen. Regenwormen zijn voor hun voeding afhankelijk van zowel het gewas als het bodemmicrobioom.

Omdat het bodemmicrobioom grotendeels plaatsgebonden is, is het essentieel dat het wortelstelsel het bodemvolume optimaal benut. Vooral de verbinding tussen de nutriëntrijke bovengrond en de ondergrond speelt hierbij een belangrijke rol. Wortelstelsels zijn, qua structuur, hoeveelheid en kwaliteit, de belangrijkste voedingsbron voor het bodemmicrobioom. Daarnaast vormen ze biogene poriën, die niet alleen door wortels van volggewassen, maar ook door bodemorganismen als leefruimte worden benut.
Variatie in wortelkwaliteit leidt tot een grotere diversiteit aan actief bodemleven en daarmee tot een effectievere natuurlijke onderdrukking van ziekten en plagen.

Soortenrijke gewasbestanden, bijvoorbeeld in groenbemestermengsels, vergroten de diversiteit van actieve bodemmicro-organismen. Dit komt doordat elke plantensoort en -ras specifieke microbiële gemeenschappen activeert. Dit resulteert in een maximale efficiëntie van nutriëntenkringlopen, dankzij een breed scala aan bodemenzymen (biokatalysatoren) en secundaire metabolieten in de organische stof.

Humus met een hoog aandeel diverse microbiële necromassa (afgestorven biomassa) is van hoge kwaliteit en bevordert de langdurige vastlegging van koolstof in de bodem. Bodemenzymen stimuleren daarnaast de afbraak van stro, mobiliseren nutriënten en breken resten van gewasbeschermingsmiddelen af.

Omdat het grootste deel van het bodemmicrobioom als afbreker actief is, speelt het een centrale rol in de kringlopen van de bodem. Door deze afbraakprocessen ontstaat concurrentie met bodemgebonden ziekteverwekkers: hun voedselbron wordt sneller afgebroken of verdwijnt. Hierdoor kunnen veel pathogenen minder goed overleven tot de volgende teelt.
Bodemgebonden ziekteverwekkers veroorzaken met name in de teelt van vlinderbloemigen (leguminosen) bodemmoeheid. Een bodemmicrobioom met hoge diversiteit en activiteit kan dit effect verminderen en draagt daarmee bij aan een gezonde bodem.

Een actief en divers bodemmicrobioom is een essentiële pijler onder bodemvruchtbaarheid en bodemgezondheid. Het stabiliseert kringlopen, verhoogt de nutriëntenefficiëntie, vergroot de weerbaarheid tegen stress en ondersteunt een duurzame landbouw.

Via vruchtwisseling, gewasdiversiteit en stimulering van wortelgroei kan het bodemmicrobioom doelgericht worden versterkt – een belangrijke stap richting toekomstbestendige teeltsystemen.

Bron: Uit het Innovation Magazine van Deutsche Saatveredelung AG, met inzichten van prof. dr. Christel Baum, Universiteit Rostock.