Levende bodem: de basis voor ons leven

Door: Jack Faber · 24 mei 2018
Categorie: Bodem en landgebruik

Auteurs: Jack Faber/ Jaap Bloem/ Ron de Goede    

”De bodem is het regenwoud van de armen”

Hiermee verwoordt de Schotse bioloog M.B. Usher het perfect: je hoeft niet ver te reizen om een grote verscheidenheid aan levende organismen te ontdekken op een klein oppervlak. Als je gewoon een blik onder je voeten werpt, kan dat je stoutste verwachtingen overtreffen. In de grond wemelt het namelijk van het leven. Behalve af en toe een regenworm of pissebed zie je daar normaal gesproken weinig van, aangezien veel bodemdieren slechts enkele millimeters groot zijn en het merendeel nog veel kleiner. Om micro-organismen te bekijken, heb je een microscoop nodig. Een handvol vruchtbare grond bevat echter duizenden soorten, miljarden bacteriën en meters schimmeldraden. Een kleine veertig jaar nadat het bovenstaande citaat werd opgeschreven, is het nog relevanter dan toen, aangezien de bodemkwaliteit over de hele wereld achteruit holt. Dit leidt tot wereldwijde problemen op het gebied van voedselveiligheid, klimaatverandering en -aanpassingsvermogen, waterkwaliteit en bodembiodiversiteit, en vormt zo een bedreiging voor de kwaliteit van ons leven en onze middelen van bestaan.

Biodiversiteit en functie van de bodem

Welke organismen leven er allemaal onder onze voeten, en waarom is het nodig om meer over deze organismen te weten? De biomassa van alle organismen in een hectare bovengrond van een vruchtbare akker is vergelijkbaar met die van zestig schapen of vijf koeien, en in weilanden en bos is dat vaak nog meer. Al dit leven samen vormt het bodemsysteem: een complex van onderling verbonden organismen in een dynamische omgeving, verbonden door interacties zoals de relatie tussen predator en prooi en de omzetting van energie en stoffen.

Elk organisme in het bodemsysteem heeft een functie en een plaats in het voedselweb (afbeelding 1). Grote groepen organismen hebben zich gespecialiseerd in de afbraak en verspreiding van dood organisch materiaal. De belangrijkste reducenten zijn bacteriën en schimmels. Andere groepen organismen voeden zich met bacteriën (bacterie-eters), schimmels (schimmeleters), plantenwortels (microherbivoren) of dieren ((top)predatoren). Sommige organismen zijn zeer selectief en voeden zich slechts met enkele andere soorten, terwijl andere, de omnivoren, gebruikmaken van verschillende voedselbronnen. Koolstof- en voedingsstoffencycli, de vorming van bodemstructuren, ziektebestrijding en ten slotte bodemecosysteemdiensten worden door al deze trofische interacties en biologische activiteit aangestuurd.

Levende bodem soil web

Afbeelding 1. Het bodemvoedselweb (Global Soil Biodiversity Atlas 2015)

Ecosysteemdiensten waaraan bodemorganismen bijdragen (‘sine qua non’)

  • Natuurlijke bodemvruchtbaarheid: minder fossiele energie, chemicaliën en meststoffen nodig, sluiten van voedingsstoffenkringlopen
  • Waterinfiltratie (steeds belangrijker met het oog op de klimaatverandering), minder kosten (weersverzekeringen, overstromingen, toegankelijkheid van land, minder oogstverliezen)
  • Natuurlijke bestuiving: veel bestuivers hebben een bodemgebonden levensfase
  • Biologische plaagbestrijding in gewassen –minder chemische gewasbeschermingsmiddelen nodig
  • Natuurlijke afbraak, bijv. van gewasbeschermingsmiddelen (schoon water)
  • Voedsel en vezels (paddenstoelen, slakken e.d.)
  • Minder bekend: de smaak van wijn (‘terroir’), bron voor geneesmiddelen

Enkele van onze recente highlights met betrekking tot de eerste twee ecosysteemdiensten:

Natuurlijke bodemvruchtbaarheid

Het duurzame gebruik van voedingsstoffen en organisch materiaal in akkergrond wordt bevorderd door gewasdiversiteit. Tussenteelt kan boven- en ondergrondse productiviteit stimuleren. We hebben ontdekt dat dit samenviel met een verhoogde afbraaksnelheid van organisch materiaal in de bodem, hoewel combinaties van plantensoorten een rol spelen2. Bij de tussenteelt lijkt er een wisselwerking te bestaan tussen een verhoogde bodemvruchtbaarheid en een efficiënt gebruik van voedingsstoffen of de vastlegging van koolstof. De toepassing van winterdekgewassen in de vruchtwisseling van akkerbouwgewassen draagt bij aan de groei van de daaropvolgende teelten. Met een dekgewasmengsel dat optimaal is qua hoeveelheid en kwaliteit kan de akkerbouwer de bodemgesteldheid voor de teelt van het volgende gewas beïnvloeden1. Deze terugkoppeling tussen plant en bodem duidt op het belang van de plantensoorten die voorheen op een akker hebben gegroeid. Met onze dronecamera’s met specifieke optische sensoren konden deze terugkoppelingseffecten tussen plant en bodem worden waargenomen (afbeelding 2) 5.

Levende bodem Luchtfoto

Afbeelding 2. Luchtfoto van het proefveld, weergegeven vanuit hyperspectrale gegevenskubus. (Van: Van der Meij et al. 2017)

Regenwormen fungeren als ‘ecosysteemingenieurs’ die hun eigen omgeving en die van ander bodemleven wijzigen, waardoor de opbrengst van gewassen gemiddeld met maar liefst 25 procent toeneemt6. Een mechanisme waarmee regenwormen de bodemvruchtbaarheid verhogen is dat ze fosfor beter beschikbaar maken, een voedingsstof die over het algemeen uiterst immobiel is en de plantengroei beperkt. We hebben ontdekt dat het anorganische fosforgehalte in de uitwerpselen van regenwormen 400 maal hoger kan zijn dan in de omringende bodem7, en fosfor beter beschikbaar is als gevolg van pH-effecten en verbeterde interactie tussen opgeloste organische stof en het reactieoppervlak van metaal(hydr)oxiden4.

De soortenrijkdom van regenwormen in akkers is echter over het algemeen laag. Aangezien de functionele ecologie van regenwormen verschilt per soortengroep (afbeelding 2), kan dit de levering van ecosysteemdiensten beperken. Door aanpassingen in het beheer van de akker of in het omringende landschap kan de diversiteit van regenwormen in agrarische ecosystemen toenemen. We hebben echter ontdekt dat akkers minder intensief bewerkt zouden moeten worden, zodat het omringende landschap een effectieve bron kan worden voor afwisselende regenwormengemeenschappen in de akker3.

Levende bodem regenwormen

Afbeelding 3. Drie groepen regenwormen met verschillende ecologie: a) strooiseleters die dicht bij het bodemoppervlak leven, b) strooiseleters die in diep gelegen permanente gangen leven, c) grondeters die onder het oppervlak leven. (foto’s: R. de Goede)

Waterinfiltratie

Agrarische landschappen kunnen ook worden beheerd ter vergroting van de ecosysteemdiensten die door levende organismen in de bodem worden geleverd in relatie tot de bodemstructuur en de waterstroming. Door veranderingen in bodemgemeenschappen ontstaan er vaak gemakkelijker veranderingen in de bodemstructuur en -hydrologie8. Dit kan helpen bij het klimaatbestendig maken van de landbouw. Zo is er een positieve correlatie tussen de hoeveelheid regenwormen en de functionele groepssamenstelling daarvan enerzijds en de infiltratiesnelheid van het water anderzijds, afhankelijk van het grondbewerkingsregime en de habitatkenmerken. Water wordt 10 maal sneller afgevoerd in grond waarin regenwormen leven dan in grond zonder regenwormen. De diepgravers die lange verticale gangen maken en zich voeden met plantenresten aan het bodemoppervlak kunnen de negatieve effecten van zware regenval op de bovengrondse plantengroei compenseren9. Overtollige neerslag stroomt vooral weg langs hun graafgangen. Andersom kan een veranderd neerslagpatroon het graafgedrag van regenwormen beïnvloeden, ze maken namelijk meer gangen als er regelmatig zware regenval is. De klimaatverandering zal vooral merkbaar zijn door kortdurende zware neerslag en niet zozeer door veranderingen in gemiddelde trends. Daarom moet deze rol van regenwormen verder worden onderzocht als sleutel tot de ecosysteemdienst van waterregulering en aanpassing aan klimaatverandering in agrarische systemen.

Referenties/ verder lezen:

1 Barel et al. 2017 Journal of Applied Ecology 55: 299-310. DOI: 10.1111/1365-2664.12929

2 Cong et al. 2015 Plant Soil 391: 399-411. DOI: 10.1007/s11104-015-2433-5

3 Frazao et al. 2017 Agriculture Ecosystem and Environment: 248: 1-8. DOI: 10.1016/j.agee.2017.07.014

4 Ros et al. 2017 Geoderma 303: 99-109. DOI: 10.1016/j.geoderma.2017.05.012

5 Van der Meij et al. 2017 Biogeosciences 14: 733-749. DOI: 10.5194/bg-14-733-2017

6 Van Groenigen et al. 2014 Scientific Reports 4: 6365. DOI: 10.1038/srep06365

7 Vos et al. 2014 Soil Biology and Biochemistry 79: 34-42. DOI: 10.1016/j.soilbio.2014.08.018

8 Spurgeon et al. BMC Ecology 2013, 13:46. www.biomedcentral.com/1472-6785/13/46

9 Andriuzzi et al. 2015 Plant Soil 397: 103-113. DOI: 10.1007/s11104-015-2604-4

Dit artikel is 183 keer gelezen.
Jack Faber

Jack Faber

Bij Wageningen Environmental Research ben ik hoofd van het team Dierecologie, dat bestaat uit meer dan 20 onderzoekswetenschappers en technisch personeel. Ik ben een senior onderzoekswetenschapper met een achtergrond in bodemecologie en ecotoxicologie. Mijn onderzoeksactiviteiten zijn gericht op bodembiodiversiteit en het functioneren van ecosystemen. Dit omvat studies over de relevantie van bodemfauna-biodiversiteit voor de vruchtbaarheid en de structuur van bodems in duurzame landbouw en natuurbehoud, met implicaties voor het management om bodemecosysteemdiensten te verbeteren. Ik fungeer ook als vice-coördinator, werkpakketleider en hoofdwetenschapper in internationale projecten.

Laat een reactie achter

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *