Bij veel drukte merk je niet veel meer van fosfor. Bij veel rust in de omgeving wordt fosfor actief. Goed op letten bij fosforbeheer.

Actueel januari 2015: eerste resultaten fosforonderzoek op Zonnehoeve in Zeewolde

Fosfor en wereldvoedselvoorziening; wat leert Zonnehoeve ons?

Op het bedrijf Zonnehoeve in Zeewolde, Flevoland, wordt sinds 1983 geteeld met een lage aanvoer van fosfaat en een extreem laag gehalte aan beschikbaar fosfor in de grond. In 2013 is hier nader onderzoek naar gedaan door het Louis Bolk Instituut. (Rietberg en Timmermans, 2014).
De beschikbaarheid aan fosfaat, het Pw-getal, was sinds 1983 onder de 10 mg P2O5 per liter. In 2013 was het op de onderzoekslocatie 5,8 mg P2O5 per liter. In de akkerbouw moet deze waarde 25-45 mg P2O5 per liter zijn. De waarde 25 mg P2O5 per liter wordt als kritieke waarde gezien (Dekker en Postma, 2008). Uit bemestingsproeven in 2013 bij tarwe en grasklaver bleek evenwel dat er geen fosfaatgebrek was.
Het onderzoek wijst erop dat er in de bodem mechanismen zijn om fosfaat beschikbaar voor de plant te maken die op het moment sterk onderschat worden. Een literatuurstudie naar telen bij lage fosfaatniveau’s uit 2012 (Timmermans e.a., 2012) wees ook in deze richting.

Mechanismen die uit onderzoek bekend zijn maar in het beleid te weinig aandacht krijgen zijn:

-Planten gaan het wortelsysteem aanpassen op zoek naar fosfor. Alleen fosfor binnen 1-2 mm van een wortel is beschikbaar.
-Planten gaan dieper wortelen.
-Het sterke fosforvrijmakende vermogen van vlinderbloemigen draagt bij aan een grotere fosforbeschikbaarheid van volggewassen.
-Organisch gebonden fosfor is na mineralisatie een belangrijke bron. Op Zonnehoeve bleef het totale fosforgehalte van de grond gelijk, maar het percentage organisch gebonden fosfor steeg van 21% naar 32% in 30 jaar.
-De aard van de bacteriepopulatie rond de wortels speelt een rol.
-Vorming van het fosfaatvrijmakende enzym fytase nabij de wortels treedt op.
-Mycorrhiza’s vergroten het worteloppervlak.
-Afscheiding van zuren door de wortels speelt een rol.
-Diverse andere mechanismen spelen een rol. Vooral uit onderzoek in natuurlijke vegetaties blijkt dat in de plantenwereld ook nog veel andere mechanismen belangrijk kunnen zijn.

Het onderzoek op Zonnehoeve toont aan dat er een bredere aanpak van het onderzoek naar de fosfaathuishouding nodig is. Bodemlaboratoria kunnen alleen onderzoek doen naar het fosfaat dat door extractie met een extractiemiddel na een uur schudden vrijkomt, maar de relatie van dit onderzoek met de fosfaatbeschikbaarheid is slecht, vooral op gronden met een actief bodemleven en een goede bodemstructuur. Bij een industriematige aanpak van de bemesting en een kunstmestindustrie die alleen wateroplosbaar fosfaat te koop heeft is de optie van beoordeling uitsluitend via kortdurende extracties wel te begrijpen, maar de uitgangspunten hebben te weinig te maken met de werkelijkheid.

Het onderzoek naar fosfaat op Zonnehoeve wordt nu voortgezet. De rol van vlinderbloemigen is het thema, maar vlinderbloemigen kunnen niet alles verklaren en breder onderzoek is nodig.

Het artikel van Rietberg, Timmermans, 2014 kunt u hier lezen
De brochure Timmermans e.a., 2012-029 LbP is te downloaden via www.louisbolk.nl

Meer over fosfor:

-Wat is er aan de hand met fosfor
-Fosfor in de natuur
-Fosfor in de plant
-Beheer van fosfor in de landbouw 

Wat is er aan de hand met fosfor?

Regelmatig is fosfor in het nieuws, maar de meeste mensen hebben geen flauw benul waarom dat is. In het kort:

-Fosfor is onmisbaar voor plantengroei en niet te vervangen.
-De huidige omvang van de wereldbevolking werd mede mogelijk gemaakt door fosfor uit kunstmest.
-De makkelijk winbare voorraden raken op en we moeten naar fosforkringlopen
-De makkelijk winbare voorraden bevinden zich hoofdzakelijk in twee landen: China en Marokko. In de toekomst is een politiek ingewikkelde situatie niet uit te sluiten.
-We moeten niet straks aan kringlopen gaan werken, maar nu.
-De bemestingswetenschap zit nog behoorlijk op een dwaalspoor en verandert veel te traag van inzicht. Ze denkt dat je met extractiemiddelen de beschikbaarheid en naleverend vermogen van fosfor kunt beoordelen, maar dat is maar zeer ten dele zo.
-Voor inzicht in de fosforsituatie is het belangrijk te realiseren dat bodemleven, beworteling, bodemstructuur en organisch fosfaat een grote rol spelen. Die zijn moeilijk te meten, op iedere grondsoort weer anders te beoordelen en daarom sterk verwaarloosd.
-Men verdiept zich te weinig in het karakter van fosfor.
-Een van de problemen rond fosfor is dat fosfor in de grond heel slecht oplosbaar is. Dat is ook een voordeel. Fosfor spoelt bijna niet uit en werken aan kringlopen loont. Met uitzondering van uitgeloogde zure zandgronden. Die komen weinig voor, maar Nederland bestaat voor ca tweederde deel uit die gronden.

In het volgende een nadere kennismaking met fosfor en ideeën over beheer van fosfor vanuit inzicht in zijn aard.

Fosfor in de natuur

Fosfor komt voor in gesteenten. Op het schiereiland Kola in het noorden van Rusland bij Moermansk wordt fosfor aangetroffen in stollingsgesteenten, maar elders op de wereld zijn het vooral gesteenten die uit afzettingen in oceanen zijn ontstaan en later door tektonische bewegingen aan de oppervlakte zijn gekomen. Deze afzettingen ontstaan nu ook nog en het is interessant de omstandigheden na te gaan waaronder fosforrijke gesteenten daar ontstaan.

Voor de westkust van Afrika en Zuid-Amerika ontmoeten koude voedselrijke en warme voedselarme zeestromen elkaar. Dit heeft een enorme opbloei van leven in de oceaan tot gevolg. Een belangrijk organisme hier is kril. Het gewicht van alle kril op de wereld is vergelijkbaar met dat van alle mensen op de wereld. Op de stranden van West-Afrika en het westen van Zuid-Amerika, waar zoveel leven in de zee is, spoelen veel organismen aan. Deze zijn berucht vanwege de rottingslucht die daar hangt. Onder meer walvissen vinden in deze delen van de oceanen hun voedsel. In deze zee, zo rijk aan leven, zakt fosfor naar de bodem. Als fosforietknollen komt het op de bodem van de oceaan te liggen. Het zijn vooral calciumfosfaten die bezinken. Bij dit sedimentatieproces worden ook andere stoffen opgevangen, onder meer zware metalen zoals cadmium en lood. Deze gebieden worden daarom ook wel de vuilnisbak van de wereld genoemd. Wanneer door tektonische bewegingen dergelijke zeebodems aan de oppervlakte komen te liggen kan het fosfaat gewonnen worden. Op deze wijze komen ook de zware metalen mee. De fosfaaterts van het schiereiland Kola is relatief arm aan zware metalen van wege hun afwijkende herkomst.

In de oceanen bezinkt fosfaat dus op plaatsen waar heel veel leven aanwezig is.
In bodems wordt fosfaat sterk aan calcium, ijzer en aluminium vastgelegd. Op gronden die rijk zijn aan deze elementen treedt daarom snel fosfaatgebrek op. Calciumrijke gronden zijn jonge zeekleigronden. Deze kenmerken zich door een hoge bacterieactiviteit en snelle omzettingen van plantenresten en mest. IJzerrijke gronden zijn bijvoorbeeld te vinden in de beekdalen van het zandgebied. Het karakter van de bodemprocessen is ook zichtbaar in de natuurlijke vegetatie op de gronden. In de beekdalen groeit van nature het weelderige elzenbroekbos. In de tropen kennen we de ijzer- en aluminiumrijke gronden onder het weelderige oerwoud.
Onder gronden waar van nature heide of een bos met een zure werking op de bodem groeide, wordt fosfor nauwelijks vastgelegd. Daar is het dan makkelijk beschikbaar voor de plant, maar het spoelt ook makkelijk uit. De vegetatie van de heide en het bos met een zure invloed is weinig weelderig. Een nadere karakterisering van de kwaliteiten van bossen is te vinden in Bokhorst, 2012.
Bij de mens treffen we fosfor veel aan in de botten in de vorm van calciumfosfaat. In het zenuw-zintuiggebied is weinig fosfor aanwezig, maar is daar wel actief bij de processen betrokken.

De conclusie is dat overal waar veel activiteit is, fosfor aan andere stoffen wordt gebonden en beperkt beschikbaar is voor levensprocessen. Daar waar de levensprocessen minder uitbundig zijn kan fosfor actief zijn. We kunnen concluderen dat fosfor de neiging heeft om de zwaarte op te zoeken en zich te binden aan de materie. Mackenzen (1994) en Julius (1965) noemen dit bijvoorbeeld. Julius wijst erop dat wanneer elementaire fosfor verbrand wordt, het oxide even in de lucht blijft (bij rookbommen wordt fosfor verbrand) en dan op de aarde neerdwarrelt. Bij bijvoorbeeld zwavel of koolstof gebeurt dat niet. Naast deze zienswijze is toch ook een andere mogelijk. Op rijker veen zijn ’s nachts soms dwaallichten zichtbaar. Dat is een blauwachtig licht veroorzaakt door PH3 (Phosphine). Waterstof lukt het dus om juist fosfor uit het veen omhoog te brengen en fosfor verlicht daarna de omgeving omdat het spontaan verbrandt. Landschappen met veel licht laten nog iets anders opvallends zien, bijvoorbeeld heide en bossen die licht op de grond laten vallen (eik, berk en den). Hier wordt fosfor niet vastgelegd aan andere stoffen: het is beweeglijk en kan zijn eigen aard laten zien. Het Griekse woord phosphoros betekent ook lichtdrager. Je zou dus kunnen stellen dat fosfor niet de zwaarte opzoekt, maar in zware, donkere landschappen, zoals elzenbroekbos en tropisch regenwoud, wordt overmeesterd door de zwaarte en zijn eigen karakter niet meer kan laten zien.

Fosfor en de plant

Wanneer een plant fosforgebrek heeft, wordt deze gedrongen, het blad kleurt donker, soms ook paars en bloei en vruchtzetting worden geremd.


Beheer van fosfor in de landbouw

Uit het voorgaande valt af te leiden dat bij te grote activiteit van fosfor zwaarte in de grond ingebracht moet worden en bij te weinig activiteit licht. Zwaarte breng je in de grond door bekalken. Is er teveel uitspoeling van fosfor dan helpt de verhoging van de pH-waarde door bekalken. Is er te weinig fosfor actief dan moet er licht in de grond gebracht worden, zodat fosfor zich in zijn omgeving als het ware thuisvoelt. Hoe breng je licht in de grond? Dat is eenvoudig, dat gaat via de zon en dus via de koolstof die door de zon boven de grond in de plant wordt gebonden. Deze gebonden koolstof heeft een verzurende invloed op de bodem en dat is weer gunstig om fosforbinding aan kalk tegen te gaan. Op ijzerrijke en aluminiumrijke gronden van beekdalen helpt verzuring niet maar kan de koolstof er wel voor zorgen dat fosfor gebonden wordt in de organische stof. De afbraak van de organische stof maakt fosfor in het groeiseizoen weer beschikbaar.
Aanvoer van verteerbare koolstof is dus belangrijk. We komen dan evenwel in een complexe problematiek terecht. In tegenstelling tot bijvoorbeeld nitraat en kalium kan fosfor maar beperkt in beschikbare vorm in de bodem aanwezig zijn. Het wordt snel aan andere bodembestanddelen vastgelegd en in een bodem is maar ca 1 kg P2O5 per ha in beschikbare vorm aanwezig terwijl de plant gemiddeld 45 kg P2O5 per ha nodig heeft. De plant heeft evenwel meerdere mechanismen om fosfaat uit de bodem vrij te maken. Dat gaat dan door uitscheiding van koolstof (licht) bevattende stoffen of door samen te werken met schimmels die met behulp van koolstof uit de plant fosfor vrijmaken. Dat gebeurt allemaal in de directe omgeving van de wortel. Bodemstructuur en bewortelingsintensiteit worden bij de fosforopname dan cruciaal. Bodemstructuur en beworteling zijn moeilijk te meten en dit is natuurlijk een gruwel voor een landbouwsysteem dat een industriematige aanpak voorstelt. Bij potproeven met weer vochtig gemaakte droge fijngemalen grond is er een zekere relatie met gehalten van in water oplosbare en in (ammoniumlactaatazijn) zuur oplosbare fosfor. Maar dat wil nog niet zeggen, dat die relatie er ook is in een situatie met een meestal niet optimale structuur en wisselend bodemleven op de akker. Stimuleren van organisch fosfaat moet centraal staan bij een goed fosforbeheer. Dit kan door gewassen te telen die veel oogstresten achterlaten, door gebruik van organische mest, door het verzorgen van de bodemstructuur en door het kiezen van rassen met een intensieve beworteling.

Literatuur

Bokhorst, J.G., 2012. Bodem onder het landschap. Roodbont Zutphen.
Julius, F.H., 1965. Grundlagen einer phanomenologischen chemie. Verlag freies Geistesleben, Stuttgart.
Mackensen,M. von, 1994. Prozesschemie aus spirituellem Ansatz. Pädagogischen Forschungsstelle Abt. Kassel. Bildungswerk Beruf und Umwelt Kassel.
Rietberg, P. en B. Timmermans, 2014. Naar een betere benutting van fosfaat. Ekoland 12, p 16,17.
Dekker, P.H.M. en R. Postma, 2008. Verhoging efficiëntie fosfaatbemesting. PPO/NMI. PPO nr. 3250061800.
Rietberg, P. en B. Timmermans, 2014. Naar een betere benutting van fosfaat. Ekoland 12, p 16,17.
Timmermans, B., W.Sukkel en J.G. Bokhorst, 2012. Telen bij lage fosfaatniveau ’s in de biologische landbouw, achtergronden en literatuurstudie. Louis Bolk Instituut Driebergen publicatienummer 2012-029 LbP.