Mengteelt op akkerland, zoals van veldbonen met maïs, kan de oogst aanzienlijk verhogen. Niet alleen omdat bonen stikstof vastleggen, maar tegelijk ook fosfaat en andere voedingsstoffen vrijmaken. Gewassen werken ondergronds samen, zodat op arme landbouwgronden toch hoge opbrengsten mogelijk zijn. Dat vertelt prof.dr. Ellis Hoffland in haar inaugurele rede bij de aanvaarding van het ambt van persoonlijk hoogleraar Bodemvruchtbaarheid op 20 december aan Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR.
Planten kunnen niet vluchten naar een geschiktere groeiplek en hebben in plaats daarvan strategieën ontwikkeld om hun directe omgeving te verbeteren. “Verreweg het beste wat een plant kan doen om haar eigen bodem vruchtbaar te maken, is doodgaan”, zegt prof. Hoffland in haar inaugurele rede In vruchtbare aarde – over relaties op het grensvlak van leven en dood. De zo vrijkomende organische stof levert stikstof, fosfaat en zwavel aan de nieuwe plantengeneratie en voedsel voor bodemorganismen. Het ondergrondse afbraakproces door bodemorganismen verkleint het organisch materiaal en mengt dit waarna schimmels en bacteriën, ‘de vegetariërs onder de grond’ met hun enzymen de plantaardige restjes verder bewerken. Toch weten veel planten zich zelfs op rotsachtige, vaak zeer onvruchtbare bodems te redden. Kennelijk hebben zij meer strategieën ontwikkeld om hun eigen bodem vruchtbaar te maken.
Een alternatieve manier om de bodem te verbeteren, hanteert de plant door via de wortel koolstofverbindingen uit te scheiden naar de bodem. Uit onderzoek blijkt dat een kwart van de koolstof die naar de wortel gaat, in de bodem wordt uitgescheiden in de directe omgeving van de wortel, de rhizosfeer. Die bodemkoolstof rond de wortel blijkt een belangrijke rol te spelen in het vrijmaken van fosfaat in de bodem. Fosfaat wordt anders op akkerland als dure component van kunstmest toegediend, wat in de helft van het wereldlandbouwareaal niet lukt. Er is dus voor het oplossen van het wereldvoedselvraagstuk veel aan gelegen om het aanwezige bodemfosfaat voor planten beschikbaar te maken. En een soortgelijk verhaal blijkt op te gaan voor het voor planten noodzakelijke micronutriënt zink. Maar hoe?
Witte lupine
Een schoolvoorbeeld van een plant die tot hoge prestaties in staat is, is het voedergewas witte lupine, dat als vlinderbloemige stikstof kan binden. Maar de wortel scheidt ook de stof citraat af dat in een door de wortel lokaal verzuurd milieu het bodemfosfaat ‘losweekt’. Zo komt fosfaat vervolgens voor de plant beschikbaar. Het plaatselijk zuurder maken van de bodem door plantenwortels heeft ook een gunstig effect op het vaak overvloedig aanwezige, maar stevig gebonden zink. De uitscheiding van organische wortelstoffen als citraat of malaat kan zo de beschikbaarheid van zink verhogen.
Naast uitscheidingen door wortels kennen veel planten nog een andere strategie om voedingsstoffen uit de bodem beschikbaar te maken voor de plant. Zij gaan een symbiose aan met bodemschimmels die zich zowel in de wortel vestigen – waar ze voorzien worden van de nodige koolhydraten – als in de bodem waar ze een uitgebreid stelsel van draden ontwikkelen dat een veel groter en fijnmaziger bereik heeft dan het wortelstelsel van de plant. Er zijn wel plantensoorten die beide strategieën kennen, maar uit proeven met rijst blijkt dat het combineren de plant geen meerwaarde oplevert.
Jammer? Hoeft niet: Door op akkerland slimme combinaties te maken kan het ene gewas profiteren van het andere. Zo kan maïs de groei van pinda dienen door het beschikbaar maken van zink en ijzer. Als pinda alléén groeit, zijn deze metaalgehaltes in de planten laag en ziet het gewas er slecht uit. Staat pinda naast maïs, dan is het bodemgehalte zink en ijzer naast de maïs hoger, oogt het gewas beter en de opbrengst hoger. Ook gewassen van één soort, dicht op elkaar, kunnen een hogere opbrengst geven doordat de effecten van de rhizosfeer sterker zijn bij een hoge worteldichtheid. Vijf rijstplanten bijeen op een zinkarme bodem groeien beter dan een rijstplant doordat er meer zink wordt gemobiliseerd.
Uitdaging
Wie zich in de bodem verdiept, komt er al snel achter dat de bodem een rijke biodiversiteit heeft. Rond de 200 duizend ondergrondse dier-, schimmel- en bacteriesoorten zijn beschreven, maar dit is het topje van de ijsberg aan soorten. De diversiteit onder de grond is dan ook veel groter dan de bovengrondse soortenrijkdom en in een weiland is hun massa naar schatting groter dan de massa van de koeien die er doorgaans op grazen.
