Synthetische meststof – Waar het vandaan komt en wat het wel en niet doet

Deze week schrijft John Marble over de economie van het toevoegen van kunstmest aan weilanden, dus we dachten dat het een goed moment was om stikstof en kunstmest eens nader te bekijken. Dit stuk is geïnspireerd op informatie die John heeft gegeven over stikstof en de mogelijke gevolgen ervan.

Een beetje achtergrond

In zijn inaugurele rede in 1898 als president van de British Association for the Advancement of Science deed de beroemde chemicus Sir William Crookes een sombere voorspelling:de tarwe-etende volkeren van de wereld zouden in de jaren dertig zonder voedsel komen te zitten. De reden – een tekort aan stikstofkunstmest.

Stikstof is een essentiële voedingsstof voor planten en boeren gebruikten destijds stikstof in de vorm van ammoniak uit guano die vanuit Zuid-Amerika werd verscheept om de oogstopbrengsten te verbeteren. Maar guano was een beperkte hulpbron, dus drong Crookes er bij wetenschappers op aan een andere oplossing te vinden.

Aangezien stikstof ongeveer 78% van de atmosfeer van de aarde uitmaakt, concentreerde de Duitse wetenschapper Fritz Haber zich op een methode om stikstof te onttrekken van de lucht. Hij en zijn assistent, Robert le Rossignol, ontwikkelden een manier om ammoniak te katalyseren uit waterstof en atmosferische stikstof. Carl Bosch, een BASF-wetenschapper, schaalde de tafelmachine van Haber op naar productie op industrieel niveau en het Haber-Bosch-proces was geboren. In 1913 produceerde een Duitse fabriek met dit proces 20 ton kunstmest per dag.

Het Haber-Bosch-proces deed precies wat William Crookes hoopte en meer. Er wordt zelfs geschat dat ongeveer de helft van de wereldbevolking wordt ondersteund door synthetische meststoffen. Dat zijn 3 tot 3,5 miljard mensen gevoed dankzij het Haber-Bosch-proces.

Het goede

Tegenwoordig gebruiken we stikstof uit de atmosfeer en waterstof uit het methaan in aardgas om kunstmest te produceren. Dat betekent dat de prijs van kunstmest stijgt en daalt met de prijs van aardgas. We combineren stikstof ook vaak met andere voedingsstoffen zoals fosfor, kalium of zwavel, voedingsstoffen die in de bodem kunnen ontbreken.

Met de juiste bemesting stijgen de gewasopbrengsten over het algemeen met 30 tot 50 procent ten opzichte van wat boeren anders zouden hebben gekregen. Ook de graslandopbrengsten kunnen toenemen. Onderzoek in Iowa heeft aangetoond dat de grasopbrengst, gemeten in termen van droog voer, koeiendagen van begrazing of levend gewichtstoename van eenjarige ossen, twee tot drie keer of meer kan worden verhoogd met voldoende N-bemesting.

Of u al dan niet voor bemesting kiest, hangt af van de behoefte aan extra ruwvoer, uw peulvruchtengehalte, uw management en de kosten-winstverhouding. Bekijk het stuk van John deze week voor meer informatie over nadenken over kosten versus winst. Bekijk deze tweedelige serie voor meer informatie over hoe, wanneer en waarom kunstmest moet worden toegepast:

Het slechte en het lelijke

Wanneer we kunstmest van welke aard dan ook op een weiland of hooiveld verspreiden, kan een deel van de N vervluchtigen (verdampen). Onder goede omstandigheden wordt het grootste deel van de N opgenomen door de bodem, waar bodemmicro-organismen het omzetten in een vorm die planten kunnen gebruiken. Maar stikstof kan ook verloren gaan door afspoeling en erosie, waardoor de kans groter wordt dat N-moleculen hun weg vinden naar het oppervlaktewater, waar ze problemen veroorzaken voor biologische systemen. Stikstof kan ook uitspoelen naar grondwatervoorraden en op sommige plaatsen een acuut gevaar voor de volksgezondheid vormen.

Het toevoegen van stikstof aan uw bodem kan peulvruchten in uw weilanden ook ontmoedigen om op natuurlijke wijze stikstof te binden. Waarom zou je immers al dat werk doen als er al voldoende vrije stikstof in de bodem aanwezig is? Stikstofbemesting verhoogt ook de kans op overmatig nitraat in uw ruwvoer. Ten slotte kan, afhankelijk van uw grondsoort, het toevoegen van chemische stikstofmeststof uiteindelijk de pH van uw grond verlagen, waardoor deze na verloop van tijd zuurder wordt. In gebieden waar de bodem niet zuur genoeg is, kan een van de voorschriften zijn om te bemesten.

Doodt chemische meststof bodemmicroben?

De mythe dat kunstmest microben doodt, heeft de laatste tijd veel aandacht gekregen. De realiteit is precies het tegenovergestelde, dus laten we eens kijken naar wat we weten over hoe dingen werken.

Ten eerste is er geen chemisch verschil tussen een nitraatmolecuul uit een organische stikstofbron en een nitraatmolecuul uit een zak kunstmest. Labs kunnen het verschil niet zien, en planten ook niet. Wat organische mest anders maakt, is de trage afgiftesnelheid in vergelijking met synthetische mest, die beschikbaar komt zodra de meststof in water oplost.

Kan deze snelle afgifte van voedingsstoffen gevaarlijk zijn? Toen onderzoekers proeven uitvoerden ze ontdekten dat het toevoegen van kunstmest geen verandering in het aantal bacteriën of schimmels veroorzaakte, terwijl organische mest in beide een lichte toename liet zien. Daarnaasteen tienjarige studie door naar het verschil te kijken, bleek dat stikstof, mits correct toegepast, minimale effecten had op bodemmicroben, bodembiochemische eigenschappen of bodemstructuur.

Dr. Ray Wiel is de auteur van De aard en eigenschappen van bodems de keurmerktekst op de bodems. Hij vertelt ons:"De meeste meststoffen stimuleren de microbiële groei, ofwel omdat ze voedingsstoffen leveren die de microben nodig hebben, ofwel vaker omdat ze de plantengroei stimuleren, en de plant stimuleert de microben."

Hij voegt eraan toe:"De belangrijkste situatie waarin meststoffen de microben daadwerkelijk doden, is watervrije ammoniak die in banden in de grond wordt geïnjecteerd." Hoewel de grond redelijk gesteriliseerd is in een gebied met een diameter van 5 tot 8 cm rond de injectieplaats, herkoloniseren de microben zich snel zodra het ammoniakgas is opgelost of opgelost in water, waarna het ammonium wordt en wordt opgenomen door planten.

Maar hoe zit het met de zouten in kunstmest?

Hier leidt de taal van scheikundigen en de taal van de rest van ons tot verwarring. Voor een chemicus is een zout een verbinding die bestaat uit twee of meer ionen. Tafelzout, of natriumchloride, bestaat uit natrium- en chloorionen. Ammoniumnitraatmeststof bestaat uit ammonium- en nitraationen, dus noemen ze het ook een "zout".

Maar de ionen van dit soort zout gedragen zich anders dan natriumchloride. Als het regent nadat we kunstmest hebben aangebracht, lost het water de meststof op in ionen en spoelt ze in de grond. De ionen zijn niet schadelijk voor microben of planten, maar zijn eerder het voedsel dat ze opnemen. Het proces is hetzelfde voor organische meststoffen zoals compost en mest. Het proces duurt alleen langer omdat de grotere eiwitten en koolhydraten moeten worden afgebroken en omgezet in ionen - exact dezelfde ionen die kunstmest produceert.

U had misschien gedacht dat u dit allemaal niet hoefde te weten over stikstof en kunstmest, maar nu u dat wel weet, kunt u deze informatie gebruiken om betere beslissingen te nemen over kunstmesttoepassingen, of om indruk te maken op uw vrienden en collega's met een aantal interessante weetjes. 🙂