Fosfaattoestand

Fosfaattoestand

De fosfaattoestand is bij natuurherstel op voormalige landbouwgrond vaak de beperkende factor. De meeste vegetatietypen komen alleen voor in een fosfaatarme milieus, terwijl de landbouw gebaat is bij een fosfaatrijk milieu.

Fosfaat (P) komt in de bodem in verschillende vormen voor. Verreweg de meeste P zal aanwezig zijn in meer of minder gebonden vorm. Dit betekent dat de meeste P niet direct beschikbaar is voor planten. Planten kunnen P immers alleen opnemen als het is opgelost. Een verdere tweedeling is het onderscheiden van anorganisch en organisch gebonden fosfaat. In nutriëntenarme systemen, zoals natuurlijke graslanden, is tot 70% van de P organisch gebonden (Sival & Chardon 2002). Onder natuurlijke omstandigheden heeft P de neiging om te circuleren in de organische stofcyclus van de bodem: na afbraak van plantenresten wordt het snel weer opgenomen door de vegetatie.

In landbouwgebieden hoopt P zich juist op in anorganische vorm. Binnen de landbouw wordt de meeste P immers in anorganische vorm toegediend: alle P in kunstmest en het grootste deel van P in dierlijke mest. Bovendien is de hoeveelheid P die toegediend wordt vrijwel altijd (veel) hoger dan de afvoer via oogstproducten. De overtollige P zal zich door de lage oplosbaarheid, de sterke binding aan de bodem en de lage uitspoeling ophopen in anorganische vorm. De verschillende vormen waarin P in de bodem voorkomt zijn schematisch weergegeven in de P-kringloop:

Fosfaat kringloop in de bodem

P in de bodemoplossing is direct beschikbaar voor planten; deze pool is in snel evenwicht met de labiele P, die op zijn beurt weer kan overgaan naar de stabiele pool:

  • door fixatie naar de minerale pool,
  • door immobilisatie in organische stof.

Door verwering kan P uit de minerale pool weer overgaan naar de uitwisselbare pool, door mineralisatie gebeurt dit vanuit de organische stof. De uitwisselbare fractie wordt ook wel 'labiel' P genoemd, en de combinatie van de minerale pool en P in organische stof 'stabiel' P. De overgang tussen de bodemoplossing en 'labiel' P verloopt snel (uren tot dagen), die tussen de 'labiele' en 'stabiele' pool verloopt langzaam (weken tot jaren).

Voor natuurontwikkeling is de P-beschikbaarheid en in mindere mate de totale P-voorraad in de bodem van belang. Zo is bijvoorbeeld de soortenrijkdom in graslanden gekoppeld aan de fosfaatbeschikbaarheid. Vooral in kwelgevoede omstandigheden als blauwgraslanden kunnen gronden aangetroffen worden met een (zeer) hoge P-totaalvoorraad, maar een (zeer) lage P-beschikbaarheid, Pw. Zo vonden onderzoekers de meeste voedselarme soorten bij Pw < 50 µmol/l grond en een P-AL <0.42 mmol P/kg  (Sival et al. 2004) . Dit betekent dus dat in het vooronderzoek de meting gericht moet zijn op het in beeld brengen van de P-beschikbaarheid (bijvoorbeeld P-Olsen).

In onderstaande tabel zijn referentiewaarden voor (nat) schraalland, fauna- en kruidenrijk grasland en landbouwgrond gegeven. In landbouwbodems zijn de waarden vele malen hoger dan voor schraalland! De waarden voor fauna- en kruidenrijk grasland overlappen wel met die in landbouwgrond, vandaar dat dit natuurtype wellicht een alternatief is, als blijkt dat het bereik van lage P-warden niet haalbaar is.

Referentiewaarden fosfaat. De waarden zijn afgeleid van Sival & Chardon (2002), Schoumans et al (2008) en Eurofins (2019). Ze zijn omgerekend uitgaande van een bodemdichtheid van 1,3 kg/l en een laagdikte van 0,3m (P-AL) en 0,5m (P-totaal).

Anorganisch P

De anorganische P in de minerale pool in zure of neutrale gronden is vooral gebonden aan amorfe vormen van ijzer- en aluminium(hydr)oxiden. Hierdoor kan P worden vastgelegd in situaties waarbij ijzerrijk grondwater uittreedt zoals in beekdalgraslanden. In kalkhoudende gronden zijn calciumfosfaten de belangrijkste vorm waarin anorganisch P wordt gebonden, zoals in kalkgraslanden, natte duinvalleien en kalkrijke veengronden.

Een eigenschap van anorganisch P is dat, na toediening aan de bodem, de beschikbaarheid voor het gewas afneemt in de tijd: in het begin snel, later langzamer. P dringt vanuit de uitwisselbare fractie (‘labiel P’) dieper in de bodemdeeltjes (‘stabiel P’). Wanneer P vanuit de bodemoplossing wordt opgenomen door de plant wordt dit normaliter aangevuld vanuit de vaste fase van de bodem. Dit gaat sneller wanneer P zich aan de buitenkant van bodemdeeltjes bevindt ('labiel P') dan wanneer het zich binnen in de bodemdeeltjes bevindt ('stabiel P'). Onder natte, reducerende omstandigheden kunnen bodemdeeltjes (ijzerhydroxiden) in oplossing gaan, en komt toch het P weer beschikbaar voor de planten! Dit iets om meer rekening te houden bij natuurherstel.

Organisch P

Het bodemleven, bacteriën en schimmels, maar ook grotere organismen, zorgen voor het afbreken en mineraliseren van de organische stof (zie pagina bodemleven). Organisch gebonden P in plantenresten komt dus onder normale omstandigheden vrij snel weer voor het grootste deel beschikbaar via mineralisatie. Een uitzondering vormt de situatie waarin bijvoorbeeld door een hoge grondwaterstand de mineralisatie door het bodemleven, wordt geremd en veenvorming optreedt. Het bodemleven heeft immers zuurstof of een andere oxidator nodig voor de afbraak van organische stof. Komt echter door een verlaging van de grondwaterstand of door aanvoer van sulfaatrijk (grond)water een oxidator beschikbaar voor afbraak van het opgehoopte organische materiaal dan kan in korte tijd veel P in oplossing gaan en beschikbaar komen voor de vegetatie!

Iets soortgelijks geldt voor zure zandgronden. Ook daar kan het bodemleven slecht tegen. De mineralisatie wordt geremd en organische stof hoopt zich op in een dikke strooisellaag. Wordt echter de grond door bekalking minder zuur, wordt de organische stof alsnog afgebroken en kan in korte tijd weer veel P beschikbaar komen voor de vegetatie.

Verder lezen

Natuurontwikkeling op voormalige landbouwgronden in relatie tot de beschikbaarheid van fosfaat: evaluatie van verschralingsmaatregelen

Sival et al (2004), Wageningen, Alterra-rapport 951 

Soil for Life

Postma et al (2014) Fosfaatuitmijning voor natuurontwikkeling op  voormalige landbouwgrond in Drenthe; Eindrapport 2010–2014. NMI Rapport 1390.N.10 - VI

 

30 vragen en antwoorden over fosfaat in relatie tot landbouw en milieu

Schoumans et al (2008), Wageningen, Alterra

Van Landbouw naar natuur. Een efficiënte en effectieve aanpak

Van Mullekom et al  Onderzoekscentrum B-ware en het Louis Bolk Instituut