Verzurende werking van kunstmeststoffen

Oorzaken

De toediening van kunstmeststoffen kan leiden tot verzuring van de bodem. In kalkarme bodems leidt dit tot een pH-verlaging, maar in kalkrijke gronden is dat niet het geval door de bufferende werking van de aanwezige koolzure kalk. Door de chemische reactie die hierbij plaatsvindt, verdwijnt er wel geleidelijk kalk uit de grond als langdurig verzurende meststoffen worden toegepast.

De mate waarin meststoffen een verzurende werking hebben hangt af van de chemische samenstelling van de meststof, de opname door het gewas van kationen en anionen uit de meststof en de microbiële omzetting in de bodem van ammonium in nitraat. Meststoffen bestaan uit zouten en afhankelijk van de samenstelling van de zouten in de meststof reageert de meststof zuur (pH-verlagend), basisch (pH-verhogend) of neutraal. De chemische samenstelling heeft met name bij kalkmeststoffen grote invloed: verhoging van de pH van de bodem.

Verder heeft een verschil in opname door het gewas van kationen en anionen effect op de pH. De opname van kationen door planten, zoals NH4+, K+, Ca2+ en Mg2+, leidt tot een uitscheiding van H+‑ionen, die verzuring geven in het wortelmilieu. De opname van anionen, zoals NO3-, H2PO4-, HPO42-, PO43- en SO42- leidt tot een uitscheiding van OH--ionen, die basisch werken. Als het gewas evenveel kationen als anionen opneemt, is het effect op de pH neutraal. Als het meer anionen dan kationen opneemt, heeft dat een basische werking en als het meer kationen dan anionen opneemt, heeft dat een verzurende werking. Het gaat hierbij zowel om de ionen die met de meststoffen worden toegediend als de ionen die al in de bodem aanwezig zijn (in het bodemvocht en aan het adsorptiecomplex van de bodem).

Ammoniumstikstof wordt in de bodem door nitrificerende bacteriën omgezet in nitraatstikstof. Deze microbiële omzetting heeft een verzurende werking. Bij toediening van ureum vindt in de bodem eerst een omzetting plaats van ureum naar ammonium onder invloed van het bodemenzym urease. Deze omzetting geeft een basische reactie. Daarna wordt ammonium opgenomen door de plant of treedt nitrificatie op van het ammonium, wat verzurend werkt. Het uiteindelijke (netto) effect van de toediening van ureum is dat het verzurend werkt in de bodem.

Het effect van de toediening van meststoffen op de pH van de bodem is een resultante van de bovengenoemde effecten.

De toediening van meststoffen en de opname van ionen door het gewas veroorzaakt schommelingen van de pH in het bodemvocht. De precieze invloed van een bepaalde meststofgift op (het verloop van) de pH in een groeiseizoen is lastig te voorspellen, omdat processen als nitrificatie en ionenopname afhankelijk zijn van klimaat- en weersomstandigheden, de grondsoort en het type gewas. Het effect van een meststof op de pH moet dan ook gemiddeld over de jaren worden bezien.

Daarnaast zijn er nog andere processen die de pH van de bodem beïnvloeden. Dit zijn de atmosferische depositie van stikstof en zwavel (zure depositie), denitrificatie en vervluchtiging van stikstof, uitspoeling van nutriënten, buffering door het adsorptiecomplex en de balans tussen anionen en kationen die met het oogstproduct worden afgevoerd.

Basenequivalent

De verzurende of basische werking van minerale meststoffen wordt weergegeven in basenequivalenten (be). Dit getal geeft het uiteindelijke effect van de meststof weer na toevoeging aan de bodem en wordt uitgedrukt in kg CaO per 100 kg meststof. Bij een be lager dan -5 wordt de meststof als zuurwerkend aangemerkt, bij een be hoger dan +5 als basisch werkend en bij een be tussen -5 en +5 als neutraalwerkend. Een be van +5 wil zeggen dat de basische werking van 100 kg van de meststof even groot is als die van 5 kg CaO. Een be van -5 houdt in dat 5 kg CaO nodig is om de verzurende werking van 100 kg van de meststof te neutraliseren. In tabel 1 zijn de basenequivalenten van een aantal veelgebruikte meststoffen weergegeven bij toepassing op bouwland.

Het basenequivalent van een meststof wordt berekend met de formule van Pierre-Sluijsmans  (op basis van de gehalten van de nutriënten in de meststof in procenten):

1 x CaO% + 1,4 x MgO% + 0,6 x K2O% + 0,9 x Na2O% - 0,4 x P2O5% - 0,7 x SO3% - 0,8 x Cl% - n x N%

De formule is deels gebaseerd op een theoretisch, scheikundige benadering en deels op proefervaringen. De waarde voor 'n' is 0,8 voor grasland en 1,0 gemiddeld voor bouwland. De factor n is in feite afhankelijk van het gewas. Naarmate een gewas meer van de toegediende stikstof opneemt, is de waarde van n kleiner.

Bij gebruik van de formule is het belangrijk dat alle nutriënten die in de meststof zitten, worden meegenomen. Met name bij samengestelde meststoffen worden meestal alleen de NPK-gehalten op de verpakking weergegeven. Het weglaten van nutriënten in de formule die wel in de meststof zitten (bijvoorbeeld Cl), leidt tot een verkeerd berekende waarde. Een kanttekening is dat de formule geen onderscheid maakt naar de stikstofvorm in de meststof, terwijl ammonium-N een sterker verzurend effect heeft dan nitraat-N.

Klik op de tabel om deze te vergroten

Verzurende werking.jpg