Grond is die mees fundamentele hulpbron vir die produsent, waarsonder voedsel en natuurlike vesel nie geproduseer kan word nie. Hierdie artikel vorm deel van ‘n reeks om hierdie hulpbron toe te lig. Organiese materiaal maak slegs ‘n klein fraksie van die grond uit, maar het ‘n beduidende impak op die eienskappe van grond. Die volgende paar artikels in die reeks oor grond, gaan hierdie belangrike fraksie van grond bespreek.
Die organiese fraksie
Die vaste fase van grond bestaan uit anorganiese minerale (sand, slik en klei) en organiese deeltjies. Die organiese materiaalinhoud van grond in Suid-Afrika is tipies laer as 2% en in die meeste bewerkte landerye, laer as 0,4%. Tog het die organiese materiaal ‘n beduidende impak op die grondeienskappe.
Organiese materiaal bestaan hoofsaaklik uit koolstof (C), waterstof (H), suurstof (O), fosfor (P), stikstof (N) en swael (S), asook ‘n aantal ander elemente wat in kleiner hoeveelhede voorkom. Plantreste (bo- en ondergronds), grondorganismes, dooie diere en ekskresies van lewende diere, is alles bronne van organiese materiaal in grond. In die grond word die toegevoegde organiese materiaal na meer eenvoudige bestanddele afgebreek, wat op hul beurt weer humus vorm. Die wateroplosbare produkte word normaalweg uit die grond geloog.
Humus
Humus verwys na die kolloïdale (baie klein) grondorganiese materiaal wat weerstand teen verdere afbraak bied en gewoonlik aan grond ‘n bruin of swart kleur gee. Dit is tipies die boonste 200 mm tot 300 mm van die grondprofiel wat deur humus verryk en verdonker word. Wanneer organiese materiaal tot die grond gevoeg word, dien dit as voedingsbron vir al die grondfauna en -flora. Dit word tot die basiese organiese komponente afgebreek.
Hierdie basiese komponente bind dan in komplekse verbindings saam, om humus te vorm. Humus is dus ‘n organiese produk wat in die grond vorm. Humuskolloïde kan aan silikaatkleie bind om redelik stabiele organo-klei komplekse te vorm. In dié proses word mineraledeeltjies deur organiese fraksies saamgebind om stabiele groter strukture (aggregate) te vorm (Figuur 1). Organiese humuskolloïde het ‘n hoë soortlike oppervlakte, hoë ladingsdigtheid en ‘n hoë katioonuitruil – kapasiteit. Humus is dus chemies baie reaktief in gronde en verander daarom gedurig.
Funksies van organiese materiaal
Organiese materiaal in die grond bevorder plantegroei deur die effek daarvan op die grond se fisiese, chemiese en biologiese eienskappe:
- Dit het ‘n voedingsfunksie, omdat dit veral stikstof, maar ook ander voedingstowwe vir plantopname beskikbaar stel;
- ‘n Fisiese funksie, omdat dit grondstruktuur bevorder en sodoende bewerkbaarheid, water-infiltrasie, deurlugting en watervashouvermoë bevorder;
- ‘n Chemiese funksie, omdat dit pH-buffering, asook katioon- en anioonuitruilkapasiteit bevorder; en
- ‘n Biologiese funksie, omdat dit ‘n beduidende impak op die aktiwiteit van grondmikrofauna en -flora het.
Humus het ook ‘n indirekte rol in grond omdat dit die opname van mikro-voedingselemente deur plante en die effektiwiteit van onkruiddoders en ander landbouchemikalieë beïnvloed. Die effek hiervan sal uiteraard van een grondtipe na die volgende verskil en ook van omgewingsfaktore soos klimaat en bewerkingsgeskiedenis afhanklik wees.
Plantvoedingstowwe
Organiese materiaal het ‘n direkte en indirekte effek op die beskikbaarheid van plantvoedingstowwe. Organiese materiaal is ‘n bron van N, P, S en ander plantvoedingstowwe wanneer die organiese materiaal deur mikro-organismes gemineraliseer (afgebreek) word. Humus kan ook die voorsiening van voedingstowwe uit ander bronne beïnvloed, deur byvoorbeeld as energiebron vir N-vasleggende bakterieë te dien.
Effek op grondfisiese en chemiese eienskappe
Intensiewe bewerking lei tot die verval van die natuurlike bogrondstruktuur. Hierdie struktuurverval is die gevolg van die mineralisasie van humus. As gevolg van die struktuurverval word die bogrond hard, slaan toe met reënbuie, dit verdig en word kluiterig. Deurlugting, waterinfiltrasie, watervashouvermoë en -dreinering word dus deur gesonde humusvlakke bevoordeel. Die gereelde toevoeging van organiese materiaal lei tot die vorming van organiese komplekse wat gronddeeltjies in krummel en granulêre strukture saambind. Hierdie aggregate help om ‘n los, oop en ontvanklike struktuur te skep.
Water infiltreer en dreineer beter en word beter gestoor. Groter porieë lei tot beter gaswisseling tussen die grond en die atmosfeer. Dit lei tot beter suurstofvoorsiening aan plantwortels, wat vir wortelrespirasie benodig word. Kolloïdale humus dra 20% tot 70% van die katioonuit – ruilkapasiteit van bogronde by (humus het ‘n KUK van ongeveer 200 cmolc/kg). Dít terwyl die suurheid van 3 cmolc/kg tot 14 cmolc/kg varieer.
Effek op grondbiologie
Organiese materiaal is ‘n energiebron vir beide grondfauna en -flora. Die getalle van bakterieë, aktinomisete en fungi word in ‘n groot mate deur die humusinhoud bepaal. Erdwurms en ander fauna se getalle word sterk deur die hoeveelheid vars organiese materiaal in die grond bepaal. Sekere organiese stowwe soos fenoliese sure is toksies vir plante; terwyl ander soos ouksiene, plantegroei bevorder.
Organiese materiaal kan ook ‘n direkte of indirekte invloed op patogene in die grond hê. Voldoende voorsiening van organiese materiaal kan die groei van saprofitiese organismes bevoordeel, terwyl parasitiese organismes onderdruk word. Biologies-aktiewe verbindings soos antibiotika en sekere fenoliese sure kan die vermoë van plante om ‘n patogeenaanval te weerstaan, verbeter.
Die effek van bewerking op humus
Die humusinhoud van grond daal drasties gedurende die eerste tien tot 30 jaar van bewerking, totdat ‘n nuwe ekwilibrium bereik word. By ekwilibrium word humus teen dieselfde tempo gevorm as wat deur mineralisasie verlore gaan. In sandgronde is die degradasietempo vinnig en word hierdie ekwilibrium op ongeveer tien jaar bereik en dan op koolstofvlakke van ongeveer 40% van die oorspronklike vlak. In leemgronde is die degradasieproses stadiger en word die ekwilibrium ná 20 tot 30 jaar bereik. In ‘n warm, nat klimaat is die degradasie vinniger, terwyl dit stadiger is in veral ‘n koel klimaat.
Die koolstofsiklus
Bronne van organiese materiaal in grond is plantreste, dooie plant – wortels, dooie diere, ekskresie van lewende diere en dooie mikroorganismes. Hierdie organiese materiaal word deur ‘n verskeidenheid organismes as energiebron gebruik en in die proses word die organiese materiaal gedegradeer. Hiertydens word plantvoedingstowwe soos N, P, S en mikro-voedingstowwe deur mineralisasie vrygestel. Mineralisasie word gedefinieer as die proses waardeur organiese molekule na anorganiese bestanddele omgeskakel word, terwyl CO2 aan die atmosfeer vrygestel word. Sommige van die vrygestelde stowwe kan tydelik deur mikro-organismes deur immobilisasie vasgelê word. Grond speel dus ‘n belangrike rol in die globale koolstofsiklus (Figuur 2).
Vars organiese materiaal bestaan hoofsaaklik uit koolwaterstowwe, proteïene en vette, asook kleiner hoeveelhede organiese sure, ligniene, wasse en hars. Die suikers en stysels word die vinnigste gedegradeer. Hemisellulose en sellulose neem egter langer. Proteïene word gewoonlik tot aminosure afgebreek wat net so deur mikro-organismes opgeneem word. Vette, ligniene en wasse degradeer stadig en maak dus ‘n belangrike deel van grondorganiese materiaal uit. Indien die C:N-verhouding van toegevoegde organiese materiaal groter as 25:1 is, word al die stikstof deur die mikro-organismes opgeneem en addisionele N word uit die grond uit opgeneem. Daar onstaan dus ‘n te kort aan N in die grond en wanneer die plante ‘n N-tekort ondervind, staan dit bekend as die sogenaamde stikstof-negatiewe periode.
Indien die C:N-verhouding van die toegevoegde organiese materiaal egter kleiner as 25:1 is, word die oormaat N deur die mikro-organismes vrygestel en kan dit deur plante opgeneem word. Die C:N-verhouding van vars organiese materiaal is ongeveer 80:1, terwyl dié van grondorganiese materiaal 12:1 is. Hierdie is die hoofrede waarom organiese materiaal gekomposteer word voordat dit in grond ingewerk word. Indien vars organiese materiaal, met ‘n hoë C:N-verhouding by grond ingewerk word, is dit dus raadsaam om N-kunsmis saam in te werk en sodoende die stikstof-negatiewe periode te voorkom.
Samevatting
Organiese materiaal is ‘n baie belangrike deel van grond. Alhoewel dit op ‘n massabasis maar ‘n klein gedeelte van die grond uitmaak, het dit ‘n groot effek op die grond se fisiese, chemiese en biologiese eienskappe. Dit het ook ‘n groot invloed op die produktiwiteit van grond in terme van produksie van voedsel en vesel vir mens en dier. Grond speel ‘n betekenisvolle rol in die immobilisasie van koolstof vanuit die atmosfeer. Degradasie van grondorganiese materiaal beteken geïmmobiliseerde koolstof wat nou in die atmosfeer is. Boerderypraktyke behoort derhalwe daarop ingestel te wees om koolstof in die grond te bewaar en op te bou.
Vir verdere besonderhede of navrae kontak Martiens du Plessis by martiens@nwk.co.za of prof Cornie van Huyssteen by vanhuyssteencw@ufs.ac.za.
Bronnelys
Brady, N.C. 1990. The nature and properties of soils. 10th ed. Macmillan publishing company, New York.
