Stikstof kan mielies maak of breek

Gepubliseer: 8 Julie 2020

1978
Kobus van Zyl,
senior landboukundige, Omnia Kunsmis

My mielies is geel! Wat kan die probleem wees? Die maklike antwoord is dat die grond nat is en dat die stikstof geloog het.

Die waarheid is dat die stikstof wel kon loog. Loging is egter nie die enigste probleem wat voorkom wanneer grond koud en nat is nie. Dalk is dit nodig om die vergrootglas uit te haal en te bepaal wat die probleem werklik is – sonder om aannames te maak.

Ammonium en ook nitriet is van die tussenprodukte wat onder sekere omgewingstoestande (’n tekort aan suurstof of versadigde gronde) tot toksiese vlakke in die grond kan opbou (Figuur 1).

Figuur 1: Die nitrifikasieproses in grond.
Bron: Aangepas vanaf Hoeft et al., 2000

Die toksiese effek neem drasties toe in die afwesigheid van nitraatstikstof (NO3-). Ammoniumtoksisiteit sal wortelontwikkeling en ook wortelopname van katione soos kalsium (Ca), magnesium (Mg), kalium (K) en ook mikro-elemente soos sink (Zn), yster (Fe), mangaan (Mn) en koper (Cu) beperk. Waterversadigde grond sal verder lei tot swak wortelontwikkeling, aangesien plantwortels suurstof en warm grond (20˚C en hoër) vir optimale groei en ontwikkeling benodig.

Komplekse prosesse vind in die grond plaas om plantreste en toegediende kunsmis om te skakel na die vorm wat geskik is vir plantopname. Stikstof is besonder dinamies in die grond en kan weens omgewingstoestande vinnig verander. Dit is belangrik om te verstaan wat met stikstof in die grond gebeur voordat dit deur die plant opgeneem kan word.

Nitrifikasie is die proses wat plaasvind wanneer ammonium (NH4+) wat vanaf verrottende plantreste of bemestingstowwe kom, omgeskakel word na nitraat (NO3-) (Figuur 1). Soos met enige biologiese sisteem speel eksterne faktore ’n belangrike rol in die tempo van nitrifikasie.

Die tempo van nitrifikasie word drasties beperk deur die volgende omgewingstoestande:

Grondtemperatuur
By lae grondtemperature word die nitrifikasieproses drasties vertraag (Grafiek 1). Die vertraging kan seisoenaal wees (byvoorbeeld in die winter) of dit kan in die normale groeiseisoen (byvoorbeeld somer) voorkom vanweë veranderings in die weer (baie reën) wat die grond (veral sandgronde) drasties laat afkoel. Grondmikrobes en -ensieme (urease-ensieme) is besonder gevoelig vir grondtemperature en sal nie optimaal funksioneer onder dié toestande nie.

Grafiek 1: Die invloed van grondtemperatuur op nitrifikasie.
Bron: Aangepas uit IPNI, Nitrogen Notes, Number 4

In ’n studie deur dr Koos Bornman, Venessa Moodley en kollegas van Omnia Kunsmis waarin 220 sandgronde se urease-ensiemaktiwiteit bestudeer is, was dit opmerklik dat die urease-aktiwiteit by ’n grondtemperatuur van 20˚C na minder as die helfte van die optimum geval het. Die omskakeling van ureum na ammonium sal baie stadig of glad nie plaasvind onder dié toestande nie.

Nitrifikasie sal in die meeste gronde optimaal wees tussen 25˚C en 30˚C. Grondtemperature kan ook geweldig wissel tussen verskillende gronddieptes. Bogrondtemperature is meestal heelwat hoër as ondergrondtemperature, terwyl ondergrondtemperature meer stabiel is – veral vroeg in die seisoen (lente). Groot wisselings tussen dag- en nagtemperature kan in die bogrond van sandgronde voorkom.

Grond-pH
Nitrifikasie word drasties beperk deur ’n lae grond-pH (suurgrond). Die groep bakterieë (nitrobakterieë) wat verantwoordelik is vir die omskakeling van ammonium na nitraat is besonder gevoelig vir suurgrond.

Nitrobakterieë benodig ook genoegsame kalsium en mikro-elemente vir optimale werking. Die hoeveelheid nitraat wat tydens die nitrifikasieproses vanaf ammonium kan omskakel, word in Grafiek 2 aangetoon.

Grafiek 2: Die invloed van grondsuurheid (pH) op die nitrifikasie van 20 mg stikstof (N) toegedien as ammoniumsulfaat.
Bron: Aangepas uit Mengel et al., 2001

Dit is duidelik dat nie net die hoeveelhede nitraat wat omgeskakel word, beïnvloed word nie, maar ook die tempo waarteen die omskakeling plaasvind. In dié spesifiek geval is aanvanklik 20 mg stikstof (alles in ammoniumvorm [NH4+]) toegedien as ammoniumsulfaat onder optimale grondtemperatuur- en grondvogtoestande.

Volgens die data in Grafiek 2 kan dit onder ideale grondvog-, grondtemperatuur- en grond pH-toestande tussen 21 dae en 35 dae neem om ammonium na nitraat om te skakel. Plantopname van ammonium sal die wortelsone verder versuur, terwyl die opname van nitraat ’n styging in pH sal bewerkstellig.

Die data bevestig net weer die belangrikheid van voldoende hoeveelhede nitraat in ’n plantermengsel en selfs in pre-plant-kunsmis. Die kombinasie van ammonium en voldoende nitraat in die kunsmis sal ongetwyfeld die beste reaksie tot gevolg hê.

Grondvog
Grondwaterinhoud speel ’n belangrik rol tydens die nitrifikasieproses. Wanneer die grondprofiel tydelik versadig is, behoort die vertraging van die nitrifikasieproses van korte duur te wees. As die grondprofiel in die ondergrond waar kunsmis vooraf toegedien is egter vir langer periodes versadig is, sal die nitrifikasieproses drasties ingeperk word of glad nie plaasvind nie.

Aangesien geen of ’n baie beperkte hoeveelheid suurstof onder waterversadiging (Figuur 2) voorkom, kan die ammoniumkonsentrasies opbou (Figuur 1), wat baie negatiewe gevolge kan hê.

Figuur 2: Skematiese voorstelling van grondvogstatus.
Bron: Aangepas uit IPNI, Nitrogen Notes, Number 4+

Dr Bornman beskryf ammoniumtoksisiteit op jong mieliesaailinge en ook ouer mielieplante, veral in suur ondergronde, as ’n ernstige opbrengsbeperkende faktor. Die opbrengsverliese kan tussen 15% en 60% wissel.

Ammoniumtoksisiteit is veral prominent wanneer kunsmis geen of besonder min nitraatstikstof bevat (Foto 1 en Foto 2). Nitrifikasie sal selfs onder heelwat droër grondtoestande (tot net voor permanente verwelkpunt) steeds plaasvind. Die optimale grondvogtoestande vir nitrifikasie is by veldwaterkapasiteit waar die grond nat en warm is, maar voldoende suurstof teenwoordig is om die proses te laat plaasvind.

Die groen mielies is geplant met voldoende ammoniumnitraat in die plantermengsel, terwyl
die geel mielies geen ammoniumnitraat in die plantermengsel gehad het nie.

Alle stikstof in die grond sal uiteindelik die nitraatvorm (NO3-) aanneem. Denitrifikasie van nitraat kan plaasvind wanneer gronde versadig is en geen suurstof beskikbaar is nie. Dié proses word deur grondmikrobes veroorsaak, wat nie afhanklik is van suurstof nie. Stikstof ontsnap dan as stikstofgas (N2O en N2) in die atmosfeer.

Tipiese simptome wat kan voorkom onder koue, nat toestande.

Stikstofbronne wat as bemesting toegedien word of uit verrottende plantreste mineraliseer, sal almal dieselfde proses van nitrifikasie deurmaak. Met die nitrifikasieproses asook al die moontlike risiko’s van omgewingstoestande in gedagte, maak dit sin om weer mooi te kyk na die prosesse waaraan verskillende stikstofbronne blootgestel is.

Elkeen van die stikstofbronne het voordele en nadele (Tabel 1). Maak seker dat die bron wat op die plaas die verskil moet maak, meer voordele as nadele het.

Gewasse vergeel nie net weens stikstoftekorte nie. Onkruiddoderskade, genetiese verskille asook tekorte aan swael (S), magnesium (Mg), sink (Zn), yster (Fe) en mangaan (Mn) kan ook lei tot vergeling van plante. Hoë aalwurmdruk kan lei tot swak opname van voedingstowwe en plante ook laat vergeel. ’n Kombinasie van die bogenoemde kan ook vir die vergeling verantwoordelik wees. Onthou, baie stikstof in ’n skadelike vorm soos ureum of ammonium (NH4+), is baie minder werd as ’n bietjie stikstof in die regte vorm (ammonium [NH4+] en nitraat [NO3-])wat plantopneembaar is.

Die produsent behoort sy keuse met ’n ervare Omnia-landboukundige te bespreek en moet verseker dat elke kilogram stikstof op die plaas effektief en produktief benut word.