Mikrobiese aktiwiteit bepaal vlakke van grond- organiese materiaal

’n Nuwe bestuursingesteldheid wat die rol van mikro­bes beklemtoon om gewasreste in grond- organiese materiaal om te skakel, moet deur landbougrondgebruikers oorweeg word om volhoubare grondgesondheid te verseker. Dit is die mening van prof Stuart Grandy van die Grond­gesondheidsinstituut in die Verenigde State van Amerika (VSA).

Hy was een van ’n klompie internasionale navorsers en ’n handvol Suid-Afrikaanse produsente en navorsers wat hul ervaring en resultate gedeel het tydens die Jack Human-bewaringslandbouweek by die Landbouweekblad-bewaringslandboukonferensie in Stellenbosch in Augustus.

Prof Grandy spesialiseer in grondbiogeochemie en grondvrugbaarheid en hy het bespreek hoe grond weer toenemend ’n optimale biodiversiteitsgedrewe landbouhulpbron kan word. Prof Grandy en sy span het oor die afgelope dekade baie op die impak van gewasrotasie gefokus, ook in samehang met die rol van dekgewasse in die bevordering van mikrobiese prosesse om grondgesondheid te verbeter.

Wortels is belangrik
Prof Grandy, ’n mededirekteur van die Sentrum vir Grondbiogeochemie en Mikrobiese Ekologie aan die Universiteit van New Hampshire in die VSA, het gesê die wortels van hoofgewasse en van dek- of metgeselgewasse is een van die beste oplossings vir grondgesondheid.

“Landbougrond moet reg deur die jaar – dus in wese altyd – lewendige wortels van die een of ander aard bevat, waarin mikro­bes hoofsaaklik deur die wortelsappe gevoed word om optimale grondgesondheid te verseker.”

Een van die metodes wat hy en sy span ondersoek om meer grondbiomassa vir langer tydperke in die grond te hou, is om die verwering of kompostering van die biomassa te onderdruk. “So kan dit vir langer as normale tydperke beskikbaar bly om die mikrobes en ander biodiversiteit te voed. Dit is die mikrobiese eienskappe van die grond wat sal bepaal hoeveel van die gewasreste na organiese materiaal omgeskakel word,” het hy gesê.

Verstaan dit beter
Hy meen landbouers moet poog om beter te begryp hoe lewendige grondorganismes ontstaan. “So sal ons grondgehalte beter kan verstaan en nuwe bekostigbare bestuurstegnieke vir beter grond kan ontwikkel. Daar is geglo dat nuwe grondlewe ontstaan uit die mikrobiese ensiem­ontbinding van biomassa wat dan nuwe grondlewende organismes word. Ons moet egter verstaan wat die rol van mikro­bes en lewende wortels in die vorming van gesonde grond is,” het hy bygevoeg.

Navorsing in sy grondlaboratorium het bevestig dat die organiese materiaal wat direk deur die mikrobes beweeg, die nielewende biomassa in die grond word en dat dit nie van buite die mikrobes kom nie.

“Dit is nie onverteerbare materiaal of klein partikels wat uitgeskei word nie, maar die mikrobiese sel self wat die nuwe nielewende grondmateriaal word. Die pleidooi is dus vir ’n nuwe bestuurstelsel wat vra vir die ontbinding van biomassamateriaal en vir die vor­ming van mikrobiese biomassa­produksie oor ver­loop van tyd. Die optimale mikrobiese gehalte van grond is die sleutel tot volhoubare organiese materiaal,” het prof Grandy gesê.

Volgens hom is die mikrobiese sel soos die oog van ’n naald waardeur alle natuurlike organiese materiaal in die grond moet beweeg. “Daarom reguleer die mikrobiese selfisiologie self hoeveel van die oesreste werklik grond- organiese materiaal sal word. Dit is die selomhulsels van dooie mikrobes self wat die organiese materiaal word.”

Groeidoeltreffendheid en groeitempo
Prof Grandy onderskei tussen mikrobiese­ groeidoeltreffendheid en mikrobiese groeitempo om die doeltreffendheid van plantreste se omskakeling in grond-organiese materiaal te meet. So word plantreste dan eers mikrobiese biomassa, voordat dit omskakel na nuwe grond- organiese materiaal. Die groeidoeltreffendheid sal bepaal hoeveel van die plantreste in nuwe grond­materiaal omgeskakel kan word en ook hoeveel stikstofvervaardigende elemente daaruit kan ontwikkel.

Met erkenning aan Cynthia Kallenbach, tans ’n assistentprofessor, het prof Grandy vertel dat hulle in 2016 in die laboratorium bewys het dat grond- organiese materiaal uit mikrobiese aktiwiteit ontstaan, nadat die mikrobes met glukose vanaf plantwortels gevoer is. “Dit is wat die mikrobiese selle nodig het om self grond- organiese materiaal te vorm. Die hoeveelheid materiaal wat ontwikkel, is baie nou verwant aan die mikrobiese groeidoeltreffendheid of aktiwiteit en aan die teenwoordigheid van swamme in hierdie stelsels.”

Hy het bygevoeg dat die teenwoordigheid van die mikrobes, hul samestelling en aktiwiteit die hoeveelheid nielewende grond- organiese materiaal wat uit plantreste geproduseer word, bepaal. “Dit het baie meer te doen met wat die mikrobes vreet as watter soort mi­krobes dit is, of hoe hulle funksioneer.”

Gewasrotasie bied meer koolstofopsies
Sedert 2016 het die Grondgesondheidsinstituut baie inligting vrygestel oor die voordele van gewasrotasie in graanproduksie. “Ons het gekyk na die rol van chemie teenoor natuurlike plantkoolstofvervaardiging en na tyd- en ruimtelike biodiversiteit asook die interaksie tussen plant- en mikrobiese lewe tydens langtermyngewasrotasiestelsels.”

Deur gewasrotasie verander die aard, hoeveelheid en gehalte van natuurlike koolstofinsette en die omgewing waarin grondmikrobes deurentyd leef en vermenigvuldig. Dit het ’n reuse-impak op grondmikrobegemeenskappe en hul vermoë om self nuwe grond- organiese materiaal te ontwikkel.

Dekgewasse bied meer hulpbronne
Hallenbach se laboratoriumresultate is by die Kellogg Biologiese Sentrum in Michigan in die VSA getoets waar ’n konvensionele mielie-­sojaboon-koring-wisselboustelsel met ’n organiese mielie-raaigras-sojaboon-koring-klawer-mengsel vergelyk is. Buiten vir die dekgewasse in die organiese blok is beide persele eenders bestuur.

Op die organiese graan- en dekgewasaanplanting, waar minimumgrondbewerking vir onkruidbeheer gedoen is, maar geen chemiese insette toegedien is nie, was die grond- organiese koolstofproduksie aansienlik hoër as in die konvensionele rotasie.

“Die organiese blok het baie minder koolstofaanvulling gekry omdat die produktiwiteit laag is en nie deur kunsmisinsette verhaas is nie. Tog was die organiese koolstofvervaardiging bykans 3% hoër as in die konvensionele blok. Ons wou vasstel hoekom.”

Optimale omskakeling van oesreste
Die vermoede was dat dit met die dekgewasse verband hou omdat hulle C:N-verhouding optimaal is en die wortels van dekgewasse die grondlewe en mikrobevoeding en -groei baie kan bevorder. Volgens prof Grandy dink hy nie werklik aan die vergelyking as konvensioneel teenoor organies nie, maar veel eerder as stelsels met dekgewasse teenoor dié sonder dekgewasse, want dít is wat belangrik is vir die optimale omskakeling van oesreste in bruikbare organiese materiaal.

Die verwagting was dat die dekgewasse wat meer organiese koolstof produseer mikrobeselle so sal verbeter dat die maksimum hoeveelheid nuwe grond- organiese materiaal ontstaan. So word meer hulpbronne dus in grondkoolstof omgeskakel deur hoër mikrobiese groeidoeltreffendheid en mikrobiese groeitempo.

Sigbare bewys
“Om koolstofinsette wat in die mikrobiese gemeenskappe vrygestel word en die omskakeling daarvan te kan meet, is nuwe koolstofinsette met isotopiese merkers in die grond gesit in beide die proefblokke. So kon ons die koolstofinsette en hul omskakeling na organiese materiaal in beide blokke volg” het prof Grandy verduidelik.

Die mikrobiese biomassa in die blok met dekgewasse was aansienlik hoër as in die blok daarsonder. In die blok met dekgewasse was die mikrobiese groeidoeltreffendheid 10% hoër as in die mielies-sojaboon-koring-rotasieblok sonder dekgewasse (55% van die mikrobes in die organiese blok teenoor 45% in die konvensionele een word omgesit in nuwe organiese biomassa of grond- organiese materiaal).

Mikrobiese aktiwiteit in die blok met dekgewasse is dus heelwat meer, want meer biomassa beteken meer mikrobiese groeidoeltreffendheid en groter mikrobiese aktiwiteit, wat volhoubare en kostedoeltreffende gewasproduksie deur optimale omskakeling van plantreste na nuwe grondlewe verseker.