Bemesting ’n balanseertoertjie op dié gronde

Die semi-ariede sandgronde van die Noordwes-Vrystaat bestaan uit windgewaaide sand wat in die verre verlede op ’n eeueoue golwende kleierige oppervlak gedeponeer is. As gevolg van hierdie golwende eienskap kom tydelike watertafels algemeen voor: In droë seisoene word dit deur gewasse benut, maar in nat jare veroorsaak dit erge versuiping met gevolglike opbrengsverliese.

Sonder die watertafel, is die sandgronde eintlik marginaal as dit kom by gewasverbouing as gevolg van hul inherente verdigtings­probleem, lae organiesemateriaal- en voedingstofinhoud, lae waterstoorvermoë asook vatbaarheid vir winderosie. In hierdie artikel word gefokus op die lae vashouvermoë vir voedingselemente, spesifiek stikstof (N), asook die impak wat dit het op die chemiese samestelling van die watertafel onder mielieverbouing. Die resultate wat hier aangebied word, is deel van die ondersoeke deur die Sandgrondontwikkelingskomitee (SOK), met finansiële steun van die Mielietrust.

Een van die belangrikste insette om goeie gewasgroei en -opbrengs te verseker, is om voldoende plantvoedingstowwe – ofte­wel kunsmis – voor, tydens en na plant toe te dien. Die aanvaarde norme is, onder meer, ge­baseer op die tipe gewas, grondtipe en -on­tledings, die opbrengsmikpunt asook die gemiddelde reënval van die omge­wing. Proefwerk oor jare deur produsente in samewerking met kundiges het bygedra tot ’n verfyning van toedieningshoeveelhede van kunsmis op plaasvlak.

Volgens die Fertilizer Handbook (2007) word as riglyn 120 kg N/ha aanbeveel vir ’n mieliegraanopbrengs van 6 t/ha. Adriaanse (2021) beveel 140 kg N/ha vir die boonste 0 mm tot 600 mm grond aan om ’n relatiewe opbrengs van 90% tot 100% te behaal. Vir ’n brutodigtheid van 1 500 kg/m³ is dit gelyk aan 15,5 mg N/kg grond. Indien 75% van die N in die nitraatvorm (NO₃) moet wees (Adriaanse, 2021), moet daar op ’n gegewe tydstip dus 52 mg NO₃/kg grond teenwoordig wees. Toegegee, hierdie syfer is nie staties nie. Is so ’n syfer egter haalbaar op die sandgronde met hul hoë logingspotensiaal – en wat is die eindbestemming van die geloogde NO₃?

Agtergrondinligting en proefpraktyke
In hierdie artikel word die proefresultate gebruik van drie lokaliteite op sandgronde met watertafels (WT’s), naamlik die plaas Deelpan­ van Danie Crous, asook die plase Klipkuil en Vlakvley van Danie Minnaar, almal in die Kroonstad-distrik. Op Deelpan is ’n wisselbouproef met mielies en dekgewasse in November 2016 uitgelê vir die duur van drie groeiseisoene. Van die doelwitte was om die grondvrugbaarheidstatus en watertafelsamestelling te moniteer. Die gemiddelde seisoenale NPK-bemesting vir mielies het onderskeidelik 102 kg/ha, 22 kg/ha en 14 kg/ha beloop.

Op Klipkuil en Vlakvley is stikstof- (N-)toe­dieningsproewe met mielies uitgelê met die doel om die riglyn van N-toediening te verfyn. Die standaard-NPK-bemesting was 76 kg/ha, 20 kg/ha en 12 kg/ha onderskeidelik. Stikstofpeile wat gewissel het tussen 0 kg/ha en 180 kg/ha­is na planttyd toegedien. Die totale N-toe­dienings het dus tussen 76 kg/ha en 256 kg/ha­gewissel. Vir beide proewe is ’n ewekansige blokontwerp met drie herhalings gebruik.

Op al die lokaliteite is plastiekpype van 2 m lank met geperforeerde onderkante op geselek­teerde persele geïnstalleer (Foto 1). Die watertafels is periodiek gemonster met ’n heweltegniek vir die duur van die groeiseisoen (Foto 2). Chemiese ontledings is gedoen deur ’n geakkrediteerde laboratorium.

Effek van hoë reënval op watertafel- en boorgat-NO₃-inhoude (Deelpan, 2018/2019)
Watertafelvlak en verdunningseffek: Hoë reënval (203 mm in April 2019) het die watertafelvlak laat styg van 1,9 m diep tot slegs 0,3 m diep aan die einde van April 2019 (Grafiek 1). Hierdie styging het ’n verdunningseffek op die NO₃-inhoud gehad: ’n Regressie-ontleding (Grafiek 2) toon dat die NO₃-inhoud teen 10 mg/ℓ afgeneem het vir elke 10 cm-styging in die watertafel­vlak. Grafiek 1 dui die verdunning van NO₃ oor tyd aan soos wat die watertafel gestyg het. Dit moet bygesê word dat NO₃-inhoude natuurlik ook kan afneem as gevolg van NO₃-opname deur die mieliewortels.

Loging van watertafel-NO₃ tot in akwifer: As gevolg van die hoë reënval het loging ’n nabygeleë boorgat se NO₃-inhoud van 5 mg/ℓ in Mei 2018 tot 98 mg/ℓ in Mei 2019 laat toeneem (Grafiek 1). Hierdie waarneming is uiters onrusbarend indien die water vir huishoudelike doeleindes of vir vee gebruik sou word. Meer as 20 mg NO₃/ℓ kan karsinogenies (kankerwekkend) wees (Department of Water Affairs and Forestry, 1996).

Watertafelvlak en verdunningseffek (Klipkuil, 2019/2020)
Die afname in Grafiek 3 in NO₃-inhoud vanaf 91 mg tot 28 mg NO₃/ℓ vir die periode 25 November tot 9 Januarie 2020 kan weer eens toegeskryf word aan ’n verdunningseffek. Reënval was 237 mm gedurende hierdie periode, met ’n gevolglike styging in die watertafelvlak vanaf 1,4 m tot 0,8 m in diepte vanaf die grondoppervlak.

Effek van N-kantbemesting op watertafel-NO₃-inhoude (Klipkuil, 2019/2020)
Op 15 Januarie 2020 het die hele proef ’n kantbemesting van 46 kg N (100 kg ureum) ontvang. Grafiek 3 toon dat dit ’n dras­tiese verhoging in die NO₃-inhoud van die watertafel van tot 160 mg NO₃/ℓ veroorsaak het in die opvolgende monsterdatums – terwyl die watertafeldiepte op 0,8 m gebly het. Dit is duidelik dat daar herbesin moet word oor N-kantbemesting (tyd van toediening en hoeveelhede) op die watertafel-sandgronde.

Is daar ’n bewys van watertafel-NO₃-opname deur mieliewortels (Vlakvley, 2020/2021)?
In die vier maande van November 2020 tot Februarie 2021 het 546 mm reën geval wat moontlik versuiptoestande kon veroorsaak. Die gemiddelde graanopbrengs was egter laag teen 3,8 t/ha. Grafiek 4 toon dat, teen die agtergrond van relatief min data, voorlopig bewys kan word dat vir elke 20 mg/ℓ-styging in WT-NO₃, daar ’n opbrengsverhoging van 117 kg mieliegraan/ha gerealiseer word. Hierdie NO₃-opname het heel waarskynlik in die kapillêre sone (waar daar moontlik suurstof teenwoordig is) van die watertafel plaasgevind. Henning (1991) het gevind dat in die sandgronde die kapillêre opstyging van water bokant die watertafel tot 0,6 m kan beloop. ’n Wortelstudie het bevestig dat daar inderdaad mieliewortels in die kapillêre sone was.

Wat gebeur met elemente wat deur kapillêre opstyging op die grondoppervlak neerslaan (Klipkuil, 2019/2020)?
Daar is natuurlik ’n tweerigtingverkeer van elemente (soute) in ’n grondprofiel: Dié wat na onder loog ná reën en dié wat in die kapillêre water opstyg soos die bogrond weer uitdroog – uiteindelik na die grondoppervlak – en dan neerslaan as soute. Hierdie tweerigtingverkeer is veral prominent in die watertafel-sandgronde.

Ontledings van soutneerslae het getoon dat waardevolle (en duur) plantvoedingselemente soos NO₃, PO₄, K, Ca en Mg daarin teenwoordig was (Grafiek 5) wat nou verlore is vir opname deur die mielies. Verder is uiters hoë waardes van onwenslike elemente soos Na en SO₄ gemeet, wat deur afloop in vleie en damme kan beland en grond- en waterbesoedeling veroorsaak. In Grafiek 5 is die Na- en SO₄-waardes deur tien gedeel om in te pas op die Y-as.

Kan die loging van NO₃ beperk word?
Een moontlike oplossing is die gebruik van nitrifikasie-inhibeerders wat die loging van NO₃ in die grond verminder. Hierdie inhibeerders vertraag die werking van die nitrosomonas-bakterieë wat verantwoordelik is vir die omsetting van ammonium (NH₄)-N na NO₃-N. Hierdie inhibeerders is in die handel beskikbaar. In die natuur is hierdie inhibe­ringsverskynsel al lankal beskikbaar: Gras­spesies, insluitend byvoorbeeld graansorghum en babala, produseer wor­teluitskeidings wat nitrifikasie inhibeer sodat grond-N in die minder beweeglike NH₄-vorm bly (Theron, 1951; Subbarao et al., 2007).

Gemiddelde ontledingsdata van twee seisoene op Deelpan toon dat hoër NH₄-N onder ’n natuurlike stand van kweekgras (C. dactylon) gemeet is as onder mielies, terwyl die gras geen kunsmis ontvang het nie (Grafiek 6). Die waarneming word aan die proses van inhibisie van biologiese nitrifikasie toegeskryf. Hierdie bewaring van grond-N in die NH₄-vorm is ’n belangrike dryfkrag om lae NO₃-ekosisteme in gras- en kommersiële lande te skep en te onderhou. Die praktyke om somerdekgewasse in te sluit in wisselbou met mielies en om grasbane tussen lande te hê, kan dus help om NO₃-loging op die sandgronde te beperk om so by te dra tot die beperking van besoedeling van grondwaterbronne.

Samevatting en gevolgtrekkings
Tydens die proefperiode was daar insidente van hoë reënval wat veroorsaak het dat die watertafelvlakke aansienlik gestyg het tot selfs 0,3 m vanaf die grondoppervlak. Hierdie styging in die watervlak het ’n aansienlike verdunning van die NO₃-inhoud veroorsaak. Hierdie verlaging kan meebring dat daar minder NO₃ beskikbaar is vir plantopname. Die hoë reënval het ook veroorsaak dat die NO₃ tot in die akwifer geloog is en ’n ernstige toename in NO₃-konsentrasie veroorsaak het. As aanvaar word dat die akwifer die eindbestemming is van waterperkolasie, moet daar ernstig herbesin word oor die tyd van N-toediening gedurende die groeiseisoen en die peil van stik­stofbemesting op die watertafel-sandgronde.

Daar is gevind dat N-kantbemesting die NO₃-inhoud van die watertafel erg verhoog. Hierdie praktyk behoort ook heroorweeg te word. Ontledings van soutneerslae het getoon dat plantvoe­dingselemente soos NO₃, PO₄, K, Ca en Mg daarin teenwoordig was wat nou verlore is vir plantopname. Verder is uiters hoë waardes van onwenslike elemente soos Na en SO₄ gemeet wat deur afloop in vleie en damme kan beland en grond- en waterbesoedeling veroorsaak.

Die loging van NO₃-N op die sandgronde kan beperk word deur die gebruik van kommersiële nitrifikasie-inhibeerders. Dit kan ook op ’n natuurlike wyse beperk word deur somerdekgewasmengsels wat grasse soos babala en/of voersorghum bevat, in wisselbou met mielies in te sluit, asook deur grasbane tussen lande te plant.

’n Verdere moontlikheid is om mielies met sojabone af te wissel. Die mielies se N-bemestingsvereiste is sowat 30 kg/ha laer as die van monokultuurmielies. Mielies na sojabone se wortelstelsel is gro­ter en gesonder as die van monokultuurmielies. Weens die groter wortelstelsel het dié mielies waarskynlik toegang tot die NO₃-N in die grond en benut so N wat tot buite die wortelsone kan loog. Verder is sojabone se N-bemestingsvereiste veel laer as die van mielies en reageer dit goed op residuele N – om te voorkom dat oortollige NO₃-N weens bemesting in die watertafel beland. Dit is belangrik dat ’n afwaartse N-bemestingspeil wel toegepas word.

Om die waarskynlikheid van NO₃-N-loging te beperk, behoort N toegedien te word soos die mielies dit opneem – dus met bo­bemestings. Ongelukkig pas dit nie goed by die praktyk in nie. Bobemesting kan gewoonlik net tot ses of sewe weke na plant toegedien word, waarna dit onmoontlik raak. Dit sou ideaal wees om ’n deel van die N later toe te dien. Om ’n groot deel van die N voor die plantaksie toe te dien, verhoog die waarskynlike loging en verlies van stikstof baie en is daarom ’n ongesonde praktyk.

Dan … die lig aan die einde van die tonnel: Opname van watertafel-NO₃ deur die wortels het bygedra tot ’n verhoging in mieliegraanopbrengs. Dit is duidelik dat produsente ’n fyn balanseertoertjie op die swak gebufferde watertafel-sandgronde moet doen om die gewas te bemes vir ’n goeie opbrengs, maar terselfdertyd te waak teen besoedeling van die watertafel- en die breër ekologie.

Hierdie artikel is geskryf in samewerking met dr André Nel, Danie Minnaar en Danie Crous, almal SOK-medewerkers.

Bronne

1. Adriaanse, E. 2021. Anorganiese stikstof gee mielies ’n hupstoot. SA Graan/Grain, September: 82 – 83.
2. Botha, ADP. 1963. Die invloed van gras (Eragrostis curvula) op die ammonium- en nitraatstikstof in ’n swart kleigrond. S Afr Tydskr Landbouwet, 6: 3 – 20.
3. Department of Water Affairs and Forestry. 1996. South African Water Quality Guidelines. Volume 1. Domestic Use. 197 pp.
4. Fertasa. 2007. The Fertilizer Society of South Africa. Sixth revised edition. Pretoria, South Africa. 298pp.
5. Henning, JAG. 1991. Die invloed van variërende vrywatervlakke in grond van die noordwestelike OVS op verbouing van gewasse (veral mielies). PhD-proefskrif. Potchefstroomse Universiteit vir Christelike Hoër Onderwys, Potchefstroom. 125 pp.
6. Subbarao, GV, Rondon, M, Osamu, I & Berry, WL. 2007. Biological nitrification inhibition (BNI) – Is it a widespread phenomenon? Plant and Soil, 294 (1): 5 – 18.
7. Theron, JJ. 1951. The influence of plants on the mineralization of nitrogen and the maintenance of organic matter in the soil. J Agric Sci, 41: 289 – 296.