Voedingsstoffen

Voedingsstoffen of nutriënten betreffen de chemische componenten in de bodem die de vegetatie gebruikt om zich te ontwikkelen,te groeien, te bloeien en zaden te produceren. De granulaire samenstelling van de toplaag heeft hier invloed op. Een grotere lutumfractie houdt meer voedingstoffen vast. De negatieve lading van de lutumdeeltjes zorgt ervoor dat positieve ionen worden gebonden, samen met de geringe waterdoorlaatbaarheid kan dit leiden tot een ophoping van voedingstoffen in de bodem. Dit leidt doorgaans tot een vruchtbare of zelfs hoogproductieve toplaag in vergelijking met een toplaag waar zand het grootste component vormt. Silt, dat uit grotere deeltjes bestaat, heeft chemisch vergelijkbare eigenschappen als lutum, maar is fysisch eerder te vergelijken met zand, bijvoorbeeld als het om waterdoorlaatbaarheid gaat.

We gaan onderstaand in op:

• Schetsmatige relatie biomassa en maaien.
• Voedingstoffen: niveau en verhouding
• Biomassaproductie
• Stikstof, fosfor en kalium (NPK)
• Invloed van het beheer op de voedselrijkdom
• Bodemonderzoek nutriënten

Over de verhouding van N-P-K-Mg, zie ook het voorlopige Protocol grondonderzoek en bemesting op dijken [Liebrand & Evers, 2018].

We beginnen met een globale uitleg aan de hand van onderstaande figuur. Dat wordt in aparte kopjes daaronder nog verder uitgediept.

Voor deze schetsmatige benadering bestaat geen direct wetenschappelijk onderzoek. Veel literatuur biedt wel onderbouwing voor deze theorie [Boer&Schils, 2011; Sprangers, 1996; Sýkora&Liebrand, 1987, Van der Zee, 1992]

• Gewassen concurreren met elkaar om nutriënten en licht.
• Gewas gebruikt nutriënten via de wortels en slaat deze tijdens het groeiseizoen op in de bovengrondse delen. De verhouding in opslag varieert door het jaar heen. In de winter zitten relatief veel nutriënten in de wortels, in het groeiseizoen relatief veel in de bovengrondse delen. Deze uitwisseling gaat jaarrond door.
• De plant onttrekt nutriënten aan de wortels en levert dit terug aan de wortels. Je ziet dit als het gewas verkleurt en verdort.
• Het ene gewas heeft veel nutriënten nodig en levert een hoge biomassa. Het andere gewas weinig en levert een lage biomassa.
• In het algemeen kun je stellen dat:
• vegetatietypen met een hoge biomassaproductie worden gedomineerd door grassen. Hoogproductieve gemeenschappen op dijken worden meestal gedomineerd door glanshaver, grote vossenstaart en/of of grote brandnetel.
• hoogproductieve vegetatietypen eerder in het jaar tot ontwikkeling komen dan laagproductieve.
• Voor elk vegetatietype geldt dat daarbinnen vroege en late soorten zijn: jaarrond is er sprake van (eerste) bloei en zaadzetting.
• Maaien onderbreekt deze cyclus. In het algemeen is het zo dat gemaaide planten weer tot herbloei en zaadzetting komen, de nabloei. Dit is van belang voor het voortbestaan van de soort.
• In meerjarige gewassen, zoals op dijken aanwezig, zijn meer wijzen van voortplanting dan via zaad. Een grote soortenrijkdom kent dus veel overlevingsstrategieën. Dijkvegetatie heeft zich na vele jaren aangepast aan de onderhoudsvorm van maaien en/of beweiden.

Door te maaien stuur je op twee factoren:

• Verschralen: je snijdt vòòr het verdorren van het gewas bovengrondse biomassa af en je voert dit af waardoor je op lange termijn nutriënten onttrekt.
• Vegetatiesamenstelling: door het maaitijdstip bewust te kiezen kun je bepaalde soorten benadelen of bevoordelen. Een vroege maaibeurt onttrekt relatief veel biomassa uit productieve vegetatietypes. En geeft meer licht en ruimte aan soorten die wat later in het seizoen tot ontwikkeling komen. Dat zijn in het algemeen kruiden.

Voedingsstoffen: niveau en verhouding

Voor de beschikbaarheid en opname van voedingsstoffen in de bodem zijn zowel de mate van aanwezigheid (niveau) als de verhouding tussen de verschillende voedingsstoffen van belang. Een gebrek aan een, voor de groei belangrijke, voedingsstof kan de opname van andere voedingsstoffen belemmeren, hoewel deze wel in voldoende mate aanwezig zijn.

Het voedingsstoffenniveau en de verhouding van de belangrijkste bodemnutriënten wordt grotendeels bepaald door de granulaire samenstelling. Daarnaast kan bemesting het voedingsstoffenniveau (tijdelijk) sterk verhogen.

Een hoge voedselrijkdom leidt in het algemeen tot een hoge biomassaproduktie. Een hoge biomassaproduktie heeft in het algemeen een negatief effect op de soortenrijkdom. Bij een hoge biomassaproduktie is de soortenrijkdom in het algemeen lager dan bij een lagere biomassaproduktie.

Sprangers [1996] constateert ook dat vanuit een stikstofvoorraad in de bodem bij voldoende vocht mineralisatie en en stikstoflevering optreedt. Bij dijken die nog niet zijn verschraald kan door variatie in droogte en vocht dus een schommeling in biomassaproductie ontstaan.

Het voedingsstoffenniveau kun je bepalen met een bodembemonstering. De mate waarin de voedingsstoffen beschikbaar zijn voor de planten verschilt door het jaar heen. In het vroege voorjaar en de winterperiode is de beschikbare hoeveelheid relatief hoog, in het overige deel van het jaar aanzienlijk lager doordat veel voedingsstoffen dan zijn opgenomen door de planten. De bodembemonstering kan dan ook het beste plaatsvinden voordat de voorjaarsgroei op gang komt (maart).

Biomassaproductie

De biomassaproductie van de dijkvegetatie drukken we uit in de hoeveelheid droge stof per ton per hectare per jaar. Een laag productieve vegetatie levert max. 3 ton/ha/jaar.

Boer&Schils [2011] stellen dat er een duidelijk verband is tussen biomassa/voedselrijkdom en soortenrijkdom. In onderstaande figuur is dit verband weergegeven. Daardoor is ook te zien dat bij een te ver doorgevoerd verschraling de soortenrijkdom weer afneemt. In voedselrijk grasland domineren snelgroeiende grassen als Engels raaigras en Veldbeemdgras. Deze vormen een dichte zode. Hierdoor krijgen andere soorten vrijwel geen kans te ontkiemen of te groeien.  Beheer kan op twee manieren ingrijpen op deze concurrentiekracht van snelgroeiers.

1. Bij beheer waarbij maaisel met de opgenomen bodemnutriënten worden afgevoerd, treedt verschraling van de bodem op. Bij een lager aanbod van voedingsstoffen lopen grassen minder sterk uit. Andere planten krijgen de ruimte om te kiemen en zich te vestigen.
2. Snelgroeiende, hoog opgaande grassoorten verhinderen door hun concurrentiekracht een hoge soortenrijkdom. Door te maaien op het tijdstip dat deze grassoorten maximaal hebben geïnvesteerd in de bovengrondse delen en de bloeiaren komen ze niet tot bloei en zaadzetting. Hierdoor  hebben ze weinig reserve om zich te herstellen. Voor veel snelgroeiende grassen ligt dit tijdstip in de eerste helft van mei. Maaisel van dit tijdstip bevat nog veel eiwitten en is gewild bij melkveehouders waardoor de afzet aantrekkelijk voor hen kan zijn.

Op waterkeringen die doorgaans uit klei zijn opgebouwd is dit risico niet heel groot, wel op de meer zandige taluds.

Van der Zee [1992] legde in één onderzoek op rivierdijken een relatie tussen het vegetatietype en de opbrengst droge stof per hectare per jaar: productieweilanden (8,2), verruigde hooilanden (7,5), glanshaver hooiland (6,2), kamgras weiland (5,2) en droge stroomdalgraslanden (<4).  Hoe lager de productie, hoe lager het gewichtsaandeel grassen in de samenstelling.

Stikstof, fosfor en kalium (NPK)

De belangrijkste voedingsstoffen voor planten zijn stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K). Deze voedingsstoffen worden ook wel macronutriënten genoemd.

Er is een relatie tussen het gehalte van de macronutriënten en de structuur en soortensamenstelling van de vegetatie.

• “Zo is bekend dat juist bij zeer lage concentraties anorganisch fosfor (Pi) in de bodem planten gaan investeren in breedvertakte wortelstelsels. Dit gaat overigens wel ten koste van de ontwikkeling in verticale (diepte) richting.” [RWS, 2012, p. 25]
• Bij voldoende aanwezigheid van fosfor en kalium leidt een hoog gehalte aan stikstof meestal tot een hoogproductieve vegetatie met vaak hoogopgaande ruigtekruiden. Dergelijk vegetaties hebben vaak een minder goed ontwikkeld wortelstelsel terwijl de geslotenheid op maaiveldniveau matig tot slecht is.
• "Op klei- en zavelige bodems is stikstof normaliter de limiterende factor. Het stikstofgehalte in de bodem fluctueert in de seizoenen. In de zomer bevat de vegetatie veel stikstof en is het stikstofgehalte in de bodem het laagst. Hierdoor is een exacte bepaling van het stikstofgehalte in de bodem die representatief is voor een bepaald dijkvak niet eenvoudig. De meeste plantensoorten hebben een duidelijke relatie met bepaalde bodemparameters waarvan stikstof een van de belangrijkste is. Door de stikstofindicatie van alle plantensoorten waaruit een vegetatie bestaat te middelen wordt een goed beeld verkregen van het gemiddelde stikstofgehalte van de bodem waarop de vegetatie groeit. Wanneer het stikstofgehalte van de bodem verandert, verandert meestal ook de samen-stelling van de vegetatie en daarmee de stikstofindicatie van alle soorten samen. Bij de monitoring is de stikstofindicatie van alle soorten gebruikt om voor elk onderzoeksjaar het stikstofgehalte van de bodem vast te stellen." [Liebrand e.a., 2024, rapport thema 1, p.78]
• In een normaal ontwikkelde vegetatie die bestaat uit grassen en kruiden leidt een verhoogd stikstofgehalte tot relatief grote, concurrentiekrachtige exemplaren van bijvoorbeeld Fluitenkruid en Gewone berenklauw. Hierdoor komen andere soorten in het gedrang en kunnen ze zelf worden weggeconcurreerd. De hierdoor ontstane hoogopgaande, hoogproductieve vegetaties hebben vaak een minder goed ontwikkeld wortelstelsel terwijl de geslotenheid op maaiveldniveau matig tot slecht is.
• Een tekort aan stikstof in grasland is vaak zichtbaar door een verkleuring van het gewas van groen naar geelgroen.
• Een hoog gehalte aan stikstof in grasland is vaak zichtbaar door een verkleuring van groen naar donkergroen of zelfs blauwgroen.

Invloed van het beheer op de voedselrijkdom

Het beheer van de dijkvegetatie heeft effect op de voedselrijkdom van de bodem. Bij maaibeheer met afvoer van het maaisel worden met het maaisel ook bodemnutriënten afgevoerd. Wanneer deze onvoldoende worden aangevuld kan er een gebrek ontstaan aan een of meerdere nutriënten. Hierdoor kan de groei van de vegetatie worden verstoord. Bij beweiding treedt verplaatsing van bodemnutriënten op: de schapen eten op het talud terwijl de schapenmest met (een deel van) de bodemnutriënten vrijwel alleen op de vlakke delen terecht komen. Hierdoor verschraalt het talud terwijl de vlakke onderberm of kruin wordt verrijkt.

Klepelen leidt tot verrijking met nutriënten. Atmosferische depositie zorgt voor input van voedingsstoffen, vooral stikstof. Hierdoor treedt verrijking van de toplaag op. De vegetatie neemt naast de voedingsstoffen uit de bodem ook de uit de atmosfeer afkomstige voedingsstoffen op.Na het maaien waarbij het maaisel niet wordt afgevoerd komen na vertering van het maaisel al deze voedingsstoffen weer beschikbaar voor de planten.

Uiteraard leidt actief bemesten ook tot toenamen van voedingsstoffen. Een gerichte mestgift door de beheerder om bepaalde problemen met voedingsstoffen tegen te gaan is niet doelgericht. Het is verstandig dit te doen op basis van bodembemonstering. Onder minder gunstige groeisomstandigheden, zoals direct langs de kust, draagt een jaarlijkse mestgift bij aan de geslotenheid van de grasbekleding, zeker in wanneer de dijk wordt beheerd met beweiding.

Bodemonderzoek nutriënten

Een bodemonderzoek naar de aanwezigheid van nutriënten (voedingsstoffen) kan aanleiding zijn tot het toepassen van een gerichte startbemesting al dan niet in combinatie met bekalking. De beheerder kan bij het onderzoek het beste werken volgens een vast protocol.