Begrippen uit de bodemchemie
Als het assimilatie predicaat niet voldaan wordt dan heeft dat, als beschreven in het hoofdstuk de puzzel, ook zeer grote effecten op de natuur, de landbouw, het winveld, het weer en het klimaat. W.H. Dingeldein was op zoek gegaan naar de oorsprong van de Dinkel, waarin hij als een van de onderwerpen, de kracht van het water in de Dinkel nader bestudeert. De Dinkel was veel schoner in de 2e wereldoorlog, toen de (Textiel) fabrieken in Duitsland en Nederland, die veel water oppompten, op halve kracht draaiden, terwijl de depositie van stikstof toen groter was dan ooit tevoren. Dat was opvallend want uitgerekend de stichter van de landbouwhogeschool te Wageningen, Winand Staring, heeft al een halve eeuw eerder veel tijd besteed aan de bepaling van het peil in beken, om de bolling van de grondwaterspiegel te kunnen bepalen tussen een paar sloten, om de inzet van watermolens te kunnen plannen, in verband met het malen van meel en het vervaardigen van aanverwante landbouw producten. Dingeldein vond op z'n zoektocht zelfs resten van watermolens uit 1151. Omdat het assimilatie predicaat als gevolg van de winning van water niet voldaan wordt, bestudeer ik hier, uitgebreider dan in het meer compacte hoofdstuk assimilatie, het relevante deel van de bodemchemie.
- W.H. Dingeldein, Het land van de Dinkel, De schoonheid van Noordoost-Twente, A. Roelofs van Goor, Meppel, 3e druk.
Natuurlijke selectie
Ecologen onderzoeken het veld als regel aan het oppervlak en associëren de groei van ongewenste gewassen, zoals pijpenstrootjes, bramen en brandnetels, op basis van de aanwezigheid van mest minnende soorten, waaruit conclusies worden getrokken over vermesting (eutrofiëring). Daardoor denken zij vaak dat deze gewassen zich vestigen onder invloed van stikstof depositie. Maar in een gemeenschap van gewassen, krijgen de soorten met korte wortels het eerst te maken met verdroging, waardoor de soorten met lange wortels, zoals: pijpenstrootjes, bramen en brandnetels, zich manifesteren als dominant.
Dit proces staat bekend als natuurlijke selectie.
De opkomst van soorten met lange wortels is bij het kappen en vervangen van bos door heide vaak een indicator dat het assimilatie predicaat voor de heide, met z'n kortere wortels, al langere tijd niet voldaan wordt.
Op slot vanwege stikstof depositie
Het valt op dat het stikstof depositie onderzoek nooit bespreekbaar gemaakt wordt, het is de regering die dit en dat wil, en nadat het RIVM hulp had gekregen, met de berekening van de stikstof depositie, met Kritische Depositie Waarden verkregen in het buitenland, was ons land opeens onbestuurbaar geworden, doordat de belanghebbende natuurorganisaties, vertegenwoordigd in de BIJ12 organisatie, ons land op slot zetten om hun eigen belang te dienen.
Als blijkt dat Stroothuizen opnieuw hersteld wordt, terwijl alle andere natuurgebieden op dezelfde wijze hersteld werden, blijkt hoe belangrijk de vorming van een theorie is met correcte oorzaak → gevolg relaties.
De bodem die ademt
De dikte d(h) van de waterfilm die zich met behulp van de polaire watermoleculen, hecht aan de zand of lösskorrels in de bodem speelt een belangrijke rol bij de vorm van de assimilatie curve.
Er bestaat een constante h½ waarvoor geldt: d(h+h½)/d(h), met als gevolg dat de dikte van de waterfilm met een factor {1/16, 1/32} dunner wordt over een lengte van{4, 5}h½.
De lengte van het interval van verwelking {ll, l} staat tot de lengte van het interval van maximale groei {l, h}, verhoudt zich ongeveer als 1 : 4 voor bijvoorbeeld een zand bodem, met h½ = 0.25m.
Het oppervlak van de korrels, waar het polaire watermolecuul zich via adhesie aan hecht, is fenomenaal. Als we aannemen dat de korrels een diameter hebben van {1..1/2}mm tot mm dan is het oppervlak per m3 in de orde van grootte van {1000..8000}m2 per m2 maaiveld. Daarmee is het oppervlak waarmee de bodem ademt groter dan het oppervlak van onze longen.
Dit verklaart ook waarom lössgrond, met z'n kleinere korrels, vanwege het veel grotere beluchtte oppervlak, van nature een vruchtbare bodemsoort is. Het fenomenaal grote oppervlak is van groot belang voor de
natuurlijke nitrificatie en zorgt er, ook voor dat
de depositie van stikstof geen rol van enige betekenis speelt voor gewassen.
Natuurlijke nitrificatie
Als gevolg van het enorm grote contactoppervlak tussen de waterfilm en de lucht, als beschreven in
de bodem die ademt, kunnen bacteriën die zich in deze waterfilm bevinden stikstof en zuurstof (N2 en
O2) uit de lucht, in de waterfilm omzetten naar mest.
Eerst zet de cyaanbacterie het stikstof en waterstof gas uit de (bodem)lucht om in ammoniak NH3, deze overgang van de gas fase naar de vloeistoffase, noemen we de:
Stikstoffixatie
N2 + 3 H2 → 2 NH3
Vervolgens zet de nitrobacter de ammoniak om in mest:
NOx-
dit noemen we de:
Nitrificatie
2 NH3 + 3O2 → 2 NO2- + 2 H+ + 2 H2O
2 NO2- + O2 → 2 NO3-
De twee chemische reacties produceren de mest
NOx-, die in de vormen
NO2- en
NO3- stabiel in water voor kan komen.
Een langzaam proces
De bodemchemische processen verlopen als regel zeer langzaam. Om toch voldoende mest aan te kunnen maken in natuurgebieden, moet het beluchtte oppervlak bij de natuurlijke nitrificatie heel groot zijn.
De zuurgraad als regulator
De aanmaak van de meststoffen stopt als de zuurgraad in de bodem een maximum heeft bereikt. Potentieel kan dat betekenen dat het verlies van meststoffen naar de bodem in een bos een kleinere waarde aanneemt vergeleken met de situatie in de landbouw. Maat juist bij het binnenhalen van gras kan een boer opnieuw mest inbrengen, waardoor dat voordeel juist weer teniet wordt gedaan.
Bemesting in natuurgebieden
De natuurgebieden zijn voor hun mest volledig aangewezen op de vorming van mest door natuurlijke nitrificatie. Daar komt geen meststoffenwet aan te pas. Maar om zinvolle wetgeving te kunnen maken moeten we wel weten hoeveel mest er via natuurlijke nitrificatie wordt aangemaakt.
Op een weiland brengt een agrariër voor elke snee gras een deel van de jaarlijkse mestgift op, dat is vergelijkbaar met wat er bij natuurlijke nitrificatie wordt gedaan door bodembacteriën in een bos, ook daar wordt een deel van de jaarlijkse mestgift klaargemaakt totdat deze stikstof aanwas vermindert op geleide van de zuurgraad: de pH.
Denitrificatie
Mest verliezen naar de bodem worden door denitrificerende bodembacteriën in de watervoerende laag afgebroken:
2NO3- + 2CH2O + 2H+→
N2O + 2CO2 + 3H2O
2N2O → 2N2 +
O2
Deze stelling is met name voor de realisatie van het natuur doel van groot belang in combinatie met het kwel predicaat, die het ontstaan van kristalheldere beekjes in natuurgebieden beschrijft, op plaatsen waar mest wordt gevormd door natuurlijke nitrificatie en waar een residu van de mest overblijft.
Hoge concentraties
Bij het proces van denitrificatie is er sprake van een chemische reactie waarbij de meststof de reactie energie bevat, in dat geval is het proces erbij gebaat dat de mest concentratie relatief hoog is. Als ze laag zou zijn dan is de kans dat de denitrificerende bodembacteriën uitsterven groot. Daarom bevinden de denitrificerende bacteriën zich in hoge concentraties hoog in de watervoerende laag.
Ik hoop hiermee de autonome processen van de bodemchemie voor de natuur en het klimaat voldoende te hebben toegelicht om hun rol bij de synthese van hoogkwalitatieve winvelden te kunnen begrijpen.