De bodem als buffer voor de wetgeving

Arjan Reijneveld, Expertbijeenkomsten Akker- en Tuinbouw 2011

CEC

Wat is CEC?

CEC?= Cation Exchange Capacity= Kationen Uitwissel Complex= Klei Humus Complex

Vermogen van gronden voedingsstoffen (Ca, Mg, K,Na) en andere kationen (H+, Al3+) te binden

en ook weer vrij te geven als het gewas er omvraagt..

Wat is CEC?

Zandbak: Bemesting geen zin

Regenbui en alles spoelt uit

Kan geen voedingsstoffen vasthouden CEC = 0

ander uiterste: heel hoge CEC = 350

CEC belangrijk?

● Rekenvoorbeeld: Zandgrond; bouwvoor; CEC = 50 Bijv. 300 kg K, 200 kg Mg en 2500 kg Ca

Zandgrond; bouwvoor; CEC = 80 Bijv. 450 kg K, 300 kg Mg en 3500 kg Ca

● Bodemvoorraad! Wat heeft de bodem nog achter de hand gehouden voor het gewas?

Wat vinden we: CEC op bouwland

Waar komen de verschillen in CEC vandaan?

● Klei

● Organische stof COO- H+

COO- voedingstof

● (Hydr)oxiden

Niets aan te doen: zand is laag?

pH effect op CEC: rivierklei (org stof 4,2 en lutum 23%)

pH effect op CEC: dalgrond (org stof 9,6%)

pH effect op CEC: lössgrond (org stof 2,9%, lutum 13%)

pH effect op CEC bij asperge (bestaand, 0-60cm, zand)

pH effect andere grondsoorten

● Zeeklei: pH > 7● Duingrond: pH > 7

• pH is dus van groot belang voor CEC!

• Hogere CEC

• Meer voedingstoffen kunnen zich binden aan CEC

pH in NL bouwland

Lage pH vooral op zand, dalgrond

CEC en productie

Lehmiger Sandboden, Farm Frites, DLV Plant, 2010

Dus: CEC

● CEC = indicator bodemvruchtbaarheid

● CEC = belangrijk voor (efficiëntie) bemesting

● CEC = belangrijk voor structuur

CEC

● CEC = indicator bodemvruchtbaarheid

● CEC = belangrijk voor (efficiëntie) bemesting

● CEC = belangrijk voor structuur

Efficiëntie bemesting

● Lage pH is lagere CEC

● Maar ook: Bij lage pH zit er ook (veel) Al3+ aan CEC en ook

in de bodemoplossing

(Erg) slecht voor ontwikkeling wortelstelsel!

Niet op pure veengronden (pH kan relatief laag blijven)

Aluminiumschade

● FOTOS MAIS

K (kalium)

● K-HCl● Kgetal = K + org stof + lutum + pH

● K-beschikbaar● K-voorraad (K-CEC)

Kaliumkengetallen en advies

Huidige advies = oud

Bij start K-getal werd al aangegeven:

● K-getal is slechts benadering van werkelijke beschikbaarheid K voor het gewas (van der Paauw)

● Houd rekening met direct beschikbare K én nalevercapaciteit van K

● Nieuw advies mogelijk dankzij divers onderzoek

Van Rotterdam-Los, 2010

Van Rotterdam Los/Temminghoff, 2009

Bussink, 2010

Ross and Bussink, 2011

Ehlert et al., 1998

K-beschikbaar en K-nalevering (zandgrond)

K-beschikbaar varieert tussen 16 – 399 mg K per kg

(50 – 1200 kg K per ha)

“Vrij laag”

= 30 – 45 mg K-beschikbaar per kg

= 95 – 150 kg K2O per ha

= daarbij een variatie van 1.0 – 5.1 K-CEC (mmol+ kg-1)

= 150 kg – 750 kg K2O per hectare

Nieuwe advies

Alle grondsoorten● Geen verschil in advies: 60% ● 1 waarderingsklasse verschil: 35%● 2 waarderingsklassen verschil: 5%● Verschil in advies afh. van gewasgroep

● Gemiddeld 30 kg K2O meer

Alleen K-PAE geeft al verbetering

K-gehalte voorspeld (g/kg)

20

25

30

35

40

45

50

55

20 25 30 35 40 45 50 55

K-gehalte gemeten (g/kg)

Kgetal

KPAE

Lineair (KPAE)

R2 =62,4% voor KPAE en 39,3% voor Kgetal

Bussink, 2010

Daarnaast:

● CEC = indicator bodemvruchtbaarheid

● CEC = belangrijk voor (efficientie) bemesting

● CEC = belangrijk voor structuur

Wat zit er aan de CEC ?

.

klei-humus complex

K+ K+

Ca2+Mg2+

K+ H+

Ca2+

Na+ Al3+

Ca2+Ca2+

H+

Bodemstructuur: hoe zat het ook al weer ?

Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+

Veel kalium aan de kleiplaatjes

Kleiplaatjes dicht op elkaar, slechte, dichte structuur

Veel calcium aan de kleiplaatjes

Kleiplaatjes op mooie afstand van elkaar, luchtige structuur en geeft een goede binding van de plaatjes

Magnesium ook grotere deeltjes, maar geven minder binding dan calcium

K+K+ K+ K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Veel natrium aan de kleiplaatjes

Slechtere binding, ‘kaart-huis’ structuur

(peptisatie)

>5% = risico

> 5% Na-CEC??

● > 5% Na-CEC = 0,2% = 1200 ha?

● > 150 mg kg Na-beschikbaar = 1,8%

● Verzilting??

● N-Groningen gemiddelde 2004 > 2010

● Zeeland gemiddelde gelijk!

Levenmetzoutwater.nl

Calcium en structuur (1)

calcium toegediend

0 - behandeling

kalium toegevoegd

D.Tessier, INRA, France

natrium nog slechter

Verhoging aandeel Ca aan klei-humuscomplex • Nodig voor stabiele kruimelstructuur

Aggregaatvorming Aggregaatstabiliteit Minder sterke zwel en vervloeiing

K en Na • Verdringen Ca van klei-humuscomplex

Sterke zwel en vervloeien Geen stabiele aggregaatvorming

Calcium en structuur (2)

maakt werk van bodemkwaliteit in het landelijk gebied

Bussink en Van Schöll

Structuurdriehoek

StreefwaardeCalcium 65 – 85 %Magnesium 6 - 12 %Kalium 2 - 5 %

Ca of Mg of K toestand te verbeteren door:

● Kalkmeststoffen, schuimaarde, maar als pH hoog is bijv. ook gips.

● Kaliummeststoffen

● Mg-meststoffen

CEC Bezetting

Wat zit er aan de CEC ?

.

klei-humus complex

K+ K+

Ca2+Mg2+

K+ H+

Ca2+

Na+ Al3+

Ca2+Ca2+

H+

CEC bezetting

• Landbouwkundig ideaal: Ca, Mg, K, Na vullen 100% van CEC

• Maar.. CEC voorkeur: Al3+ = H+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K+ = NH4

+ > Na+

• Met name op gronden met lagere pH is CEC niet 100% gevuld met Ca, Mg, Na en K

• CEC bezetting: (Ca, Mg, Na, K)/(CEC) = 60 – 100%

Hoe zegt u?

● CEC = Cation Exchange Capacity

● TEB = Total Exchangeable bases (Na+, K+, Mg2+ en Ca2+)

● EA = Exchangeable acidity (Al3+ en H+)

CEC bezetting per grondsoort/gewas/regio

Asperge bestaand zand● CEC = 40● CEC bezetting= 75% - 100%

min max gemiddelde● Ca-CEC% = 48 – 89% (80%)● Mg-CEC% = 6.2 – 29% (12%)● K-CEC% = 3 – 14% (5,3%)● Na-CEC% = 0,1 – 3,1% (0,9%)● Al-CEC% = 0.0 - 34% (1,1%)● H-CEC = 0.0 - 11% (0,6%)

Nu in kg per hectare

● Rekenvoorbeeld: ● bouwvoor 3 milj kg.● CEC van 40 mmol+ kg-1

● K = 5,3 % van de CEC = 250 kg K per ha● Mg = 13 % van de CEC = 190 kg Mg● Ca = 80% van de CEC = 2000 kg Ca

● CEC van 60 mmol+ kg-1

● K = 375 kg K● Mg = 285 kg Mg● Ca = 2900 kg Ca

Omrekening

● 2,1 mmol*1.000.000*dichtheid(kg/dm3) * laagdikte in dm=

● 2,1 kmol *1,3*2,5=6,825 kmol *39 =266,84 kg K per ha

● Bij Ca..10 mmol (+) Ca = 5 mmol Ca

Dalgrond

min maxgemiddelde

● CEC = 58 345 (135)● CEC bezetting= 68 100 (89)● Ca-CEC% = 60 88 (76)● Mg-CEC% = 6,5 16 (9,0)● K-CEC% = 1.2 4,1 (2,1)● Na-CEC% = 0,2 1,2 (0,7)● Al-CEC% = 0 36 (1,3)● H-CEC = 0 7 (1,3)

CEC bezetting per grondsoort/gewas/regio

CEC bezetting per grondsoort/gewas/regio

● Zeeklei

min maxgemiddelde

● CEC = 97 266 158● CEC bezetting= 95 100 100● Ca-CEC% = 81 96 91● Mg-CEC% = 3 9,1 5,4● K-CEC% = 1,1 3,9 2,8● Na-CEC% = 0,3 0,85 0,5● Al-CEC% = 0 0 0● H-CEC% = 0 0 0

Ca: 65 – 80; Mg 10- 15; K 1 – 5; Na -1

CEC bezetting per grondsoort/gewas/regio

CEC bezetting

• CEC bezetting < 80% Naleveringspotentieel van de bodem wordt niet

volledig benut Te weinig K nalevering Te weinig Mg nalevering …

• Te lage pH en daardoor ook te lage CEC

● Slechte potentiële structuur (te weinig Ca aan CEC)

● Al3+ schade mogelijk

CEC tot slot

Ca/Mg verhouding bodem en N opbrengst grasland

Resultaten: Bodemvruchtbaarheid: maïs

• Door bekalking: CEC hoger CEC-bezetting hoger Bezetting Ca en Mg hoger Bezetting K – iets lager,

maar absoluut gelijk!

Niet Najaar Voorjaar

P-PAE 8.7 a 7.4 b 7.0 b

P-AL 61 a 65 a 65 a

K-PAE 63 a 58 a 61 a

Mg-PAE 38 a 96 b 90 b

CEC 28 a 39 b 38 b

CEC-bez.

- Totaal 77 a 99 b 97 b

- Ca 56 a 71 b 69 b

- Mg 13 a 23 b 21 b

- K 7 a 5 b 5 b

- Na 1 a 1 a 1 a

Wim van Dijk, Jos Groten, PPO WUR

NO3-

Ca++

Gewasneutraal

P-

SO3-

Na++

K+ Mg++

Betere Ca, Mg, K en Na voorziening is ook betere opname van N en P

Conclusies

● CEC = voorraadvat aan voedingstoffen (nalevercapaciteit)

● De “grootte” van het voorraadvat te verbeteren door o.a. org stof aanvoer en pH!

● Benut de CEC optimaal! Daardoor ook beter N en P benutting