Stikstof en het bodemmicrobioom
Gewassen hebben stikstof in de bodem nodig om te groeien. Deze planten staan echter in concurrentie met bepaalde bacteriën en archaea, twee verschillende soorten micro-organismen die ook de stikstof in de bodem kunnen gebruiken. Via een proces dat nitrificatie heet, zetten deze micro-organismen de stikstof - in de vorm van ammoniak - om in nitrieten en nitraten. Deze stoffen lekken weg in de bodem, het grondwater en recreatiewater, waardoor ze niet meer bruikbaar zijn voor de landbouwgewassen en negatieve gevolgen hebben voor de biodiversiteit. Daarnaast kunnen nitraten op hun beurt weer omgezet worden in het sterke broeikasgas lachgas. Landbouwers bemesten vaak extra om zeker te zijn dat hun gewassen voldoende stikstof ter beschikking hebben en zo hun gewasopbrengst te maximaliseren, met negatieve gevolgen voor het milieu.
Nitrificatie stoppen
Het vinden van stoffen die de nitrificatie door micro-organismen blokkeren (zogeheten nitrificatie-inhibitoren) is de sleutel tot een efficiënter gebruik van stikstof in de landbouw. Wanneer deze microscopische bodemorganismen minder stikstof verbruiken, blijft er meer over voor planten en is er minder bemesting nodig. Eerder onderzoek naar nitrificatie had vooral een sterke focus op bacteriën, en liet de archaea buiten beschouwing. Onderzoekers van het VIB-UGent Centrum voor Planten Systeembiologie schijnen nu hun licht op deze mysterieuze micro-organismen, en vervolledigen zo het plaatje.
Het belang van de zogenaamde archaea voor het stikstofverbuik in de bodem werd lang genegeerd. Het huidige aanbod van commerciële inhibitoren tegen bacteriën is niet alleen beperkt, ze zijn ook weinig of niet doeltreffend tegen archaea. Om de efficiëntie van nitrificatie-inhibitie te verhogen, gingen we dus ook op zoek naar nitrificatie-inhibitoren tegen archaea.,” - Dr. Fabian Beeckman, postdoctoraal onderzoeker in het lab van Tom Beeckman.
De onderzoeksgroep ontwikkelde twee testmethodes om nitrificatie-inhibitoren bij archaea te identificeren, en ging voor bijna 50.000 moleculen na of ze functioneel kunnen worden ingezet.
“Niet enkel hebben we nitrificatie-inhibitoren voor archaea kunnen beschrijven, we hebben ook aangetoond dat een combinatie van inhibitoren tegen bacteriën en archaea het beste resultaat oplevert.Dit resultaat is zeer hoopvol. We hebben nu de tools in handen om de beste inhibitoren te vinden, te combineren, en zo het stikstofgebruik in de landbouw echt te reduceren”. - Dr. Hans Motte, coördinator van het onderzoeksproject.
Een duurzame toekomst
Efficiënter omgaan met stikstof is niet enkel in Vlaanderen een doelstelling; ook op Europees niveau werd een klimaatwet met het oog op een doortastend stikstofbeleid ingevoerd. De onderzoekers gaan daarom nog een stap verder naar verduurzaming.
“Momenteel zijn de beschikbare nitrificatie-inhibitoren allemaal synthetische moleculen. Met onze nieuwe testmethoden kunnen we nu op zoek gaan naar natuurlijke moleculen die ook kunnen dienen als nitrificatie inhibitoren. In een volgende stap kunnen we gaan kijken naar planten die zelf inhibitoren aanmaken en uitscheiden in de bodem. Zo zetten we de deur open naar een efficiëntere bio-landbouw en duurzame landbouwsystemen.” - Professor Tom Beeckman, groepsleider van het Beeckman lab
