Interacties tussen bodem en plant en de invloed van meststoffen op gras

Anna Ray doet onderzoek naar de interacties tussen bodem en plant bij graszoden en de invloed van meststoffen. Een belangrijk aandachtspunt voor het onderzoek is struviet: een langzaam vrijkomende, duurzame meststof die wordt gewonnen uit afvalwater. Professor Davey Jones, promotor aan de Bangor University, denkt dat dit de weg vooruit zou kunnen zijn: “We verbouwen voedsel, mensen eten het, we scheiden afval uit en halen daar de voedingsstoffen uit. Recycling op dit niveau is revolutionair.”

Professor Davey Jones leidt een onderzoeksgroep met drie hoofdlijnen: 1) menselijke pathogenen en ziekten, 2) efficiënt gebruik van voedingsstoffen en landbouw, en 3) waterkwaliteit en vervuiling. Hij begon zijn carrière als bodemwetenschapper, promoveerde in de plantenbiologie aan de Universiteit van Oxford en werkte in de VS aan interacties tussen bodem en planten in de landbouwsector, voordat hij zijn huidige functie aan de Bangor University in het VK aanvaardde.

Dit is waar het onderzoek over gaat

Anna doet onderzoek naar de invloed van fosforhoudende meststoffen op de interacties tussen bodem en planten. Een van de meststoffen die ze test is struviet: een gerecycled mengsel van magnesium, ammonium en fosfaat dat wordt verzameld uit afvalwater. Naast een uitgebreide wetenschappelijke literatuurstudie – een deel van het onderzoek dat niet beïnvloed wordt door Covid-19 – heeft Anna acht experimenten gepland voor de duur van haar onderzoek van een jaar:  1) een beoordeling van de toxiciteit van meststoffen om de onmiddellijke impact van meststoffen op de bodem te meten,  2) beoordelen waar de fosfor (P) zich in de bodem bevindt (gesorbeerd of in oplossing) met behulp van 33P radioactief gemerkte isotopen,  3) beoordelen of lokale toediening van P in verschillende vormen de wortelgroei verbetert,  4) P-beweging laten zien in verschillende meststofvormen,  5) P-deficiëntie en opname uit een vloeibare oplossing beoordelen, 6) beoordelen hoe verschillende P-meststoffen Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) beïnvloeden, 7) laten zien hoe P-meststoffen de diversiteit van microbiële gemeenschappen beïnvloeden, 8) de oplossnelheid van Struviet beoordelen.

Anna: “Aan het eind van het onderzoek van dit jaar hoop ik een mechanistisch begrip te hebben van de interacties tussen bodem en planten met verschillende P-meststoffen voor gras, samen met een verklaring voor hoe, specifiek, de groei van plantenwortels wordt beïnvloed.”

Andy Owen, ICL International Technical Manager zegt dat ICL struviet van het bedrijf Ostara gebruikt als onderdeel van ons Sierrablen Plus Pearl productassortiment. “We weten dat dit gerecyclede product een duurzame optie is die ook echt voordelen biedt voor gras. We doen er alles aan om producten te ontwikkelen die presteren, dus we willen graag de interactie tussen meststoffen en planten in meer detail begrijpen. De samenwerking met Bangor University stelt ons in staat om de wetenschap verder te onderzoeken en zorgt ervoor dat we duidelijk kunnen zijn in onze marketing en communicatie met onze klanten.”

De resultaten tot nu toe

Voordat het lab sloot vanwege Covid-19, slaagde Anna erin om te werken aan een 7-daagse beoordeling van de interactie tussen meststoffen en microben. De proef richtte zich op de microbiële activiteit in de bodem en de invloed van verschillende meststoffen daarop. Microbiële gemeenschappen zijn een belangrijke biologische indicator voor de gezondheid van de bodem en planten, en de invloed van kunstmesttoepassingen op deze gemeenschap wordt onvoldoende beoordeeld. Het werk toonde aan dat microbiële gemeenschappen beïnvloed kunnen worden, maar dat ze veerkrachtig zijn en relatief snel herstellen. Struviet had een vergelijkbaar effect als onze controle (water) gedurende het experiment, wat suggereert dat het milieuvriendelijk is. Een veelbelovend resultaat.

Waarom is dit onderzoek zo belangrijk?

Nu de bevolking en de voedselproductie toenemen, is het gebruik van meststoffen onvermijdelijk, maar door een zorgvuldige productselectie en nauwkeurige toepassing kan het gebruik van meststoffen worden verbeterd en efficiënter worden. Davey: “Vooral in het veld, waar 40% van sommige voedingsstoffen in conventionele meststoffen nooit de gewassen bereiken. Het is belangrijk om duurzame meststoffen te ontwikkelen met een minimale impact op het milieu. Anna’s onderzoek zal ons een beter inzicht geven in hoe meststoffen de interacties tussen bodem en planten beïnvloeden.”

Betrokkenheid bij de industrie

Een Masters by Research (MRes) is een onderzoeksproject van een jaar met als doel ons begrip te verbeteren door middel van nieuwe wetenschap. Anna’s onderzoek werd gefinancierd door een Knowledge Economy Skills Scholarship (KESS 2), waardoor Anna in contact kwam met industriepartner ICL. De samenwerking met ICL geeft Anna de kans om haar ideeën en resultaten direct aan de industrie te presenteren. Anna: “Als we weer mogen reizen, ga ik naar ICL om meer te leren over de industrie en mijn onderzoek te presenteren. Met ICL hebben we de doelstellingen voor beide partijen besproken. Het is een partnerschap van het ontwerpen van experimenten en ik denk dat het belangrijk is voor academici om contact te houden met de industrie en haar behoeften.”

De samenwerking tussen de academische wereld en de industrie is belangrijk omdat het het beste van twee werelden combineert. Davey is het daarmee eens: “De industrie brengt een economisch en praktisch aspect in ons onderzoek. We zouden perfecte meststoffen kunnen ontwikkelen, maar economisch gezien zal dat waarschijnlijk niet werken op massale schaal. Onderzoekers kunnen kennis opdoen die misschien pas over 30 of 40 jaar commercieel bruikbaar is. Deze verbintenis tussen de academische wereld en de industrie maakt ons onderzoek direct waardevol en het werkt perfect voor een dringende marktbehoefte zoals duurzamere meststofoplossingen.”

Toekomstplannen

Voor de toekomst hoopt Davey het onderzoek naar nieuwe en duurzamere meststofproducten voort te zetten en deze kritisch te evalueren ten opzichte van conventionele producten. Davey lacht: “Zoals elke wetenschapper altijd zal zeggen: de reis is net begonnen. En het is waar. Er valt nog zoveel meer te ontdekken. We begrijpen bijvoorbeeld nog steeds niet helemaal hoe wortels en meststoffen op elkaar inwerken en waarom sommige meststoffen wortelgroei onderdrukken en andere juist bevorderen. Een antwoord op deze vragen zal ons dichter bij de perfecte meststof brengen.”

Na Anna’s onderzoek is ze voorzichtig met het definiëren van haar volgende stappen: “Het heeft geen zin om te specifiek te zijn, want je weet niet wat er gaat gebeuren. Ik wil graag promoveren op duurzaamheid voor toekomstige generaties, bijvoorbeeld door te kijken naar regeneratieve landbouwoplossingen of mogelijk onderzoek dat zich richt op de natuurlijke wereld. Tegelijkertijd wil ik me ook graag verdiepen in milieujournalistiek, door artikelen te schrijven die wetenschappelijke bevindingen delen met het grote publiek. We zullen zien welke mogelijkheden er zijn, hoe dan ook hoop ik bij te dragen aan een betere wereld.”