Effecten van ammoniak uit onrijpe compost op jonge tomatenplanten.

Sven

Spruytte

Het is reeds langer bekend dat te hoge concentraties aan ammoniak (NH3) in de lucht zowel directe als indirecte schade veroorzaken bij de planten. Recent werd hier melding van gemaakt in de biologische tomatenteelt onder glas. Zo bleken bij teler Krist Hamerlinck in Assenede enkele dagen na de uitplant van biologisch geteelde trostomaten en komkommers in de serre de volgende schadebeelden waarneembaar: een aanzienlijke verbranding van de oudere komkommerbladeren na één nacht, gekenmerkt door verdroging van het blad van buiten naar binnen toe. Bij tomaten ontstonden lichte, doorzichtige vlekjes op de onderste bladeren wat later evolueerde naar volledige bladverdroging.

Ammoniak komt natuurlijk voor in de atmosfeer maar daarnaast is er ook een aanzienlijke antropogene hoeveelheid aanwezig. In te hoge concentraties heeft ammoniak een ingrijpende invloed op het milieu en dient ammoniak dan ook als luchtvervuiling gezien te worden. De toxiciteit van atmosferische ammoniak voor de plant en -meer algemeen- voor het milieu is een probleem dat slechts eind de jaren ’80 werd erkend.

Ammoniak is voor 83% afkomstig van de landbouw en komt vrij bij de productie van mest in de veehouderij en de kunstmestindustrie maar vooral bij het uitrijden van de mest op het land. Onder invloed van het enzyme urease, dat algemeen voorkomt in bodems en mest, wordt ureum aanwezig in dierlijke excreties, omgezet in ammoniumstikstof.

Via een citaat van Arthur Young, een landbouwkundig pionier uit de 18e eeuw: “ He who is within the sphere of the scent of a dunghill, smells that which his crop would have eaten, if he had permitted it. Instead of manuring his land, he manures the atmosphere; and before his dunghill has finished turning, he has manured another parish, perhaps another county.” werd –zonder het te beseffen- een eerste maal gewag gemaakt van het probleem van ammoniak-emissie. Nochtans kan bij oordeelkundig bemesten, de emissie van stikstof in de lucht onder vorm van ammoniak sterk gereduceerd worden.

Van de menselijke activiteiten vormt de toenemende atmosferische stikstofpollutie één van de belangrijke bedreigingen voor natuurlijke ecosystemen. De nutriëntenbeschikbaarheid is immers een bepalende factor voor de samenstelling van vegetatie in vele broze ecosystemen. Stikstof vormt er meestal een limiterend nutriënt voor de aanwezige vegetatie. De meeste van de plantensoorten in een dergelijk habitat kunnen alleen succesvol met elkaar concurreren op bodems met lage stikstofgehalten. Ze zijn immers via evolutie aangepast aan nutriënt-arme omstandigheden en op deze manier heeft atmosferische stikstofpollutie na depositie een impact op de plantendiversiteit. De ernst van deze invloeden hangt in eerste instantie rechtstreeks af van de mate en de duur van de N-depositie. Zo zal men sneller schadebeelden kunnen vaststellen bij planten in de gesloten atmosfeer van een serre.

Bij de plant zelf kan aanwezigheid van ammoniak zowel positieve als negatieve effecten hebben. Hoge concentraties zijn giftig voor de plant en dit uit zich onder andere in directe schade via groeireductie. Bij lage concentraties is NH3 niet toxisch en fungeert het als meststof voor de plant.. Daardoor stimuleert het de fotosynthese en de vegetatieve groei. Toch gaat dit gepaard met ernstige fysiologisch veranderingen en een verminderde vitaliteit van de plant: vervroegde bladval, slecht uitlopen van de knoppen, verhoogde scheut-wortelverhouding (verhoogde transpiratie) … . Daarnaast heeft ammoniak ook een ingrijpende invloed op het bladepidermis via een reductie van het aantal en de afmetingen van de stomata. Door deze verstoringen wordt de plant gevoeliger voor stressfactoren (droogte, koude …) en bijgevolg ook gevoeliger voor bepaalde ziekten en plagen.

Deze effecten vormen de indirecte schadebeelden en men kan aannemen dat het afsterven van planten door ammoniak –aangezien concentraties nodig voor directe schade praktisch nooit voorkomen- altijd een gevolg is van indirecte schade.

In dit onderzoek werd bewezen dat de aanwezigheid van ammoniak kan leiden tot schade aan planten en dus ook zijn gevolgen zal hebben op de opbrengst in serreteelten op substraat. Bij concentraties die in de praktijk voorkomen leidt dit niet noodzakelijk tot de dood van de plant, maar eerder tot een groeiremming als gevolg van abiotische stress. Dit kan optreden door een reductie van het assimilerende oppervlak. De groeiremming was in labo-omstandigheden significant vanaf een concentratie van 10 ppm (met een 5 minuten durende piek van 75 ppm) gedurende één dag. De schade aan het gewas leidt uiteindelijk tot een verlenging van de teeltduur, die kan oplopen tot een maand, wat op zijn beurt voor aanzienlijke economische verliezen zorgt naar de teler toe.

In dit onderzoek werd eveneens bewezen dat ammoniak kan vrijkomen uit wormenmest. Bij toepassing van 10 vol% wormenmest in het substraat, bleken er na één à drie dagen reeds concentraties van 10 tot 40 ppm ammoniak vrij te komen. Dit was echter enkel het geval bij aanwezigheid van voldoende water (± 20 vol%). Men kan dus best voor het gebruik van een onbekende wormenmestsoort overgaan tot analyses om vervolgens de juiste mengverhouding te bepalen.

Visuele schade en morfologische veranderingen aan de stomata door inwerking van ammoniak op de plant konden niet bewezen worden aan de hand van microscopisch onderzoek. Toch leek de opening van de huidmondjes onder invloed van ammoniak groter te zijn. Er zijn echter meer foto’s en plantenmateriaal nodig om stomatale erosie als gevolg van het directe effect van atmosferische ammoniak aan te tonen en tot een besluit te komen.

Hierbij valt nog op te merken dat deze schade voorkomt in de glastuinbouw aangezien men daar in een gesloten teeltsysteem werkt. Men kan dit probleem echter gemakkelijk verhelpen door voor voldoende verluchting te zorgen, zodat er een luchtstroom gecreëerd wordt net boven het substraat. Immers, ammoniak zal met zijn hoog soortelijk gewicht boven het substraat waaruit het vrijgesteld wordt, blijven hangen. Uit de proeven bleek dat planten nog vrij goed reageren op langdurige lage concentraties en het lastig krijgen bij (kortstondige) hoge pieken. Het één à twee maal per dag verluchten van de serre verhindert het ontstaan van ammoniakpieken, vrijgesteld uit een substraat.

Op het terrein van directe ammoniakale schade in de tuinbouw kan er nog heel wat verder onderzoek verricht worden. Dit is voor een stuk het gevolg van de vele beïnvloedende factoren op de effecten van ammoniak op het gewas: licht en temperatuur in de serre, temperatuur, samenstelling en vochtgehalte van het substraat, de verluchting, de gewassoort, … kunnen allen een determinerende rol spelen bij het schadebeeld.

Bibliografie

Referenties

AGNEW, J.M. & LEONARD, J.J. (2003). The physical properties of compost. Compost Science and Utilization, 11 (3),238-264.

ANDERSON, D.P. (1964). The adverse effects of ammonia on chickens including resistance to infection with the Newcastle disease virus. In : DENTON, J.E. (2004).

ANDERSON, K.(2004). United States Department of Agriculture: Plants Database. Internet.

(http://plants.usda.gov/index.html)

Ammonia in the UK. Internet, Scotland, 2004.

(http://www.scotland.gov.uk/Resource/Doc/1052/0002246.pdf)

Biologische appels en peren: Levende bodem als basis. Internet, Driebergen, Louis Bolk Instituut, 2003.

(http://www.louisbolk.nl/downloads/lf75/lf75_h3.pdf)

Biologische teelt: ammoniak is waarschijnlijk de oorzaak van bladverdroging. Groenten en fruit, 2004 (week 6), blz. 27.

BEDBOROUGH, D. R. (1980). Sensory measurement of odours. In : Valentin, F. & North, A. (2005). Odour control – a concise guide. Internet, Warren Spring Laboratory, Stevenage, 2005.

(http://www.rfisk.is/media/utgafa/Skyrsla_01-99.pdf)

BOGAERT, A. (2004). Respiratiemetingen van compost d.m.v. statische en dynamische methoden. Eindwerk tot het behalen van de titel en de graad van industrieel ingenieur landbouw en biotechnologie, Gent, Hogeschool Gent Departement BIOT, 2003-2004, 94 blz.

BAERT, G. (2003). Bemestingsleer. Cursus, Gent, Hogeschool Gent Departement BIOT 2003-2004, 166 blz.

BOBBINK, R., HORNUNG, M. and ROELOFS, J.G.M. (1998). The effects of air-borne nitrogen pollutants on species diversity in natural and semi-natural European vegetation. Journal of Ecology 1998 (86), 717-738.

BUYSSE, J., DEVLIEGHER, W., en BRAEKEVELT, A. (2002). Het gebruik van compost in de groenvoorziening. In : BOGAERT, A. (2004).

BUYSSE, J., Modeling the Phyto-availability of nutrients and contaminants. ‘niet gepubliceerde doctoraatsstudie’, Leuven, K.U. Leuven, 1996, 123 blz.

CCQC (2001). Compost maturity index. Internet, Nevada City, California Compost Quality Council, 2005.

(http://www.ccqc.org)

CLEMENT, J.M.A.M. (1996). Interaction of atmospheric ammonia pollution with frost tolerance of plants: a study on winter wheat and Scots pine. Proefschrift, Groningen, Rijksuniversiteit Groningen, 1996, 138 blz.

(http://www.ub.rug.nl/eldoc/dis/science/j.m.a.m.clement/)

COOLS, A.-M. (2003). Studie van fytotoxiciteitstesten voor mengsels van groencompost en potgrond. Eindwerk tot het behalen van de titel en de graad van industrieel ingenieur landbouw en biotechnologie, Gent, Hogeschool Gent Departement BIOT, 2002-2003, 85 blz.

DANDRIEUX, A., DUSSERRE, G ., OLLIVIER, J. & MANZONE, D. (2001). Feedback information of an accidental ammonia dispersion: use of phyto-references. Internet, Alès, Laboratoire Génie de l'Environnement Industriel, Ecole des Mines d'Alès, 2004. (http://www.sciencedirect.com/)

DECREET van 2 juli 1981 betreffende de voorkoming en het beheer van afvalstoffen, Belgisch Staatsblad, 2 juli 1981, blz 1-23.

DENTON, J.E. (2004). Adoption of chronic reference exposure levels for airborne toxicants. Internet, California, 2000.

(http://www.oehha.ca.gov/air/chronic_rels/pdf/7664417.pdf)

DEVOS, M., PATTE, F., ROUALT, J., LAFFORT, P. & VAN GEMERT, L.J. (1990). Standardized human olfactory thresholds. Oxford, Oxford University Press, 165 p.

EECKHOUT, M. (2003). Ingenieurstechnieken deel I. Cursus, Gent, Hogeschool Gent Departement BIOT 2003-2004, 156 blz.

Fangmeier, A., Hadwiger-Fangmeier, A., Van der Eerden, L. en Jager, H.J. (1994). Effects of atmospheric ammonia on vegetation: a review. Environmental Pollution 86 (1), 43–82. Geciteerd in: DANDRIEUX, A., DUSSERRE, G ., OLLIVIER, J. & MANZONE, D. (2001).

Göransson, A. (1990) Alger, lavar och barruppsätning hos unggraner längs en kvävegradient från Sverige til Holland – en pilotstudie. Geciteerd in: BOBBINK, R., HORNUNG, M. and ROELOFS, J.G.M. (1998).

HAESAERT, G. (2003). Fytotechnie. Cursus, Gent, Hogeschool Gent Departement BIOT 2003-2004, 158 blz.

Heber, M., Ballentine, K., Delos, C. & Erickson, R. (1999). Update of Ambient Water Quality Criteria for Ammonia. Internet, Washington D.C., Office of Science and Technology, 1999.

(http://www.epa.gov/waterscience/standards/ammonia/99update.pdf)

HOLNESS, D.L. (1989). Acute and chronic respiratory effects of occupational exposure to ammonia. Geciteerd in : DENTON, J.E. (2004).

Industrial Scientific Corporation, (2004). ITX Multi-gas Monitor: Instruction Manual. Internet, Oakdale UK, 2004.

(http://www.myitx.com/manual.asp).

JANSEN, J. (2004). Wormenkwekerij Lanters. Internet, Wehl, 2000.

(http://www.wehl.net/bedrijf/wormenkwekerij_lanters)

KAFKAFI, U. (1990). Root temperature, concentration and the ratio NO3-/NH4+ effect on plant development. Journal of Plant Nutrition, 13, 1291-1306.

KELLNER, O. & REDBO-TORSTENSSON, P. (1995). Effects of elevated nitrogen deposition on the field-layer vegetation in coniferous forests. Geciteerd in: BOBBINK, R., HORNUNG, M. and ROELOFS, J.G.M. (1998).

KIEKENS, L., Bodemkunde en bemestingsleer. Deel II bemestingsleer. ‘niet gepubliceerde cursus’, Gent, Hogeschool, 3e jaar tuinbouw, 2000, 166 blz.

KHAN, M.R. & KHAN, W. (1995). Effects of ammonia and root-knot nematode on tomato. Agriculture, Ecosystems and Environment 53 (1), 71–81. Geciteerd in: DANDRIEUX, A., DUSSERRE, G ., OLLIVIER, J. & MANZONE, D. (2001).

Leopold Siegrist GmbH (2004). MECCOS® EV MONITOR: Kontinuierliche Detektion von Gasen. Internet,Karlsruhe, 2004.

(http://www.siegrist.de/shop/Productfiles/0000-0200-00001.pdf).

LEVANON, D. & PLUDA, D. (2002). Chemical, fysical and biological criteria for maturity in composts for organic farming. Compost Science and Utilization, 10 (4), 339-346.

LOOF, P. (2004). Paarden, de mest en de weide. Internet, Terneuzen, 2005.

(http://www.paardnatuurlijk.nl/index_js.htm?http://www.paardnatuurlijk.n…)

MILLS, H.A. (2000). Vegetable crops: Tomato. Internet, Georgia, College of Agricultural and Environmental Sciences: Department of Horticulture, 2001.

(http://www.uga.edu/vegetable/tomato.html)

PAIN, B.F., REES, Y.J. & LOCKYER, D.R. (1987). Odour and ammonia amission following the application of pig or cattle slurry to land. Geciteerd in : Nielsen, Voorburg & L’Hermite (1988).

Pérez-Soba, M., Dueck, T.A., Puppi, G. en Kuiper, P.J.C. (1995). Interactions of elevated CO2, NH3 and O3 on mycorrhizal infection, gas exchange and N metabolism in saplings of Scots pine. Plant and Soil 176, 107–116. Geciteerd in: DANDRIEUX, A., DUSSERRE, G ., OLLIVIER, J. & MANZONE, D. (2001).

Ping, J., Bremer, E. and Janzen, H. H. (2000). Foliar Uptake of Volatilized Ammonia from Surface-Applied Urea by Spring Wheat. Internet, Lethbridge, Agriculture and Agri-Food Canada, Research Centre, 2005.

(http://res2.agr.ca/lethbridge/scitech/janzen_e.htm)

SCHOEB, T.R. (1982). Intracage ammonia promotes growth of Mycoplasma pulmonis in the respiratory tract of rats. Geciteerd in : DENTON, J.E. (2004).

Sheppard, S.C. (1999). Effect of atmospheric ammonia on terrestrial plants- derivation of critical toxicity values. Internet, Canada, ECOMatters Inc. W.B. Lewis Business Centre, 2005.

(http://www.ecomatters.com/execsum3.html)

Taxonomy Omne vivum. Internet, 2005.

(http://www.omne-vivum.com/a/757.htm)

TIQUIA, S.M. and WAN, J.H.C. and TAM, N.F.Y. (2002). Microbial population dynamics and enzyme activities during composting. Compost Science and Utilization, 10 (2), 150-161.

Tomato Gardening Tips. Internet, UK, 2003.

(http://www.tomatogardeningtips.com)

TOOGOOD, A. (2003). The Royal Horticulture Society: Propagating Plants. 2e druk, London, Dorling Kindersley Ltd., 320 blz.

VAN DEN MEERSCHAUT, D. & VANDEKERCKHOVE, N. (1997). GFT-compost en menspathogene bacteriën: evaluatie van de hygiënisatiegraad van GFT-composteerinstallaties in Vlaanderen. Eindwerk tot het behalen van de titel en de graad van industrieel ingenieur chemie, optie biochemie, Gent, Hogeschool Gent Departement BIOT, 1996-1997, 124 blz.

Van der Eerden, L.J., Dueck, T.A., Elderson, J. (1990). Effects of NH3 and (NH4)2SO4 deposition on terrestrial semi-natural vegetation on nutrient poor soils. Geciteerd in: BOBBINK, R., HORNUNG, M. and ROELOFS, J.G.M. (1998).

VANDERVREKEN, A. (1996). C- en N-mineralisatie uit GFT- en Groencompost. Eindwerk

tot het behalen van de titel en de graad van bio-ingenieur in land- en bosbeheer, Gent, Universiteit Gent faculteit landbouwkundige en toegepaste biologische wetenschappen, 1995-1996, 124 blz.

VANOVERBEKE, K., (2004). Ammoniakreductie via voedingsmaatregelen. Eindwerk tot het

behalen van de titel en de graad van industrieel ingenieur landbouw en biotechnologie, Gent,

Hogeschool Gent Departement BIOT, 2003-2004, 104 blz.

VLERICK, C. (2003). Ecologische aspecten van de productietechnieken. Cursus, Gent, Hogeschool Gent Departement BIOT 2003-2004, 315 blz.

VYVEY, D. (1999). Geur- en ammoniakvewijdering bij GFT-composteringsafvallucht. Eindwerk tot het behalen van de titel en de graad van bio-ingenieur in de milieutechnologie, Gent, Universiteit Gent faculteit landbouwkundige en toegepaste biologische wetenschappen, 1998-1999, 185 blz.

WECKHUYSEN, B. VRIENS, L. & VERACHTERT, H. (1994). Biotreatment of ammonia- and butanol-containing waste gases. Aplied Microbiology and Biotechnology, 42, 147-152.

Wikipedia, de vrije encyclopedie (2005). Regenworm. Internet, Nederland, 2005.

(http://nl.wikipedia.org/wiki/Regenworm)

Woods End Research Laboratory, (1999). Guide to Solvita® testing for compost maturity index. Internet, Mt Vernon (Maine), 2004.

(http://www.woodsend.org/pdf-files/solvita_manual_Vers4.pdf)