Kenniskaart - Kenniskaart - De stikstof cyclus 2

1. Wat is stikstof en wat is het belang ervan voor levende organismen?

Stikstof is het meest aanwezige element in onze atmosfeer. Het kan op natuurlijke wijze meerdere vormen aannemen en komt voor in de lucht, de grond, water en in alle levende organismen. Ongeveer 79% van de lucht die we inademen bestaat uit stikstof. In de grond en water komt stikstof meestal voor in de vorm van ammonium en nitraat.

Waarom is stikstof belangrijk?

Stikstof is een nutriënt (voedingsstof) en is essentieel voor de opbouw van DNA en eiwitten (proteïnen) bij planten en dieren. De meeste levende organismen zijn niet in staat om stikstofgas rechtstreeks te gebruiken.

Hoe wordt het dan gebruikt door levende organismen?

Organische stikstof (in rottende planten/humus) moet worden omgezet in minerale (anorganische) ammonium- of nitraationen om gebruikt te kunnen worden door planten – dit gebeurt wanneer bacteriën en schimmels de organische structuur afbreken. Wanneer de voorraad aan ammonium- en nitraationen na de herfst niet wordt aangevuld, worden de organische stikstofreserves in de grond geleidelijk opgebruikt. Wanneer er niet meer voldoende aanwezig is, zal de oogst mislukken. De moderne voedselproductie heeft dus voldoende stikstof nodig en daarom gaat men de natuurlijke stikstof verder aanvullen door ofwel organische of minerale meststoffen toe te voegen.

Daarnaast zijn er ook zogenaamde stikstof-fixerende bacteriën, dat wil zeggen bacteriën die in staat zijn om stikstof gas direct uit de atmosfeer te binden en zo in de bodem te brengen.

De stikstofkringloop beschrijft de circulatie van stikstof in het milieu van de atmosfeer naar de grond, het water en levende organismen, en dan weer naar de lucht. De voornaamste processen in deze kringloop zijn:

Stikstofbinding – stikstof in de lucht wordt omgezet in ammonium en vervolgens in organische stikstof (wordt ook wel

Nitrificatie – ammonium wordt omgezet in nitriet en vervolgens in nitraat, dit is een oxidatieproces

Denitrificatie – nitraat en nitriet worden omgezet in stikstofgas, dit is een reductieproces

Anammox – ammonium wordt omgezet in nitraat bij afwezigheid van zuurstof

Assimilatie – anorganische stikstof wordt omgezet in organische vormen en uiteindelijk biomassa

Mineralisatie – organische stikstof wordt omgezet in ammonium

3. Op welke manier beïnvloedt de landbouw de natuurlijke stikstofkringloop?

De Europese landbouw vindt plaats in verschillende topografische en klimatologische omstandigheden en de invloed op de stikstofkringloop is afhankelijk van meerdere factoren.

Een gebrek aan stikstof is vaak de oorzaak voor een beperkte groei van gewassen op voldoende geïrrigeerd land, aangezien het slechts in beperkte hoeveelheid in de grond aanwezig is. De Romeinen ontwikkelden reeds het concept van wisselbouw, waarbij peulvruchten (planten met bacteriën op de knolvoet die rechtstreeks met stikstofgas kunnen binden) werden afgewisseld met gewassen die niet met stikstof binden om zo de grond met stikstof te voeden. Hoewel wisselbouw nog steeds op sommige plaatsen in de wereld wordt toegepast, werd het sinds het midden van de twintigste eeuw in het merendeel van West-Europa vervangen door intensievere landbouwmethoden en het gebruik van op stikstof gebaseerde kunstmeststoffen en organische mest. Dit heeft geleid tot een teveel aan stikstof ter bevordering van de groei in de meeste Europese landbouwgebieden.