“Oude plantensoorten kunnen zelf kunstmest maken…Maar die eigenschap zijn ze in de loop der tijd weer kwijtgeraakt. Dat ontdekten Wageningse plantenwetenschappers aan de hand van DNA analyses”. En: ”De ontdekking stelt genetici in staat om het natuurlijke kunstmestfabriekje in gewassen weer te activeren”. Aldus een kort bericht op Foodlog van 29 mei jongstleden. Nou prachtig, zou je zeggen. Mooi bewijs van de innovatiekracht van het Wageningse onderzoek.

Maar het ligt toch ietsje anders. In de veertiger en vijftiger jaren publiceerde Hugo Schanderl, hoogleraar microbiologie1 in Geisenheim de resultaten van zijn veldonderzoek waarin hij aantoonde dat vrijwel alle niet-vlinderbloemigen, zoals tarwe en aardappelen, stikstof kunnen binden. Hij bouwde voort op het onderzoek van Stoklasa uit 1895. In zijn boek uit 19472 geeft Schanderl een goed overzicht van het onderzoek naar stikstofbinding door de niet vlinderbloemigen. Ik heb dit beschreven in hoofdstuk 5 van mijn promotie-onderzoek, “Het werk van Hugo Schanderl”.

'Wortelknolletjestheorie'
Bovendien zetten zowel Stoklasa als Schanderl grote vraagtekens bij de wijze waarop volgens Hellriegel en zijn volgelingen de leguminosen de stikstof uit de lucht binden. Sinds het onderzoek van Hellriegel gaan de meeste onderzoekers er van uit dat voor de stikstofbinding door de vlinderbloemigen de wortelknolletjes cruciaal zijn. Stoklasa toonde aan dat ze het ook uitstekend kunnen doen zonder deze knolletjes. Schanderl zette nog veel meer vraagtekens bij de wortelknolletjestheorie. Hoewel het hem niet lukte om op al deze vragen bevredigende antwoorden te geven, zouden zijn kanttekeningen ons toch stevig aan het denken moeten zetten.

Schanderls belangrijkste conclusie is dat zowel de vlinderbloemigen als de niet-vlinderbloemigen luchtstikstof kunnen binden, mits zij eerst een hoeveelheid startstikstof hebben gekregen om tot volle wasdom te komen.
“Die Energie der Assimilation von elementarem Stickstoff durch das lebende Protoplasma der Pflanzenzellen steigert sich beim Buchweizen mit der Entwicklung der Mächtigkeit der Blätter und Wurzeln. Die Assimilation von elementarem Stickstoff ist, wie bereits Frank ausführte, wohl eine Eigenschaft mit verschiedener Intensität sämtlicher Phanerogamen3. Hellriegels Hypothese, als ob nur die Leguminosen durch symbiontischen Prozess fähig waren, elementarem Stickstoff zu fixieren und denselben in organische Bestandteile der Pflanze zu verwandeln, ist unrichtig” (Schanderl 1947, pag 101).

In de nieuwere literatuur [tot 1947, Nigten] wordt Stoklasa helemaal niet meer geciteerd. Ondanks de bezwaren van Frank, Liebscher en Stoklasa werd de wortelknolletjestheorie geleidelijk aan ‘de officiële wetenschappelijke norm’ (öffentlichen wissenschaftlichen Meinung). Er kwam een stroom van onderzoek naar knolletjesbacteriën op gang. Om de vraag te beantwoorden hoe de planten aan de stikstof komen van de wortelknolletjesbacteriën "..müsste man dann annehmen dass die Wirtspflanze das Bakterium anknacken und verdauen müsse (..) dass sie die ‘Verdauungsprodukte’ von den Wurzelknöllchen weite weg bis hinauf zu den Blättern transportieren, um dort zu arteigenen Eiweiss umgebaut zu werden. Leere Knöllchens deute man als ‘verdaute Knöllchen' und brachte diese Erscheinung in Zusammenhang mit dem physiologischen Rhythmus der Pflanze. Letztere braucht Stickstoff hauptsachlich nach der Blüte, bei der Samenbildung” (Schanderl 1947, pag 103).

Anton Nigten
Word lid

Fijn dat je Foodlog leest! Dit artikel is gratis. Wil je dat wij kunnen blijven bestaan? Steun ons dan en word lid. Dat kan al vanaf €5,- per maand.


Als de verkondigers van deze dwaasheden, aldus Schanderl, zelf in de tuinen en de velden wortels van leguminosen op verschillende tijdstippen hadden uitgegraven, dan hadden ze kunnen zien dat de knolletjes meestal naar buiten toe geledigd worden, dat veel planten op een uiterst stikstofarme bodem helemaal geen knolletjes bezitten, en desondanks normaal groeien, en dat tijdens het rijpen van de zaden heel dikwijls niet geledigde knolletjes aan de wortels hangen, hoewel juist dan de planten hun ‘stikstoffabriek’ al lang leeg hadden moeten maken.

Kritische kanttekeningen met een kaarsje te zoeken
Kritische kanttekeningen zijn vanaf 1895 tot 1947 heel zeldzaam. Schanderl heeft ze op een rij gezet:

- 1905: Jamieson stelt dat vrijwel alle groene planten luchtstikstof assimileren.
- 1909 en 1911: Mamelli en Pollacci tonen aan dat ook niet-leguminosen luchtstikstof assimileren. Het betreft proeven met boekweit, zwarte nachtschade, courgette en radijs/rammenas.
- 1922: Lipman en Taylor tonen aan dat tarwe 13-21% van haar stikstof uit de lucht haalt. Hun conclusie: “There can be no question now, however, that the teaching of all our books and nearly all our teachers on the subject to-day are erroneous and must be changed completely to accord with the facts presented by us, and by the other investigators we cited above” (geciteerd door Schanderl 1947, pag 103).
- 1929: Twee Finse onderzoekers herhaalden de proeven van Lipman en Taylor met tarwe. Zij kwamen tot vergelijkbare resultaten (183% stikstofopbrengst bij teelt op een voedingsoplossing), maar zij weten het aan bacteriën in de voedingsoplossing. Schanderl zet daar op zijn beurt vraagtekens bij.
- 1938: Suessenguth plaatst kanttekeningen bij de wortelknolletjestheorie. Zijn belangrijkste argument is dat de knolletjes nauwelijks geschikt en in staat kunnen zijn om luchtstikstof op te nemen: de kurklaag verhindert de toetreding en kent ook geen openingen, en datzelfde geldt ook voor de aarde eromheen. Veel logischer zou zijn als de leguminosen hun elementaire stikstof uit de lucht halen bij het blad of de stengels. En ook hij stelt vast dat de knolletjes leeg zijn als de plant (lupinen in dit geval, in de bloeiperiode) het meest om stikstof verlegen zit. Maar ook Suessenguth’s werk werd genegeerd.
- 1940: Ruben, Hassid en Kamen doen proeven met radioactief stikstof. Daarmee tonen ze aan dat gerstplanten deze uit de lucht opnemen. In 1941 bestreed Brit met vergelijkende proeven deze resultaten.

'Resultaten die er niet om liegen'
De stikstofopbrengstproeven van Schanderl (en anderen) leverden het volgende resultaat op:
- Door de teelt van leguminosen neemt de hoeveelheid stikstof in de bodem aanzienlijk toe. Een nadeel van leguminosen is dat ze veel water nodig hebben.
- Als leguminosen royaal met stikstof (N) bemest worden, treedt de luchtstikstofassimilatie niet in werking; “Die Ergebnissen betätigen die schon 1904 von Nobbe und Richter gemachten Feststellungen, dass nämlich die Leguminosen selbst bei reichlicher N-Düngung die Luftstickstoffassimilation nicht einstellen. Es nimmt ledichlich der Anteil des Luftstickstoffs am Gesamtstickstoffhaushalt ab. So betrug in der ersten Versuchsreihe der Anteil des Luftstickstoffs: Bei a. ungedüngt: 92%, bei b. (+ 140 mg N): 63 %; bei c. (+ 280 mg N): 51%. In der zweiten Versuchsreihe: bei a. 50% (ungedüngt), bei b. (+ 140 mg N): 16%, bei c.(+ 280 mg N): 10% (Schanderl 1947, pag 132).
Bij de eerste reeks ging het om een proef in de kas, en bij de tweede reeks om een veldproef. Beiden met ‘Buschbohnen’ (Phaseolus vulgaris).
- De N-bemesting verhoogde wel de opbrengst (Ertrag an Pflanzenmasse) van leguminosen. En het N-gehalte van de opbrengst ging omhoog.
- Boekweit geeft zelfs zonder N-startbemesting een netto N-opbrengst. Interessant is dat bij een kleine gift met N in de vorm van gist4, de netto N-opbrengst veel groter is. De netto N-opbrengst bij boekweit die niet bemest was, varieerde tussen 154 en 79 mg. Een N-gift van 25 mg (in de vorm van 1 gram gist) resulteerde in een netto opbrengst van 379 mg N. Met een gift van NH4 NO3 als startbemesting kwam ook Stoklasa veel lager uit dan met gist, namelijk op 233 mg. De hoeveelheid N die hij gebruikte, staat hier niet vermeld. Verderop bij haver komt dit fenomeen opnieuw terug: 140 mg N geeft 79 en resp 170 mg N netto stikstofopbrengst; Een N-gift van 25 mg (in de vorm van 1 gram gist) leverde bij diezelfde haver 1090 mg N netto stikstofopbrengst (Schanderl 1947, pag 171)5. De verklaring kunnen we waarschijnlijk vinden in het onderzoek van Schreiner die in 1912 ontdekte dat planten beter groeien op aminozuren dan op nitraat (Schreiner, 1912).
- Om bij de niet-leguminosen een goede N-opbrengst te bereiken, moet men eerst zorgen voor een normale, zelfs weelderige groei door middel van een N-startbemesting.
- De proeven met composieten tonen aan dat deze planten met een bescheiden stikstofstartbemesting qua stikstofbehoefte op hetzelfde niveau staan als de leguminosen. Ze nemen dus luchtstikstof op. [Rik Dedapper, de grondlegger van de biologische landbouw in Vlaanderen, kwam, geheel onafhankelijk, voor composieten tot eenzelfde conclusie. (Dedapper, 1980), Nigten].
- Een bemesting met stikstof kan bij de niet leguminosen de assimilatie van luchtstikstof aanzienlijk vergroten, maar procentueel neemt het aandeel van de luchtstikstof daardoor wel af.
- De cruciferen nemen weliswaar minder luchtstikstof op dan de leguminosen en de composieten, maar ze nemen wel degelijk luchtstikstof op. Koolzaad (Raps) daarentegen kan uitstekend als groenbemester dienen omdat het veel stikstof op kan nemen, na een startbemesting met N.
- Binnen elke soort bestaan grote verschillen in het vermogen om luchtstikstof op te nemen.
- De aardappel dekt 30 -50% van zijn stikstofbehoefte met stikstof uit de lucht. Bij een hogere stikstofgift neemt de hoeveelheid luchtstikstof absoluut toe, maar procentueel varieert het.
“Im Durchschnitt der Versuche waren die Absolute N-Gewinnen bei:
Ungedüngt: 197 mg
140 mg N Düngung: 211 mg;
280 mg N Düngung: 341 mg
Der mittlere prozentuale Anteil des Lufstickstoffs betrug in den 3 Versuchsgruppen: 43%; 37% und 42%”
, (Schanderl 1947, pag 154).
- Schultz Lupitz, de (her)ontdekker van de stikstofbinding door vlinderbloemigen, beschouwt de aardappel als een stikstofverzamelaar. Maar we voeren met de oogst een flink deel weer af van het land. Tomaten kunnen, na een flinke startbemesting met N, ook aanzienlijk veel luchtstikstof assimileren. Bij een bemesting met 280 mg N geeft de tomaat een netto N-opbrengst van 352 mg. Bij aardappelen was deze in dat geval 353 mg netto N opbrengst. Identiek dus.
- Succulenten (vetplanten) zijn vanwege hun geringe eisen en hun vermogen om stikstof vast te leggen, goede pionierplanten.
- De plantenfamilie waartoe de ridderzuring behoort, kan met een goede N-startbemesting “erstaunliche N Gewinne bringen”. Schr: Volgens Engels onderzoek groeit zuring uitbundig als er sprake is van veel stikstof en veel kalium (Fehér Kodde, 2004). Uit dit onderzoek van Schanderl blijkt echter dat een ruime startbemesting met N al voldoende is. Veel kalium is dan dus blijkbaar de doorslaggevende factor bij een onstuimige groei van zuring.
- Schanderl heeft nog een hele reeks plantenfamilies onderzocht op hun vermogen om luchtstikstof op te nemen. De percentages variëren daarbij van 30-70%. Met de belangrijke kanttekening dat dat geen vastliggend gegeven is6. “Es liess sich bereits deutlich erkennen dass im Saatgut aus Gegenden mit dürftigen Sandboden in erheblich stärkerem Masse die Eigenschaft der N-anspruchslosigkeit und Fahigkeit der Luftstickstoffauswertung zu finden ist als in Saatgut von Mastboden. Diese Ergebnisse geben wertvolle Fingerzeige für aussichtsreiche Wege zukünftiger Pflanzenselektion; denn wir brauchen heute Pflanzen welche bescheidene Ansprüche an zusätzlicher Stickstoffdüngung stellen und nicht auf Stickstoffmastansprüche hin selektioniert sind”, (Schanderl 1947, pag 151/152).
- Een voorbeeld daarvan betreft het – variabele – vermogen van tarwe om luchtstikstof op te nemen, mits er een N startbemesting is gegeven. “Mit Weizen habe ich folgendermassen experimentiert: 1939 habe ich auf einer der beiden hiesigen grossen Kaolinsandhalden 10.000 Weizenkörner ausgesät, von den Gedanken ausgehend, dass wohl 99% per Pflanzen zugrunde gehen würden, dass aber diejenigen welche es sich unter den denkbar schwierigsten Bedingungen der N-Ernährung zu einer Körneransatz brächten, zur Luftstickstoffassimilation fähig sein müssten. In der tat sind von den 10.000 Pflanzen 9997 kläglich verhungert, nür 3 brachten es zu Ähren, und nur eine davon zu normaler Samenbildung. Mit Samen von dieser auf N-Anspruchslosigkeit selektionierten Pflanze wurde 1940 ein Gefässversuch mit Sand von 15 mg% N-Gehalt angesetzt und eine N-Bilanz aufgestellt. Das Wachstum dieser Selektions-Nachkommenschaft war für Weizen erstaunlich gut. Die N Bilanz ergab dass der Weizen 50% seines N-Bedarfes aus der Luft gedeckt haben musste. (..) 1942 würde je einem Gefäss eine zusätzliche Dünging von 25 mg N in Form von Hefe, und 140 mg N in Form von KNO3 gegeben. Der N-Gewinn betrug im ersten Fall 170 mg, im zweiten Falle nur 53 mg7, (Schanderl 1947, pag 174).

Dat zijn al met al resultaten die er niet om liegen.

De uitdaging is om de randvoorwaarden te creëren waaronder zowel leguminosen als niet-leguminosen weer optimaal in staat gesteld worden om luchtstikstof te binden. Daarmee valt een wereld te winnen
'Niet kwijtgeraakt, maar geïnactiveerd'
Dan het boven aangehaalde onderzoek naar het DNA dat niet-vlinderbloemigen in staat stelt om luchtstikstof te binden. Dit Wageningse onderzoek naar stikstofbinding door ‘oude plantensoorten’ die in de loop der tijd hun vermogen om luchtstikstof te binden zijn kwijtgeraakt, is al met al om twee redenen onjuist. Het onderzoek van Schanderl, Stoklasa en vele anderen van nog geen 70 tot 125 jaar terug laat zien dat het niet om oude plantensoorten gaat, en dat moderne plantensoorten hun vermogen om luchtstikstof te binden waarschijnlijk helemaal niet zijn kwijtgeraakt, maar hooguit geïnactiveerd hebben, omdat ze voortdurend enorme hoeveelheden anorganische stikstof krijgen toegediend. Bovendien zijn daardoor hun microbiële symbionten werkloos geraakt.

Saillant detail is dat al in 1855 door Lawes en Gilbert in Goot Brittannië werd vastgesteld dat de stikstofbenutting bij bemesting met ammoniak- nitraat- en dierlijke meststoffen gemiddeld hooguit 40% bedroeg. En dat deze stikstof niet het jaar daarop alsnog ter beschikking kwam. Ergens is er iets verkeerd gegaan, maar we blijven hardleers (Lawes en Gilbert, 1856).

Randvoorwaarden
De uitdaging is dan ook om de randvoorwaarden te creëren waaronder zowel leguminosen als niet-leguminosen weer optimaal in staat gesteld worden om luchtstikstof te binden. Daarmee valt een wereld te winnen.

Dus in plaats van potstalmest of warme compost te geven, kunnen we het organisch afval beter laten omzetten door mestwormen en regenwormen
Die randvoorwaarden zijn waarschijnlijk de volgende:
1. Geef voldoende maar niet te veel startstikstof, en zorg dat deze startstikstof wel voor de volle 100 % benut wordt. Waarschijnlijk moeten we daarbij ook de te geven hoeveelheden gefaseerd afbouwen om de planten te stimuleren zelf weer luchtstikstof te binden.
2. Geef dit stikstof in een vorm die goed past bij de gewassen: organisch gebonden stikstof in plaats van anorganisch stikstof (Schreiner, 1912);
3. Zorg dat de verarming aan sporenelementen in de bodem ongedaan wordt gemaakt. Dit kan door het geven van de juiste gesteentemelen, van zeemineralen (met of zonder NaCl), of van zeewier met een goede kationenbalans. Voor de benodigde enzymatische reacties zijn sporenelementen onmisbaar.
4. Zorg dat de hoeveelheid kalium in de bodem omlaag gaat. Hoge kaliumgehaltes remmen de opname van calcium, natrium, magnesium, silicium en wellicht ook van sporenelementen;
5. Geef de gewassen een ruim aanbod van microbiële symbionten. De wormenhumus van mestwormen bevat heel veel microbieel leven dat bovendien ook heel divers is. Door er thee van te maken en dit te verspuiten komen deze microben op alle plantendelen. Ook gisten moeten we geven. Zoals de jerez-gisten. Uit het onderzoek van Schanderl was al gebleken dat de jerez-gisten de absolute toppers zijn als het gaat om de binding van luchtstikstof. Jerez-gisten zijn de gisten die het druivensap uit de spaanse landstreek Jerez tot sherry vergisten.
6. Wormenhumus blijkt de nutriënten veel beter te binden dan stalmest of warme compost, zodat de uitspoeling of verdamping vermindert. Waarschijnlijk gaat het om binding aan humine- en fulvinezuren. Dus in plaats van potstalmest of warme compost te geven, kunnen we het organisch afval beter laten omzetten door mestwormen en regenwormen.

Mijn voorspelling is dat onze cultuurgewassen dan weer spontaan de benodigde luchtstikstof gaan binden. En daarmee zal duidelijk zijn dat er geen genetisch geknutsel nodig is, maar inzicht in de gunstige randvoorwaarden. Ook zullen de resultaten van genetische modificaties weinig tot niets opleveren als er niet ook aan de randvoorwaarden iets is veranderd. Met epigenetica valt meer te winnen dan met genetica.

Referenties
1. Zijn specialisaties waren: botanische bacteriologie, en microbiologie van de wijn.
2. De titel van deze uitgave is: ‘‘Botanische Bakteriologie und Stickstoffhaushalt der Pflanzen auf neuer Grundlage", Hugo Schanderl 1947. Stuttgart Verlag Eugen Ulmer.
3. Phanerogamen is een oudere benaming voor zaadplanten. (bron: Wiki nl trefw. Phanerogamen).
4. Gist bevat vitamine B1 en kan auxinen opleveren ( Schanderl 1947 pag 167: voetnoot).
5. Hier moeten de resultaten van het herhalingsonderzoek van Roschah nog ingevoegd worden (Roschach 1960).
6. Zie ook het grote verschil qua luchtstikstofassimilatie tussen Amerikaanse en Europese druivenrassen (Schanderl 1947, pag 167/168).
7. Dit verschil is om twee redenen heel opmerkelijk. Een kleine bemesting met levende organische N (gisten) geeft een veel groter resultaat dan een veel grotere bemesting met anorganische N, in de vorm van KNO3. De proef zou vollediger zijn geweest als er vier potten gebruikt zouden zijn: twee met 25 N ( gist en resp. KNO3), en twee met 140 mg N ( gist en resp. KNO3). Ook zouden er potten gebruikt moeten zijn waarin naast KNO3 ook de andere benodigde mineralen toegevoegd waren. (maar wellicht zaten deze al in het gebruikte medium…)
Dit artikel afdrukken