Maagsere, urease en ureum - Omnia Nutriology®
Deur Dr. Koos Bornman, Venessa Moodley, Kobus van Zyl, Thinus Louw en David Fouché
Onlangse omvattende grondontledingsopnames binne Omnia het bewys dat hierdie praktyk 'n beduidende bedreiging vir die grond se toestand en vrugbaarheid inhou. In 'n vorige artikel is die bedreiging van ammoniumtoksisiteit in die besonder, asook die verontrustende negatiewe tendense in grondontledings, veral ondergrondontledings, bespreek. In hierdie artikel behandel ons die risiko van ureum-omsetting in ondergronde en die gevolglike behoefte aan ammoniumnitraataanvulling.
Wat het ureum en maagsere in gemeen?
Die meeste maagsere word nie deur stres of speseryryke kossoorte veroorsaak soos eens geglo is nie, maar deur 'n bakteriële infeksie van die maagwand, wat deur Helicobacter pylori veroorsaak word.
Een van die moeilikste organe wat deur 'n mikrobe gekoloniseer kan word, is die maag. Behalwe vir die dik laag mukus en peristaltiese spoeling, is die maag met suur (gemiddelde pH ~2) gevul. Een manier waarop H. pylori in die maag oorleef, is deur die ensiem urease te produseer wat ureum in ammonium en koolstofdioksied omskakel. Die bakterium omring homself met 'n laag ammonium en ammoniak wat die suur in sy onmiddellike omgewing neutraliseer.
Eweneens vereis ureum die ensiem urease om dit in grond in ammonium om te skakel sodat dit as 'n stikstofbron aan die plant beskikbaar is.
Ontledingstendense sedert 2002 uit 5,200 ondergrondmonsters in Bothaville, Viljoenskroon en Bultfontein, is in 'n vorige artikel bespreek. Nadat die beduidende agteruitgang van ondergronde as gevolg van versuring waargeneem is, is besluit om die doeltreffendheid van die omsetting van ureum na ammonium in die tipiese ondergrondtoestande in hierdie gebiede te bestudeer en te ondersoek.
Die studie is deur OmniBio™ en 'n groep senior landboukundiges van Omnia Kunsmis geïnisieer. Sowat 220 monsters van die tipiese sanderige gronde (effektiewe katioonuitruilkapasiteit [EKUK] van tussen 2 tot 8 cmol+/kg) is versigtig op 'n diepte van nagenoeg 300 tot 400mm in die bogenoemde gebiede geneem (Julie 2012) en vir omvattende grondontledings, insluitend fisiese, chemiese en sekere grondbiologiese parameters gestuur.
Die resultate van hierdie aanvanklike opname en bykomende inligting wat aan die lig gekom het, het vermoedens bevestig en ook verdere inligting verskaf.
Die primêre doelstelling
Die primêre doelstelling van die studie was om teenwoordigheid van urease in die genoemde gebiede te bepaal en te evalueer. Urease is 'n ensiem of proteïen wat inherent in organiese materiaal teenwoordig is.
Volgens die literatuur is daar ook 'n sterk verband tussen urease-aktiwiteit en temperatuur. Die invloed van temperatuur is dus spesifiek in sanderige gronde met reeds bekende lae urease-aktiwiteit geëvalueer. Dit is bykans algemene praktyk dat produsente kort voor planttyd ureum op 'n diepte van 200 tot 300 mm aanwend (dikwels in droë grond), en daar is kommer oor die doeltreffendheid van so 'n praktyk in koue sanderige gronde met baie lae of selfs geen organiese materiaal op daardie diepte.
Die verhouding van urease-aktiwiteit in hierdie gronde is wetenskaplik in Omnia se OmniBio™-laboratoriums geëvalueer en daar is weereens vasgestel dat grondtemperatuur 'n statisties beduidende uitwerking op urease-aktiwiteit het, veral indien grondtemperature tot onder 20°C daal. By hierdie temperature is urease-aktiwiteit minder as die helfte van die optimale vlak.
Soos genoem, is urease-aktiwiteite in sanderige gronde reeds baie laag op 'n diepte van 30 cm (10 tot 15 µg ureumomsetting per gram grond vir 'n tydperk van twee ure). In hierdie studie is hoogs beduidende onderdrukking van urease-aktiwiteit, tot vlakke so laag as 3 µg ureum/g/2h, in die ondergrondmonsters gemeet indien temperature tot onder 15°C gedaal het.
'n Verdere bekommernis is dat 80% van al die monsters 'n pH van minder as 5.2 (KCI) gehad het, wat die genoemde algemene opname bevestig het. Die laagste pH wat gemeet is, was 3.5 in KCI in die Noordwes‑ en Vrystaat-gebied. Meer spesifiek, 40% van die monsters het 'n pH van minder as 4.5 gehad. Ekstraheerbare suur is ook in baie gevalle hoog, met suurgehaltes so hoog as 53%-versadiging wat bereik is. Dit is interessant dat urease-aktiwiteit betekenisvol voorspel kon word met 'n model wat grondparameters gebruik waardeur meer as 60%- variasie daarvan verklaar kon word.
Die parameters wat die meeste tot die verklaring van variasie van urease-aktiwiteit bygedra het, buiten temperatuur (53% in totaal), was: geraamde of effektiewe katioonuitruilkapasiteit (EKUK), die teenwoordigheid van die katione Ca, Mg en K, asook bruto-digtheid of kleipersentasie. Ander interessante parameters het ook tot die verduideliking van die afwyking in urease-aktiwiteit bygedra, byvoorbeeld voorspelde anaërobiese (waterversadigde) toestande. Regdeur speel pH en ekstraheerbare suur skynbaar nie 'n groot rol in urease-aktiwiteit nie, aangesien die pH reeds krities laag was (urease toon optimale aktiwiteit by 'n water-pH van 7.4).
Waardevolle normvlakke is uit die aanvanklike studie aangeteken en modelle ontwikkel en 'gevaargronde' kan omskryf word deur 'n konvensionele grondontleding en 'n OmniBio™-urease-bepaling te gebruik.
Wat hierdie studie tot dusver aangedui het, is dat die gebruik van suiwer ureum sonder ammonium of nitraat in sanderige ondergronde ondoeltreffend is. Die omsettingstempo van tipiese voorplant ureumvlakke kan tot twee maande neem om in ammonium omskep te word, wat nitraatomsetting uitsluit (verwys na die artikel waarin nitrifiseringstempo en ammoniumtoksisiteit bespreek is). Die verwagte omsettingstempo (na ammonium) is ook te laag om vol te hou - die hoogste stikstofvereiste van hoë-opbrengs mielies in die vroeë seisoen is tot 8 kg stikstof per ha per dag. Wanneer urease-inhibeerders gebruik word, sal die situasie vererger en nóg 10 dae en meer by die omsettingstyd voeg.
Die slotsom is dus dat suiwer ureum (sonder ammoniumnitraat) 'n hoë risiko-stikstofbron is om vir voorplantingsdoeleindes in sanderige gronde te gebruik en dat ander bronne ryk aan nitraat en sekondêre elemente, soos kalsium, magnesium en swael wat tipies deur Omnia Kunsmis aangebied word, oorweeg moet word. Dit blyk uit etlike navorsingsbronne dat stikstofprodukte vir grane ongeveer 25% nitraat moet bevat om die risiko van ureum-ondoeltreffendheid te verlaag en voeding te optimaliseer. Kontak u Omnia-landboukundige vir 'n meer omvattende ontleding van u gronde om daardie maagsere te wyte aan die gebruik van die verkeerde stikstofbron onder die verkeerde toestande te verhoed.
Bornman, J.J. 2013. Ammonium toxicity: A silent killer. SA Grain, Landbouweekblad, Farmer's Weekly - to be published.
Kissel, D.E. 1989. Management of urea fertilizers. North Central Regional Extension Publication. Kansas State University.
Yamaoka, Yoshio. 2008. Helicobacter pylori: Molecular Genetics and Cellular Biology. Caister Academic Pr. ISBN 1-904455-31-X.