Toekomstige plantvoeding navorsing binne 'n globale konteks - Omnia Nutriology®
Die begrip van plantvoeding kom al 'n lang pad sedert die definisie van plantvoedingstowwe as 'n “eienaardige aardmateriaal” deur die baanbrekers van plantvoedingsnavorsing, Von Helmont (Vlaams) en Woodward (Brits) gedurende die middel sestienhonderds. Die wêreld staar egter vandag 'n nuwe uitdaging in die gesig deurdat twee miljard meer mense teen 2050 gevoed sal moet word, terwyl daar al klaar vandag 'n miljard honger mense is.
Die wêreld se proteïenvereistes, veral in die vorm van vleis, sowel as die verhoging in massaproduksie van gewasse vir biobrandstof, dra tot hierdie ingewikkelde uitdaging by. Landbouproduksie sal met 60% moet styg en 90% van daardie styging lê in die verbetering van produksiedoeltreffendheid en -intensiteit opgesluit. So 'n verbetering in produksie sal 'n beter begrip en bestuur van plantvoeding as die hoofdoel moet insluit, aangesien 50% van die wêreld tans deur produkte vanaf bemeste lande gevoed word. Soos wat Per Pinstrup-Anderson, toe die Direkteur-Generaal van die Internasionale Voedselbeleidsinstituut (FPRI) dit in 2000 gestel het: “So lank as wat landbou 'n grondgebaseerde bedryf bly, sal groot verhogings in produktiwiteit onwaarskynlik wees as daar nie verseker word dat plante 'n voldoende voorsiening van gebalanseerde voedingstowwe het nie.”
Vanaf 1960 tot 2020 sal die wêreldbevolking verdriedubbel en die grond beskikbaar vir produksie gehalveer het. Om verder tot die probleem by te dra, het die wêreld se graanproduksie per capita nie gegroei nie, ten spyte van die huidige bestendige groei van 120 kg per ha per jaar in mielieproduksie. Dit het in werklikheid van 374 kg/capita in 1985 tot 340 kg/capita in 2007 verminder (Figure 1 en 2).
Historiese VSA mielie graan-opbrengste(t/ha) 1866 tot op datum Suid Afrikaanse data is oor geplaas.
VSA grafiek deur Nielsen 2012 en RSA data deur Van Biljon 2009.
Kilogram graan per kapita oor tyd geproduseer. Data bereken uit opnebare beskikbare data van die voedsel en Landbou Organisasie van die Verenigde Nasies (FAO) en die VN (Verenigde Nasies)
'n Verdere dimensie is oor die laaste tyd bygevoeg en dit is die konsep van boerdery vir gesondheid - nie alleenlik om opbrengs, grondvrugbaarheid en winsgewendheid te verbeter en omgewingsimpak te verlaag nie, maar ook om menslike gesondheid te verbeter. Die nuwe doelwit is nie net vir voedselsekuriteit (kilojoules) nie, maar ook vir voedingssekuriteit (lewering van alle noodsaaklike voedingstowwe).
Uit 'n Afrika-oogpunt is dit ironies dat Sub-Sahara Afrika, wat beskou word as die basis van toekomstige bykomende voedselproduksie (sommiges sê dat 70% van alle groei in produksie van hierdie kontinent af sal kom), slegs 'n gemiddeld van omtrent 6 kg kunsmis per hektaar gebruik en bekend is daarvoor dat dit die grootste area van fisiese en ekonomiese gebrek aan water het.
Teen hierdie agtergrond en sy groot uitdagings moet 'n kunsmismaatskappy homself strategies plaas en homself tot die belegging in plantvoeding- en agronomiese navorsing verbind - nie alleenlik om die genoemde uitdagings die hoof te bied nie, maar ook om 'n mededingende voordeel in 'n ongenaakbare kommersiële internasionale omgewing te verkry en te behou deur daadwerklik 'n bydrae op die plaas te maak. Omnia Kunsmis belê tans omtrent 30 miljoen Rand (ZAR) in plantvoedingsnavorsing per jaar om die genoemde uitdagings tegemoet te kom. In die volgende paragrawe sal die belangrikste navorsingsvelde met betrekking tot plantvoedingsbehoeftes vir die onmiddellike toekoms, soos deur wêreldorganisasies en Omnia Kunsmis geïdentifiseer is, met spesifieke verwysing na graangewasse, kortliks bespreek word.
Verbeterde waterverbruiksdoeltreffendheid is by verre die een aspek wat die meeste deur internasionale navorsers erken word om 'n verskil aan voedselproduksie te maak. Sekere vorms van kunsmis, byvoorbeeld nitrate, verbeter waterverbruiksdoeltreffendheid. Die korrekte bestuur van bemesting verbeter ook waterverbruiksdoeltreffendheid van gewasse. Een voorbeeld is die feit dat die doeltreffende bemesting van weidings die waterbehoeftes vir die produksie van een eenheid beesvleis kan halveer.
Aan die ander kant word voedingstofverbruiksdoeltreffendheid betekenisvol deur effektiewe besproeiing en vogbestuur verbeter.
Voedingstofverbruiksdoeltreffendheid, veral vir stikstof
Die tweede mees belangrike faktor wat uit internasionale publikasies na vore kom wat 'n verskil in voedselproduksie kan maak is voedingstofverbruiksdoeltreffendheid, veral van stikstof. Dit is bewys dat stikstofverbruiksdoeltreffendheid kommersieël omtrent 40% in ontwikkelende lande beloop, alhoewel proewe in dieselfde lande gewys het dat doeltreffendheid hoër as 80% moontlik is. Ohio State Universiteit in die VSA het bewys dat stikstofverbruiksdoeltreffendheid in mielies van 45% na 80% verbeter kan word as hoër kaliumvlakke as wat gewoonlik die norm is, toegedien word. Die VSA het gewys dat doeltreffendheid van die verbruik van stikstof op mielies tans 70 kg mieliegraan geproduseer per kilogram stikstof is (Figuur 3). Proewe deur Omnia Kunsmis het bewys dat dit in Suid-Afrika moontlik is om 113 kg mielie-graan per kilogram toegediende stikstof op 'n sanderige grond te produseer deur die gebruik van veranderlike toediening.
Dit is duidelik dat daar geen enkele oplossing rakende stikstofbestuur is nie, maar dat 'n algehele benadering gevolg sal moet word wat 'n groot aantal faktore in ag sal moet neem.
Stikstof Gedeelte like Faktor Produktiwiteit(PFPN) of stikstofverbruiks doultreffendheid oor tyd in twee lande, Oorgetrek vanaf Maene, 2010
Beste bestuurspraktyke en volledig gebalanseerde voeding
Hierdie ou, maar steeds ontwikkelende navorsingsveld, is gebaseer op die 4R-benadering, waarna dikwels verwys word. Dit beteken dat die regte hoeveelheid van die regte produk op die regte tyd en plek toegedien moet word. Goeie praktyke in die verlede, soos ten volle gebalanseerde plantvoeding en bekalkingsprogramme, moet uitgebrei word (Figuur 4), maar meer voedingselemente en hul interaksie as in die verlede moet in aanmerking geneem word. Daar is byvoorbeeld nou amptelik 17 elemente wat as noodsaaklik vir plantvoeding beskou word. Chloor en nikkel is ook tot die welbekende lys bygevoeg. Daar is ook die sogenaamde voordelige elemente: aluminium, kobalt, natrium, selenium en silikon wat oorweeg moet word. Plantvoedingselemente het ook 'n invloed op grondlewe, wat 'n baie belangrike faktor in volhoubare stelsels is. Nuwe plant- en grondonledingsmetodes en elementafleidings kom te voorskyn wat tot 'n groot mate gebruik moet word. Nuwe kultivars, wat vir droogteweerstandigheid en verbeterde stikstofverbruiksdoeltreffendheid geteël word, sal ook meer prominent word en spesiale aandag ten opsigte van plantvoeding moet kry.
Langtermyn invloed van gebalanseerde voeding op koringobrengs (Oorgetrek van IFPRI, 2000).
Voedingstrategieë vir bewaringsbewerkingstelsels
In verband met bogenoemde, sluit goeie bestuur die gebruik van dekgewasse en grondbewaringsmaatreëls, die byvoeging van organiese materie tot die grond en die oordeelkundige gebruik van chemiese kunsmis, plaagdoders en plaasmasjienerie in.
Dit is egter duidelik dat watter bewaringsbewerkingstelsel ook al gebruik word - van beperkte bewerking, spoorbewerking, suiwer geenbewerking of direkte saadplasing - die basis van genoegsame plantvoeding of grondvrugbaarheid met die absolute noodsaaklikheid bepaal moet word sodat enige moontlike grondfisiese beperking aangespreek kan word. Die bepaling van sulke vrugbaarheidsdrempels en -onderhoud in verskeie gewasroteringstelsels is 'n groot uitdaging.
Dit is ook noodsaaklik om die dinamika en doeltreffendheid van voedingstowwe in verhoogde deklaag- en stoppelstelsels te verstaan.
Presisieboerdery en risikobestuur
Tegnologie op die gebied van presisieboerdery ontwikkel teen 'n ongelooflike tempo. In die meeste gevalle word die basiese begrip en gebruik van hierdie tegnologie swak verstaan, om nie eers van die toepassing daarvan te praat nie. Een aspek byvoorbeeld is dat sonebestuur met betrekking tot grondvrugbaarheid moet volg op sone-identifikasie gebaseer op grondfisiese parameters, waterhoukapasiteit en dreinering. Presiese en veranderlike toediening van verbeteraars, kunsmis en saad bring verdere uitdagings mee. Die grootste taak op hande is die bestuur en maksimum benutting van groot databasisse of “groot data” om 'n wesenlike verskil op plaasvlak te maak. Ruimtelike interpretasie van sulke geïntegreerde databasisse met geografiese inligtingstelsels, veral om risiko te identifiseer en kwanifiseer, sal uiters noodsaaklik wees, en nie net met betrekking tot plantvoeding nie.
Nabye- en afstandswaarneming ontwikkel ook vinnig. Nuwe sensors (ook vir voedingselemente) in nanotegnologie kom na vore en sal in presisieboerderystelsels ingeskakel word.
Produkdoeltreffendheid en omgewingsimpak
Elke kunsmismaatskappy sal sy produkdoeltreffendheid moet optimaliseer om die nuwe uitdagings die hoof te bied, vanaf die fabriek tot by die land. Volgens internasionale publikasies sal stadig- en beheerde vrystellende kunsmis, gestabiliseerde kunsmis, kunsmis verryk met mikro-elemente en oplosbare / vloeibare kunsmis steeds baie aandag geniet. Met die klem op die omgewingsimpak van kunsmis en waterverbruiksdoeltreffendheid, word hernude aandag aan nitraatgebaseerde kunsmis bestee. Dit is byvoorbeeld 'n gepubliseerde feit dat ammoniumnitraat 25% minder impak op kweekhuisgasproduksie (CO2) per eenheid stikstof het as ureum, en dat nitrate die waterverbruiksdoeltreffendheid van plante beduidend verbeter (sien onder).
Elisitore en biostimulante
Elisitore is stowwe wat 'n weerstand en/of hipersensitiewe reaksie in plante veroorsaak. Spesifieke voedingstowwe (noodsaaklik of voordelig) kan as elisitore dien. Elisitore aktiveer gene wat by die verdedigingsreaksie van plante betrokke is.
Landbou-biostimulante sluit diverse formulasies van samestellings in wat op plante toegedien word om die gewas se fisiologiese prosesse te reguleer en verbeter en hulle dus meer doeltreffend te maak. Die belangrike feit is dat gewas-biostimulasie aanvullend tot plantvoeding en gewasbeskerming is.
Soos wat die wêrelde van plantvoeding, stimulante en plaagdoders nader aan mekaar beweeg, is dit belangrik om die bogenoemde relatief nuwe konsepte en hul toediening goed te verstaan.
Dit is waarskynlik die tegnologie wat vandag die meeste misverstaan en verkeerdelik aangehaal word.
Nobelpryswenner Richard Smalley het in 1999 die voordele van nanotegnologie aan die VSA se Huiskommittee vir Wetenskap voorgelê. Hy het beklemtoon dat die impak van nanotegnologie op die gesondheid, welstand en lewens van mense ten minste gelyk is aan die gekombineerde invloede van mikro-elektronika, mediese uitbeeldings, rekenaargesteunde ingenieurswese en mensgemaakte polimere wat in die 20ste eeu ontwikkel is.
Die literatuur wat betrekking het op die rol van nanotegnologie in plant- en grondstelsels, toon aan dat nanomateriaal in die beheerde vrystelling van landbouchemikalieë vir plantvoeding en beskerming teen peste en siektes, aflewering van genetiese materiaal, sensitiewe opsporing van plantsiektes en besoedelende stowwe, asook die vorming van grondstruktuur 'n bydrae kan lewer.
Insig in die wisselwerking tussen voedingstowwe, plantfisiologie en grond mikro-organismes
Hierdie fassinerende nuwe navorsingsveld op molekulêre vlak lewer baie geleenthede en verduidelik vele verskynsels wat in die veld waargeneem word. Onlangse publikasies verduidelik byvoorbeeld waarom swaelvoeding van plante die planthormone ouksiene en jasmonaat genereer en hoekom daar 'n skakel tussen nitraatvoeding en ysteropname bestaan, sowel as verskeie hormone soos absisiensuur wat verantwoordelik is vir die regulering van water in die plant. 'n Deel van hierdie tipe navorsing is ook om te verstaan hoe die rhizosfeer se interaksie met grond-mikrobiese bevolkings voedingstofopname stimuleer en ook spesifieke hormone vrystel.
Om 'n verskil op die plaas te maak
Omnia Kunsmis se doel is om vir sy kliënt die maksimum voordeel te bring (vermindering van risiko en verhoging van bemarkbare opbrengs en gehalte) deur die toepassing van kennis. Dit is sinneloos om in sodanige kennis te belê maar dit dan nie prakties op die plaas aan te wend nie. Deelname van die produsent, samewerking met ander entiteite en dissiplines en, meer belangrik, die oordrag van tegnologie, is noodsaaklik. Een voorbeeld hiervan is die huidige multi-dissiplinêre strookproewe deur Graan SA waarby Omnia Kunsmis as medewerker en borg betrokke is. Omnia Kunsmis streef daarna om egte, toepasbare tegnologie tot beskikking van die Suid-Afrikaanse boer, asook boere in ander lande waar Omnia teenwoordig is, te stel deur meervoudige voete op die plaas te verseker en so ook, hopelik, op dié wyse tot die voeding van die wêreld van môre by te dra.
VAN BILJON, J.J. 2009. Maize yield and fertilizer research over the last fifty years: An overview. FSSA Journal, June edition p. 37-50