Stikstof binden met één bacterie

Stikstof binden uit de lucht kost ontzettend veel energie. Afgelopen jaar zijn de kustmestprijzen flink toegenomen wegens de forse stijging van de gasprijzen. In de industrie wordt stikstof uit de lucht gehaald volgens het Haber-Boschproces. In dit proces wordt stikstof (N2) gebroken tot twee losse stikstofatomen, die vervolgens binden met zuurstof of waterstof. Het kraken van de drievoudige binding van stikstof kost zoveel energie dat bijna geen organisme in staat is om zelf stikstof uit de lucht te binden.

Stikstofknolletjes

Toch zijn er bepaalde bacteriën die dit wel kunnen. De meest bekende zijn waarschijnlijk de rhizobium-bacteriën. Deze bacterie groeit in ‘stikstofknolletjes’ aan de wortels van vlinderbloemigen. Rhizobium-bacteriën zetten stikstof (N2) via nitrogenase om in ammoniak (NH3), dat weer oplost in het grondwater waardoor ammonium (NH4+) wordt gevormd. Ammonium kan vervolgens weer door de wortels van de planten worden opgenomen. In ruil geeft de plant op haar beurt suikers aan de bacterie, die gebruikt worden voor de vorming van ATP. ATP is nodig voor de nitrogenase reactie. Er is dus sprake van een symbiose, waar zowel plant als bacterie baat bij hebben. Maar het kost ontzettend veel energie om stikstof te binden, dus zal de plant flink wat suikers moeten leveren aan de bacteriën. Zoals wij dat ook doen, kiezen ook veel organismen voor de makkelijkste weg. Bij vlinderbloemigen is bekend dat wanneer planten zeer makkelijk aan hun stikstof kunnen komen, ze geen symbiose aangaan met de rhizobium-bacteriën, aangezien dit ze kostbare suikers kost.

Bovengrondse symbioses

Nu zijn rhizobium-bacteriën niet de enige bacteriën die stikstof kunnen binden en nuttig zijn voor de landbouw. In Azië leeft de cyanobacterie Anabaena die een symbiose heeft met het kleine waterplantje Azolla. Dit waterplantje wordt gebruikt als groenbemester in de rijstvelden. Er zijn ook bacteriën die bovengrondse symbioses aangaan met planten en stikstof binden. Deze komen in de natuur vaak voor in planten die leven onder moeilijke omstandigheden en nood hebben aan zo’n symbiose. Een ontwikkeling van de laatste tijd is dat men erin slaagt om zulke soort bacteriën te extraheren of op te kweken en te verkopen als product. Een voorbeeld hiervan is de bacterie Methylobacaterium Symbioticum.

Via de huidmondjes

Methylobacaterium Symbioticum dringt via de huidmondjes de plant binnen en nestelt zich in het plantenweefsel. Deze bacterie is in staat om stikstof te binden net als de rhizobium-bacterie. De bacterie gebruikt methanol als brandstofvoorziening. De plant scheidt methanol uit om diverse redenen; in verschillende hoeveelheden gedurende de dag via de huidmondjes en tijdens de levensfase. Net als dat stikstofbinding bij rhizobium-bacteriën afhankelijk is van de temperatuur, is dat ook bij de Methylobacaterium Symbioticum het geval. Er zitten dus best wat haken en ogen aan zo’n symbiose voor er een succesvolle samenwerking tussen plant en bacterie plaatsvindt.

Eigen handleiding

Het is goed om te beseffen dat we in de toekomst meer gebruik zullen maken van biostimulanten of microbiële toevoegingen met elk een eigen handleiding. Hiervoor is bepaalde achtergrondkennis essentieel. Gelukkig hoef je dit niet allemaal zelf uit te zoeken, maar zoeken onze adviseurs dit uit. Wil je meer achtergrondinformatie? Vraag er eens na bij je CZAV-adviseur.