Stikstof komt in de bodem en het water voor in verschillende vormen. Hoe dit werkt is terug te zien in Figuur 1.
Drie belangrijke vormen van stikstof in bodem en water zijn:
- Stikstof in organische stoffen
- Ammonium
- Nitraat
Organische stikstof komt in de bodem via plantenresten, mest en andere organische meststoffen, zoals compost. Bodemorganismen breken organische stof af waarbij kleine opgeloste organische stikstofverbindingen en ammonium vrijkomen.
Ammonium komt ook in de bodem door de omzetting van urine en via kunstmest. Bacteriën zetten ammonium meestal snel om in nitraat als er voldoende zuurstof is in de bodem. Nitraat komt daarnaast ook rechtstreeks in de bodem via kunstmest.
Gewassen nemen zowel ammonium als nitraat op. Op plekken waar weinig of geen zuurstof is kunnen bacteriën nitraat afbreken en omzetten in stikstofgas en andere vluchtige stikstofverbindingen. Dat is emissie naar de lucht.
Figuur 1: Uitspoeling van stikstof naar grondwater.
Uit- en afspoeling
Hoe de verschillende vormen van stikstof zich in de bodem gedragen en welke het meest voorkomen hangt onder meer af van de grondsoort en de grondwaterstand. Er is een duidelijk verschil tussen zand- en lössgronden aan de ene kant, en klei- en veengronden aan de andere kant.
Bij de meeste zandgronden en bijna alle lössgronden spoelt de stikstof die na de oogst is achtergebleven vooral uit naar het grondwater in de vorm van nitraat (Figuur 1). Bij de nattere zandgronden (gronden met een hogere grondwaterstand) zal er meer nitraat afgebroken worden dan bij drogere gronden (gronden met een diepere grondwaterstand). Dit komt doordat bij een hoge grondwaterstand het water in contact is met ondiepe bodemlagen met organische stof. Bacteriën breken de organische stof af en verbruiken hierbij de zuurstof uit het grondwater. Als er zeer weinig zuurstof aanwezig is, zijn er bacteriën die vervolgens het nitraat gebruiken in plaats van zuurstof.
Figuur 2: Uit- en afspoeling van stikstof naar oppervlaktewater.
De klei- en zeker de veengronden kennen van nature hoge grondwaterstanden. Om deze gronden voor de landbouw geschikt te maken zijn ze door sloten ontwaterd. Meestal zijn er dan in de percelen drainagebuizen of greppels aanwezig. Bij deze gronden zijn vooral de uit- en afspoeling naar de sloot belangrijk (zie Figuur 2). Bij hevige regenbuien is er het risico dat meststoffen in de sloot terecht komen door water dat over het oppervlak afstroomt. Door de aanwezigheid van slecht doorlatende bodemlagen in de ondergrond, stroomt het ondiepe grondwater bij deze gronden ook vaak richting de sloot en niet naar de diepere ondergrond.
Andere stikstofverbindingen belangrijker bij klei- en veengronden
Nitraat wordt in het grondwater bij klei- en veengrond sterker afgebroken dan bij zand- en lössgronden. De grondwaterstanden zijn hoger en de bodems zijn rijker aan organische stof. Hierdoor zijn de omstandigheden voor afbraak zeer gunstig.
Dezelfde omstandigheden zorgen er echter voor dat de opgeloste organische stikstofverbindingen en ammonium juist minder snel worden omgezet. Hierdoor zijn de concentraties aan die stikstofverbindingen hoger dan bij zand- en lössgronden. We zien dit ook terug in de resultaten van de metingen van het LMM (Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid) (Figuur 3).
Als we de klei- en veengronden onderling vergelijken zien we vervolgens nog een verschil in de verhoudingen. De grondwaterstand bij kleigronden is vaak dieper dan bij veengronden en ze bevatten meestal minder organische stof. Hierdoor zijn de nitraatconcentraties in het grond- en drainwater bij kleigronden hoger dan bij veengronden. De organische stikstof- en ammoniumconcentraties zijn juist lager.
Figuur 3: Concentratie van verschillende stikstofverbindingen in uitspoelingswater en slootwater.