Transplanting date shifts the model-derived P optimum in lowland rice on P-deficient acid soil

In de vochtige, door regen doordrenkte heuvels van Noordoost-India verbouwen boeren rijst op velden die vaak onder water staan. Deze omgeving vormt een specifieke uitdaging voor de bodem: deze is van nature zuur, wat betekent dat het een hoog gehalte aan zuurgraad heeft dat een vitale voedingsstof genaamd fosfor vastlegt. Fosfor is essentieel voor planten; het helpt bij de wortelgroei, transporteert energie binnen de plant en ondersteunt de ontwikkeling van zaden. In deze zure bodems wordt de fosfor in de meststof vaak gevangen door ijzer en aluminium, waardoor het onbeschikbaar wordt voor de rijstplanten. Daarom vertrouwden boeren in de regio traditioneel op een standaard hoeveelheid fosformeststof van het type "één maat voor iedereen", in de veronderstelling dat elke rijstteelt dezelfde dosis nodig heeft, ongeacht wanneer deze wordt geplant.

Echter, de timing van het planten is een krachtige factor in de landbouw. Rijst is een gewas dat gevoelig is voor temperatuur en zonlicht. Als een boer de rijstzaailingen te laat in het seizoen plant, kan het gewas te maken krijgen met koelere temperaturen terwijl het probeert zijn korrels te vormen, wat de groei kan remmen en de oogst kan verminderen. De vraag die onderzoekers wilden beantwoorden, was of deze verandering in planttijd ook verandert hoeveel fosfor de rijst daadwerkelijk nodig heeft. Als een later geplante teelt minder krachtig groeit, heeft deze dan nog steeds die zware dosis meststof nodig, of zou het beter af zijn met minder?

Om het antwoord te vinden, voerde een team wetenschappers een tweejarig experiment uit op een boerderij in de regio Meghalaya in India. Ze werkten met een specifere soort laaglandrijst die wordt verbouwd op een bodem die bekend staat als fosforarm. De onderzoekers zetten een zorgvuldig gecontroleerde test op om de effecten van de planttijd te scheiden van andere variabelen. Ze richtten vier aparte kwekerijen in voor de rijstzaden, waarbij ze de zaden tien dagen uit elkaar zaaiden. Dit maakte het mogelijk om de zaailingen op vier verschillende data te verplaatsen naar het hoofdveld: 3 juli, 13 juli, 23 juli en 2 augustus. Cruciaal was dat ze ervoor zorgden dat elke zaailing precies drieëntwintig dagen oud was toen deze naar het veld werd verplaatst, zodat het enige verschil tussen de groepen de kalenderdatum van het verplanten was.

Op elke van deze verplantingsdata brachten de onderzoekers vier verschillende hoeveelheden fosformeststof toe: helemaal niets, een kleine hoeveelheid, een gemiddelde hoeveelheid en een grote hoeveelheid. Vervolgens volgden ze hoe de rijst groeide, waarbij ze alles maten, van het aantal korrelvullende stengels tot het gewicht van de geoogste korrel. De resultaten waren duidelijk en consistent. Naarmate de plantdatum werd uitgesteld van begin juli naar begin augustus, produceerden de rijstplanten aanzienlijk minder. De korrelopbrengst daalde met bijna vijfentwintig procent, en het totale gewicht van de plantbiomassa daalde met drieentwintig procent. De planten hadden minder productieve stengels, kleinere aren en minder korrels per aar. Deze achteruitgang gebeurde omdat de later geplante gewassen hun kritieke fase van korrelvulling doorbrachten in koeler weer, wat hun vermogen om te groeien en vol te groeien beperkte.

De studie onthulde ook hoe de planten reageerden op de meststof. Wanneer er fosfor werd toegevoegd, groeide de rijst beter, maar slechts tot op zekere hoogte. De planten bereikten hun piekprestatie met een gemiddelde dosis meststof. Het toevoegen van zelfs nog meer fosfor voorbij dat punt hielp niet; sterker nog, het zorgde ervoor dat de opbrengst weer daalde. Dit suggereert dat er een specifieke "sweet spot" is voor de toepassing van meststof, en het erbij gieten van meer dan de plant kan gebruiken is niet alleen verspillend, maar kan ook contraproductief zijn.

De meest significante ontdekking was echter hoe de plantdatum deze "sweet spot" verschoven. De onderzoekers gebruikten statistische modellen om de exacte hoeveelheid fosfor te berekenen die de hoogst mogelijke opbrengst zou produceren voor elke plantdatum. Voor de vroegste plantdatum in begin juli gaf het model aan dat de ideale hoeveelheid fosfor ongeveer vijfentwintig en een halve kilogram per hectare was. Maar voor de laatste plantdatum in begin augustus daalde de ideale hoeveelheid naar net onder de tweeentwintig kilogram per hectare. Dit verschil van ongeveer drie en een half kilogram per hectare lijkt klein, maar het vertegenwoordigt een werkelijke verschuiving in de behoeften van het gewas. De later geplante rijst, die al worstelde met koelere temperaturen en een lager potentieel rendement had, kon de extra meststof simpelweg niet gebruiken om meer korrels te creëren. Omdat het vermogen van de plant om te groeien werd beperkt door het weer, kon de extra voedingsstof niet worden omgezet in oogstbare voedsel.

De onderzoekers keken ook naar wat er met de fosfor in de planten en in de bodem gebeurde na de oogst. Ze ontdekten dat de later geplante gewassen aanzienlijk minder fosfor opnamen uit de bodem, ook al bevatte de bodem nog steeds voldoende beschikbare voedingsstoffen. Dit bevestigde dat het probleem niet een gebrek aan meststof in de grond was, maar eerder een verminderd vermogen van de later geplante gewassen om het op te nemen en te gebruiken. De bodem die achterbleef bij de later geplante rijst bevatte meer ongebruikte fosfor dan de bodem van de eerder geplante rijst, wat verder bewees dat de vraag van het gewas was afgenomen.

Deze bevindingen dagen het idee uit dat een enkele meststofaanbeveling voor elke planttijd kan werken. Hoewel de studie aantoont dat het uitstellen van de plantdatum de optimale hoeveelheid fosfor die nodig is, verduidelijken de onderzoekers dat dit een specifiek resultaat is van één locatie en één type rijst. Het verschil in de ideale hoeveelheid meststof was relatief klein vergeleken met de stappen tussen de doses die zij testten. Daarom, hoewel de gegevens bewijzen dat de planttijd verandert hoe rijst op meststof reageert, zeggen de wetenschappers dat boeren niet onmiddellijk hun praktijken moeten veranderen op basis van deze enkele studie. In plaats daarvan suggereren deze resultaten dat toekomstige meststofaanbevelingen verfijnd kunnen worden om rekening te houden met plantdata, maar dat meer testen met fijnere aanpassingen nodig zijn om zekerheid te verkrijgen. Voor nu staat de studie als een duidelijk bewijs dat de timing van het begin van een gewas de relatie met de voedingsstoffen in de bodem fundamenteel kan veranderen.