Mineralisatie en afbraak.
Mineralisatie is de omzetting van dood organisch materiaal naar minerale vorm. Bladeren, hout, dode dieren en uitwerpselen worden door schimmels, bacteriën en bodemfauna afgebroken tot CO2, water en eenvoudige minerale ionen. Daarmee komen voedingsstoffen weer beschikbaar voor planten.
- Eindproducten
- CO2, H2O, NH4+, PO43−, SO42− en andere mineralen.
- Wie
- Schimmels en bacteriën leveren het meeste werk; bodemfauna helpt fragmenteren.
- Tempo
- Dagen voor zacht plantmateriaal, jaren voor hout, eeuwen voor sommige humusfracties.
- C/N-verhouding
- Bepaalt of een bodem netto stikstof vrijgeeft of vasthoudt.
Wat afbraak is
Afbraak begint met fragmentatie: regenwormen, pissebedden, springstaarten en mijten verkleinen plantenresten en mengen ze door de bodem. Daarna nemen schimmels en bacteriën het over. Zij scheiden enzymen af die complexe organische moleculen — cellulose, lignine, eiwitten — opbreken in kleinere stukken die ze kunnen opnemen.
De bacteriën en schimmels gebruiken die bouwstenen zelf voor energie en groei. Wat ze niet zelf inbouwen, geven ze als CO2, water of opgeloste minerale ionen weer aan de bodem. Dat laatste deel is mineralisatie. Voor planten is het cruciaal: pas in minerale vorm kunnen ze stikstof, fosfor, zwavel en andere elementen opnieuw opnemen.
Vergelijking met decompositie
De termen "afbraak", "decompositie" en "mineralisatie" worden vaak door elkaar gebruikt. Strikt genomen is decompositie het bredere proces — fragmentatie en chemische afbraak samen — terwijl mineralisatie specifiek staat voor de stap waarin organisch materiaal in minerale vorm overgaat. In de praktijk lopen ze door elkaar.
Wat het tempo bepaalt
Niet alle organisch materiaal breekt even snel af. Vers, eiwitrijk plantmateriaal — een sla-blad, een stuk klaver — verteert in dagen tot weken. Hout vol lignine kan jaren duren. Veen en humus bevatten fracties die honderden tot duizenden jaren blijven liggen, vooral als de omstandigheden ongunstig zijn.
De hoofdfactoren zijn temperatuur, vocht, zuurstof en de chemische samenstelling van het materiaal. Warme, vochtige, zuurstofrijke bodems breken snel af. Koude, natte, zuurstofarme bodems bewaren organisch materiaal — daarom hopen veenmossen zich op tot meters dikke veenlagen. Permafrost bevriest decompositie effectief tot stilstand; bij ontdooien komt opgespaarde koolstof versneld vrij, met gevolgen voor de koolstofkringloop en het klimaat.
De C/N-verhouding
De koolstof-stikstofverhouding van plantmateriaal bepaalt of mineralisatie netto stikstof vrijgeeft of juist vastlegt. Als een materiaal veel koolstof per stikstof bevat — denk aan stro, zaagsel, gevallen blad — leggen bodemmicroben tijdelijk extra stikstof uit hun omgeving vast om mee te kunnen groeien. Pas als zij doodgaan, komt die stikstof later vrij.
Dit speelt bij composteren ("groen" en "bruin" mengen), in de landbouw (groenbemesters onderploegen, mest doseren) en in de natuur (bos- versus graslandbodems). Een vuistregel: hoe lager de C/N-verhouding, hoe sneller netto-mineralisatie.
Wie het werk doet
Schimmels — vooral schimmels — en bacteriën leveren het overgrote deel van de afbraak. Schimmels zijn sterk in het kraken van lignine en cellulose; bacteriën in eenvoudiger substraten en in natte omgevingen. Bodemdieren versnellen het proces door fragmentatie. Regenwormen verteren grond en plantenresten en geven goed gemengd materiaal terug. Springstaarten en mijten leven van schimmeldraden, en houden zo de microbiële balans in beweging.
De totale biomassa aan bodemleven onder een vierkante meter weiland is aanzienlijk — vaak meer dan de bovengrondse vegetatie. Dit onzichtbare ecosysteem maakt heel veel andere processen mogelijk.
Verbinding met andere kringlopen
Mineralisatie sluit voor vrijwel elk element de kringloop. Voor koolstof is het de stap waarmee organisch materiaal weer CO2 wordt. Voor stikstof levert het ammonium dat door nitrificatie verder wordt omgezet. Voor fosfor en zwavel betreft het de terugkeer naar opgeloste, plantbeschikbare vorm. Zonder mineralisatie zou de aanvoer van voedingsstoffen op het land binnen één seizoen opdrogen.