Stikstof in de wijngaard

Als we opzoeken welke stoffen er het meest op aarde voorkomen dan vinden we vaak het typische lijstje terug: zuurstof, koolstof, stikstof en water… maar de kans is groot dat dit niet klopt. Er wordt vermoed dat het overgrote deel van de aardmantel (het gebied tussen de aardkorst en de kern, dat begint op 640 km diepte) bestaat uit perovskiet. Een materiaal dat door de wetenschap verondersteld wordt maar waarvan men nog nooit een staal heeft kunnen bemachtigen. Maar daar gaat het in dit artikel niet over.

We gaan het hebben over stikstof en dat is toch blijkbaar een stof die rijkelijk aanwezig is op het hele aardoppervlak en zelfs 78% uitmaakt van de atmosfeer waarin we leven. Waarom moeten we dan nadenken over stikstof (chemisch element N van Latijnse Nitrogenium) als mogelijke meststof?

Het element

Stikstof (in gewone toestand – onder normale temperaturen en druk) is gasvormig. De losse atomen zijn zeer reactief waardoor zij zich uiterst gemakkelijk binden aan andere stikstofatomen met een drievoudige binding waardoor het zeer stabiel is. (zie: Lewis structure of N2 op Youtube. Stikstof komt in ons ecosysteem in vele vormen voor zodat men spreekt van de stikstofkringloop. In de stikstofkringloop bekijk je in welke vormen stikstof in het ecosysteem kan voorkomen. Als je de rondgang van stikstof door het ecosysteem wilt bekijken, dan moet je bij stikstof – in zijn organische vorm – de focus op de stroom van de aminozuren en de eiwitten leggen. Omdat het precies de aminozuren en de eiwitten zijn, die stikstof bevatten.

Onze wijndruiven vormen in dit ecosysteem geen uitzondering met gevolg dat stikstof voor ons als wijnbouwer een erg belangrijke parameter is om rekening mee te houden. Meer dan we zelfs maar vermoeden. Een wijnstok bestaat voor ongeveer 1% van het drooggewicht uit stikstof. Alleen koolstof, zuurstof en waterstof komen meer voor in de plant maar het grote verschil is, dat deze elementen door de plant uit de lucht of het water kunnen worden gehaald. Hierdoor spelen deze stoffen eerder een bescheiden rol in het bemestingsprogramma. Stikstof is voor een plant (of wijnstok) minder gemakkelijk bereikbaar.

Stikstof is tijdens de vegetatieve (groei-)fase één van de belangrijkste stuurelementen. De druivenscheuten moeten op lengte komen en voldoende biomassa opbouwen tot het moment dat de generatieve fase (bloei) intreedt. Vooral de vorming van de bladeren vergt veel stikstof en meer biomassa betekent meer energie door fotosynthese wat op zijn beurt resulteert in een hogere opbrengstpotentie. We zagen al dat stikstof een essentieel element is in aminozuren en nucleïnezuren. Aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten, die allerlei biologische functies in de plant vervullen. Eiwitten behoren tot de fundamentele moleculen voor levende wezens. In de nucleïnezuren is de erfelijke informatie van een plant vastgelegd. De bekendste is het desoxyribonucleïnezuur, beter bekend als het DNA.

Stokken met een stikstofgebrek zijn doorgaans goed te onderscheiden van gezonde planten. De plant blijft achter in ontwikkeling en heeft een korte groeiperiode met een vroege bloei. Stikstof is mobiel in de plant, waardoor het tekort het eerste zichtbaar wordt via geelkleuring van de oudste bladeren. De bladeren zijn veel bleker dan bij gezonde planten (zie foto). Hierbij zorgt te weinig bladgroen voor vergeling van het blad vanuit de punt naar het midden van het blad. Een tekort aan stikstof geeft een opbrengstderving. Maar een overmaat werkt ook niet positief. Een hoog stikstofaanbod leidt namelijk tot grote cellen met veel eiwit maar dunne celwanden. Het blad wordt te groot, donkergroen en slap, waardoor het gevoelig is voor ziekten. Bovendien ontstaat er door veel blad een vochtiger microklimaat in het gewas, wat gunstig kan zijn voor de ontwikkeling van schimmels.

Hoeveel stikstof hebben onze druiven nodig?

De Bodemkundige Dienst van België hanteert een streefcijfer van jaarlijks 25 kg/ha voor stikstof. Hierbij gaan ze uit van een jaarlijkse opname door de plant van ca. 50-60 kg/ha: druiven 13 kg/ha ranken/scheuten 11 kg/ha loofwand/bladeren 31 kg/ha houtige delen + wortels 2 kg/ha (cfr. Fr. Champol, 1984) Maar tegenwoordig zijn de metingen hieromtrent meer genuanceerd dan 30 jaar geleden en wordt er met een aantal nieuwe parameters gerekend zoals het effect op de vergisting. Bovendien weet iedere wijnbouwer dat hij niet wenst dat zijn druivenstokken groeien als kolen omdat hij dan halfweg zijn seizoen niet meer weet van welk hout pijlen te maken om alles keurig te houden.

Mijn advies daarom is meestal een stuk terughoudender en ik beperk stikstofbemesting tot enkel die situaties waar er gebrekverschijnselen zichtbaar worden. Er kan dan vlot ingegrepen worden door een bladbemesting toe te passen gebaseerd op ureum of (in geval er ook magnesiumbehoefte is) magnesiumnitraat. Als je dit twee of meerdere jaren na elkaar dient toe te passen op een perceel kan je overwegen om in maart van het volgende jaar een voorzichtige stikstofbemesting toe te passen. Het is dan zeker te overwegen om vooraf een bodemanalyse te doen. De bemestingsdosis moet afgestemd worden op het tekort, het bodemtype en de druivenvariëteit. Deze laatste kan een erg groot verschil maken. Niet alleen in behoefte maar ook op de manier hoe de druivenstok reageert op de N-beschikbaarheid. Enige experimenteren is hier dus aangewezen.

Denk eraan dat overdosering kan leiden tot vergiftigingsverschijnselen (zie grafiek van de universiteit van Pennsylvania hieronder). Gelukkig heeft de zuurgraad van de bodems uit onze streken niet erg veel invloed op de opname van stikstof. Zorg bij de bemesting dat je niet boven de 60 kg N/ha uitstijgt. Hou hierbij rekening dat het mulchen van gras en verwerken van de bladeren gemakkelijk als zo’n 4-7 kg N/ha oplevert.

De stikstof in de most is nog veel belangrijker

Inderdaad. Stikstof kwam tot zo’n goeie vijf jaar geleden in de wijnbouwcursussen alleen voor in de bemestingshoofdstukken. Vandaag is dat helemaal niet meer het geval. Modern onderzoek heeft namelijk aangetoond dat stikstof een rechtstreekse invloed heeft op het uiteindelijke wijnresultaat. In de verouderde wijnbouwboeken vind je na de teelt alleen nog iets terug over stikstof bij het toedienen van voedingszouten voor het vergisten. Over het algemeen gaat het over de DAP-dosis 6 7 (diammoniumfosfaat) als gistvoeding. Dit gebruik is ondertussen reeds zo lang de ‘algemene regel’ en overal algemeen aanvaard dat het is uitgegroeid tot één van de vele heilige huisjes waar weinige durven van afstappen.

Modern onderzoek (Schreiner – 2013) toonde het belang aan van stikstof tijdens het gistingsproces. Hierbij ging men verder dan het ‘boosten’ van de giststarter met een overdosis stikstof via het gebruikelijke DAP. Zo ontdekte men dat eigenlijk niet alle stikstof nuttig is in de most. Er is stikstof die door de gist kan verwerkt en benut worden, dit is de YAN (Yeast Assimilable Nitrogen – of gist-verwerkbare stikstof) en er is stikstof waar de gist niets aan heeft en voor mogelijke ongewenste nevenwerkingen kan zorgen. De gunstige stikstof (YAN dus) ontstaat van nature in de druivenbes.

De natuur heeft door evolutie ervoor gezorgd dat er zich stoffen in de bessen bevinden die zorgen bij een totale rijpheid, dat micro-organismen zich gemakkelijk kunnen ontwikkelen. Denken we maar aan het effect dat sommige schimmels hebben op het einde van de rijping: een besje wordt beschadigd en onmiddellijk begint er een welige groei van schimmels (Botrytis C., Rizopos, Alternaria, Penicillium, Cladosporium, …) Deze schimmelaanvallen zorgen voor vluchtige componenten die de bessen gewoonweg ‘onweerstaanbaar’ maken voor vogels en andere ‘zaadverspreiders’ zoals muizen, ratten, eekhoorntjes, konijnen, hazen, reeën… Dit fenomeen had Bradley in 1995 al ontdekt en toen had men een studie gestart om te achterhalen hoe men het fenomeen kon verklaren dat bij volle rijpheid plots de bessen door schimmels aangevallen worden. Aanvankelijk dacht men dat hormonen hiervoor verantwoordelijk waren maar tijdens de studie merkte men al dat dit niet klopte en trachtte men een verklaring te vinden in de ethyleenvorming zoals dat voor sommige fruitsoorten geldt. Een sluitend antwoord kwam er pas toen men de YAN-vorming in kaart bracht.

Ondertussen is er zoveel informatie bekend geworden over het fermentatieproces dat men ook de invloeden van verschillende (al dan niet ‘wilde’) giststammen heeft uitgedokterd. Andere gisten, zoals oa. Brettanomyces, Accetobacter of diverse melkzuurbacteriën, werden vroeger unaniem als ‘ter vermijden’ geklasseerd. Nu weet men dat minimale aanwezigheid een enorm verschil kan maken in het eindresultaat van de wijn. (Denken we maar aan het ‘ouwe’ chardonnay-gezegde: “un peu de pourriture donne de l’or. Trop, donne du marc. “ of vrij vertaald: een beetje botrytis kan nog, een tikkeltje is ideaal, geen is eigenlijk niet zo goed). De vreemde organismen veroorzaken zo’n uitgebreid aromaboeket dat zelfs wij mensen, met ons afgestompt reukorgaan (in vergelijking met de dierenwereld), het als beter ervaren.

Helaas is er niets eenvoudig aan het maken van een goede wijn. Zorgen voor voldoende YAN en het vermijden van een overmaat aan DAP is al een goede stap in de juiste richting maar het geeft nog geen garantie op een topwijn. Een uitgebalanceerde gistvoeding steunt inderdaad voor een groot stuk op stikstof maar is er nog meer nodig. Om dit puntje af te ronden geef ik u nog even de visie van Eaton Technologies mee (een distributeur van oa. giststarters) dat laat zien dat er naast de correcte dosis stikstof toch ook nog andere componenten een rol spelen.

Om terug te komen op ons stikstof-verhaal zouden we dus na de oogst een moststaal moeten onderzoeken op het gedeelte YAN dat er aanwezig is. Het meten van YAN is echter niet zo eenvoudig. Het kan via een titratie (beter bekend als de formol-titratie) maar het werken met formol vereist de nodige voorzorgsmaatregelen en is zeker niet voor onervaren personen aan te raden. Een andere manier is het gebruik van een HPLC maar dit vergt al een stevige investering die niet voor kleine (of zelfs middelgrote) wijnbouwers is weggelegd. Er bestaan tegenwoordig ook enzymatische kits die voor een gemiddeld wijnbouwbedrijf al haalbaar zijn maar ook dit vereist enige lab-ervaring. Kortom, het beste is om dit thema voor te leggen aan uw vertrouwde partner-labo.

Uit voorgaand onderzoek (AWRI: Maurizo Ugliano) weet men dat het N-gehalte maximaal 400 mg/L mag zijn. Meer kan meestal door Saccaromyces Cerevisiae niet verwerkt worden en de restanten veroorzaken dan meestal een sterke toename van ongewenste gistculturen. Onder de 150 mg/L is het risico op een haperende gisting erg waarschijnlijk. Wanneer je van je labo het stikstofgehalte ontvangen heb, kan je berekenen hoeveel DAP je exact kan toevoegen om tot de streefwaarde (stel vb. 300 mg/L) te komen door rekening te houden dat DAP 21% stikstof bevat (dus 500 mg/L DAP zorgt voor een verhoging van ca. 100 mg/L stikstof). Een te hoge (over)dosis veroorzaakt een te hevige gisting waardoor de gisten gestimuleerd worden om acetaat-esters te vormen en hierdoor dus vluchtige zuren waardoor het typisch aroma en karakter van een bepaalde druivenvariëteit vaak onderdrukt geraakt. Te weinig stikstof is ook erg gevaarlijk want een tekort aan stikstof kan de vorming van H2 S in de hand werken (Böckser).

DAP vs YAN

In het vorige deel hebben we gezien dat we met DAP een tekort aan YAN kunnen compenseren. Zo moeten we het dus ook benaderen. Ideaal zou zijn als we de natuur zijn werk konden laten doen en ervoor zorgen dat bij de oogst reeds voldoende stikstof aanwezig zou zijn in de druiven. Wanneer je op internet even gericht gaat zoeken zal je snel op enkele sites terecht komen waar toegelicht wordt met wijnen die gemaakt zijn van druiven met voldoende stikstof zonder (of minimaal) DAP-toediening veel betere klantenscores bereikt werden.

Kunnen we het gehalte stikstof in de druif beïnvloeden? Inderdaad, dat kan! Klassiek wordt er stikstof aan de bodem toegebracht en na voldoende lang wachten bereikt die stikstof (die nog niet door de oppervlakte-begroeiing is verwerkt) de diepte van de wortels van de druivenstokken om dan mogelijk opgenomen te worden. Deze worden dan naar de hele plant gebracht. Pas na veraison (= start rijping) gebeurt er veel transport vanuit de bladeren naar de druivenbessen.

Op de universiteit van Missouri (VS) ontdekte Leonardelli dat een bladbemesting van stikstof tot een dubbel zo hoog N-gehalte in de druiven leidde ten opzichte van een stikstofbemesting d.m.v. irrigatie. De vergelijking t.o.v. een klassieke stikstofbemesting is helaas niet uitgevoerd maar we kunnen schatten dat een bladbemesting vermoedelijk 5 tot 10x betere resultaten moet geven en … belangrijk voordeel: een onmiddellijk effect heeft. Terwijl bodembemesting pas na meerdere jaren wachten werkt.

Momenteel loopt er nog erg veel onderzoek naar de sturingsmogelijkheden die men heeft om het YAN-gehalte te beïnvloeden. Enkele puntjes zijn ondertussen al aan de oppervlakte gekomen zoals: 1) het YAN-gehalte is variëteitsafhankelijk en dus niet voor alle soorten evenveel aanwezig. 2) een studie in 2012 in Oregon toonde aan dat bij Pinot Noir het moment van trosdunning een veel grotere rol speelde in rijpheid (polyfenolen, totale zuren en YAN) dan de hoeveelheid trossen die werden verwijderd. Het hoogste YAN-gehalte werd gerealiseerd door trossen te verwijderen vlak voor de bloei. 3) loofwand-behandeling hebben ook een duidelijke impact op het uiteindelijk YAN-gehalte bij oogst maar hier is nog niet eenduidig welke technieken een consistente werking hebben.

Gezien het aantal studies dat in de context van YAN is opgestart in de verschillende onderzoekcentra kunnen we er zeker van zijn dat we hierover de komende 2 á 3 jaren nog vaak berichten zullen vernemen. Als zoektip kan ik alvast meegeven dat deze teeltonderzoeken voornamelijk in Australië en de VS plaatsvinden. In Frankrijk, Italië en Duitsland concentreert men zich dan weer meer op de oenologische kant van YAN zoals de zoektocht naar meer gebalanceerde giststarters die DAP moeten gaan vervangen in de nabije toekomst. We zullen u zeker informeren indien er meer bekend raakt.