thumb|Patentkali thumb|Chilisalpeter thumb|Kieseriet thumb|Dolokal thumb|Tripelsuperfosfaat (46% P2O5) thumb|Kalkammonsalpeter
Kunstmest is de benaming voor alle voedingsstoffen van niet-biologische oorsprong, die aan de bodem worden toegevoegd ter bevordering van de groei van landbouwgewassen.
Bijna alle tegenwoordig in de reguliere landbouw gebruikte kunstmeststoffen zijn anorganische zouten, afkomstig van industriële chemische synthese. Chilisalpeter (van guano uit Chili) is weliswaar van organische oorsprong, maar wordt kunstmatig in een fabriek verwerkt en krijgt dan ook de naam kunstmest mee. Kunstmest staat tegenover de al veel langer gebruikte stalmest; de uitwerpselen van de in de veeteelt gehouden dieren, al dan niet vermengd met stro.
In de biologische landbouw worden de meeste soorten kunstmest niet gebruikt. Soorten kunstmest die bijvoorbeeld wel gebruikt worden in de biologische landbouw, zijn patentkali, magkal en vitakal.
Geschiedenis Dat de bodemvruchtbaarheid kon worden verbeterd door het opbrengen van dierlijke mest en ander organisch afval is al duizenden jaren bekend. Eeuwenlang werd het drieslagstelsel gehanteerd, om de bodemvruchtbaarheid in stand te houden en om bodem- en plantenziekten te bestrijden. Dit was echter betrekkelijk omslachtig en inefficiënt. Omstreeks 1800 kwam aan deze methode een einde. In pleistocene gebieden werd, vanaf de middeleeuwen, ook de potstalmethode gebruikt. Hierbij was een relatief groot oppervlak aan gemeenschappelijke grond vereist om schapenmest te produceren die dan, vermengd met heideplaggen, op de akkers kon worden gestort, waarbij bolle akkers ontstonden. Er was dus min of meer sprake van een kringloop, waarbij echter grote oppervlakten niet rechtstreeks voor de voedselproductie benut konden worden, waardoor minder monden gevoed konden worden.
Omstreeks 1850 werd de techniek van de vloeiweiden ingevoerd. Aangevoerd voedselrijk water werd hierbij over een voorheen onvruchtbare bodem geleid, die daardoor als hooiland in gebruik kon worden genomen. Dit hooi werd gebruikt als voer voor paarden en runderen. Hun mest werd gebruikt om het areaal aan ontgonnen grond voor de voedselproductie uit te breiden. Dit systeem was slechts mogelijk bij voldoende aanvoer van voedselrijk water. Daarnaast was het zeer arbeidsintensief: de bewateringssloten moesten regelmatig worden geschouwd (schoongemaakt en uitgediept). Los daarvan bleef de beperking van de hoeveelheid beschikbare mest, zij het op een iets hoger niveau, bestaan.
In de landbouwpraktijk was al wel naar mogelijkheden gezocht om de bodemvruchtbaarheid verder te verbeteren, en werd er met bepaalde voedingszouten geëxperimenteerd. Daarnaast kwam, vanaf omstreeks 1500, de bekendheid met guano uit Zuid-Amerika. Pas rond 1800 bepleitte Alexander von Humboldt de grootschalige toepassing daarvan in de landbouw. Het was Bernard Palissy (1510-1589) die de toepassing van mergel (kalksteen) als meststof aanbeval. Karel I van Engeland liet in 1630 proefnemingen met salpeteroplossing uitvoeren. Aangezien salpeter in die tijd schaars was en vooral voor de buskruitfabricage werd aangewend, had ook dit vooralsnog geen praktisch nut.
Albrecht Thaer (1752-1828) pakte als een van de eersten het bodemvruchtbaarheidsprobleem op meer wetenschappelijke wijze aan. Hij ontwikkelde de humus-theorie. Thaer was van mening dat deze humus, in de vorm van aan de bodem toegevoegd landbouwafval, mest, beer en dergelijke, alle noodzakelijke voedingsstoffen voor planten bevatte. Het probleem lag echter in de beschikbaarheid, en de aanvoer ervan.
De Duitser Justus von Liebig (1803-1873) wordt beschouwd als de uitvinder en eerste gebruiker van kunstmest. Von Liebig onderzocht nauwkeurig welke stoffen planten nodig hadden om te groeien. Daarna startte hij een proef met kunstmestgiften. Liebig onderscheidde drie essentiële voedingsstoffen: stikstof (N), fosfaat (P2O5) en kali(um) (K2O). Deze moesten toegediend worden in een verhouding van (ongeveer) 1 : 0,35 : 1,4. Uiteraard verschilde dit per grondsoort en per plantensoort. Naast deze essentiële voedingsstoffen onderkende Liebig ook het belang van secundaire voedingsstoffen, zoals calcium, en sporenelementen, als magnesium, borium, koper.
Zijn reputatie als eerste, en meest prominente criticus van kunstmestgebruik in de landbouw is echter veel minder bekend. Net zoals Albert Einstein kritiek had op de toepassing van zijn werk in massavernietigingswapens, was Justus von Liebig later een bestrijder van het gebruik van zijn eigen ontdekking. Het overmatig strooien met kunstmest zag hij als een gevaar voor een gezond bodemleven en een milieutechnisch verantwoord agrarisch product.
Als basis voor de eerste kunstmestsoorten dienden onder andere natuurlijke afzettingen van dierenuitwerpselen: Guano (bevat chilisalpeter) afkomstig van de ontlasting van zeevogels, en gedurende duizenden jaren afgezet op eilandjes waar al die tijd zeevogels hadden gebroed, en waar het door vrijwel ontbrekende regenval bovendien ook niet wegspoelde; en stikstofrijke vleermuizenuitwerpselen (bat guano) die zich, ook weer gedurende duizenden jaren, in dikke lagen in grotten ophoopt, waarin enorme vleermuispopulaties leven. (6%N + 8% P2O5) uit Peru of Argentinië. Deze natuurlijke voorraden waren echter al snel uitgeput.
Hoofd- en sporenelementen Zowel dierlijke mest als kunstmest hebben tot doel de bodem aan te vullen met stoffen die voor de optimale groei van een gewas nodig zijn. Onderscheid kan gemaakt worden in hoofd- en sporenelementen. Van de hoofdelementen wordt tijdens de groei veel opgenomen. Sporenelementen worden in kleinere hoeveelheden opgenomen, maar behoren wel tot de belangrijke voedingsstoffen. Al deze achttien elementen zijn voor een goede, gezonde plantengroei noodzakelijk. Bij gebrek of aan een van deze elementen zal een plant gebreken gaan vertonen, of zeer kwetsbaar worden voor plagen of pathogenen.
Hoofdelementen De hoofdelementen zijn stikstof, fosfor, kalium, calcium, zwavel en magnesium.
Sporenelementen Sporenelementen zijn silicium, chloor, ijzer, mangaan, zink, boor, natrium, seleen, koper, molybdeen, kobalt en nikkel.
Kunstmestfabricage In 1910 lukte het Fritz Haber als eerste om stikstof uit de lucht om te zetten in ammoniak, via het zogenaamde Haber-Boschproces. Dit proces kost veel energie in de vorm van de verbranding van aardgas. Ammoniak vormt de basis van de moderne stikstofmeststoffen. Het Canadese Nutrien is nu veruit de grootste kunstmestproducent ter wereld. Het bedrijf heeft marktposities in de drie belangrijkste ingrediënten voor kunstmest: kalium, fosfaat en stikstof.
Kunstmeststoffen Kunstmest kan enkelvoudig of meervoudig zijn, oftewel bestaan uit één soort meststof of uit een mengsel. Daarnaast kan kunstmest in vaste of vloeibare vorm voorkomen. Een complete, samengestelde meststof zou 12 elementen moeten bevatten voor een optimale plantengroei.
Tegenwoordig zijn er zeer veel langzaamwerkende of gecontroleerd vrijkomende meststoffen, die minimaal uitspoelen, en continu een klein beetje voeding aan de plant afgeven. Naast anorganisch gebonden stikstof (nitraat, ammonium), is er ook een organisch gebonden stikstofvorm, die chemisch gewonnen wordt: ureum. Ureum wordt onder andere gebruikt als bladbemesting in de fruitteelt.
In de groenteteelt onder glas wordt zeer veel op water geteeld, waarin alle benodigde meststoffen worden opgelost. Omdat sommige opgeloste meststoffen chemische reacties met elkaar kunnen aangaan, en dan neerslaan als niet oplosbare producten, wordt hier gebruikgemaakt van een zogenaamde A-bak en een B-bak, of van een geautomatiseerde opstelling, vanwaaruit, per benodigd element, vloeibare oplossingen kunstmest gegeven worden.
Gehalte-aanduidingen In de kunstmestindustrie worden de gehaltes aan stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K) aangegeven in de "NPK-getallen". Met name de getallen voor fosfor en kalium verdienen toelichting, al geldt de opmerking ook voor magnesium en zwavel en een aantal andere metalen: Het fosforgehalte is een percentage dat wordt aangegeven alsof alle fosfor aanwezig is als difosforpentaoxide. Het kaliumgehalte is een percentage dat wordt aangegeven alsof alle kalium als kaliumoxide aanwezig is. Het magnesiumgehalte wordt aangegeven als MgO. Het zwavelgehalte wordt opgegeven als SO3. De aanduidingen gaan terug op de vroegere gravimetrische bepalingsmethode: alle aanwezige fosfor (kalium, magnesium, zwavel) werd omgezet in (geoxideerd tot hun oxide, en vervolgens gewogen. De oxiden zitten echter niet in de kunstmest: dit zijn zeer reactieve, hygroscopische stoffen (PO, KO, SO) die de kunstmest gevaarlijk zouden maken in het gebruik, en bovendien - door het aantrekken van vocht - van het kunstmestpoeder een onhandelbaar blok zouden maken. MgO is juist slecht oplosbaar in water, en het magnesium zou pas voor planten beschikbaar komen nadat het oxide met een zuur gereageerd heeft.
Enkelvoudige meststoffen SamenstellingNaam kunstmest 21% N ((NH4)2SO4) zwavelzure ammoniak 46% N (koolzuurdiamide) ureum 32%NaNO3 (15,5%N)+ 0,2% boor + 37%Na2O chilisalpeter of natriumnitraat 15,5% N (Ca(NO3)2) kalksalpeter of calciumnitraat 15% N (Ca(NO3)2) + 9 % MgO stikstof plus 27% N (NH4NO3) + 6% CaO (+ 4% MgO) kalkammonsalpeter 23% N (15% NH4 (als ammoniumsulfaat) + 8% NH2 (als ureum)) + 43% (SO3 (zwaveltrioxide)) N23 stikstofmeststof30% K2O + 10% MgO + 42% SO3 (17% S)Patentkali 48-50% K2SO4 kali chloorarm (zwavelzure kali) KCl + NaCl kalizout 20% (20% K2O), 40% of 60% 17, 18 of 20% P2O5 superfosfaat 35% P2O5 dubbelsuperfosfaat 45% P2O5 tripelsuperfosfaat 14-18% P2O5 (oplosbaar in 2% citroenzuur) Thomasslakkenmeel 80% CaCO3 + 19% MgO dolokal (60 zuurbindende waarde) 27%MgO + 55% SO3(22% S) kieseriet 25% Cu (CuSO4) koper(II)sulfaat ongeveer 20% Co (CoSO4) kobalt(II)sulfaat 25% Mn(MnSO4) mangaansulfaat 1-3% Cu (CuSO4) koperslakkenbloem 3% Mo molybdeenfrit
Meervoudige vaste meststoffen Enkele voorbeelden: NPK meststoffen: o.a. 12+10+18 bevat 12% stikstof, waarvan 7% N-NH4 en 5% N-NO3, 10% P2O5 en 18% K2O of 15+20+25 kamerplantenmest of 12+15+18 tuin- en gazonmest Magnesamon: bevat 22% N (NH4NO3) en 7% MgO of 21% N (NH4NO3) en 8% MgO Patentkali: bevat 30% K2O, 10% MgO en 42% SO3 (17% S)Deze stof komt niet echt in kunstmest voor, zie de opmerking bij Gehalteaanduidingen De percentages zijn gebaseerd op %als. Dit wil zeggen: In 100 gram kunstmest zit zoveel kalium dat als er K2O van gemaakt zou worden, dat 18 gram zou opleveren. Kaliumoxide is zelf veel te hygroscopisch (en daardoor gevaarlijk) om als zodanig in kunstmest verwerkt te worden. Hetzelfde geldt voor Na2O, MgO, P2O5 en SO3.
Meervoudige vloeibare meststoffen Vloeibare meervoudige meststoffen worden bijvoorbeeld gebruikt voor de voeding van kamerplanten. Een voorbeeld van een eenvoudige NPK samenstelling is: SamenstellingNaam bestanddeel 7% N (waarvan 2% N-NH4, 2% N-NO3 en 3% N-ureum) stikstof 3% P2O5 fosfaat 6% K2O kalium
Een voorbeeld van een NPK samenstelling met sporen-elementen voor geraniums en fuchsia's is: SamenstellingNaam bestanddeel 5% N (waarvan 2,5% carbamidstikstof, 1,3% ammoniumstikstof en 1,2% nitraatstikstof) stikstof 7% P2O5 fosfaat 7% K2O kalium 0,01% B boor 0,01% Cu koper 0,02% Fe ijzer 0,01% Mn mangaan 0,005% Mo molybdeen 0,005% Zn zink
Biologische landbouw