Verbeterde voedselproductie (20): diversiteit is cruciaal voor herstel van de bodemvruchtbaarheid

In een heel groot deel van onze planeet neemt de bodemvruchtbaarheid af, de schatting is dat 24% van de wereldwijde productieve landbouwgronden zijn gedegradeerd (Bron). Herstel van de bodemvruchtbaarheid is dan ook cruciaal. Een nieuw onderzoek laat zien dat door een goede plantendiversiteit te creeren, de vruchtbaarheid kan worden hersteld. Over dit onderzoek gaat deze blog.

De uitvoering van de proef

De proef startte in 1994. Het veld was een stuk landbouwgrond, wat al 15 jaar niet meer in gebruik was. De bodem bestond uit een gedegradeerde zandbodem. Allereerst is in de zomer van 1993 alles doodgespoten met glyfosaat, en vervolgens is de toplaag van 6 to 8 cm verwijderd, om alle oude zaadjes, die in de bodem zouden zitten, ook te verwijderen. Vervolgens is de bodem meerdere keren geploegd. Het veld is daarna opgedeeld in 168 vakken (waarvan uiteindelijk 154 in gebruik zijn gebleven) van 9 bij 9 m en ingezaaid met 1 (32 veldjes), 2 (28 veldjes), 4 (29 veldjes), 8 (30 veldjes), of 16 (35 veldjes) random gekozen soorten uit een pool van 18 plantensoorten. Deze 18 soorten bestaan uit C3 en C4 grassen (grasses), kruidachtigen (matige vertaling van forbs) en vlinderbloemigen (legumes). Kunstmest is nooit toegepast gedurende de proef en om de hele proeflocatie stond een hek om te voorkomen dat dieren de proef zouden beinvloeden.
In het voorjaar, voor alles opkwam, werd het geheel afgebrand. En gedurende het jaar werd elk plot handmatig gewied om er voor te zorgen dat alleen de gezaaide soorten in dat betreffende plot zouden groeien (zie voor meer info deze website https://www.cedarcreek.umn.edu/research/experiments/e120).

Chemische samenstelling van de bodem

Bij het onderzoek zijn in 1994 bodemmonsters genomen en deze monstername is herhaald in 2017. Onderstaande figuren laat de resultaten van deze monsters zien voor bodemkoolstof (A), stikstof (B), kalium (C), calcium (D), magnesium (E), Kation Exchange Complex - CEC (F), de PH (G) en fosfor (H). Te zien is dat op de meeste locaties de chemische toestand van de bodem is verbeterd over de periode van 23 jaar, maar het meest opvallende is dat hoe diverser de plantgemeenschap, hoe beter de chemische toestand van de bodem is geworden. Uitzondering hierop is fosfor: op de verschillende locaties zat er na 23 jaar juist minder fosfor in de bodem. De verklaring hiervoor is dat de bodem bij de start van het experiment zeer rijk aan fosfor was.

Bron: https://www.pnas.org/content/118/49/e2111321118 figuur 1

Chemische samenstelling van de planten (wortels en scheuten)

De chemische samenstelling van de planten is ook onderzocht; hierbij is gekeken naar de samenstelling van scheuten en wortels. De samenstelling van de onderdelen van de planten is vergeleken met de samenstelling van de planten die in monocultuur groeien. Hierbij is dus de data van 2017 onderling vergeleken. De concentratie van stikstof (A), kalium (B), calcium (C) en magnesium (D) is in onderstaande figuren weergegeven als percentuele verandering van de concentratie ten opzichten van de monocultuur. Opvallend is dat in alle gevallen de concentratie van deze 4 stoffen toeneemt bij toename van variatie van planten. Polyculturen resulteren dus in een hogere concentratie nutrienten in de planten zelf.

Bron: https://www.pnas.org/content/118/49/e2111321118 figuur 2

Invloed van type diversiteit

Tenslotte is ook gekeken naar het type diversiteit: dus staan er grassen (G=grasses), kruidachtigen (F=forbs) en vlinderbloemigen (L=legumes), of combinaties van deze 3 groepen. Hierbij zijn de gegevens van 2017 vergeleken met die van 1994. De verandering van de voedingstoffen concentraties in scheuten, wortels en bodem is hierbij vergeleken. Het resultaat is weergegeven in onderstaande figuren voor stikstof (A), kalium (B), calcium (C) en magnesium (D). Wat hierbij opvalt is dat de grootste toename in voedingstoffen concentratie is opgetreden bij combinaties van kruidachtigen (F) en vlinderbloemigen (L), grassen (G) en vlinderbloemigen (L), en bij kruidachtigen (F), grassen (G) en vlinderbloemigen (L). Ook deze vergelijking laat dus zien polyculturen resulteren in een hogere concentratie voedingstoffen, maar het is dus ook van belang dat er diversiteit is op het niveau van familie of hoger.

Bron: https://www.pnas.org/content/118/49/e2111321118 figuur 3

Conclusies

Het onderzoek laat zien dat als de juiste dingen worden gedaan, bodemvruchtbaarheid kan terugkeren. Dat is in tijden van bodemdegradatie een belangrijke en hoopvolle conclusie. Hierbij is diversiteit (niet 1 maar veel meer verschillende plantenfamilies toepassen) de cruciale factor. Voor de monocultuur landbouw betekent dit toepassing van dekgewassen/bodembedekkers/groenbemesters zonder deze dood te spuiten, strokenteelt/pixellandbouw, grasvelden met verschillende typen gewassen en agroforestry.
Vanuit het bodemvoedselweb (zie daarvoor ook deze blog) bezien is deze terugkeer van de bodemvruchtbaarheid iets wat je logischerwijs verwacht bij toepassing van polyculturen: elk type plant werkt samen met andere soorten bodemleven, en ieder soort bodemleven draagt iets anders bij. Hoe meer variatie in bodemleven, hoe beter het gehele systeem gaat werken en hoe vruchtbaarder het dan ook wordt.
Belangrijke toevoeging hierop is: door niet alleen de planten te zaaien, maar ook het bodemleven actief in te brengen (door toepassing van de juiste compost en compost extracten waar het gehele bodemvoedselweb in aanwezig is), kan herstel worden versneld.

Bronnen

- https://www.cedarcreek.umn.edu/research/experiments/e120
- https://www.pnas.org/content/118/49/e2111321118?ijkey=dd28090899eb900acdced3f5cd18a4ba2e769736&keytype2=tf_ipsecsha

Verbeterde voedselproductie 19           Verbeterde voedselproductie 21