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).

Regeneratief systeemontwerp (5): 3 pijlers van het systeem: sociaal/people, ecologisch/profit en economisch/planet

Een aantal jaren geleden hoorde je het overal de triple P, People, Planet en Profit. Dat waren de 3 pijlers voor duurzame ontwikkeling. Ze behoren de laatste tijd wat minder tot de vaak-langskomende-bingo-woorden. Maar dat wil niet zeggen dat deze triple P niet nog steeds een cruciale pijler is onder duurzame ontwikkeling. Zonder deze 3 pijlers gaat ook een regeneratief ontwerp mislukken.

Historie

De drie pijlers people-planet-profit (in het Engels de Triple bottom line genoemd), schijnen in 1989 te zijn bedacht door John Elkington. Opvallend is echter dat deze op het eerste gezicht redelijk overeen lijken te komen met de 3 basis principes zijn van de permacultuur beweging zoals geformuleerd door Bill Mollison in zijn boek 'Permaculture A designers manual' uit 1988: Care of People, Care of the Earth, en Setting Limits to Population and Consumption; later zijn deze verpopulariseerd tot people care, earth care, fair share. Hoewel beiden over geld gaan, is Fair share echter wel een andere benadering dan Profit.

Verbeterde voedselproductie (8f): De regenmakers - Als het regent maken ze nog meer wolken met nieuwe regen en die wolken houden de zon tegen

Regen is van cruciaal belang voor al het leven op onze planeet. Regen is de start van de hydrologische cyclus. Regen kan alleen plaatsvinden als er wolken vormen. Wolken vormen zich doordat waterdamp van fase verandert: de waterdamp condenseert tot waterdruppels of desublimeert /rijpt tot ijs. In heel schoon water wat wordt afgekoeld onder de 0 graden C, zullen geen ijskristallen vormen tot ongeveer -40 graden als ineens alles bevriest. Om wel de eerste ijskristallen te laten vormen zijn condensatiekernen (condensatie kernen, Condensation Nuclei, CN) en bevriezingskernen (Ice Nuclei, IN) nodig, waar het ijskristal op kan vormen. Hiervoor moet het water dus een beetje vervuild zijn. Hier zijn heel veel verschillende materialen voor, stof, roet, klei, zoutkristallen, vulkanische as etc. De natuur blijkt echter ook een bijdrage te leveren en allerlei producten te leveren waarop condensatie dan wel sublimatie kan plaatsvinden. De natuur (planten en bodemleven) beinvloeden in die zin dus ons klimaat in zeer sterke mate (zie ook deze video).
In zes blogs binnen de serie "verbeterde voedselproductie" wordt stilgestaan bij verschillende natuurlijke materialen of producten waarop condensatie kan plaatsvinden en naar wanneer de productie van deze kernen (verhoogd) plaatsvind:

Verbeterde voedselproductie (8e): wie maken er nog meer regen (2)?

Regen is van cruciaal belang voor al het leven op onze planeet. Regen is de start van de hydrologische cyclus. Regen kan alleen plaatsvinden als er wolken vormen. Wolken vormen zich doordat waterdamp van fase verandert: de waterdamp condenseert tot waterdruppels of desublimeert /rijpt tot ijs. In heel schoon water wat wordt afgekoeld onder de 0 graden C, zullen geen ijskristallen vormen tot ongeveer -40 graden als ineens alles bevriest. Om wel de eerste ijskristallen te laten vormen zijn condensatiekernen (condensatie kernen, Condensation Nuclei, CN) en bevriezingskernen (Ice Nuclei, IN) nodig, waar het ijskristal op kan vormen. Hiervoor moet het water dus een beetje vervuild zijn. Hier zijn heel veel verschillende materialen voor, stof, roet, klei, zoutkristallen, vulkanische as etc. De natuur blijkt echter ook een bijdrage te leveren en allerlei producten te leveren waarop condensatie dan wel sublimatie kan plaatsvinden. De natuur (planten en bodemleven) beinvloeden in die zin dus ons klimaat in zeer sterke mate (zie ook deze video).
In zes blogs binnen de serie "verbeterde voedselproductie" wordt stilgestaan bij verschillende natuurlijke materialen of producten waarop condensatie kan plaatsvinden en naar wanneer de productie van deze kernen (verhoogd) plaatsvind:

Verbeterde voedselproductie (3c): bomen maken regen - verharding en landbouw maakt woestijn

In twee eerdere blogs uit de serie van bomen als regenmakers is uitgebreid stilgestaan bij de invloed van bomen op neerslag. In blog 3a is uitgelegd hoe bomen door de productie van VOC's hun eigen condensatiekernen vormen, zodat water sneller kan condenseren boven het bos: het bos creeert hiermee zijn eigen wolken.
In blog 3b is stilgestaan bij hoe de stratosfeer boven een bos anders is dan boven bijvoorbeeld een grasland met alle gevolgen van dien: door een grotere ruwheid van het landschap boven een bos t.o.v. een grasland in combinatie met een hogere verdamping stijgt er meer vochtige lucht op naar hogere luchtlagen (samen met de VOC's) waardoor boven de bossen wel wolken vorming plaatsvindt, maar boven het grasland niet. Verwijdering van het bos (door een storm) leidde daar dan ook tot minder wolkenvorming.

In deze blog ligt de focus op de verdamping vanuit bossen die essentieel is voor de regenvorming.

Klimaatverandering (5b): Wat veroorzaakt de verandering van de methaan concentratie

Ons klimaat verandert, mede door de toename van broeikasgassen in de atmosfeer. De focus ligt hierbij naast CO₂ op CH₄/methaan en H₂S/waterstofsulfide. De concentraties van deze broeikasgassen stijgen.

In blog 5a is gekeken naar de stijging van de methaanconcentratie in de afgelopen ca 100 jaar. Methaan komt echter ergens vandaan en wordt ook afgebroken. Daarom wordt in deze blog gekeken naar de bronnen van methaan en naar de afbraak van methaan.

 

Klimaatverandering (5a): De verandering van de methaan concentratie

Ons klimaat verandert, mede door de toename van broeikasgassen in de atmosfeer. De focus ligt hierbij naast CO₂ op CH₄/methaan en H₂S/waterstofsulfide. De concentraties van deze broeikasgassen stijgen. In een eerdere blog is gekeken naar de stijging van de CO₂ concentraties. In deze blog wordt gekeken naar methaan, hoe de stijging van de methaan heeft plaatsgevonden.

Klimaatverandering (4): De zuurstof concentratie is aan het dalen

Sinds de industriele revolutie worden steeds meer fossiele brandstoffen gebruikt en verbrand. De CO₂ concentratie is daardoor gestegen van 290 ppm (parts per million) rond 1900 tot boven de 410 ppm in 2020, wat overeen komt met 0,04 % CO₂ in de lucht (zie ook deze blog). De productie van CO₂ resulteert in het gebruiken van O₂. De vraag is wat de invloed van deze CO₂ stijging is op de concentratie van de O₂. Daar gaat deze blog over.

Bron: http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html

Verbeterde voedselproductie (8c): waarheen verdampt de regen?

In Nederland is een groot deel van onze regen verdampt water uit de Noordzee. Een deel van dit water zakt in de grond, en wordt grondwater (waar het heel lang kan blijven), een ander deel stroomt via allerlei sloten, kanalen en rivieren terug naar de zee en een deel van het water verdampt, of vanuit open water (evaporatie), of via verdamping vanuit de plant (evapotranspiratie). Dit water wat boven land verdampt, kan benedenwinds opnieuw als regen op de landoppervlak vallen. Op die manier wordt regen boven land gerecycled. Hoe dat zit. daar wil ik in deze blog verder naar kijken.

Wereldwijde neerslag recycling

In 2010 heeft Van der Ent een studie gepubliceerd naar de wereldwijde neerslag- en verdampingsrecyling boven land. Twee interessante dingen licht ik uit zijn studie: de neerslagrecyclingratio en de verdampingsrecyclingratio.

De neerslagrecyclingratio p_c is de hoeveelheid gerecyclede neerslag afkomstig van land gedeeld door de hoeveelheid totale neerslag. Hoe groter het getal is, hoe minder neerslag dus van zee afkomstig is.

Bron: https://pdfs.semanticscholar.org/2af6/8a82823c0523ae52b1943e75bd5b95d1ead3.pdf

verbeterde voedselproductie (8b): wie maken er nog meer regen?

Regen is van cruciaal belang voor al het leven op onze planeet. Regen is de start van de hydrologische cyclus. Regen kan alleen plaatsvinden als er wolken vormen. Wolken vormen zich doordat waterdamp van fase verandert: de waterdamp condenseert tot waterdruppels of desublimeert /rijpt tot ijs. In heel schoon water wat wordt afgekoeld onder de 0 graden C, zullen geen ijskristallen vormen tot ongeveer -40 graden als ineens alles bevriest. Om wel de eerste ijskristallen te laten vormen zijn condensatiekernen (condensatie kernen, Condensation Nuclei, CN) en bevriezingskernen (Ice Nuclei, IN) nodig, waar het ijskristal op kan vormen. Hiervoor moet het water dus een beetje vervuild zijn. Hier zijn heel veel verschillende materialen voor, stof, roet, klei, zoutkristallen, vulkanische as etc. De natuur blijkt echter ook een bijdrage te leveren en allerlei producten te leveren waarop condensatie dan wel sublimatie kan plaatsvinden. De natuur (planten en bodemleven) beinvloeden in die zin dus ons klimaat in zeer sterke mate (zie ook deze video).
In zes blogs binnen de serie "verbeterde voedselproductie" wordt stilgestaan bij verschillende natuurlijke materialen of producten waarop condensatie kan plaatsvinden en naar wanneer de productie van deze kernen (verhoogd) plaatsvind:

Klimaatverandering (3): De toekomstige CO2 concentratie en de impact hiervan op de mens

CO2 staat als broeikasgas volop in de belangstelling, maar alle aandacht gaat alleen maar uit naar de vermindering vanwege het broeikaseffect (zie ook een eerdere blog hierover). Over de invloed van een stijgende CO2 concentratie op de leefomgeving van de mens, kom ik veel minder tegen. Daar wil ik in deze blog op ingaan.

De stijging van de CO2 concentratie

De CO2 concentratie is vooral in de laatste delen 70 jaar hard gestegen, vergeleken met de lange termijn trends van onze planeet. De CO2 concentratie is hierbij gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar 400 ppm in 2013, waar we ondertussen ook al weer bovenuit zijn gestegen (gemiddelde stijging van ongeveer 2 a 2,2 ppm per jaar).  

Bron: https://www.slideshare.net/stefanifoka

Klimaatverandering (2) - de stijging van CO2 en de impact hiervan

In 2 eerdere blogs heb ik aandacht gegeven aan klimaatverandering, in de ene blog heb ik stil gestaan bij de CO2 uitstoot, in de andere blog heb ik aangegeven waarom het urgent is en maatregelen nu echt noodzakelijk zijn. In deze blog wil ik op beide onderwerpen verder ingaan.

CO2 uitstoot

De uitstoot van CO2 is vooral de laatste eeuw hard gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar meer dan 400 ppm nu.

Bron: http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html

Ons voedsel (22): De gezonde grenzen van onze planeet voorbij

Klimaatverandering, migratie en duurder/schaarser wordende grondstoffen drukt ons met de neus op de feiten dat er grenzen zijn aan hoe we op onze planeet kunnen leven. Wat gezonde grenzen zijn is vaak lastig aan te geven en afhankelijk dan de lokale situatie. Om dit toch te kunnen kwatificeren heeft een groep van 29 auteurs in 2009 is een artikel gepubliceerd waarbij ze een eerste aanzet hebben gegeven om te bepalen wat de grenzen zijn om onze planeet gezond te houden. Deze groep auteurs hebben samen 9 parameters benoemd om te bepalen of de groei op aarde nog gezond is. Wanneer de groei buiten de grenzen gaat, is groei niet meer gezond en is het systeem uit de bocht aan het vliegen. Als aanvulling hierop is in 2015 een nieuw wetenschappelijk artikel verschenen, waarbij de grenzen verder zijn aangescherpt en hergeformuleerd. In deze blog wil ik bij deze 9 grenzen stil staan.

Ons voedsel (18): Bossen en oerwouden verdwijnen

In een eerdere blog over bomen heb ik laten zien hoeveel bomen bijdragen. Aan wel 28 verschillende dingen kunnen bomen bijdragen. Van temperatuur regulering, tot het maken van neerslag, van meer vruchtbaarheid van de bodem tot het geven van eten. Bomen zijn zeer indrukwekkende organismen, die van vitaal belang zijn voor het leven op onze planeet. Toch gaat het niet goed met de bomen: Bossen en oerwouden verdwijnen namelijk met een zorgwekkende snelheid, 5 voetbalvelden per minuut...
In deze blog wil ik een beeld schetsen hoe het er met de bossen en oerwouden op onze planeet voor staat. Er is heel veel informatie hierover beschikbaar, het lastige hierbij is echter dat verschillende methoden worden gebruikt, waardoor niet alles goed op elkaar aansluit. Het grote beeld is echter wel vergelijkbaar.

Hoeveel bomen zijn er eigenlijk en hoe snel verdwijnen deze eigenlijk?

In 2015 is door Yale universiteit een studie voltooid naar het aantal bomen op onze planeet. In 2015 bleken er 3,04*10¹² bomen te zijn op onze planeet. Dat komt neer op 400 bomen per persoon.
Echter, er verdwijnen 10⁹ bomen per jaar, grofweg op een gebied van 20 miljoen hectare (2015); dit komt neer op 1,5 gekapte boom per persoon per jaar. Op deze manier hebben we dus (zonder bevolkingsgroei) in 260 jaar geen boom meer over op onze planeet. Voor de mens zijn invloed op planeet aarde liet gelden, waren er ongeveer 2 keer zoveel bomen.

Ons voedsel (8c): hoe ziet de wereldwijde voedselmarkt eruit

In 2 eerdere blogs heb ik gekeken naar de voedselmarkt, in blog Ons voedsel (8a) heb ik gekeken naar de consolidatie van de 10 grootste voedselverwerkende concerns. In blog Ons voedsel (8b) heb ik gekeken naar de biologische concerns.
Hoe ziet dat er echter uit als je naar nationale systemen in plaats van concerns kijkt?
Nederland is een grote speler op de wereldwijde voedselmarkt. Een artikel van september 2017 in de National Geographic zette Nederland sterk in de spotlights: Nederland voedt de wereld! Maar hoe ziet die markt er uit, hoe is die wereldwijd verdeeld en hoe groot is Nederland nu eigenlijk?

Verandering van de wereldwijde voedselmarkt

Een studie uit 2012 geeft een goed overzicht van de wereldwijde voedselmarkt op basis van de FAO voedseldatabase en de UN comtrade database. Op basis hiervan is inzicht verkregen in de ontwikkeling van de wereldwijde handel in voedsel, zoals in onderstaande figuren is te zien. De linker figuur laat zien dat de wereldwijde voedselproductie sterk is gestegen, de wereldwijde export, dus het verhandelen van het voedsel tussen landen, is nog sterker gestegen. De rechter figuur laat zien dat meer en meer voedsel tussen landen wordt verhandeld: de export/productie ratio is gestegen tusen 1950 en 2010 van minder dan 10% naar bijna 60%. 

Klimaatverandering (1): Waarom het echt urgent wordt

Zoals ik in een eerdere blog heb aangegeven is de concentratie CO2 en andere broeikasgassen ongekend hard gestegen in de afgelopen 200 jaar. Waar de CO2 concentratie in de afgelopen miljoen jaar schommelde tussen 200 en 300 ppm, is deze in de afgelopen 200 jaar gestegen tot 400 ppm. De vraag is, moeten we echt stoppen met de C02 uitstoot? En wat zijn de gevolgen zoal van de huidige concentratie en van verdere stijging van de concentratie broeikasgassen?

Bron: https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/tssts-2-1-1.html

Context van 400 ppm CO2

Zoals de bovenstaande grafiek laat zien, is een CO2-concentratie van 400 ppm geen concentratie die wij als mensheid eerder hebben meegemaakt, ervan uitgaande dat de homo sapiens ongeveer 200.000 tot 300.000 jaar oud is.

Verbeterde voedselproductie (3b): beinvloeden bomen de vorming van wolken II?

In de vorige blog heb ik aangegeven hoe bomen in staat zijn om invloed uit te oefenen op wolkenvorming middels de vorming van BVOC's. In deze blog wil ik ingaan op andere factoren bij bossen die een rol spelen bij het proces van wolkenvorming en neerslag recycling landinwaarts.

Wolken vorming in het landschap

Wolken vorming treedt op bij verschillende omstandigheden, maar de gezamenlijke factor is dat er altijd sprake van stijgende lucht die in hogere luchtlagen afkoelt, waardoor er condensatie van waterdamp kan optreden. De lucht stijgt bijvoorbeeld door de aanwezigheid van heuvels en bergen. Ook kan de lucht stijgen doordat de lucht opwarmt (warme lucht heeft een lagere dichtheid dan koude lucht en stijgt daardoor), zoals in de tropen gebeurt (de warme lage drukgebieden rond de evenaar, de ITCZ, waar ik in deze blog over heb geschreven).
Boven bossen vindt echter ook sterkere wolkenvorming plaats, dan boven naastgelegen niet bosgronden, zo laat een studie van de Universiteit van Wageningen zien.

Verwoestijning (3): Versterkt verwoestijning zichzelf?

Woestijnen zijn gebieden met weinig neerslag, en daardoor hebben ze een zeer specifieke en vaak kortdurende biodiversiteit en vegetatiegroei. Mede hierdoor zijn het gebieden met extreme temperaturen: temperaturen zijn hoog gedurende de dag en laag gedurende de nacht.

De vraag rondom verwoestijning is, versterkt het proces van verwoestijning zich? Indien dat namelijk zo is, dan is verwoestijning een stuk moeilijker te bestrijden.

Daarom een zoektocht naar het proces van verwoestijning. Hierbij heb ik dankbaar gebruik gemaakt van de uitgebreide zoektocht die een goede vriend van me al heeft beschreven.

Invloed van woestijn op neerslag

Op in ieder geval 4 (aan elkaar gerelateerde) manieren hebben de woestijnen invloed op de neerslag:
- Stof uit de woestijn
- beschikbaarheid van bodemvocht
- temperatuur aan de grond
- beschikbaarheid van neerslagkernen

Verwoestijning (2): Waarom zijn de woestijnen waar ze zijn?

Een groot deel van de wereld bestaat uit woestijnen. Is het duidelijk waarom deze woestijnen zijn waar ze zijn? Twee globale processen blijken van groot belang te zijn.

Waar liggen de woestijnen en droge gebieden?

De droge gebieden op de aarde bevinden zich langs de westkust van de VS, langs de oost en west kust van zuid Amerika, aan de zuidwestzijde van Arika, in geheel nood Afrika, het midden Oosten, Centraal Azie, delen van China en Australie.

Bron: http://www.greenfacts.org/en/desertification/figtableboxes/appendix-a.htm

Ons voedsel (14), Verwoestijning (1): Hoe beinvloed landbouw verwoestijning?

De mens heeft op onze planeet een steeds grotere invloed. Deze invloed is vooral te zien rondom de stijging van de broeikasgassen, klimaatverandering en verminderde bio diversiteit. Maar hoe staat het met de invloed van de landbouw op verwoestijning?

Antropogene transformatie

Algemeen lijkt te gelden dat waar veel mensen zijn geweest, hier een impact wordt achtergelaten. Hoe groter de bevolkingsdichtheid, hoe groter de impact. Het samenvoegen van heel veel historisch onderzoek heeft inzicht gegeven in hoe de bevolkingsdichtheid in de afgelopen 5000 jaar gevarieerd heeft:

Bron: https://ourworldindata.org/wp-content/uploads/2013/05/world-maps-of-population-density-over-the-last-5000-years-goldewijk-beusen-and-janssen-2010.png