Verbeterde voedselproductie (17b): hoe voorkom je plagen / pest problemen

De meeste mensen willen gezonder eten, en willen een gezonder ecosysteem, zonder pesticiden te gebruiken. Vraag een reguliere agrarier en die kijkt je aan alsof je gek bent, dat gaat je niet lukken, je ontkomt in een monocultuur er niet aan om met pesticiden plagen en pest problemen te voorkomen.

Toch zijn er stappen te nemen om de plaagdruk te voorkomen, wat veel beter mogelijk wordt, als een regeneratief systeem goed wordt ontworpen. De amerikaan John Kempf heeft een interessante plantgezondheid piramide ontwikkeld (zie ook deze video met uitleg). Deze blogpost duikt daarom in de plant gezondheid piramide. Maar eerst een zijstap in de chemie van planten.

Ons voedsel (12d): Vergelijking van veranderingen van samenstelling eten wereldwijd

In de afgelopen 25 jaar is er wereldwijd heel veel geroepen over de verandering van ons voedsel. In meerdere landen zijn onderzoeken hiernaar uitgevoerd. Ze geven aan dat er (n)iets is verandert, maar hoe dit zich tot elkaar verhoudt is nog niet naast elkaar gezet. Daarom een blog waarin zoveel mogelijk onderzoeken naast elkaar zijn gezet.

Een onderzoek naar de verandering van de samenstelling van graan

In 2008 is een studie verschenen die over een zeer lange periode (van 1840 tot 2000) heeft gekeken naar de verandering van de samenstelling van het graan wat in Rothamsted (een proefboerderij in het VK) werd gekweekt. Hiermee is een trend over 160 te bepalen, wat een aantal interessante inzichten heeft gegeven (zie de figuren hieronder):

Ons voedsel (12c): Hoe is ons eten veranderd? Een vergelijking tussen 1971 en 2010

In alle discussies over eten en landbouw laait steeds weer de vraag op, in hoeverre de samenstelling van ons eten is veranderd. In het buitenland zijn verschillende studies verschenen over de verandering van ons eten, in Nederland echter nog maar zeer beperkt. 

Wel wordt in ons land al sinds 1941 de samenstelling van ons eten gepubliceerd door de stichting NEVO. In deze tabellen die met enige regelmaat (niet jaarlijks) worden gepubliceerd, staat een overzicht van hoe ons eten is samengesteld (vetten, calorien, mineralen, vitamines etc). Sinds een aantal jaren is deze stichting onderdeel geworden van het RIVM. De huidige NEVO databases zijn tegenwoordig online te raadplegen. Vergelijking van data tussen de verschillende jaren om de verandering van de samenstelling van ons eten te bepalen behoort hiermee tot de mogelijkheden. Hier wordt naar gehint in een onderzoek van de WUR uit 2007; in dit rapport staat het volgende op bladzijde 16:

"Gegevens van gehalten aan nutriënten in groenten en fruit in Nederland zijn te vinden in de Voedingsmiddelentabellen, welke regelmatig gepubliceerd zijn vanaf 1941. Een ruwe analyse van de Voedingsmiddelentabel van 1955 (Den Hartog, 1955) en die meest recente versie (Voedingscentrum, 2006) laat zien dat voor de vergelijkbare gegevens, K en Fe, er meestal dezelfde getallen gehalten gegeven worden in 2006 als in 1955. Volgens mevrouw Westenbrink van de NEVO zijn de onderliggende gegevens waarop de voedingsmiddelentabellen zijn gebaseerd vanaf ongeveer 1975 digitaal beschikbaar. Dit maakt in principe een vergelijking mogelijk tussen “oude” en nieuwere data. Daarbij tekent ze wel aan dat het aantal gegevens per product vaak beperkt is (bijvoorbeeld één studie in 15 jaar aan een groente). Het achterhalen van de achterliggende informatie (bemonstering, monsterbehandeling, analysemethode) is in principe mogelijk maar dat zou veel werk vergen."

In 2017 is een rapport van het Louis Bolk instituut verschenen, waarin zij in hoofdstuk 3 een overzicht wordt gegeven van wat er in de literatuur bekend is op het vlak van de verandering van ons eten, hierbij worden veel bronnen uit het buitenland opgevoerd. Er wordt hierbij ook een overzicht gegeven van de verandering van 38 groenten tussen 1980 en 2014. Dit is echter een geaccumuleerd overzicht, (welke groenten zijn meegenomen wordt niet aangegeven); de veranderingen per gewas worden niet weergegeven. 

Om meer gevoel te krijgen bij de veranderingen van de groenten en van andere producten (fruit, aardappels, noten en peulvruchten) ben ik in de verschillende NEVO tabellen gedoken,

Verbeterde voedselproductie (17a): De juiste stoffen op het juiste moment in de juiste concentratie

De juiste stoffen in de juiste concentratie op het juiste moment toegediend krijgen is voor planten van groot belang, te veel krijgen kan mogelijk giftig zijn en verstoord het evenwicht tussen de verschillende stoffen, te lage concentraties van een stof kunnen zorgen voor tekorten en verstoort ook het evenwicht in de bodem en in de plant. In dit complexe geheel ga ik in deze blog dieper op in.

(Sporen)elementen

Planten hebben heel veel stoffen nodig, in verschillende concentraties en op verschillende momenten. Middels kunstmest worden de belangrijkste macro nutrienten toegediend (N, P, K). De meso nutrienten (Mg, Ca en S) worden ook steeds vaker toegediend. Maar ook worden op de micro nutrienten of sporenelementen steeds vaker toegediend. Sporenelementen zijn de elementen die een plant in zeer beperkte mate nodig heeft en die mogelijk in een hogere concentratie giftig kunnen zijn. Hierbij gaat het om bijvoorbeeld borium, ijzer, koper, mangaan, molybdeen, selenium, silicium en zink. Deze zijn van nut voor de plant, maar middels de planten die gegeten worden, ook voor de mens. 

De rol die deze verschillende stoffen spelen bij planten en mensen heb ik in onderstaande tabel proberen weer te geven. Hierbij zijn ongetwijfeld zaken vergeten; de tabel laat dan ook vooral zien dat al deze stoffen (allemaal in verschillende concentraties) van belang zijn.

Plastics (1b): hoeveel microplastics voegen we zelf bewust toe

Zoals in de eerste plastic blog gelezen kan worden, wordt in Europa veel plastic geproduceerd (ongeveer 50 miljoen ton), en wordt dit gelukkig ook vrij goed opgeruimd, waardoor we op dit moment steeds minder bijdragen aan de plastic soep in de oceanen. Een deel van dit geproduceerde plastic wordt als microplastics gebruikt en actief aan van alles toegevoegd. Daar wil ik in deze blog aandacht aan geven.

Gebruik van microplastics in de EU

De EU heeft een verschillende onderzoeken laten doen naar hoeveel microplastics bewust worden toegevoegd aan producten door de verschillende sectoren. In 2017 is een onderzoek gepubliceerd (zie hier voor het rapport). Daarnaast is in 2019 een ander EU rapport gepubliceerd, waarin veel meer achtergronden over de microplastics staan en de verschillende sectoren met een schatting van de microplastic productie en de lozing naar het milieu.

Het eerstgenoemde rapport geeft in hoofdstuk 3.11 een overzicht van het gebruik van plastics, de belangrijkste hoeveelheden microplastics die de verschillende sectoren binnen de EU gebruiken, heb ik in onderstaande tabel weergegeven.
Vanuit het tweede rapport heb ik aan onderstaande tabel extra sectoren toegevoegd, helaas maakt dit onderzoek soms een andere sector indeling (bijvoorbeeld bij het gebruik van verven). Dit tweede rapport geeft gegevens over gebruik (tabel 15), maar ook over hoeveelheden die in het milieu terecht komen.

Ons voedsel (6b): Hoeveel energie is er nodig om eten op ons bord te krijgen?

In een eerdere blog heb ik al stilgestaan bij de hoeveelheid energie die er nodig is om het eten op ons bord te krijgen, hierbij heb ik vooral gekeken naar de buitenlandse data die er beschikbaar is. Dankzij nieuw promotieonderzoek van Meino Smit, is er ook een goed overzicht voor de Nederlandse situatie. Hier wil ik in deze blog bij stilstaan.

Output-Input verhouding

Er zijn verschillende manieren om naar de output-input verhouding van de gebruikte en geproduceerde energetische waarde van het voedsel te kijken. Je kunt kijken naar het totaal tonnage in en uit, het energieverbruik van de gehele sector in en uit en het energiegebruik per ha in en uit. Hierbij kun je naast productie, wel of niet verwerking en distributie meenemen. 

Tonnage

Meino Smit heeft in zijn proefschrift een mooi overzicht gegeven van het totaal tonnage aan inputs en outputs van de landbouwsector. Voor 4 jaren is dit in onderstaande tabel weergegeven (tabel 34 uit proefschrift) , met daarbij de ratio. Onderstaande tabel laat het totaal gewicht per jaar dat de landbouw gebruikt (aan kunstmest, pesticiden, zaaigoed) en wat wordt geoogst. Te zien is dat sinds ongeveer de jaren 90 meer het land opgaat aan tonnage dan eraf wordt gehaald.

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 (21): Verzwakt toepassing van kunstmest de planten?

Recentelijk zijn de resultaten van een interessant onderzoek (samenvatting, data, extra info) verschenen naar de impact van kunstmest op het afweersysteem van tomatenplanten (nieuwsartikel 1, nieuwsartikel 2).
Waar veel onderzoek zich richt op de rhizosfeer, het web van leven onder de grond, richtte dit onderzoek zich op de phyllospheer, het bovengrondse microbiologische leven.

Het experiment

De onderzoekers van Berkely hebben een experiment gedaan waarbij ze tomatenplanten allereerst besproeiden met een oplossing waarin "goede" bacterien waren opgelost. Deze goede bacterien waren afkomstig van tomatenbladeren van een boerderij vlakbij de universiteit. Het besproeien gebeurde met verschillende concentraties met deze bacterien. Een week na het besproeien met deze goede bacterien, werden de tomatenplanten geinfecteerd met de Pseudomonas syringae pv. tomaten bacterie. Een besmetting van deze bacterie zorgt er voor dat op de bladeren, takken en vruchten van een tomatenplant plekjes komen. Hierdoor wordt de fotosynthese minder. De geoogste tomaat wordt minder waard.
De test werd allereerst uitgevoerd met planten die groeiden zonder kunstmest, daarna werd de test herhaald met planten die groeiden met kunstmest.

Ons voedsel (19): Is er een worm apocalyps gaande?

Recentelijk zijn er meerdere onderzoeken en berichten verschenen naar de invloed van de mens op het ecosysteem: het aantal insecten is dramatisch aan het afnemen, naar het verdwijnen van bossen en oerwouden (zie ook hier), naar de invloed van de opkomst van de mensheid op al het leven van andere wezens op onze planeet. Daar is een nieuwe aan toe te voegen: het aantal wormen lijkt ook sterk af te nemen. Maar eerst, wat doen wormen eigenlijk?

Bijdrage van wormen

Er zijn op aarde duizenden soorten wormen. Hierbinnen zijn ongeveer 2700 soorten regenwormen. Deze zijn op te splitsen in 3 groepen:

• Epigeics/strooiseleters: Deze zijn bruin of roodbruin. Ze voeden zich met rottend bodemmateriaal en zitten boven (in) de bodem. Ze zijn matig tot slecht in het graven van gangen in de bodem.
• Anecics/pendelaars: Deze wormen bewegen vooral verticaal en slepen organisch materiaal de bodem in (zie ook 2e figuur hieronder voor hun gegraven gangenstelsel).
• Endogeics/grondeters: Deze wormen bewegen horizontaal en verticaal door de bodem en eten organisch materiaal. Deze wormen bouwen uitgebreide gangenstelsels (zie ook 2e figuur hieronder voor hun gegraven gangenstelsel).

Verbeterde voedselproductie (14a): plantenwortels houden microben en "melken" ze om zichzelf van voedsel te voorzien

Zoals ik al in eerdere blogs heb aangegeven is er een sterke symbiose tussen planten en het bodemleven: verschillende planten leven in symbiose met stikstof bindende bacterien om op die manier te worden voorzien van het benodigde stikstof (zie deze blog). Ook zijn er heel veel planten die in symbiose leven met mycorrhiza schimmels (zie deze blog). Een deel van de schimmels leeft rond de wortel en tussen de cellen (ecto mycorrhiza) en een deel leeft rond de wortel, maar penetreert ook de wortelcellen (endo mycorrhiza)

Bron: http://www.plantscience4u.com/2013/03/ectomycorrhizae-and-endomycorrhizae.html#.WJ4OGPLQnIV

Begrazing II - Kan veeteelt ook hand in hand gaan met de natuur?

Naast de grootschalige akkerbouw, waaraan ik al heel veel aandacht heb geschonken, heeft ook het houden van vee een enorme impact gehad op onze planeet. Dit artikel in de Guardian van mei 2018 geeft aan, dat van alle zoogdieren 36 % mensen, 60% vee en 4% in het wild levende dieren zijn; 70 % van alle vogels zijn op dit moment pluimvee, zoals kippen en eenden, terwijl 30% van de vogels, wilde vogels zijn. Geschat wordt dat 83% van alle wilde zoogdieren en 50% van alle planten zijn omgebracht of verdwenen dankzij de mens. De film cowspiracy (hier te kijken) heeft laten zien, dat wereldwijde veeteelt en toeleverende industrie een enorme impact op onze planeet heeft: 18% tot zelfs 51% van alle broeikasgassen zijn afkomstig van veeteelt en veeteelt gerelateerde activiteiten.
Helaas walst deze film heen over Allan Savory (rond 51:15 minuten), op basis van de eerder in zijn leven gemaakte grote fout: Allan Savory was als jonge bioloog in de jaren 50 van de 20e eeuw verantwoordelijk geweest voor het afschieten van 40.000 olifanten in Zimbabwe om verwoestijning en land degradatie te voorkomen. Deze maatregel bleek het echter alleen maar erger te maken: de olifanten populatie was dus niet de oorzaak van de land degradatie.
Over deze fout is Allan Savory echter heel open, en hij geeft juist aan dat deze grote fout hem uiteindelijk heeft laten zien dat de oorsprong van het probleem van verwoestijning juist niet in het verminderen van het aantal dieren zit. Hoe het dan wel anders moet, daar wil ik in deze blog op ingaan.

Verbeterde voedselproductie (12): koolstof - stikstof verhouding bij vertering en in de bodem

Koolstof en stikstof zijn 2 erg belangrijke bouwstenen voor het leven. In de natuur is stikstof echter één van de stoffen die normaal gesproken de beperkende factor is. Als de stikstofbeschikbaarheid stijgt, reageert de natuur hier op; dat is waarom kunstmest zo goed werkt. Een vergrootte stikstof beschikbaarheid heeft echter een effect op de bodem. De koolstof - stikstof verhouding (C/N ratio) is hierbij een belangrijke indicator.

Stikstofbalans

Stikstof in de vorm van nitraat (NO3) of ammonium (NH4) kan op verschillende manieren beschikbaar komen; dankzij het Haber Bosch proces kan stikstof in de vorm van ammonium of nitraat nu middels kunstmest rijkelijk beschikbaar worden gemaakt. Voor de industriele revolutie zag, volgens dit artikel uit 2013, de wereldwijde stikstof balans er echter ongeveer als volgt uit:

Verbeterde voedselproductie (11): bodemkoolstof en bodemvocht

Zoals in de vorige blog aangegeven, is koolstof van groot belang voor de bodem, vanwege allerlei aspecten: De bodem structuur verbeterd bijvoorbeeld (de bodemaggregaten zijn stabieler), de structuur wordt beter, waardoor de beluchting verbeterd, maar ook het cation-exchange-complex en daarmee de bodemvruchtbaarheid wordt verbeterd, het water vasthoudend vermogen wordt vergroot etc.
Dit laatste aspect: het watervasthoudend vermogen, daar gaat deze blog over. Koolstof blijkt een belangrijke sponswerking te hebben. Met meer koolstof in de bodem neemt de bodem meer water op in tijden van regen en houdt het dit water beter vast, waardoor flashfloods minder snel ontstaan en na de regen de periodes van droogte minder erg worden. Zonder deze organische koolstof, wordt de bodem daarmee ook kwetsbaarder voor droogtes, terwijl periodes met weinig regen juist meer gaan voorkomen door klimaatverandering. De sponswerking van de bodem is dan juist van nog groter belang.

Ons voedsel (16), verbeterde voedselproductie (7): waarom landbouw in aride gebieden hand in hand gaat met verzilting

De export van westerse landbouwmethodes naar alle hoeken van de aarde heeft helaas voor grote verziltingsproblemen in landbouwgebieden in de aride delen van de wereld veroorzaakt. Hoe dit in elkaar zit, daar wil ik deze blog aan wijden.

Aride gebieden

Aride gebieden zijn gebieden waar eigenlijk een permanent water tekort optreedt. De Verenigde Naties hanteert de volgende definitie:

Onder "aride, semi-aride en droge subhumide gebieden" wordt verstaan: andere gebieden dan polaire en subpolaire gebieden waarin de verhouding van de jaarlijkse neerslag tot de potentiële evapotranspiratie tussen de 0,05 en 0,65 ligt;

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

Ons voedsel (12b): veranderde voedingswaarde van ons voedsel

De voedingswaarde van ons voedsel is aan het veranderen, zoals ik eerder al in een blog heb aangegeven. Hoewel we meer kilo per ha produceren, is de voedingswaarde afgenomen; daar wil ik in deze blog nog verder op ingaan.
Daarnaast blijkt dat bij een stijgende CO2 concentratie, waar het naar uitziet dat dat helaas gaat gebeuren, de voedingswaarde verder zal dalen.

Voedingswaarde van 43 groenten

De USDA heeft een uitgebreide database, waarin gegevens van gewassen en voedingsproducten zijn opgenomen, waaronder ook de voedingswaarde. Deze database bevat data vanaf einde van de 19e eeuw. Op basis van deze data is een uitgebreide studie gedaan over de verandering van de voedingswaarde tussen 1950 en 1999 van 43 groenten. Uit deze studie (zie onderstaande figuur) blijkt dat over alle bekeken groenten de concentratie van calcium (-16%), fosfaat (-9%), ijzer (-15%), Vitamine B2 (Riboflavine) (-38%) en Vitamine C (Ascorbinezuur) (-15%) allemaal significant zijn gedaald. Gemiddeld genomen is geen noemenswaardige stijging aangetroffen de concentratie van de andere bekeken stoffen. 

Bron: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.611.9774&rep=rep1&type=pdf

Meristeem: Waarom gras begraasd moet worden, maar niet teveel

Om goed graasbeheer toe te kunnen passen is het nuttig om te begrijpen hoe groei bij planten plaatsvindt. Want niet alle planten groeien op dezelfde manier. En de andere manier van groei van grassen maakt dat grasgebieden en prairies moeten worden gemaaid of begraasd om te overleven.

Hoe groeien planten?

Groei in een plant vind plaats vanuit het meristeem. Deze cellen zijn vergelijkbaar met de stamcellen bij mensen. Alleen deze meristeem cellen zorgen voor groei: alleen deze cellen delen.

Binnen de plant zijn er verschillende plekken waar zich meristeem bevindt:

• Primaire meristeem:
• Apical meristeem, dit zit in de uiteinden van de plant:
• onder de grond in de wortels, het root apical meristeem (RAM)
• boven de grond in de toppen van de plant, het shoot apical meristeem (SAM).
• Intercalary meristeem, wat zorgt voor lengtegroei, de vorming van knoppen in de oksels van de plant en wat bij beschadiging zorgt voor herstel.
• Secundair mersisteem:
• Lateral meristeem. Dit zorgt voor de secundaire, oftewel dikte groei van de plant.

Ons voedsel (15): de tussenhandel

In eerdere blogs heb ik het gehad over de voedselproductie en de verwerkende industrie, hoe deze wereldwijd veranderd is. De link tussen de productie en de verwerking wil ik in deze blog bekijken. Hiervoor kijk ik eerst naar de handelshuizen, dan naar de handelshuizen die agrarische producten verkopen en dan naar 4 de grootste voedsel verhandelende handelshuizen in het bijzonder.

Bron: http://www.pbl.nl/en/infographic/concentrations-within-the-dutch-food-chain

Ons voedsel (12a): veranderde voedingswaarde van ons voedsel

In eerdere blogs heb ik laten zien dat dankzij de Groene Revolutie de voedselproductie een ongekende groei heeft doorgemaakt, niet alleen de granen, ook bij andere voedselgroepen is een sterke groei in opbrengst per ha terug te zien.

Bron: http://faostat3.fao.org/download/Q/*/E

De Groene Revolutie is mogelijk geweest dankzij schaalvergroting, mechanisatie, veredeling van rassen, maar vooral dankzij de grootschalige toepassing van kunstmest. Hierbij worden voornamelijk die elementen gegeven die de plant het hardst nodig heeft om te groeien: N, P en K. De andere elementen C, H en O worden uit de lucht en de bodem gehaald.

Ons voedsel (11a): stikstof en bodemvruchtbaarheid

Stikstof, koolstof, fosfor en kalium zijn de belangrijkste bouwstenen voor de natuur. Stikstof en koolstof zijn in gasvorm beschikbaar (N₂ en CO₂). Via fotosynthese wordt CO₂ omgezet in suikers, zodat koolstof beschikbaar wordt voor planten en bodemleven. Stikstof wordt in beperkte mate beschikbaar gemaakt via natuurlijke depositie en bliksem. De grootste hoeveelheid stikstof wordt in de natuur echter beschikbaar gemaakt via biologische stikstof binding.
Volgens dit artikel uit 2013 zag de wereldwijde stikstof balans er voor de industriele revolutie ongeveer als volgt uit:

		Omschrijving	Hoeveelheid [Tg N yr−1]	Hoeveelheid [%]
N-uitstroom	HL	Uitstroom van N naar water	35	54%
	GL	Uitstroom van N naar de atmosfeer	30	46%
N-productie	LNF	Onweer N-fixatie	4	6%
	Nrl	Atmosferische N-depositie	3	5%
	BNF	Biologische N-binding	58	89%

Ons voedsel (9a): waar komt ons zaaigoed, pesticiden en kunstmest vandaan?

We eten ons voedsel, en het meeste voedsel is afkomstig van eenjarige planten. Dit betekend dat deze planten in het najaar of in het voorjaar worden gezaaid of geplant en in de zomer worden geoogst. Deze worden voorzien van kunstmest om ze sneller en beter te laten groeien, en om onkruid geen kans te geven worden pesticiden gespoten.
De benodigde zaden moeten worden gekweekt: wie doet dat eigenlijk? En wie produceert de pesticiden? Wie maakt de kunstmest?

De zaaigoed producenten

De omzet van de top 10 van de grootste zaaigoedproducerende bedrijven in de wereld zag er over 1996 (voor de grote consolidatie begon) 2007, 2009, 2011 en 2014 (op basis van gegevens uit jaarverslagen) als volgt uit: