Verbeterde voedselproductie (22): Hoe bepaal jij de kwaliteit van de bodem?

De ondergrond, de bodem, de wereld onder onze voeten: we zijn er steeds meer in geinteresseerd.
En dus gaan we het laten onderzoeken. Een bodemonderzoek. Maar wat is eigenlijk een bodemonderzoek? Daar blijkt nog redelijk wat variatie in mogelijk te zijn!
Daarom een duik in de wereld van het bodemonderzoek.

Wat is de bodem?

Volgens Wikipedia is de bodem de bovenste laag van de aardkorst, maar de definitie in de bodemkunde is specifieker, namelijk die laag van de aardkorst die door planten beworteld wordt (de rhizosfeer), of waarin zich bodemvormende processen afspelen.
Volgens deze definitie maakt vast gesteente en natte ongerijpte ('waarin zich geen bodem heeft gevormd') ondergrond van losse sedimenten geen onderdeel uit van de bodem.

Regeneratief systeemontwerp (6): Wat kan de kledingindustrie bijdragen?

Een groeiende mensheid en een groeiende kledingconsumptie betekent een sterk toenemende vraag naar kleding. Onder druk van consumenten en klimaatverandering wil de kledingindustrie werken aan een betere ecologische voetafdruk (minder kunstmest, minder pesticiden, betere bodemkwaliteit, betere leef en werkomstandigheden voor personeel, minder CO2 productie, minder watergebruik). De productie van vezels door de landbouw moet dus duurzamer en beter. De vraag is hierbij, wat voor alternatieven zijn er voor handen? Daarom eerst een duik in de vezels, om daarna in te zoomen op een veelbelovende vezel.

Welke vezels zijn er zoal?

Om deze vraag te bekijken, moet eerst worden uitgezoomd: welke typen vezels zijn zoal in theorie beschikbaar? Er zijn namelijk tientallen verschillende vezels, en deze zijn onder te verdelen in 2 groepen: natuurlijke en in de fabriek geproduceerde vezels (zie onderstaande figuur).
De natuurlijke vezels kunnen afkomstig zijn van:

• de bast (bijvoorbeeld vlas waaruit linnen wordt gemaakt, maar ook bamboe), 
• bladeren (sisal), 
• de vruchtharen (katoen en kapok), 
• dierenvacht (wol van schapen), 
• zeer lange draden (zijde) 
• en uit mineralen (asbest). 

In de fabriek gemaakte vezels zijn:

• of anorganisch (glaswol) 
• of organisch (uit olie of andere producten). Hierbij kan verder onderscheid worden gemaakt in 
• synthetische (nylon, polyester, acryl etc) 
• en organische polymeren (uit suikers, rubber, cellulose (Rayon/viscose) of eiwitten).

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.

Regeneratief systeemontwerp (4): De gekozen beplanting vraagt om de juiste samenstelling van het bodemleven

Een regeneratief ontwerp is een keuze: hoe moet het systeem eruit zien? Welke planten, gewassen en bomen worden tot een aangeplant ecosysteem gecombineerd? En welk verdienmodel past hierbij?
Maar dit bovengrondse ontwerp moet vervolgens ook worden doorvertaald naar de ondergrond: het bodemleven moet namelijk volledig passen bij de bovengronds beplanting. Want voor verschillende gras, rijgewas, struik of boom is het bijbehorende bodemleven nogal verschillend. Daar gaat deze blogpost over.

Het bodemvoedselweb

We komen er steeds meer achter dat de ondergrond geen inert medium is, maar dat een gezonde bodem bruist van het leven. En het leven past zich aan aan de omstandigheden en is dus niet altijd gelijk. Toch blijken er duidelijke overeenkomsten te zijn tussen de soorten die voorkomen in gezonden bodems op onze planeet. De bodem is namelijk een ecosysteem, waarbij geleefd wordt, maar ook gegeten wordt. En een deel van dat eten voor dat bodemleven zijn plantenresten en exsudaten, en een ander deel van dat eten zijn andere bodembeestjes.

Regeneratief systeemontwerp (3): wat doet een wind barriere van bomen?

In de intro blogpost over agroforestry zijn een aantal mogelijke opties genoemd hoe bomen, gewassen en dieren met elkaar kunnen worden gemengd. Een ervan was de optie om bomen te planten als wind barriere. Daar gaat deze blogpost over. Hoe kunnen bomen en heggen een goede bescherming zijn tegen wind? En wat kan deze wind barriere allemaal opleveren?

De voordelen van wind barrieres

Wind barrieres kunnen heel veel voordelen hebben. De FAO heeft op een rijtje is gezet wat verschillende voordelen kunnen zijn van wind barrieres:
- ze beschermen achtergelegen (kwetsbare) gewassen en bomen
- ze verminderen verdamping van planten
- ze verminderen verdamping van open water, waardoor er meer water beschikbaar is
- ze beschermen planten tegen hele hoge of hele lage temperaturen van de wind
- ze maken duin stabilisatie mogelijk (net als duingrassen)
- ze kunnen achterliggende gewassen beschermen tegen zout spray vanuit zee
- ze maken dat bestuiving door insecten beter mogelijk is. De insecten zijn ook beschermd tegen de hele hoge of hele lage temperaturen van de wind
- ze kunnen de verspreiding van ziektes beperken, hoewel ziektes ook meer kunnen optreden door de verhoogde vochtigheid dichtbij de wind barriere
- ze beperken fysiologische veranderingen van planten die kunnen optreden als gevolg van sterke winden
De voordelen zijn echter alleen te bereiken als het ook goed wordt ontworpen.

Regeneratief systeemontwerp (2): polycultuur vraagt om een mindshift

Zoals in de serie "Ons Voedsel" is getoond (met Ons voedsel (13) als samenvatting) is ons industriele agrarische systeem tot op het bot verziekt, en heeft het een vernietigend effect op onze planeet. In de vorige blog is aangegeven dat het alternatieve systeem een goed ontworpen regeneratief systeem is, wat begint met systeembegrip van de betreffende locatie, wat een noodzakelijke input is voor het te ontwerpen systeem. Elke locatie op deze planeet is immers anders en vraagt dus om een (iets) ander ontwerp.
Het te ontwerpen systeem moet de verbanden en afhankelijkheden maximaliseren tussen planten onderling, maar ook tussen de planten, het bodemleven en dieren, om een zo groot mogelijke diversiteit en stabiliteit te krijgen wat op de lange termijn voor een zo groot mogelijke opbrengst zorgt (meerlaagse polycultuur i.p.v. monocultuur). Hoewel je de hierdoor per verbouwd gewas minder opbrengst per hectare behaalt, kun je per hectare een grotere totale opbrengst behalen. Het meerlaagse systeem krijg je door naast kruidachtige planten, ook struiken en bomen op te nemen in het ontwerp. Daarmee kom je terecht op het vlak van agroforestry. Waar agroforestry een rol kan spelen in de verandering van het landbouwsysteem en wat dat vraagt, daar gaat deze blog over.

Regeneratief systeemontwerp (1): Een regeneratief agrarisch systeem begint met systeembegrip

Zoals in de serie "Ons Voedsel" is getoond (met "Ons voedsel (13)" als samenvatting) is ons industriele agrarische systeem tot op het bot verziekt, en heeft het een vernietigend effect op onze planeet. Onderstaande afbeelding laat hier een goede visuele samenvatting van zien. Het systeem als geheel leidt tot vernietiging van vruchtbare bodems, versterkt ongelijkheid, leidt tot ongelijke voedselverdeling (verspilling en tekort), is kwetsbaar bij een pandemie, is zeer vatbaar voor uitbuiting van werknemers, draagt sterk bij aan de klimaatverandering. Kortom, vooral heel veel negatieve effecten wat niet houdbaar is. Daarom moet het anders.

Bron: https://www.facebook.com/photo?fbid=10221112309462382&set=a.2308852965794

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:

Ons voedsel (20): gecompliceerde versus complexe systemen

Sinds de Industriele Revolutie en de Groene Revolutie daarna heeft de mensheid een enorme ontwikkeling doorgemaakt, met een enorme groei van de wereldbevolking en een toename van de welvaart (gemiddeld genomen).
Hierbij is een geheel nieuwe maakindustrie ontstaan, die dingen produceert die deze ontwikkeling mogelijk hebben gemaakt: alle logistieke middelen (tractoren, (vracht)auto's, schepen, vliegtuigen), machines, electronica, medicijnen etc. Het productie proces van deze dingen is in onze tijd van management steeds verder geoptimaliseerd, zodat er een zeer efficient productiesysteem is ontstaan waarbij het vrije markt principe door velen is omarmt en overal wordt toegepast.
Deze enorme groei en ontwikkeling hebben echter tot gevolg gehad dat en ook een grote mate van hybris door de mens is tentoongespreid: steeds weer lijken we te denken dat we de productieomstandigheden en methoden ook buiten de fabriek kunnen toepassen. Ook sociale en ecologische processen moeten worden geoptimaliseerd en zo efficient mogelijk worden uitgevoerd. Het rare is echter dat dit vaak niet blijkt te werken: we zitten uiteindelijk met de ongewenste gevolgen worden opgescheept.
De ooraak hiervan zit vooral in het verschil tussen simpele/gecompliceerde systemen aan de ene kant en complexe systemen aan de andere kant.

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 (6a): stikstof binding

Stikstof in de vorm van nitraat (NO3) is een belangrijke basisstof voor plantengroei. Zonder nitraat kunnen planten geen eiwitten maken en kunnen ze dus niet groeien.

De industriele landbouw geeft planten de benodigde nitraten via kunstmest. Met de groei van de industriele landbouw is de kunstmest consumptie ook enorm gestegen. De productie van kunstmest kost echter veel (vaak fossiele) energie, terwijl ons fossiel energiegebruik juist moet afnemen om klimaatverandering tegen te gaan. Daarnaast heeft het gebruik van kunstmest ook negatieve effecten op de bodemvruchtbaarheid.

Natuurlijke stikstof binding

In natuurlijke systemen is nitraat altijd de beperkende stof voor plantengroei. Om toch in de nitraat behoefte te voorzien zijn er planten die in staat zijn om stikstof uit de lucht te binden en dit om te zetten in nitraat. De grootste groep planten die hiertoe in staat zijn, zijn de vlinderbloemachtigen, de Fabaceae familie. Deze planten leven in symbiose met de Rhizobium bacterien. Deze bacterien binden stikstof uit de lucht en leveren dit aan de plant, waarbij de bacterien de benodigde energie krijgen van de plant.

Verbeterde voedselproductie (1): In welke richting moeten we het zoeken?

Zoals ik in de eerste reeks blogs over voedsel heb laten zien, leunt het huidige wereldwijde systeem van landbouw sterk op externe inputs; inputs die schaarser worden, zoals externe energiebronnen, water, zaaigoed, kunstmest en pesticiden. Daarnaast is er een grote handel op gang gekomen in het opkopen van nieuwe landbouwgrond, omdat de oude niet meer voldoen vaak door verzilting of het op raken van water, of omdat de vraag naar landbouwgrond groeit.
Al deze grootschalige industriele landbouw gebaseerd op 1-jarige gewassen heeft op de lange termijn een zeer negatief gevolg voor de bodemvruchtbaarheid vooral ook door de impact op de schimmelnetwerken.
Ook draagt de verandering van landgebruik, bijvoorbeeld ontbossing om grond te transformeren in landbouwgrond, bij aan de uitstoot van CO2.
Op lange termijn heeft het landbouwsysteem van industriele landbouw tot gevolg dat de bodembedekking verminderd, er steeds minder wortels in de bodem zijn (vanwege 1-jarige gewassen), er meer CO2 uit de bodem komt, het water vasthoudend vermogen verminderd, erosie verergerd, de biodiversiteit verminderd, en uiteindelijk ook een verminderde grondwateraanvulling.