Verbeterde voedselproductie (10): koolstof in de bodem

Het maken van landbouwgronden heeft wereldwijd een grote CO₂ productie tot gevolg gehad, nieuwe landbouwgronden (zie hiervoor mijn eerdere blog hierover) dragen daar nog steeds aan bij. Hierbij zijn en worden bijvoorbeeld bossen omgezet in landbouwgronden. Door het veranderen van het gewas (van vaste planten naar 1-jarige gewassen), maar ook door landbewerkingen, zoals ploegen en het gebruik van kunstmest, oxideert de koolstof die in de bodem aanwezig is. Deze continue verandering van het landgebruik heeft al meer dan een eeuw een vrijwel continue bijdrage geleverd aan de globale CO₂ uitstoot.

Bron: http://shrinkthatfootprint.com/explain-carbon-budget

Verbeterde voedselproductie (9): een gezond bodemleven

In de bodem leeft van alles, van verschillende grootte:
Plantenwortels, schimmels, bacterien, geleedpotigen (arthropods), nematoden/rondwormen, protozoa, aardwormen, kevers etc. Deze leven met elkaar, zijn van elkaar afhankelijk, of worden door elkaar opgegeten. Hoe gezonder de bodem, hoe meer er te vinden is. De bodem is dus een levend organisme. Deze afhankelijkheid resulteert in het zogeheten bodemvoedselweb.
Voor het schrijven van deze blog heb ik veel gebruik gemaakt van het online beschikbare werk van Elaine Ingham (waarnaar veel wordt gelinkt).

Het bodemvoedselweb

Bron: http://www.nuleaflawncare.com/wp-content/uploads/2012/02/00_sfw_dgrm2.gif

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%. 

Verbeterde voedselproductie (8a): regenvorming en schimmels

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 (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

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.

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.

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.