De opeenvolging van plantgemeenschappen

Hopelijk vind je schimmels reuze interessant en zie je ze nu als essentieel onderdeel van elk ecosysteem – eetbaar of niet.

Als je de bodem met rust laat, zul je zien dat bepaalde plantgemeenschappen elkaar opvolgen. Successie heet dat. Elke plant heeft een bepaalde plek in de successie waarin hij zich het meest op zijn gemak voelt. Schimmels spelen hier een belangrijke rol in. Hieronder staat een plaatje van secundaire successie. Met primaire successie heb je waarschijnlijk niet te maken; die zie je bijvoorbeeld op lavavelden na een vulkaanuitbarsting.

Illustratie: Katelyn Murphy, CC BY-SA 3.0

Bij secundaire successie is er wel een ecosysteem geweest, maar is deze vernietigd door een ramp: tsunami, orkaan, brand of ploegende boer, dat soort dingen.

Als een kale, verstoorde bodem met rust gelaten wordt, komt er spontaan een veelheid aan pioniersplanten. We noemen ze onkruid, maar het zijn ongelofelijk belangrijke planten. Ze doen in ieder geval de volgende dingen:

  • Ze produceren biomassa. Ongeveer 4% van hun biomassa halen ze uit voedingsstoffen die uit de bodem komen (stikstof, kalium, fosfaat, magnesium, calcium, zwavel en tientallen sporenelementen), maar de rest halen ze uit water en koolstofdioxide. De voedingstoffen plus de toegevoegde biomassa komt weer in de bodem terecht als de plant sterft (door begrazing bijvoorbeeld). Als je de plant uit de grond trekt en weggooit gebeurt dat natuurlijk niet; dan roof je energie en voedingsstoffen uit de bodem.
  • Ze balanceren de bodem. Sommige planten halen voedingsstoffen uit de diepte en maken die beschikbaar voor andere planten, bomen en het bodemvoedselweb.
  • Ze trekken nuttige insecten en vogels aan.
  • Enzovoort!

Als je niets doet, verdwijnen de pioniersplanten vanzelf: zodra ze hun functie hebben vervuld, maken ze ruim baan voor planten die iets verder in de successie staan: grassen en meerjarige planten.

Ook die verdwijnen na verloop van tijd, want verderop staan de zonminnende struiken klaar. Daartussen groeien de pioniersbomen, zoals de berk, populier en els (eigenlijk alle bomen met kleine zaden). Deze werpen op een gegeven moment zoveel schaduw, dat er schaduwminnende struiken komen (de vogels die in de bomen zitten hebben die zaadjes uitgepoept) en de zonminnende struiken verdwijnen.

Op een gegeven moment (bij berken is dat tachtig jaar) vallen de pioniersbomen dood neer, want dat is hun ecologische functie: dood neervallen. Schimmels eten de bomen op en dringen de bodem binnen. De bodem wordt steeds schimmelrijker en op een gegeven moment (dat kan meer dan honderd jaar duren) is de bodem geschikt om climaxsoorten zoals de eik en de beuk te ondersteunen. Uiteindelijk zou bijna heel Nederland in een beukenbos veranderen, want dat is hier de climaxvegetatie. Na een bosbrand of een andere natuurramp begint de successie weer (deels of helemaal) opnieuw.

In een pioniersbodem zijn er bijna geen schimmels, de bacteriën domineren. Aan het eind van de successie kan een bodem honderd tot wel duizend keer meer biomassa aan schimmels bevatten dan bacteriën. Het planten van climaxsoorten in een pioniersbodem is dan ook vragen om problemen.

In plaats van tegen de successie in te werken, zouden we gebruik moeten maken van deze natuurlijke processen. In elke fase is er wat eetbaars te vinden: (meerjarige) groenten, kleinfruit, fruitbomen, notenbomen, … We gebruiken voor 90% van ons voedsel slechts zeventien gewassen, met een extreme focus op soja, mais en graan. En die gebruiken we voornamelijk om dieren vet te mesten. En dat terwijl er twintigduizend eetbare gewassen bekend zijn; er zijn er mogelijk meer dan een miljoen.

Niet spitten

Nu je hebt geleerd over de miraculeuze en de mycorrhizale schimmels, wil je ze eigenlijk niet meer verstoren. Maar hoe produceren we dan ons voedsel? Op die vraag is geen eenduidig antwoord te geven. Elke bodem, elk persoon, elk klimaat, elk plantje, elke boom heeft zijn eigen unieke wensen. Alles wat je erover zegt of schrijft is een generalisatie, en uiteindelijk gaat het om diversiteit.

De pioniersfase gaat gepaard met allerlei ziektes, plagen en andere problemen. Toch willen we heel graag ons voedsel in deze fase produceren, dus brengen we de bodem steeds weer in de pioniersfase door te spitten, te frezen en te ploegen. Alle beschavingen die hun voeding op eenjarigen hebben gebaseerd, zijn er aan ten onder gegaan. Wij zijn geen uitzondering op deze regel. We moeten wat anders proberen om het klimaat leefbaar te houden, weer gezond te worden en voedselzekerheid te garanderen.

Het is zeker mogelijk om groente te telen zonder te spitten (no-dig gardening), maar als we meer aandacht zouden geven aan vaste gewassen, was het ook niet eens zo’n enorm probleem om zo hier en daar te spitten (behalve voor de tuinier, die vecht de hele tijd tegen plagen en ziekten en krijgt last van zijn rug). Maar de schaal waarop de planeet nu wordt omgeploegd is ongekend. Toch is dat aan het minderen: in veel landen (waar het niet zo vlak is als hier) wordt vaak niet meer geploegd omdat het te veel energie kost en enorme erosie veroorzaakt. Ze zaaien gewoon tussen de gewasresten van het jaar ervoor. De grap is dat ze jaar na jaar méér gaan produceren, terwijl ze er minder energie instoppen.

Experimenteer maar een beetje met licht schoffelen in plaats van spitten, en mulchen in plaats van wieden en zoek eens naar vaste varianten van eenjarigen, of naar soorten die zichzelf uitzaaien. Er is zoveel meer mogelijk, en er ligt nog een enorme hoop potentie onbenut.

Foto: Markus Trienke, CC BY-SA 2.0

En vraag je ook eens af of je misschien blij moet zijn met je aangevreten sla: de paardenbloemen bevatten veel meer fytonutriënten. En aan smaken kun je wennen: om de paar weken krijg je nieuwe smaakpapillen. Zoek eerst eens uit of een plant eetbaar is voordat je hem de oorlog verklaart.

En als je bodem steeds verder in balans komt, worden jouw planten steeds sterker terwijl de onkruiden (pioniersplanten) verdwijnen. En misschien mis je ze dan zó, dat je de spa weer uit het vet haalt. En op zich is daar niks op tegen. In de natuur zijn er er ook beestjes die de boel soms eens flink omwoelen: mollen, zwijnen, woelmuizen, … Daarmee creëren ze lokaal pionierssituaties, zodat de biodiversiteit toeneemt. Maar de mens is de enige die dat met hectaren tegelijk doet, en dat gaat alleen maar ten koste van de biodiversiteit.

Alle zaden zijn cruciaal

Het is natuurlijk ongelofelijk dat er uit een klein zaadje een prachtige plant of boom tevoorschijn kan komen. In de natuur produceert een plant zoveel mogelijk zaden, waarvan er maar een klein deel echt uitkomt. De rest dient tot voedsel voor een of ander beestje. Alle zaden zijn uniek en alleen die zaden die het best zijn aangepast aan de grondsoort en het lokale klimaat en op de juiste plek zijn terechtgekomen zullen ontkiemen. Zo passen planten zich in de loop van de tijd aan aan de omstandigheden. En als de omstandigheden veranderen, ontkiemen er weer andere zaadjes.

Wij laten het produceren van zaden over aan bedrijven, waardoor er generieke zaden zijn ontstaan: planten zijn aangepast aan mensenwensen, zoals smaak, vorm, kleur, formaat en dat soort dingen. Ze zijn echter niet aangepast aan de omstandigheden in jouw tuin. Ze zijn in verhouding tot de onkruiden zeer zwak.

De diversiteit aan landbouwzaden zijn we wereldwijd bijna volledig kwijtgeraakt. Foto: Petr Kratochvil, CC0 1.0

Om een gezond, stabiel systeem te hebben zouden we niet afhankelijk moeten zijn van een paar multinationals, maar zouden we zelf weer moeten leren zaden te verzamelen en te bewaren. Dan kunnen we ze ook weer weggeven om meer diversiteit te krijgen. Het boekje Zelf Zaden Telen is een goede opstap. Wellicht krijgen we dan weer planten die sterk en divers zijn, en daardoor ook gezonde voeding.

Een goede start zou kunnen zijn om bij zoveel mogelijk bedrijven zaden te kopen en door elkaar te zaaien. Je begint dan met een bredere basis. Let op: kruisbestuiving kan gevaarlijk zijn. Sierpompoen kan kruisbestuiven met de eetbare pompoen en courgette, die daardoor giftig wordt (door de stof cucurbitacine). Gelukkig wordt een pompoen daar heel bitter van, zodat de kans op vergiftiging klein is.

Veel mensen lijken er op gebrand onkruid uit te roeien, maar laten we niet vergeten dat onkruiden, en dus hun zaden, essentieel zijn voor gezonde ecosystemen.

Toegang tot grond

Een meent is een gemeenschappelijke weide. Iedereen heeft toegang tot deze weide om dieren te laten grazen. Als meerdere boeren gebruikmaken van de meent, zou er een tragedie optreden, zo zegt men. Als een van de boeren meer dieren op de meent zou laten grazen, zou dit ten koste gaan van de andere boeren, omdat er minder gras overblijft bijvoorbeeld.

Er zijn feitelijk twee oorzaken van die tragedie aan te wijzen:

  • Als de meent gemeenschappelijk gebruik is, maar de grazers het bezit van verschillende boeren zijn, dan is het in het belang van een boer om langer of met meer dieren te grazen dan de andere boeren, met overbegrazing tot gevolg. Het bezit is dus het probleem, niet de meent.
  • Vaak is er onvoldoende informatie beschikbaar: hoe weten we hoe lang er begraasd kan worden? Er moet interactie zijn tussen de verschillende boeren. In het geval van concurrentie is daar vaak geen sprake van.

Wereldwijd zien we een tragedie van de meent: de systemen zijn zo groot en complex geworden dat er steeds minder informatie beschikbaar is. Je koopt iets in de winkel, maar je hebt geen idee hoe het geproduceerd is. Zijn overbevissing, overbegrazing, vervuiling, ontbossing, slavernij of wat dan ook gevolgen van jouw aankoop? Je weet het niet, maar de meeste mensen zullen erop vertrouwen dat het allemaal wel mee zal vallen. Als je echter naar de staat van de planeet kijkt, dan zie je dat het helemaal niet meevalt.

De meent is absoluut de beste manier om toegang tot grond te verzekeren. Maar zolang er bezit is, zal de tragedie zich afspelen. Zolang de schaal van ons voedselsysteem de menselijk schaal overschrijdt ook.

Nu gaat grond naar mensen met geld. Hoe meer geld je hebt, hoe meer grond je kunt bezitten. Ongeveer 80% van de grond is in handen van 1% van de mensen. En laten we het vooral niet antropocentrisch bekijken: elk organisme heeft zijn eigen specifieke wensenlijstje, maar toegang tot grond is zeker niet alleen voor mensen een probleem.

Rotting versus rijping

Het verteren van organische materialen kan gebeuren door middel van rijping of rotting: aeroob (met zuurstof) of anaeroob (zonder zuurstof).

Fermentatie is ook anaeroob en is feitelijk gecontroleerde verrotting. De celwanden van de materialen worden wel aangetast, maar veel meer dan voorgekauwd wordt het niet. Zuurkool in een open zakje is gefermenteerd. Gefermenteerd voedsel (niet alleen zuurkool) is bijzonder gezond, omdat het levend voedsel is: de micro-organismen in het voedsel gaan interacties aan met onze darmflora, wat een goede training is voor ons immuunsysteem. Bij gebrek aan training kunnen auto-immuunziekten (een immuunreactie op lichaamseigen stoffen en cellen) en allergieën (een overdreven reactie op lichaamsvreemde stoffen) optreden.

Drijfmest is een verrottingsproduct, omdat er meestal geen lucht wordt toegevoegd aan de drijfmestput. In Nederland en België is het verplicht deze giftige derrie te injecteren. Eigenlijk zou het juist verboden moeten zijn, zoals in Duitsland. Foto: Marc Siepman

De verschillen tussen verrotting en rijping zijn bijzonder groot:

  • Bij verrottingsprocessen zijn alleen de anaerobe bacteriën actief. Deze hebben een heel andere stofwisseling, waardoor er heel veel voedingsstoffen omgezet worden in (gif)gassen:
    • zwavel (S) wordt omgezet in waterstofsulfide (H2S), bekend van de rotte-eierenlucht en gaat dus verloren;
    • er komt [waterstofchloride] vrij, opgelost in water heet dit zoutzuur, een verlies van chloride;
    • er komen koolwaterstoffen vrij, zoals het broeikasgas methaan (CH4), wat een verlies van koolstof betekent;
    • het gifgas fosfine (of fosfaan) (PH3) betekent een verlies van [fosfor];
    • er worden alcoholen geproduceerd die in concentraties van een paar moleculen per miljoen al de cellen van plantenwortels doden.
  • Bij rijpingsprocessen zijn aerobe (actino)bacteriën en schimmels betrokken:
    • voedingsstoffen zoals stikstof worden geïmmobiliseerd in de biomassa van de bacteriën en schimmels;
    • schimmels maken essentiële voedingsstoffen vrij, zoals zink, koper, magnesium, mangaan en molybdeen zodat ze opneembaar zijn voor de plant;
    • schimmels produceren vitaminen en enzymen. Een voorbeeld van zo’n enzym is chitinase. Chitinase wordt gebruikt om chitine af te breken. Chitine is het materiaal waar het exoskelet van insecten van gemaakt is (en schimmeldraden bevatten ook chitine). Planten nemen de chitinase op en kunnen zich daarmee verweren tegen insecten: als een insect het enzym proeft, vliegt deze weg – maar hij gaat niet dood! Hij is gewoon bang dat zijn exoskelet oplost door het enzym.
    • Zink is een heel belangrijke voedingsstof, die planten en dieren (zoals mensen) nodig hebben voor hun weerstand, schimmels (en wormen) maken deze vrij en beschikbaar voor de plant (en uiteindelijk voor dieren).

Het voorkomen van verrottingsprocessen kan dus enorm bijdragen aan een gezonde leefomgeving.

Composteren in het kort

Er zijn heel veel redenen om te composteren.

  • Je kunt er heel snel bodems mee herstellen die gedegradeerd zijn door kunstmest, pesticiden en zware machines en dergelijke.
  • Je brengt naast voedingsstoffen ook een enorme diversiteit aan micro-organismen terug in de bodem: een goede composthoop kan wel honderdduizend verschillende organismen bevatten. Zelfs een minieme hoeveelheid helpt al de biodiversiteit in de bodem te verhogen.
  • Planten worden gezonder en hebben minder last van ziektes. Dat komt door antibiotica en enzymen die door schimmels worden geproduceerd en opneembaar zijn voor de planten.
  • Door de enorme diversiteit is de kans dat vervuiling wordt afgebroken tot onschadelijke moleculen veel groter dan in de bodem. Zelfs lastige stoffen zoals paks (polycyclische aromatische koolwaterstoffen), dioxinen, hormonen (de pil) en antidepressiva kunnen worden afgebroken. Helemaal garanderen kun je het niet, maar in ons drinkwater zitten steeds meer ongewenste stoffen. Composteren kan een deel van de oplossing zijn.
Koude compost en wormencompost zijn verreweg superieur aan hete compost. Als compostwormen proberen te ontsnappen hebben ze het niet naar hun zin. Waarschijnlijk is het te vochtig, te warm of te licht of hebben ze geen eten meer. Foto: Toby Hudson CC BY-SA 3.0

Composteren is niet moeilijk, de natuur doet het meeste werk. Een paar aanwijzingen:

  • Om een goede composthoop te hebben, moet je zorgen voor de juiste verhouding tussen groene en bruine materialen. Dit heeft echter niets met de kleur te maken.
  • Groene materialen: alles wat relatief veel stikstof bevat. Dat zijn in de praktijk materialen die je in het voorjaar of de zomer verzamelt. Houtsnippers van levende bomen bevatten bijvoorbeeld veel stikstof (daarom warmen ze op als je ze op een hoop gooit).
  • Bruine materialen: alles wat relatief veel koolstof bevat. Dat zijn in de praktijk materialen die je in herfst en winter verzameld. In de herfst trekken bomen de meeste voedingsstoffen terug uit hun blaadjes (koolstof en calcium niet) voordat ze die laten vallen, herfstblaadjes zijn dus bruin. Als een plant zaden produceert, gaat daar de meeste stikstof naartoe. De plant zelf is dus bruin.
  • Gemiddeld gezien gebruik je drie handjes bruin op een handje groen, maar het hangt erg af van de gebruikte materialen.
  • De vochtigheidsgraad moet rond de 50% liggen. Dat is de vochtigheid van een uitgeknepen spons.
  • Koude compost is na een of twee jaar rijp, hete compost kan binnen enkele weken al rijp zijn.
  • Als de compostwormen verdwijnen is koude of wormencompost rijp.
  • Goede compost ruikt fijn – als het stinkt is het geen goede compost.

Meer weten? Hier is een samenvatting van de workshop Composteren kun je leren:

Macro- en micronutriënten

Een plant heeft sommige voedingsstoffen in grote hoeveelheden nodig, deze noemen we macronutriënten. Alle andere voedingsstoffen hebben ze in minieme hoeveelheden nodig, die noemen we micronutriënten (of sporenelementen).

De macronutriënten zijn de bekendste. Ongeveer 3% van de biomassa van de plant bestaat uit:

  • Stikstof (N): is nodig voor de opbouw van eiwitten en het zit in chlorofyl. Als er geen stikstof beschikbaar is, haalt een plant het uit de onderste blaadjes, die geel verkleuren.
  • Fosfor (P): wordt opgenomen als fosfaat. Nodig voor de energievoorziening van de plant, bloemvorming en de rijping van zaden en vruchten.
  • Kalium (K): is nodig voor de groeiregulatie, weerstand, eiwitsynthese en de fotosynthese.
  • Magnesium (Mg) is in iets minder grote hoeveelheden nodig, maar is wel essentieel: magnesium is het hart van het chlorofyl-molecuul (C55H72MgN4O5). Een gebrek levert een paarsachtige verkleuring van de blaadjes op. Dit zie je vaak in het voorjaar, maar zodra het bodemleven weer op gang komt
  • Calcium (Ca) is nodig voor de opbouw van celwanden en -membranen.
Elke voedingsstof heeft andere eigenschappen. Sommige zijn mobiel in de plant (stikstof, fosfor, kalium, magnesium), andere niet (calcium, zwavel). Tekorten aan voedingsstoffen die niet mobiel zijn uiten zich in de nieuwe blaadjes, een tekort aan voedingsstoffen die wel mobiel zijn in de onderste blaadjes (ze worden onttrokken aan de oude blaadjes om groei mogelijk te maken).

Over micronutriënten is eigenlijk onvoldoende bekend. Van een aantal weten we dat ze essentieel zijn, wat betekent dat een plant echt niet wil groeien zonder, maar van het gros is de functie niet bekend. Wat niet wil zeggen dat ze niet belangrijk zijn. Of misschien zijn ze voor de plant inderdaad niet belangrijk, maar voor mens en dier wel.

  • Een overschot van kalium of stikstof zorgt ervoor dat planten de micronutriënten minder goed opnemen.
  • Volgens sommigen zijn onze bodems gedemineraliseerd omdat we aan het einde van een interglaciaal (de periode tussen twee ijstijden) zitten. Tijdens een ijstijd schuiven er kilometersdikke ijsmassa’s over het land en vergruizen gesteenten onder hun gewicht. De fijngemalen gesteenten verspreiden zich met de wind en hermineraliseren de bodems. De plantengroei is dan ook het meest uitbundig na een ijstijd. Omdat een ijstijd misschien op zich laat wachten, kunnen we de micronutriënten terugbrengen door gebruik te maken van kleine hoeveelheden zeezout of lavameel. Zorg er in ieder geval voor dat het bodemleven eerst goed actief is voordat je een dergelijke toevoeging doet, anders kunnen ze uitspoelen en dat is zonde.
  • Door stikstofdepositie verzuren de bodems. Dit heeft tot gevolg dat bodems wel honderd keer sneller verweren dan natuurlijk is. Daardoor komen de mineralen in de bodemdeeltjes versneld vrij en kunnen daardoor uitspoelen.
  • Volgens Elaine Ingham is het nooit nodig om iets toe te voegen, het stimuleren van het bodemleven is voldoende. Het bodemleven maakt de mineralen vrij uit de bodem en maakt het beschikbaar voor de plant. Maar of dat in Nederland ook klopt, durf ik te betwijfelen. Door te hoge stikstofgehaltes en verzuring zijn we de bodem echt aan het uitwonen.
Elk soort gesteentemeel bevat weer andere voedingsstoffen. Lava is een mengsel van verschillende gesteenten en zou dus meer verschillende micronutriënten bevatten. Foto: maker onbekend.

Kunstmest: geen oplossing, maar een probleem

Kunstmest wordt al meer dan honderd jaar toegepast. Met alle gevolgen van dien. Foto: rechtenvrij (CC0)

Van pesticiden is inmiddels algemeen bekend dat we onmiddellijk moeten stoppen met het gebruik ervan. Maar over kunstmest hoor je dat niet vaak. Toch is kunstmest niet minder schadelijk.

  • Als je kunstmest toevoegt, voeg je met name stikstof (nitraat (NO3-) en ammonium (NH4+), fosfaat (PO43-) en kalium (K) toe. Dit is niet alleen een erg eenzijdig dieet, de voedingsstoffen zijn direct opneembaar voor de plant. Sinds de Groene Revolutie (na de Tweede Wereldoorlog) zijn we iets gaan doen wat we nog nooit eerder hebben gedaan: we zijn de plant rechtstreeks gaan voeden. Tot die tijd voedden we de bodem, en voedde de bodem de plant.
  • Stikstof wordt van nature gebonden door stikstofbindende bacteriën. De stikstof die in kunstmest zit wordt gebonden in een industrieel proces (het Haber-Boschproces), wat rond de 5% van het aardgasverbruik voor zijn rekening neemt (600 gram aardgas per kilo stikstof).
  • De stikstofbindende bacteriën stoppen met werken als er genoeg opneembare stikstof is. Er kan dus nooit een overschot ontstaan. Sinds het begin van de industriële stikstofbinding (1915) is de hoeveelheid stikstof in het milieu verdubbeld. Dit heeft bijgedragen aan een enorm biodiversiteitsverlies, omdat veel soorten alleen bij een laag stikstofgehalte voorkomen.
  • Het toevoegen van stikstof zonder een koolstofbron toe te voegen is niet verstandig: bacteriën worden actiever door de extra stikstof. Hun stofwisseling zorgt ervoor dat er koolstof in de atmosfeer verdwijnt in de vorm van koolstofdioxide. Net als op de composthoop is de koolstof-stikstofverhouding in de bodem heel belangrijk. Die moet ongeveer 10:1 zijn.
  • Fosfaat zit ruim voldoende in onze bodems, maar het is niet opneembaar voor planten; het is chemisch gebonden aan calcium en ijzer. Het bodemleven (schimmels en bacteriën) kan het weer vrijmaken (cheleren) maar dat bodemleven is grotendeels verdwenen. Fosfaat uit kunstmest komt uit mijnen die misschien binnen veertig jaar leeg zijn; fosfaatexporterende landen kunnen bovendien elk moment besluiten dat ze de rest voor zichzelf houden. Het is een zeer vervuilende industrie waar we niet van afhankelijk willen zijn.
  • Een teveel aan stikstof en kalium in de bodem zorgt voor een tekort aan andere voedingsstoffen in de plant. Onze voeding wordt steeds armer aan voedingsstoffen, met eufemistisch geheten ‘welvaartsziekten’ als gevolg. Magnesiumgebrek neemt inmiddels epidemische vormen aan.
  • En het veroorzaakt eutrofiëring:
Het toevoegen van stikstof in de vorm van nitraten zorgt ervoor dat de stikstof veel makkelijker uitspoelt, met eutrofiëring tot gevolg: oppervlaktewateren worden voedselrijk. Zelfs als we nu stoppen met kunstmest (en drijfmest), dan nog zouden er nog tientallen jaren nitraten uit de bodems lekken. Als er te veel voedingsstoffen in het water zitten, krijg je algenbloei (je ziet wel eens van dat groene snot in de sloten). Als de algen afsterven worden ze ontbonden door bacteriën die zuurstof aan het water onttrekken. Zo ontstaan er grote gebieden waar geen leven meer mogelijk is, op kwallen na. Er zijn wereldwijd meer dan vierhonderd dode zones. De oorzaken zijn kunstmest en intensieve veeteelt. Op plaatsen waar geen kunstmest meer wordt gebruikt, verdwijnen de dode zones langzaam maar zeker. Afbeelding: NASA.

Er zijn nog meer problemen, maar ik kom nog op stikstof terug.

Wie voedt de wereld?

Chemie- en zadenconcern Syngenta heeft wel eens gemeld dat pesticiden noodzakelijk zijn om de wereld te voeden. Dat anders de productie met 30% zou terugvallen en dat er dan honger zou komen. Maar klopt dat wel?

Landbouw creëert vooral woestijn. De Sahara is waarschijnlijk door menselijk toedoen ontstaan. Elke minuut komt er weer 23 hectare woestijn bij. Foto: REUTERS/David Rouge
  • Momenteel produceren we wereldwijd voor ongeveer 13 miljard mensen voedsel. Toch lijden bijna een miljard mensen honger. Dit zijn paradoxaal genoeg vaak boeren. Onze economie werkt verspilling in de hand; 40 of 50% van al het eten wordt weggegooid.
  • Industriële landbouw voedt maar 30% van de mensen. Ongeveer 70% van de mensen wordt door kleinschalige boeren gevoed, met name door boerinnen. Industriële landbouw produceert voornamelijk diervoeder en biobrandstoffen.
  • Wereldwijd verbruiken we ongeveer 75% van de landbouwgrond voor de productie van veevoeder: gras, (gentech) mais en (gentech) soja en wat tarwe. Nederland verkwanselt ongeveer 70% van zijn landbouwgrond (wat ongeveer 65% van het landoppervlak beslaat) aan veevoeder.
  • Daar bovenop importeren we een slordige 9 miljoen ton gentech soja en mais om aan onze enorme veestapel (meer dan een half miljard dieren!) te voeren. In Europa is het verplicht om het gebruik van genetisch gemodificeerde organismen in producten op het etiket te vermelden, maar in het geval van veevoeder hoeft dat niet. Ook in de horeca wordt vaak genetisch gemodificeerde soja-olie gebruikt, want die is lekker goedkoop.
  • De discussie gaat altijd over het produceren van zoveel mogelijk ton per hectare, maar eigenlijk moeten we kijken naar hoeveel gezondheid we van een hectare kunnen halen. Door onze boeren per ton te betalen, zeggen we in feite: “We willen dat je veel stikstof en kalium toevoegt, zodat je veel droge stof produceert. Het gaat ons niet om de voedingswaarde”. Inmiddels is onze voeding ongeveer 75% van zijn voedingswaarde verloren sinds de Tweede Wereldoorlog. En als we dan massaal met een chronisch voedingsstoffengebrek rondlopen grijpen we naar de supplementen en chemische farmaceutica.
Zeventig procent van wat er in de supermarkt te koop is, heeft geen werkelijke voedingswaarde. Michael Pollan noemt het ‘voedselachtige substanties’. Foto: Lyza, CC BY-SA 2.0

Ik vind het helemaal geen rare gedachte dat we iedereen kunnen voeden zonder de natuur te schaden: ons voedsel ís natuur. Ik vind het wel een rare gedachte om ons voedsel met schadelijke chemicaliën te produceren. Dit kan alleen maar tijdelijk zijn. Wie wil er nou tijdelijk de wereld voeden?

De stikstofkringloop

Wortelgestel van een vlinderbloemige met wortelknolletjes. Foto: Rowan Adams, CC BY-SA 4.0

Ongeveer 78% van een droge atmosfeer bestaat uit stikstof. Planten hebben altijd stikstof nodig om te kunnen groeien – ze zijn ermee omringd, maar ze kunnen er niets mee. Luchtstikstof moet eerst omgezet worden in ammonium (NH4+) voordat ze deze kunnen opnemen. Daar hebben ze bacteriën voor nodig! Rhizobiumbacteriën zijn symbionten die met miljoenen tegelijk in de wortelknolletjes van vlinderbloemigen leven. Ze binden (of fixeren) daar luchtstikstof (distikstof of N2) in ammoniumvorm (het zijn diazotrofen). Van dat ammonium maken ze aminozuren en eiwitten; het overschot is voor het gewas dat daar hetzelfde mee doet. De plant geeft door middel van fotosynthese aangemaakte koolhydraten (exudaten) aan de bacteriën en voorziet ze op die manier van energie – stikstof binden kost nu eenmaal veel energie.

  • Op zure grond ontwikkelen de wortelknolletjes zich slecht. Maar voor rode klaver is een hogere pH belangrijker dan voor bijvoorbeeld witte klaver, dus het kan per plant verschillen.
  • Alleen als je een wortelknolletje doorsnijdt en het is van binnen roze/rood, dan bindt het stikstof. Alleen als er onvoldoende opneembare stikstof in de bodem zit, bindt de bacterie stikstof en anders niet. Er kan dus nooit een overschot ontstaan zolang de bodem niet verstoord wordt. Als die situatie echter te lang aanhoudt kan een bacterie verdwijnen. Ook verdwijnen de bacteriën als er geen symbiont voor ze is: als er een jaar of vijf geen vlinderbloemigen van een bepaalde soort hebben gestaan, kan de juiste bacterie verdwenen zijn. De plant zal dan proberen met een andere streng een symbiose aan te gaan, maar dit kan minder efficiënt zijn.
  • Als je vlinderbloemigen wilt gebruiken voor de stikstofbinding, is het handig om te weten dat de plant de gebonden stikstof voor een groot deel naar zijn zaden zendt (ze zijn eiwitrijk). Om profijt te hebben van de gebonden stikstof, moet je de plant dus afknippen/maaien voor of tijdens de bloei.

Vrijlevende stikstofbinders

Er zijn ook vrijlevende bacteriën en archaea die stikstof fixeren. Deze kunnen uitbundig voorkomen in basische en neutrale bodems, maar niet in zure. De bijdrage van vrijlevende stikstofbinders, zoals Beijerincka, Azosprillum (aeroob) en Clostridium (anaeroob), wordt geschat op 4 kg stikstof per ha per jaar. Van Azotobacter (aeroob) wordt gezegd dat dit gemiddeld 20 kilo per ha is. De aanwezigheid van minerale stikstof uit kunstmest of uit stikstofdepositie zorgt ervoor dat de bacteriën minder goed kunnen werken en afsterven.

Een vereenvoudigde weergave van de stikstofkringloop. Illustratie: publiek domein

Symbiotische en vrijlevende stikstofbinders zijn dus de eerste stap in de stikstofkringloop. De stikstof komt in ammoniumvorm in de bodem terecht.

  • Ammonium (NH4+) is opneembaar voor planten, maar als de pH rond de wortels van de plant boven de 5 uitkomt, wordt het ammonium door bacteriën genitrificeerd: het wordt omgezet naar nitraat (NO3-). Nitrificerende bacteriën krijgen hun energie uit de oxidatie van stikstofverbindingen. Bepaalde soorten, zoals Nitrosomonas, zetten het ammonium om in nitriet. Andere soorten, zoals Nitrobacter, zetten het nitriet daarna om naar nitraat en dan kan het weer opgenomen worden door een plant.
  • Planten nemen het ammonium of het nitraat op, zodat ze weer kunnen groeien. Het is dan geïmmobiliseerd, zodat het niet meer kan uitspoelen. Met name nitraat spoelt namelijk heel makkelijk uit, wat voor eutrofiëring zorgt.
  • Gelukkig zijn er ook denitrificerende bacteriën, die overtollig nitraat om kunnen zetten in het onschadelijke luchtstikstof.
  • Als de plant sterft of opgegeten wordt, komt de stikstof via de uitwerpselen (of stoffelijke resten) van het organisme weer in de bodem terecht in ammoniumvorm.
  • Minder dan 10% van de natuurlijke stikstofbinding gebeurt bij ontladingen tijdens onweer: bij bliksem komt voldoende energie vrij om het luchtstikstofmolecuul (N2) te breken.

Deze weergave van de stikstofkringloop is sterk vereenvoudigd, want stikstof heeft vele verschijningsvormen. Zo komt er veel ammoniak (NH3) vrij door de vee-industrie en veel distikstofmonoxide (N2O) door kunstmestgebruik. Deze zorgen respectievelijk voor stikstofdepositie en opwarming van de Aarde.

Meer lezen: Stikstof: essentieel maar lastig – deel 1: de natuurlijke stikstofkringloop

 
Online cursus humisme