In Nederland hebben we meer mest dan dat we op het land kunnen gebruiken. Mede daardoor is de nutriëntenkringloop niet goed gesloten. Foto: Hans Engbers / Shutterstock
Hoe zorg je dat gewassen voldoende nutriënten binnenkrijgen zonder dat daarbij schade ontstaat voor het milieu en klimaat? Die vraag probeert hoogleraar Wim de Vries met wereldwijd onderzoek te beantwoorden. Op basis van zijn bevindingen zoekt hij naar oplossingen voor het beter sluiten van kringlopen. Gezien de huidige stikstofcrisis is daar misschien wel meer dan ooit behoefte aan.
Waar we jarenlang nauwelijks iets hoorden over stikstof, is het onderwerp inmiddels niet meer uit het nieuws weg te denken. Dat begon met het oordeel van de Raad van State in 2019 dat we de stikstofuitstoot in Nederland drastisch moeten beperken. Afgelopen zomer volgden de kabinetsplannen die met name voor de landbouw – met een aandeel van 60 procent de grootste uitstoter van stikstof – ingrijpende gevolgen hebben.
Schadelijke impact door te hoge concentraties
Stikstof wordt onder meer verspreid via bemesting van het land, vertelt Wim de Vries, hoogleraar Milieusysteemanalyse bij Wageningen University & Research (WUR). “Omdat er meer stikstof in de bodem belandt dan gewassen opnemen, ontstaat een overschot aan nitraat, een verbinding van stikstof en zuurstof. Dat veroorzaakt verzuring, waardoor de bodem minder vruchtbaar wordt. Wanneer nitraat uitspoelt naar grondwater kunnen drinkwaterbronnen verontreinigd raken.”
Uitstoot naar de lucht – waar stikstof in verbinding met waterstof ammoniak vormt – heeft weer nadelige impact op omliggende natuur. De Vries: “Doordat sommige planten goed groeien door stikstof en andere juist niet, neemt de biodiversiteit af. Verder is stikstof schadelijk voor het klimaat. De stikstofverbinding lachgas is namelijk een broeikasgas en draagt daarmee bij aan klimaatverandering.” Met zijn promotieonderzoek naar effecten van stikstof- en zwaveldepositie stond De Vries aan de basis van de kritische depositiewaarde van stikstof.
Slecht gesloten kringlopen
Samen met fosfaat vormt stikstof de belangrijkste voedingsstof in mest voor gewassen. De Vries: “In veel landen is de nutriëntenkringloop niet goed gesloten. In Nederland komt dat bijvoorbeeld doordat we voor de beperkte ruimte een enorme veestapel hebben. Hierdoor importeren we veel veevoer en zitten we met een grote hoeveelheid mest.”
“
Het liefst wil je nutriënten benutten op de plek waar ze vandaan komen
Stikstof en fosfaat zijn de belangrijkste voedingstoffen in dierlijke mest. Foto: Kletr / Shutterstock
Omdat boeren deze mest door het mestquotum maar deels zelf mogen gebruiken, moet een deel worden geëxporteerd. Om te zorgen dat gewassen toch voldoende voedingsstoffen binnenkrijgen, wordt kunstmest gebruikt. Bij de productie hiervan wordt veel CO₂ uitgestoten. De Vries: “Dat is dus ook onwenselijk. Het liefst wil je nutriënten benutten op de plek waar ze vandaan komen.”
Kijken naar het totale systeem
De Vries doet al bijna veertig jaar onderzoek naar effecten van nutriënten op bodem-, lucht- en waterkwaliteit en twintig jaar naar het efficiënt benutten van nutriënten en sluiten van kringlopen. Naast stikstof en fosfaat gaat het hierbij ook om andere nutriënten, zoals kalium, calcium, magnesium en zwavel.
De Vries, bij WUR verbonden aan het Wagenings Instituut voor Milieu en Klimaatstudies (WIMEK): “De kern van mijn vakgebied is om met kennis van alle nutriëntenbalansen te zoeken naar enerzijds de optimale gewasproductie en anderzijds beperking van milieuproblemen. Dat totaalplaatje is essentieel. Lange tijd heeft de politiek zich steeds apart beziggehouden met wetgeving op onderdelen van het probleem. Bijvoorbeeld het terugbrengen van ammoniak, het reduceren van fosfaattoevoer of het terugdringen van lachgas en methaanemissies, zonder de onderlinge samenhang te bekijken. Dat betekent dat boeren wettelijk verplicht waren om maatregelen te treffen die bijvoorbeeld ammoniakemissie verlagen maar lachgasemissie verhogen.”
Met veldonderzoek, experimenten en literatuurstudies verzamelt De Vries met mede-onderzoekers data over het gebruik van mest, opname van nutriënten door gewassen en de hoeveelheid die accumuleert in de bodem en verdwijnt naar lucht en water. Omdat dit per gebied verschilt, is dat een enorme operatie.
China is als ’s werelds grootste landbouwproducent een interessant onderzoeksland wanneer gekeken wordt naar de effecten van fosfaat. Foto: chinahbzyg / Shutterstock
“Je moet niet alleen kijken naar gewassen, maar ook naar het lokale klimaat, landgebruik en bodemtype. We zijn bijvoorbeeld bezig met de evaluatie van langdurige experimenten in China. Als ‘s werelds grootste landbouwproducent is dat een ontzettend interessant onderzoeksland. We kijken onder meer wat het betekent als je over een periode van dertig jaar op een plek heel veel of juist een beetje fosfaat gebruikt.”
Daarnaast doet De Vries met een onderzoeksgroep experimenten in Zambia met maïsteelt. “Daarbij kijken we naar verschillende verhoudingen aan nutriënten en wat er gebeurt als je een bepaald nutriënt weglaat. Wanneer ontstaan er problemen voor het gewas of de bodem en wanneer is de balans juist goed?”
Modelberekeningen voor wel tienduizenden combinaties
Al deze data worden vervolgens verwerkt in modellen. De Vries: “Hiermee kunnen we berekeningen en voorspellingen doen. Wat gebeurt er met de gewasopbrengst als je op die plek met die hoeveelheid nutriënten het land bemest? En welke effecten heeft dat op bodem, lucht- en waterkwaliteit?”
Modelberekeningen worden gedaan voor wel tienduizenden combinaties van landgebruik, bodemeigenschappen en klimaat. De uitkomsten en inzichten hieruit droegen onder meer bij aan het bepalen van de planetary boundaries van stikstof en ruimtelijk gespecificeerde grenzen binnen Europa.
Ook bieden de modelvoorspellingen volgens De Vries handvatten voor de evaluatie van innovaties in de landbouw. Hierbij onderscheidt hij vijf type maatregelen. “De eerste heeft betrekking op voer. Met het juiste type voer kun je zorgen dat een koe minder stikstof en fosfaat uitscheidt en tegelijkertijd gezond blijft en voldoende melk en vlees produceert.”
“
De kern van mijn vakgebied is om met kennis van alle balansen te zoeken naar de optimale gewasproductie en de beperking van milieuproblemen
In een emissiearme stal, waarbij poep en plas gescheiden wordt, krijg je minder ammoniakvorming. Foto: Shutterstock
Ook emissiearme stallen bieden uitkomst, vervolgt De Vries. “Hierin worden poep en plas gescheiden, waardoor je minder ammoniakvorming krijgt. Een andere maatregel is precisielandbouw, waarbij je de opname van nutriënten door het gewas verhoogt. Deze efficiëntie hangt af van onder meer het type mest, het tijdstip waarop je bemest en de plaats waar je bemest.”
De laatste twee opties zijn grondbewerking en gewasrotatie. De Vries: “Gewasrotatie betekent dat je op een stuk land elk jaar een ander gewas teelt. Beide maatregelen dragen bij aan gezonde bodemkwaliteit. Ze zorgen onder meer voor minder af- en uitspoeling van mineralen, minder erosie en meer biodiversiteit.”
Alleen maatregelen in de landbouw niet genoeg
Hoewel deze vijf maatregelen van groot belang zijn voor de vermindering van verliezen van stikstof en broeikasgassen erkent De Vries dat er meer nodig is. “We zullen ook sterker moeten inzetten op kringlooplandbouw, waardoor we minder stikstof en fosfaat via veevoer invoeren. Daarnaast zal de veestapel moeten inkrimpen. Er wordt nu gesproken over halveren, maar wanneer je ook inzet op innovatie en kringlooplandbouw is een beduidend lagere reductie mogelijk.”
De Vries benadrukt wel dat het van belang is op welke schaal we de kringloop sluiten. “Een gesloten kringloop an sich zegt nog niet zoveel. In principe is er nu ook sprake van een gesloten kringloop, maar dan op mondiale schaal. Maar dat zorgt dus regionaal voor grote problemen, zoals overschotten of juist tekorten aan nutriënten.”
Beter zou het volgens hem zijn om een kringloop per gebied te sluiten, bijvoorbeeld binnen een provincie of district. “Daarbinnen kun je dan voedsel verbouwen, vee houden en de mest inzetten op het land. Helemaal perfect is een gesloten een kringloop op boerderijniveau, maar dan moet elk boerenbedrijf gemengd zijn. En dat is een utopie.”
Online
Lees meer over duurzaam beheer van nutriënten
Lees meer over het onderzoek van het Wagenings Instituut voor Milieu en Klimaatstudies (WIMEK)
Deel dit artikel