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

Onderzoek laat zien dat wereldwijd het organische stofgehalte in landbouwgronden verder blijft afnemen. Een organisch koolstofgehalte (SOC in het Engels) onder de 2% en een gehalte van organisch materiaal, (SOM in het Engels), onder de 3,4% wordt gezien als een grens, waaronder de kwaliteit van de bodem sterk gaat afnemen. Zonder koolstof wordt de bodem stof en is het een dood en onvruchtbaar medium.

Koolstof in de bodem 

De stoffen die nodig zijn voor het leven zitten in de lucht (O₂, CO₂, N₂, H₂O) of in de bodem. De 2 belangrijkste cycli hierbij zijn de koolstof- en de nitraatcyclus. Bij de nitraatcyclus heb ik al stil gestaan in een eerdere blog.

Bron: http://goldcoastpermaculture.org.au/studio-village-garden-install/soil-cycle/

 

Koolstof zit in de bodem in de vorm van organisch materiaal. Er wordt onderscheid gemaakt tussen Soil Organic Matter (SOM, het totaal aan organisch materaal) en Soil Organic Carbon (SOC, het deel van het organisch materiaal wat koolstof is). SOM kan van alles zijn: wortels van afgestorven planten, maar ook de verteerde plantenresten (de uitwerpselen van het bodemleven) die door het bodemleven de bodem worden verwerkt  (zie de blog over het bodemleven).

Bij SOM is in het verleden onderscheid gemaakt in een actief en een stabiel deel. De laatste stand van de wetenschap is dat het vooral snel en langzaam beschikbaar komt. Het langzame deel is voornamelijk de humus. Het snelle deel zijn de makkelijk verteerbare organische materialen: dit zijn simpele suiker en eiwitverbindingen, zoals jong groen, microbiele cellen en eenvoudige afvalproducten van deze microben; eigenlijk dus het fast food voor de bodem. Deze delen verteren makkelijk, waarmee de stoffen die hierin zitten ook makkelijk beschikbaar komen in de bodem. Eiwitten bevatten veel stikstof, dus met de afbraak van deze materialen komt de stikstof vrij voor gebruik. Deze makkelijk verteerbare materialen worden echter volledig geconsumeerd en laten daardoor weinig organisch materiaal in de bodem achter.
De meer complexe verbindingen, celluloses en lignines, breken veel langzamer af, en deze verbindingen leveren daardoor een bijdrage aan de opbouw van humus in de bodem.

De koolstof in de bodem (de SOC) heeft een impact op veel verschillende aspecten in de bodem: De bodem structuur verbeterd bijvoorbeeld (de bodemaggregaten zijn stabieler), het water vasthoudend vermogen wordt vergroot, de structuur wordt beter, waardoor de beluchting verbeterd, maar ook het cation-exchange-complex en daarmee de bodemvruchtbaarheid wordt verbeterd etc.

Bron: http://www.soilquality.org.au/factsheets/how-much-carbon-can-soil-store

 

Het fastfood in de bodem wordt vooral afgebroken door de bacterien, schimmels daarentegen zijn specialisten in het afbreken van koolstofrijke verbindingen, zoals hout (zie de eerdere blog over het bodemleven). Zij leveren dan ook een belangrijke bijdrage aan het beschikbaar maken van deze koolstof in de bodem. Maar zelf leveren ze ook een belangrijke bijdrage: Sinds 1996 weten we dat Endomycorizal netwerken (meer dan 90% van de planten leeft in symbiose met mycorizal schimmelnetwerken, het overgrote deel hiervan zijn de endomycorizal netwerken) de stof glomaline produceren. Dit is een soort lijn die maakt dat zich in de bodem aggregaten (zie de afbeelding hieronder) vormen. In deze aggregaten wordt water zeer goed vast gehouden, maar zand, silt en klei worden ook gebonden in deze aggregaten, waardoor erosie wordt beperkt. Tevens wordt hiermee ook bijvoorbeeld woestijnvorming voorkomen. Glomaline zelf bestaat voor ongeveer 1/3 uit koolstof, ook in deze lijm wordt dus koolstof vastgelegd.

Bron: http://www.permaculturenews.org/images/soil_macroaggregates_details_large.jpg

Een gezonde bodem = een koolstofrijke bodem

Koolstof in de bodem is dus van groot belang, zonder koolstof in de bodem is het zand, silt en klei, maar geen bodem. Door de koolstof wordt het een bodem, waarin water wordt vast gehouden, waarmee de bodem vruchtbaar wordt, etc. In tijden van klimaatverandering is de bodem echter ook een belangrijk opslaglocatie voor CO₂ opslag! Door een gezonde bodem met een hoog SOC dalen de CO₂ concentraties en kan klimaatverandering worden verminderd, of zelfs kan worden tegengegaan. Onderstaande video legt dat helder uit.

Verbeterde voedselproductie 9                 Verbeterde voedselproductie 11