Nieuwe managementbenaderingen, behandelconcepten en instrumenten ter ondersteuning van de besluitvorming voor duurzame landbouw
Om de groeiende bevolking te voeden, worden intensieve landbouwmethoden grootschalig toegepast, waaronder het wijdverbreide gebruik van meststoffen en bestrijdingsmiddelen. Enkele van de negatieve effecten zijn: verhoogde hoeveelheden broeikasgassen (BKG’s), zoals stikstofoxide, kooldioxide en methaan; vervuiling van watermassa’s door landbouwchemicaliën en nutriënten; en aangetaste bodems door verloren organisch materiaal en verminderde biodiversiteit. Het door de EU gefinancierde project INSPIRATION (Managing soil and groundwater impacts from agriculture for sustainable intensification) heeft een aantal belangrijke wetenschappelijke vorderingen geboekt om deze effecten aan te pakken. “We begrijpen nu beter hoe de concentraties van broeikasgassen in grondwater op stroomgebiedschaal worden beïnvloed door de wisselwerking tussen hydrogeologische, hydrogeochemische en grondgebruiksprocessen”, aldus projectcoördinator Steven Thornton van de Universiteit van Sheffield, gastheer van het project. INSPIRATION identificeerde specifieke omstandigheden in watervoerende grondlagen die ertoe leiden dat deze nutriënten kunnen worden omgezet in stikstofoxide, methaan en kooldioxide, die vervolgens in de atmosfeer terecht komen. Dit is waardevol voor het kwantificeren en beheren van de regionale uitstoot van broeikasgassen.
Behandelconcepten
Als Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Network bestond het project uit 15 multidisciplinaire beginnende onderzoekers die technologische oplossingen aan de hand van laboratorium-, veld- en modelleringsstudies hebben getest, bemonsterd, gemonitord en geëvalueerd, zowel op boerderij- als op stroomgebiedschaal. Omdat afvalwater van boerderijen het oppervlaktewater en grondwater vervuilt met stikstof en fosforhoudende verbindingen, ontwikkelde INSPIRATION behandelconcepten waarbij deze uitspoeling van nutriënten wordt tegengegaan met behulp van natuurlijke materialen (zoals zeoliet, houtsnippers, compost). Verschillende mengsels van nutriënten en de eerder beschreven natuurlijke materialen werden in laboratoria getest in batch- en kolomexperimenten om de beste combinatie te vinden wat betreft permeabiliteit, adsorptie en levensduur. Het team ontwierp vervolgens een oplossing voor afwateringsscenario’s van melkveehouderijen. Ook werd het gebruik van afvalmedia in gronddraineringssystemen onderzocht voor het vastleggen en vervolgens terugvoeren in de grond van fosfor in de vorm van meststof. Dit is een duurzame oplossing om de invloed van nutriënten op water te verminderen, terwijl het gebruik van minerale meststoffen wordt gereduceerd. Bovendien werd een biosensor ontwikkeld om het herstel van grond die is aangetast door zware metaalverontreiniging te monitoren. “Deze innovatie meet de biologische beschikbaarheid van metalen in de bodem, wat een betere bodemgezondheidsindicator is dan meting van de totale chemische concentraties. Door metaalconcentraties te identificeren die giftig zijn voor micro-organismen in de bodem, kunnen grondbezitters herstelmaatregelen nemen”, merkt Thornton op. Bodems die zware metalen bevatten, werden vermengd met biochar. Dit adsorbeert deze verbindingen, waardoor hun biologische beschikbaarheid voor micro-organismen wordt verminderd, wat weer leidt tot verbeterde bodemfuncties. Tests bevestigden de prestaties van de biosensor bij het bewaken van het herstel van de bodem.
Ondersteuning bij besluitvorming
Als ondersteuning bij het selecteren van lokaal gewonnen materiaal voor de behandeling van nutriëntenoverschotten in het afvalwater van melkveehouderijen, werd een open toegankelijk ondersteunend besluitvormingsinstrument, FarMit, ontwikkeld. FarMit bevat een gegevensbank van 75 materialen die zijn beoordeeld aan de hand van prestatie- en kostencriteria. Het werd met succes getest in België, Ierland en de Verenigde Staten, met verschillende landbouwpraktijken en nutriëntenscenario’s. “Het instrument verbetert de beperking van de vervuiling aan de bron, waarbij lokaal beschikbaar materiaal opnieuw wordt gebruikt, waardoor de transport- en bedrijfskosten worden verlaagd”, voegt Thornton toe. Daarnaast werd een modellerings- en beslissingsondersteunend kader gecreëerd om de effecten van verschillende managementtechnieken te kwantificeren ten opzichte van indicatoren, zoals de opbrengst van gewassen, het organische koolstofgehalte van de bodem en stikstofuitspoeling. Het instrument beoordeelt afwegingen op beheergebied om een duurzame productie te maximaliseren, terwijl de milieueffecten tot een minimum worden beperkt. “Omdat indicatoren van oudsher afzonderlijk worden geëvalueerd, is dit uniek”, legt hij uit. “Het nieuwe kader werkt ook op verschillende schaal. Het kan de landbouwproductiviteit, de bodemkwaliteit en de milieubescherming in heel Europa evalueren, voor verschillende combinaties van gewas, bodem en klimaat.” Het onderzoek, de technieken en de instrumenten van INSPIRATION ondersteunen belangrijke EU-wetgeving en -beleid, met name de Kaderrichtlijn Water en andere op het gebied van nitraten, grondwater, het duurzaam gebruik van bestrijdingsmiddelen, de Europese Green Deal en de Thematische strategie voor bodembescherming. Deze verplichten lidstaten tot het nemen van maatregelen die het duurzame gebruik van natuurlijke hulpbronnen op de lange termijn beschermen, herstellen en waarborgen.
Keywords
INSPIRATION, bodem, landbouw, koolstof, stikstof, organische verontreinigende stoffen, broeikasgassen, grondwater, afwatering, nutriënten, meststoffen, kader ter ondersteuning van de besluitvorming, melkveehouderij, biosensor