artikel afdrukken
bionieuws 9, 26-05-2012

achtergrond
Ondergronds onterecht onbemind

De schijnwerpers staan vaak op bovengronds leven, terwijl juist bodemleven het ecosysteem aanstuurt. NIOO-ecoloog Wim van der Putten ziet echter een ondergrondse inhaalslag. ‘Logisch, want als we begrazingseffecten, exotenintroductie of mondiale kringlopen echt willen begrijpen, kunnen we de bodem niet links laten liggen.’

Door Gert van Maanen
© bionieuws


Uit het oog, uit het hart. Een gezegde dat bij uitstek van toepassing lijkt op onze relatie met de bodem. ‘We zijn er als mensen vooral goed in bodem aan het oog te onttrekken, door grond te bebouwen of te bestraten’, vertelt bodemecoloog Wim van der Putten van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW). ‘Door stadsuitbreiding en de aanleg van wegen en parkeerterreinen is in de Europese Unie de laatste tien jaar een oppervlakte grond ter grootte van het land Luxemburg afgesloten. In zulke gesealde gronden leven hooguit nog wat bacteriën en protozoa: in ecologisch opzicht zijn het woestijnen’, vervolgt hij. Van der Putten bezet tevens de buitengewone leerstoel functionele biodiversiteit in Wageningen en is mede-initiatiefnemer van het Global Soil Biodiversity Initiative. Dat wil door middel van betere kennis-benutting de rol van bodemleven in voedselproductie, behoud van ecosystemen en mondiale kringlopen bevorderen.

‘Van alle soorten leeft naar schatting ongeveer een kwart in de bodem, maar er zijn weinig knuffelsoorten bij. Het gaat vooral om micro-organismen en beestjes als pissebedden, springstaarten, nematoden en wormen’, aldus Van der Putten. Alleen al in naamgeving heeft de bodem volgens hem een imagoprobleem. ‘Voor veel mensen staat grond gelijk aan een smerig laagje onder je schoenen, dat je zo snel mogelijk moet afvegen. Ook veel biologen hebben de bodem lang onderschat.

‘Maar sinds een jaar of tien, vijftien is er sprake van een inhaalslag.’ Die is volgens Van der Putten vooral het gevolg van het inzicht dat veel bovengrondse ecologie eigenlijk alleen te begrijpen is in samenhang met interacties met het ondergrondse leven. Dat het type bodem en de lokale bodemvruchtbaarheid zich weerspiegelen in het bovengrondse deel van de vegetatie was al wel gemeengoed. ‘Relatief nieuw is de erkenning dat interacties met het ondergrondse leven ook de verdediging van planten tegen bovengrondse herbivoren beïnvloeden. Bij tritrofe of multitrofe interacties is vaak een hele reeks bovengrondse en ondergrondse organismen betrokken. Wat je uiteindelijk te zien krijgt, is vooral het gevolg van interacties die je niet direct ziet’, aldus Van der Putten.

Gevecht
Bijna klassiek is inmiddels het onderzoek naar helmgrasgroei in de duinen, waarbij Van der Putten nauw betrokken was. Vaak is de aanplant van helmgras om duinen vast te leggen niet succesvol; dit hangt samen met complexe ondergrondse interacties. Zo blijken cystevormende en wortellaesie-aaltjes jonge helmgraswortels te beschermen tegen dieper in de bodem zittende wortelknobbelaaltjes. Van der Putten: ‘Of de groei van helm wordt afgeremd is het resultaat van een gevecht tussen nematoden in het duinzand. De nematodendiversiteit is functioneel voor de groeikracht van helmgras en in zekere zin essentieel voor onze kustverdediging.’

De exotische Amerikaanse vogelkers kon uitgroeien tot een plaag in de Nederlandse bossen. Dat is mede te wijten aan het ontbreken van bodemschimmels die de vogelkersverspreiding normaal gesproken controleren. Het past volgens Van der Putten in de groeiende reeks voorbeelden van onder- en bovengrondse controles en evenwichten. ‘Van steeds meer vegetatietypen is duidelijk dat ze vooral het resultaat zijn van ingewikkelde terugkoppelingen tussen nematoden, bodemziekten en planten. Ook spelen andere boven- en ondergrondse plaagorganismen, symbionten en bodemorganismen die organische stof omzetten een rol.’ Verder zijn ook grote grazers volgens hem niet alleen aan het werk; ze ontvangen hulp of tegenwerking van ondergrondse grazers. Juist doordat bodemorganismen minder beweeglijk zijn dan bovengrondse grazers, dragen zulke complexe interacties bij aan variatie in vegetatiediversiteit en veroorzaken ze mozaïekpatronen in de vegetatie. ‘Een goede natuurbeheerder moet kennis hebben van het bodemleven, want veel dynamiek in de natuur is het resultaat van koppelingen tussen het onder- en bovengrondse. Wat je uiteindelijk als natuur krijgt, is het gevolg van een reeks interacties’, vat Van der Putten samen.

Bewustwording
Bodemorganismen leveren tal van essentiële diensten aan het ecosysteem op het gebied van onder andere nutriëntenkringlopen en bodemstructuur (zie ook: ‘Biochar: een koolstofnegatief wondermiddel?’ en ‘Regenworm versnelt broeikasgasuitstoot’). Omdat kennis hierover vaak verspreid aanwezig is, richtten NIOO en Wageningen UR in 2010 het Centrum voor Bodemecologie op, met Van der Putten als een van de initiatiefnemers. ‘We zijn in Nederland en Europa het grootste centrum op het gebied van bodemecologie. De uitgangspositie is goed en er is genoeg talent, maar in de opleidingen is bodemecologische kennis maar mager ingevuld. Als centrum willen we die invulling stimuleren en doorstroming van kennis naar toepassing bevorderen.’ In het biodiversiteitsjaar 2010 lukte het de Europese Unie een Europese atlas van de bodembiodiversiteit uit te laten brengen, maar Van der Putten wil graag meer investeren in bewustwording. Middelen daarvoor zijn lesmaterialen, websites en demonstratieprojecten. ‘Als ik een zak geld had zou ik graag op meer plaatsen de bodem zichtbaar maken om mensen vaker een kijkje te bieden in de verborgen wereld van het ondergrondse.’

Kader: Biochar: een koolstofnegatief wondermiddel?
Een kleine hype, maar wel omstreden: biochar. Simpel gezegd gaat het om het gebruik van verkoolde biomassa als bodemverbeteraar in de landbouw. Daarmee slaan boeren twee vliegen in een klap: ze bevorderen de bodemvruchtbaarheid en leggen langdurig koolstof vast. De vastlegging gaat klimaatverandering tegen, doordat koolstof aan de atmosfeer wordt onttrokken. Als die biomassa dan ook nog gebruikt wordt om voedselproductie te verhogen, snijdt het mes aan twee kanten.

‘Biochar heeft zeker een aantal pluspunten, maar er zijn ook risico’s. We weten nog niet wat biochar precies in de bodem doet. Bovendien krijg je het niet eenvoudig weer uit de bodem, als je het er een keer in hebt gebracht’, waarschuwt Wagenings bodemkwaliteitonderzoeker Simon Jeffery. Samen met zijn collega Tess van de Voorde is hij initiatiefnemer van de workshop Biochar: the Soil is the Limit die 24 en 25 mei in Wageningen werd gehouden. Onder de sprekers bevond zich de Amerikaanse bodemonderzoeker Johannes Lehmann van het International Biochar Initiative. Lehmann verwijst graag naar de Terra Preta de Indio: door precolumbiaanse indianen met houtskool verrijkte gronden met een verhoogde productiviteit. ‘Aan die Terra Preta worden welhaast magische eigenschappen toegeschreven, maar experts zijn verdeeld in hoeverre de vergelijking met biochar opgaat. Er wordt nu van alles onder de noemer van biochar gebracht. In het kader van de biobased economy wordt geëxperimenteerd met allerlei pyrolysesystemen waarin biomassa in biobrandstof en biochar wordt omgezet’, aldus Jeffery.

Bij pyrolyse wordt door zuurstofarme verhitting biomassa omgezet in biobrandstof en blijft een verkoold restproduct over. Deze kool is bruikbaar als brandstof of als koolstofrijke bodemverbeteraar. Afhankelijk van de productiewijze kan biochar honderden tot wellicht duizenden jaren als koolstofbron in de bodem functioneren. ‘Het is manier om koolstof langere tijd vast te leggen en dus vooral een manier om tijd te winnen’, vertelt

Jeffery. In een recente meta-analyse (Agriculture, Ecosystems and Environment, 23 september 2011) berekende hij dat door toepassing van biochar de landbouwproductie met 10 tot 14 procent kan toenemen. Vooralsnog niet genoeg om de 70 procent toename in voedselproductie te halen die volgens voedsel- en landbouworganisatie FAO binnen veertig jaar nodig is om de groeiende wereldbevolking te voeden.

Jeffery en Van de Voorde zijn vooralsnog huiverig over hemelbestormende plannen om afval zoals autobanden te pyrolyseren en als bodemverbeteraar toe te passen. ‘Er zijn nog veel dingen uit te zoeken en er is tijd nodig om toepassingen van biochar op duurzaamheidsaspecten te toetsen’, aldus Van de Voorde. Beiden onderzoeken in een veldexperiment wat de gevolgen zijn van biochar op bodemorganismen op voormalige landbouwgrond. Van de Voorde: ‘We willen kijken naar effecten op langere termijn. Liefst zo lang mogelijk, maar zeker voor vijf jaar.’

Kader: Regenworm versnelt broeikasgasuitstoot
Regenwormen zijn waarschijnlijk slechte bondgenoten in de strijd tegen broeikasgassen. De grondvretertjes zijn prima in staat organisch materiaal tot meer dan een halve meter in de bodem te brengen, maar lijken verder vooral omzettingen te versnellen. ‘Uit onze experimenten blijkt dat de aanwezigheid van wormen zowel de uitstoot van CO2 als N2O bevordert’, vertelt promovendus Ingrid Lubbers van de sectie Bodemkwaliteit van Wageningen Universiteit. ‘Voor CO2-uitstoot is de toename 33 procent en voor N2O zelfs 39 procent.’ Ze baseert zich op de recentste, nog niet-gepubliceerde onderzoeksgegevens van haar begeleider Jan Willem van Groenigen. Hij weegt de uitstoot van broeikasgassen kwantitatief af tegen koolstofvastlegging in de bodem.

Vooral de substantiële extra uitstoot van het lachgas N2O zal klimaatonderzoekers de wenkbrauwen doen fronsen. N2O staat namelijk bekend als een bijna driehonderd keer zo effectief broeikasgas als kooldioxide. Het gas is een bijproduct van de biologische stikstofkringloop in de bodem. Lubbers: ‘In onze labopstelling gebruiken we met isotopen gelabeld stikstof en koolstof. Daarmee kunnen we onder gecontroleerde omstandigheden de omzettingen naar N2O en CO2 per eenheid gestabiliseerde koolstof meten. Dit doen we in speciale bodemkolommen waaraan we organische stof en al dan niet regenwormen toevoegen’.

In het wormenmengsel zitten vertegenwoordigers van de drie onderscheidbare ecologische groepen: de strooiseleters die bovenin de bodemkolom leven, de grondeters die dieper in de bodem leven en de pendelaars die boven strooisel verzamelen en dat via hun verticale gangenstelsel diep in de bodem brengen. Doordat zulke wormen dagelijks tien tot dertig keer hun eigen lichaamsgewicht eten en weer uitpoepen, mengen ze de bodem tot op meters diepte. ‘Die wormenpoep vormt zogeheten biogene aggregaten die de mineralisatie en koolstofstabilisatie door micro-organismen beïnvloeden’, legt Lubbers uit. ‘Dat regenwormen de uitstoot van broeikasgassen stimuleren moet je wel in dat perspectief zien. Ze versnellen waarschijnlijk de koolstof- en stikstofcyclus. Dat komt ons in het licht van klimaatverandering slecht uit, maar het doet niks af van het duidelijke positieve effect van regenwormen op bodemstructuur en –vruchtbaarheid.’