Landbouw en klimaat

In dit artikel wordt ingegaan op de relatie tussen landbouw en klimaat.
Het klimaat verandert door o.a. een toename van broeikasgassen in de atmosfeer. Ook de Nederlandse landbouw draagt hieraan bij en zal hier de gevolgen van ondervinden. Daarentegen heeft landbouw bijvoorbeeld de ruimte voor de productie van duurzame energie en beheert de landbouw organische stofstromen waarin het broeikasgas kooldioxide is vastgelegd.

Inleiding

Het klimaat verandert door o.a. een toename van broeikasgassen in de atmosfeer. Ook de Nederlandse landbouw draagt bij aan deze toename en zal de gevolgen van klimaatverandering ondervinden. Daarentegen heeft landbouw bijvoorbeeld de ruimte voor de productie van duurzame energie en beheert de landbouw organische stofstromen waarin het broeikasgas kooldioxide is vastgelegd.
Agrosectoren hebben het convenant ‘schoon en zuinig’ getekend. Daarmee wordt de intentie getoond te werken aan het broeikaseffect. Maar hoe werkt dit zogenaamde 'broeikaseffect' eigenlijk? Op wat voor manieren heeft de landbouw invloed op de uitstoot van broeikasgassen en wat zijn de mogelijkheden voor de landbouw om die uitstoot te verminderen? Wat voor onderzoek wordt er gedaan in de landbouw om beter om te gaan met het klimaat?

Uitstoot broeikasgassen en opwarming aarde

Broeikasgassen in de atmosfeer zorgen ervoor dat een deel van de warmtestraling van de aarde wordt vastgehouden. Een toename van broeikasgassen in de atmosfeer heeft daardoor opwarming van de aarde tot gevolg dat zijn weerslag heeft op het klimaat^1,2. Ook in Nederland is de gemiddelde temperatuur gestegen. Volgens het KNMI lag in Nederland de temperatuur van de maanden januari, februari en maart de laatste 15 jaar van de twintigste eeuw zo’n 2 graden hoger dan daarvoor. Gemiddeld gezien zal hierdoor de winter later beginnen, waardoor het groeiseizoen langer wordt, het zal minder koud worden en intensiever en langduriger regenen. In de zomer zullen er meer zware buien voorkomen en zullen het aantal hittegolven toenemen.
Deze klimaatwisseling zal effect hebben op de groei van het gewas, maar ook op de ontwikkeling van ziekten en plagen. Neem bijvoorbeeld de bladluis. Bij elke graad stijging van de temperatuur in het voorjaar komen bladluizen negen tot negentien dagen eerder tevoorschijn. Bij een langer groeiseizoen hebben plagen als bladluizen bovendien de mogelijkheid om zich vaker voort te planten en dus een grotere populatie op te bouwen.

Welke broeikasgassen zijn er?

Er zijn drie gassen die een bijdrage leveren aan het broeikaseffect: kooldioxide (CO₂), methaan (CH₄) en lachgas (N₂O). Omdat niet alle gassen een gelijke bijdrage leveren aan het broeikaseffect, wordt een omrekenfactor per gas gehanteerd om zo tot een waarde te kunnen komen. Deze waarde wordt de "CO2-equivalent" genoemd. Lachgas weegt het zwaarst: ca 300 keer meer dan kooldioxide. Methaan weegt ca. 25 keer zwaarder.
In Nederland werd in 2007 in totaal 222 miljard kg CO2-equivalenten uitgestoten (CBS, 2010). Daarvan werd 13% uitgestoten door de primaire productielandbouw. Als de hele voedselketen wordt meegerekend, is de uitstoot in CO2-equivalenten ongeveer het dubbele.
Landelijk levert de uitstoot van kooldioxide de grootste bijdrage. In de primaire landbouw dragen alle drie de gassen ongeveer evenveel bij. Dat betekent dat de landbouw 4% van de totale uitstoot aan kooldioxide voor zijn rekening neemt, 61% van de lachgas- en 56% van de methaanemissie. In deze berekeningen is de verandering van de organische stofvoorraad in de bodem niet meegenomen. Wanneer het organische stof gehalte in de bodem afneemt, wordt er extra kooldioxide in de atmosfeer gebracht.

Vormen van energie

Bij de opwekking van energie uit fossiele brandstoffen komt kooldioxide vrij die voorheen jarenlang vastgelegd lag in de diepe bodem. Gebruik van deze energie levert daarmee een bijdrage aan het broeikaseffect. Ongeveer 93% van alle energie is van fossiele afkomst. De rest is afkomstig van hernieuwbare bronnen als wind- en waterkracht en zonenergie. Wel wordt fossiele energie gebruikt voor het maken van de installaties, maar deze energie-investering wordt al snel gecompenseerd door de hernieuwbare energie die wordt opgewekt.
Op een bedrijf wordt onderscheid gemaakt tussen gebruik van directe en indirecte energie. Tevens is het mogelijk op het boerenbedrijf zelf groene energie op te wekken.

Directe energie

Directe energie wordt gebruikt tijdens bewerkingen op het bedrijf door de verbranding van diesel, benzine of LPG en door gebruik van elektriciteit.
Nieuwe trekkers gaan steeds zuiniger om met brandstof. Uit onderzoek blijkt dat het mogelijk is het brandstofgebruik tot 20% te laten dalen³ door de afstelling van landbouwmachines te optimaliseren. Methoden zijn: de gewichtsverdeling van een trekker perfectioneren, de bandenspanning te verlagen en de ploeginstellingen en het motortoerental aan te passen.
Gekoelde bewaring van landbouwproducten kost veel energie. Minder energie is nodig bij een lager elektriciteitsverbruik in bewaarplaatsen door een betere isolatie. Een efficiënter gebruik van de apparatuur kan leiden tot energiebesparing, bijvoorbeeld door het koelproces beter in te regelen of warmte terug te winnen. Er kan ook energie bespaard worden door restwarmte van apparatuur nuttig te gebruiken, bijvoorbeeld voor het verwarmen van stallen.

Indirecte energie

De productie van grondstoffen als pesticiden, meststoffen en trekkers kost energie. Daarnaast is energie nodig voor het transport van de producent naar de consument. Zo is er logischerwijs minder energie nodig voor het transport van lokale producten dan voor het transport van internationale producten. Maar niet alleen de afstand is bepalend, ook het vervoermiddel. Transport per vliegtuig kost ongeveer 100x meer energie per afgelegde kilometer dan transport per zeeboot. Aanschaf van grondstoffen kost daarmee energie.
Indirecte energie kan bespaard worden door zuinig om te gaan met grondstoffen. Er komen steeds meer technieken op de markt die gericht zijn op lager gebruik van grondstoffen bij behoudend teeltresultaat. Precisiebemesting is bijvoorbeeld een methode om minder mest te gebruiken. Een ander voorbeeld is spuiten met behulp van beslissings ondersteunende systemen (BOS).

Energieproductie

Landbouwbedrijven hebben de ruimte en de middelen om zelf (groene) energie op te wekken. Deze energie kan gebruikt worden ter vervanging van fossiele energie waardoor de toename van broeikasgassen in de atmosfeer wordt verkleind. Op een bedrijf is er ruimte om windmolens te plaatsen of zonnepanelen op het dak van de schuur te plaatsen. Ook is het mogelijk mest te vergisten. Mestoverschotten en gewasresten worden samen in een vergister gebracht, waarbij tijdens het vergistingsproces methaan (biogas) vrijkomt en digestaat overblijft. Methaan is een directe vorm van energie en het digestaat kan gebruikt worden als meststof op de akker. De eigenschappen van digestaat worden verder onderzocht zoals de bemestende waarde en het effect op het bodemleven. Ook wordt er gekeken hoe de samenstelling van digestaat gerelateerd is aan de soort mest en gewasresten die gebruikt zijn.
Het doorontwikkelen van mestvergisters is in volle gang. Zo kan de rentabiliteit worden verhoogd als de restwarmte nuttig wordt gebruikt. In het project 'Energierijk' wordt een vergister in combinatie met een ethanol productie-installatie gebouwd. De restwarmte van de vergister wordt gebruikt voor de ethanolproductie, terwijl de reststroom van de ethanolproductie als input voor de vergister wordt gebruikt. Daarnaast wordt algenteelt in dit onderzoek meegenomen. De algen groeien van het vrijgekomen digestaat, kooldioxide en nitraten en maken gebruik van de restwarmte. De algenbiomassa wordt weer gebruikt in de vergister. Algen zijn een goede bron van biomassa voor energie. Algenteelt concurreert namelijk niet met land voor voedselproductie.
Mestvergisting leent zich goed voor samenwerking tussen akkerbouw en veehouderij. Want mest van de veehouderij in combinatie met gewasresten uit de akkerbouw is de input voor de vergister. Naast de vrijgekomen energie kan de restwarmte van de vergister gebruikt worden voor het verwarmen van stallen of kassen. Het overgebleven digestaat kan toegepast worden op de akker.

Vastlegging broeikasgassen

Het broeikaseffect wordt veroorzaakt door een toename van broeikasgassen in de atmosfeer en kan gecompenseerd worden door het weer vastleggen van broeikasgassen in de bodem of in hout. Dit proces heet mitigatie.
Een methode om kooldioxide vast te leggen is het verhogen van het organische stofgehalte in de bodem. Dat kan door het inbrengen van gewasresten of het gebruik maken van groenbemesters. Een andere methode is het inbrengen van verkoolde koolstof in de bodem. Door verhitting van biomassa onder zuurstofloze omstandigheden ontstaat het product 'Biochar' wat voornamelijk uit koolstof bestaat, waarbij tevens biogas ontstaat. Na inwerking in de bodem heeft Biochar mogelijk positieve effecten op de bodem en de gezondheid van het gewas doordat de koolstof mineralen en vocht vasthoudt (te vergelijken met de werking van Norit). Onderzoek naar de mogelijkheden voor toepassing van Biochar in de Europese landbouw is onlangs gestart. Het werd al toegepast in landen als Australië en Amerika.

Lachgas

Lachgas is een belangrijke bron van broeikasgasemissies in de akkerbouw. Lachgas vervluchtigt uit meststoffen en komt vrij tijdens afbraak van organische stof in de bodem onder zuurstofarme omstandigheden. Bodemverdichting heeft hierdoor invloed op de emissie van lachgas uit de bodem. Uit mest komt het grootste gedeelte van het lachgas vrij door directe vervluchtiging na blootstelling van de meststof aan de buitenlucht. Een klein gedeelte komt vrij na een chemische reactie van de eveneens vervluchtigde ammoniak en na een chemische reactie van het uitgespoelde nitraat. Niet alle mestsoorten veroorzaken dezelfde emissie. Een klimaatbewuste keuze tussen meststoffen is echter lastig, omdat er nog andere aspecten meespelen als bodemvruchtbaarheid en gewasproductie. Beter is het daarom om bewust om te gaan met de bewaring en de toepassing van een meststof. Tijdens de bewaring van dierlijke meststoffen komt veel lachgas vrij. Het beste is het als de opslagduur zo kort mogelijk is. Als mest opgeslagen wordt, is emissie lager in een opslagplaats die goed is afgesloten van de buitenlucht en waar uitspoeling gering is. Met behulp van nieuwe technologie is het mogelijk de hoeveelheid mest af te stemmen op de stand van het gewas. De hoeveelheid uitspoeling is tevens lager als rekening gehouden wordt met het tijdstip van bemesting. Bij dierlijke mest komt stikstof vrij gedurende het gehele jaar. Teelt van groenbemesters kan in de herfst en winterperiode de stikstof vasthouden.

Er loopt in Nederland uitgebreid onderzoek naar teelt bij minimale grondbewerking in combinatie met vaste rijpaden. De lachgasemissie is lager bij de toepassing van rijpaden, omdat er minder bodemverdichting plaatsvindt. Minimale grondbewerking zorgt ervoor dat de organische stof in de bovenste laag van de grond blijft en minder snel wordt afgebroken. De organische stof in de bovenste laag geeft bescherming bij heftige regenval en houdt langer vocht vast, zodat de bodem beter bestand is tegen lange droogteperioden. Achterwege laten van ploegen in het najaar biedt meer mogelijkheden voor de teelt van groenbemesters. Groenbemesters beschermen de bodem, leggen organische stof vast, voorkomen stikstofuitspoeling en zijn goed voor de bodemstructuur.

Methaan

Van alle methaanproductie in de landbouw komt 20% vrij in de akkerbouwsector door anaerobe biologische afbraak tijdens opslag van mest (rundvee, varkens en kippen). Methodes om minder methaan te laten ontsnappen tijdens opslag zijn beluchting van mest, de zuivering van lucht door biofilters of grond en verbranding van lucht uit mestopslag⁴. De grootste bron (ca. 80%) van de methaanemissie komt voort uit de rundveehouderij door persfermentatie bij herkauwers⁵. Het voerrantsoen heeft effect op de hoeveelheid methaanemissie bij pensfermentatie. Zo leidt een voerrantsoen met meer ruwvoer tot een hogere emissiefactor. Een positieve ontwikkeling heeft al plaatsgevonden sinds 1995. De rundveestapel is namelijk kleiner geworden waardoor de methaanemissie is gedaald: het melkquotum nam nauwelijks toe, maar de melkgift per koe wel.

Adaptatie

Adaptatie betekent dat ecosystemen zich aanpassen aan veranderde (klimaat)omstandigheden.
Door de klimaatverandering wordt in Nederland een ander weerspatroon verwacht. Neerslag zal bijvoorbeeld heviger zijn in korte perioden, er zullen langere droogte perioden voorkomen. Daarnaast zullen er nieuwe zieken en plagen gaan voorkomen en zal, door de zeespiegelstijging, meer verzilting gaan optreden. Onderzoek kijkt naar de groei van planten bij droogte, hitte, waterstress en groei op zilte bodems. Een rijk bodemleven zou daarom kunnen bijdragen aan de weerbaarheid van een ecosysteem. De relatie tussen organische stof, het bodemleven en adaptatie wordt onderzocht.

Kooldioxidebalans op een bedrijf

Er zijn voor verschillende sectoren rekentools ontwikkeld waarmee telers kunnen nagaan hoe groot  de broeikasgasemissie is op hun bedrijf. In een Excelsheet worden alle bewerkingen, gebruikte grondstoffen en aanwezige apparatuur ingevuld. Het programma berekent dan de input en output van kooldioxide op het bedrijf. Voor de tuinbouw is deze rekentool beschikbaar op de website van het Productschap Tuinbouw.

Geraadpleegde bronnen

1. KNMI (2010). Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut. Ministerie van Verkeer en Waterstaat. http://www.knmi.nl/klimaatverandering_en_broeikaseffect/klimaat_en_klimaatverandering/deel_1.html. Bekeken Mei 2010.
2. Boerderij (2010). http://www.boerderij.nl/Mechanisatie/Foto-Video/2005/11/Brandstofverbruik-20--omlaag-BOE015868W/. Bekeken, Mei 2010.
3. Folkert, RJM, Peek, CJ (2001). Onderbouwing emissieprognose van de niet-CO2-broeikasgassen in de MV5. Achtergronddocument bij de Nationale Milieuverkenning 5. RIVM rapport 773001018.