Bodem en klimaatverandering

Klimaatverandering wordt vaak beschouwd als een proces dat in de atmosfeer plaatsvindt. Bij de fotosynthese onttrekken planten inderdaad koolstofdioxide aan de atmosfeer. Maar het in de atmosfeer aanwezige koolstofdioxide heeft ook uitwerkingen op de bodem, aangezien koolstof die niet wordt gebruikt voor plantengroei boven het grondoppervlak, naar de wortels van een plant wordt geleid, die de koolstof afgeven aan de bodem. Indien de bodem ongemoeid wordt gelaten, kan koolstof een stabiele vorm aannemen om voor een periode van duizenden jaren te worden vastgelegd. Een gezonde bodem kan dus bijdragen tot een beperking van de klimaatverandering.

Bodemsoorten verschillen wat betreft de mate waarin zij in staat zijn koolstof op te slaan. De koolstofrijkste bodemsoort is veen, dat voornamelijk in Noord-Europa, het Verenigd Koninkrijk en Ierland wordt aangetroffen. Grasland kan eveneens een grote hoeveelheid koolstof per hectare opslaan. Daarentegen is de bodem in warme en droge gebieden in Zuid- Europa minder rijk aan koolstof.

Klimaatverandering zorgt voor extra druk op de bodem

In sommige delen van Europa kunnen hogere temperaturen tot sterkere vegetatie leiden, waardoor meer koolstof in de bodem wordt opgeslagen. Evenwel kunnen hogere temperaturen de afbraak en mineralisatie van het organische materiaal in de bodem bevorderen, met een vermindering van het koolstofgehalte als gevolg.

De afbraak van het koolstofhoudende organische materiaal in stabiele veengebieden wordt daarentegen tegengehouden door de lage zuurstofconcentratie in het water. Indien dergelijke gebieden droogvallen, kan het organische materiaal snel worden afgebroken, waarbij koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer vrijkomt.

Er zijn reeds aanwijzingen dat het vochtgehalte in de bodem door stijgende temperaturen en veranderingen in neerslagpatronen wordt beïnvloed. Volgens voorspellingen zal dit proces zich doorzetten en in de periode 2021-2050 tot een algemene verandering van het bodemvochtgehalte tijdens de zomer in grote delen van Europa leiden, met inbegrip van een sterke afname in het Middellandse Zeegebied en een lichte stijging in het noordoosten van Europa.

Door de toenemende koolstofdioxideconcentratie in de atmosfeer wordt het organische materiaal in de bodem mogelijk sneller afgebroken door microben, waardoor potentieel zelfs meer koolstofdioxide zou kunnen worden uitgestoten. De afgifte van broeikasgassen door de bodem zal naar verwachting vooral hoog zijn in het verre noorden van Europa en Rusland,waar door smeltende permafrost grote hoeveelheden methaan vrijkomen, een veel krachtiger broeikasgas dan koolstofdioxide.

Het totale effect valt nog niet te voorspellen, aangezien de grond in verschillende gebieden verschillende hoeveelheden broeikasgassen opneemt of afgeeft. Wel bestaat er een duidelijk risico dat het warmere klimaat tot gevolg heeft dat meer broeikasgassen uit de bodem vrijkomen, waardoor het klimaat in een zelfversterkend proces verder wordt opgewarmd.

Koolstofopslag door landen bosbouw

Klimaatverandering is niet de enige factor die het risico in de hand werkt dat de bodem van een koolstofput verandert in een bron van emissies. De manier waarop we grond gebruiken, kan duidelijk van invloed zijn op de hoeveelheid koolstof die erin kan worden opgeslagen.

Momenteel neemt de in de Europese bossen vastgelegde koolstofvoorraad door een gewijzigd bosbeheer en veranderingen in het milieu toe. Rond de helft van die koolstofvoorraad wordt door de bosgrond gebonden. Wanneer bossen worden aangetast of gekapt, komt de erin opgesloten koolstof echter weer vrij in de atmosfeer. In dit geval kunnen bossen zich zelfs ontwikkelen tot netto koolstofbronnen.

Door het omploegen van landbouwgrond worden de afbraak en de mineralisatie van organisch materiaal versneld. Ter bevordering van de vastlegging van koolstof en nutriënten in de bodem stellen wetenschappers voor om de grondbewerking te beperken, complexe vruchtwisselingen toe te passen, zogenaamde bodembedekkende gewassen aan te planten en gewasresten op de akkers te laten liggen. Door gewasresten vóór en tijdens het inzaaien te laten liggen, kan het risico van bodemerosie worden beperkt. Een dergelijke bescherming is van essentieel belang als men bedenkt dat het duizenden jaren duurt voordat een bodemlaag van slechts een paar centimeter wordt gevormd. Een beperking van de grondbewerking houdt in dat de bodem minder wordt opgebroken en omgewoeld. Landbouwmethoden waarbij geen of weinig bodembewerking plaatsvindt, gaan echter vaak gepaard met een intensiever gebruik van chemische meststoffen, die weer andere negatieve effecten op het milieu kunnen hebben.

Omdat in de organische landbouw dierlijke mest wordt ingezet, kan zich diep onder het bodemoppervlak weer organische koolstof vormen. Voorts heeft organische landbouw het voordeel dat de uitstoot van broeikasgassen wordt verminderd doordat geen chemische meststoffen worden gebruikt. Volgens berekeningen van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (UN Food and Agriculture Organization — FAO) zijn de CO2-emissies per hectare in de organische landbouw 48 tot 66 % lager dan in de conventionele landbouw.

Opvallend is echter dat bij de productie van bepaalde biobrandstoffen de hoeveelheid koolstof die in de bodem wordt opgeslagen, wordt verminderd. Uit een recente studie blijkt dat biobrandstoffen die uit maïsresten worden gewonnen, de totale uitstoot van broeikasgassen verhogen doordat het organische materiaal niet terugkeert in de bodem maar als brandstof wordt verbruikt. Over het geheel genomen bieden passende land- en bosbouwpraktijken een enorm potentieel voor bodemherstel en voor de onttrekking van CO2 aan de atmosfeer.

Steden beschermen met een gezonde bodem

Nadat huizen in het Belgische dorp Velm in de buurt van Sint-Truiden in 2002 vijf keer waren overstroomd door modderstromen, drongen de bewoners er bij de gemeente op aan om iets te ondernemen. In het bewuste gebied deden zich regelmatig problemen met modderstromen voor door watermassa's die van onbeplante akkers afstroomden en sedimenten meevoerden. Om dit probleem op te lossen bekeken de autoriteiten op welke manier de grond dienst kon doen om de huizen te beschermen. Zij besloten een aantal maatregelen te nemen zoals de aanplant van bodembedekkende gewassen in de winter, wanneer de bodem onbedekt is en zo overstromingen in de hand werkt. Tevens werd besloten gewasresten op de akkers te laten liggen om de erosie aan banden te leggen. Door deze maatregelen, die het natuurlijke systeem herstellen, konden overstromingen door modder ondanks de soms zware regenval sinds 2002 worden voorkomen.

Overstromingsbeheer en -preventie is slechts één van de essentiële functies van een gezonde bodem. We zullen in de toekomst wellicht in toenemende mate een beroep op deze functie moeten doen naarmate zich frequenter extreme weersomstandigheden zoals zware regenval zullen voordoen en de gevolgen daarvan ernstiger worden.

De bodem zal daarnaast op tal van andere manieren bepalen welke gevolgen wij van de klimaatverandering ondervinden. Een goed doorlatende bodem biedt bescherming tegen hittegolven doordat grote hoeveelheden water in de grond worden opgeslagen, wat een matigend effect op de temperatuur heeft. Dit is vooral belangrijk in de steden, waar door een verhard grondoppervlak (bodemafdekking) zogenaamde hitte-eilanden kunnen ontstaan.

Een aantal Europese steden maakt reeds gebruik van deze bodemfuncties. Zo werd bijvoorbeeld in het Gomeznarropark in Madrid de doorlaatbaarheid van de grond hersteld, voor beplanting gezorgd en wateropslag in de bodem mogelijk gemaakt. Deze oplossing is inmiddels op andere locaties in Madrid en de rest van Spanje overgenomen.

Herstel van ecosystemen

Uit recente wetenschappelijke gegevens komt duidelijk naar voren dat het herstel van bepaalde ecosystemen ertoe kan bijdragen koolstof aan de atmosfeer te onttrekken. Zo is een actief herstel van veengronden een doeltreffend middel gebleken om het verlies van organische koolstof als gevolg van het afgraven van turf voor energiewinning te compenseren (31). Volgens een studie van het Gemeenschappelijk Centrum voor onderzoek van de Europese Commissie (32) is de omzetting van akkerland in grasland de snelste manier om de in de landbouwgrond opgeslagen hoeveelheid organische koolstof te verhogen.

Helaas valt recentelijk een aantal omgekeerde trends te constateren. Tussen 1990 en 2012 is de totale oppervlakte aan akkerland, land voor meerjarige teelten, weidegronden en arealen met halfnatuurlijke vegetatie in Europa kleiner geworden. Meer concreet heeft dit „ruimtebeslag" door de omzetting van grond voor stedelijke bouwprojecten en de aanleg van wegen en andere infrastructuur in Europa tussen 1990 en 2006 geresulteerd in een daling van de productiecapaciteit van de cultuurgrond met 0,81 %. Dergelijke ruimtelijke projecten leiden vaak tot de afdekking van de bodem met een ondoordringbare laag. Afgezien van mogelijke problemen op het gebied van voedselzekerheid komt dit neer op een beperking van het vermogen van de Europese grond om organische koolstof op te slaan, overstromingen te voorkomen en de temperatuur te matigen.

Bij een goed beheer kan de bodem ertoe bijdragen de hoeveelheid broeikasgassen te verminderen en de samenleving aan te passen aan de ernstigste gevolgen van de klimaatverandering. Als we echter niet goed met de beschikbare bodem omgaan, kan dit al snel leiden tot een verergering van de problemen van de klimaatverandering.