Agro-ecosystemen: boerderijen als vereenvoudigde ecosystemen
Een agro-ecosysteem is een ecosysteem dat wordt beheerd voor voedsel, vezels of brandstof. Vergeleken met een natuurlijk ecosysteem heeft het:
- Weinig biodiversiteit: vaak een monocultuur (één gewas), waarbij onkruid, plagen en concurrenten worden verwijderd.
- Korte voedselketens: gewas → mens, of gewas → vee → mens. Bij elke stap omhoog in een voedselketen gaat ongeveer 90% van de energie verloren, dus plantaardig voedsel voedt per hectare meer mensen dan vlees.
- Extra input: energie uit fossiele brandstof (machines, het maken van kunstmest), water, voedingsstoffen en bestrijdingsmiddelen. Energie-efficiëntie = voedselenergie eruit ÷ energie erin; intensieve systemen steken vaak meer energie erin dan traditionele.
- Open kringlopen van voedingsstoffen: de oogst haalt voedingsstoffen weg, dus ze moeten worden aangevuld.
Landbouwsystemen lopen uiteen van extensief (weinig input per hectare, bijvoorbeeld nomadische veehouderij) tot intensief (veel input, hoge opbrengst per hectare), en van zelfvoorzienend (voor het gezin) tot commercieel (voor de verkoop).
Betere genen bij gewassen en vee
- Veredeling (selectieve fokkerij): kies ouders met nuttige eigenschappen (hoge opbrengst, korte stengels, ziekteresistentie, meer melk) en kruis ze over vele generaties.
- Hoogopbrengende variëteiten (HYV's): tarwe en rijst met korte stengels die meer energie in het graan steken en niet omvallen bij zware bemesting.
- Genetische modificatie (GM): een gen van een andere soort overbrengen, bijvoorbeeld Bt-katoen maakt zijn eigen insecticide; Golden Rice maakt vitamine A.
- Genenbanken en zaadbanken bewaren wilde verwanten en oude variëteiten als bron van nuttige genen.
Zorgen: verlies van genetische diversiteit (als veel boerderijen dezelfde variëteit telen, treft één ziekte ze allemaal), afhankelijkheid van het elk jaar kopen van zaad, genenstroom naar wilde planten, en discussie over de veiligheid van GM en de macht van grote bedrijven.
De Groene Revolutie
De Groene Revolutie (vanaf de jaren veertig in Mexico, in de jaren zestig en zeventig verspreid over Azië en Latijns-Amerika) was een pakket van:
- HYV-zaden van tarwe, rijst en mais
- irrigatie (kanalen, pompputten)
- synthetische kunstmest (vooral stikstof)
- bestrijdingsmiddelen en onkruidverdelgers
- mechanisatie (tractoren, dorsmachines)
Voordelen: de graanopbrengst werd grofweg twee tot drie keer zo groot, hongersnoden werden zeldzamer, voedsel werd goedkoper en landen als India konden zichzelf van graan voorzien. Meer voedsel van hetzelfde land verminderde ook de druk om bos te kappen.
Problemen: rijkere boeren met water en krediet profiteerden het meest; kleine boeren kwamen in de schulden; het voedingspatroon werd smaller, met nog maar een paar graansoorten; het grondwater daalde; de bodem verloor organisch materiaal; vervuiling en resistentie van plagen namen toe.
Milieugevolgen van landbouw
- Eutrofiëring: te veel nitraat en fosfaat spoelt in meren en rivieren → algenbloei → algen sterven → bacteriën gebruiken de zuurstof op → vissen sterven.
- Verzilting: op hete, droge plekken verdampt irrigatiewater en blijven zouten achter in de bovengrond, waardoor gewassen het moeilijk krijgen.
- Wateroverlast in de bodem en dalende grondwaterstand door te veel irrigeren en te veel oppompen.
- Bodemerosie en bodemverarming: ploegen, kale akkers, overbegrazing en het weghalen van heggen laten wind en water de bovengrond meenemen; zware machines persen de grond samen; het organisch materiaal neemt af.
- Problemen met bestrijdingsmiddelen: resistentie bij plagen, schade aan bijen en andere soorten die niet het doel zijn, bioaccumulatie en biomagnificatie in voedselketens.
- Verlies van biodiversiteit en leefgebied: het kappen van bossen en wetlands, monoculturen.
- Broeikasgassen: CO₂ van brandstof en het ruimen van land, methaan van koeien en overstroomde rijstvelden, lachgas van kunstmest.
Sociale en economische invloeden op landbouw
Wat boeren telen en hoe, hangt van meer af dan van bodem en klimaat:
- Markten en prijzen: hoge prijzen voor een verkoopgewas moedigen boeren aan om daarop over te stappen.
- Overheidsbeleid: subsidies, gegarandeerde minimumprijzen, goedkope stroom of kunstmest kunnen te veel gebruik van water of van één gewas aanmoedigen.
- Landbezit: heel kleine of gepachte percelen houden boeren af van langetermijnzorg voor de bodem.
- Toegang tot krediet, techniek en kennis.
- Voedingspatroon en vraag: een stijgende vraag naar vlees vraagt veel meer land en water dan plantaardig voedsel.
- Handel en supermarkten: vraag naar uniforme, goedkope producten.
Landbouw duurzamer maken
- Gewasrotatie en vlinderbloemigen (bonen, linzen, klaver) binden stikstof en doorbreken de levenscyclus van plagen.
- Geïntegreerde plaagbestrijding (IPM): houd plagen in de gaten; gebruik natuurlijke vijanden, resistente variëteiten en vallen; spuit alleen als het nodig is.
- Minimale of geen grondbewerking, bodembedekkers, mulchen, ploegen langs de hoogtelijnen en terrassen verminderen erosie.
- Zuinige irrigatie: druppel- en sproeisystemen in plaats van onderwater zetten; water geven op basis van bodemvocht.
- Precisielandbouw: gps en sensoren brengen kunstmest alleen aan waar het nodig is.
- Agroforestry en heggen: bomen beschutten de grond, slaan koolstof op en geven dieren een thuis.
- Biologische landbouw: geen synthetische kunstmest of bestrijdingsmiddelen; vaak lagere opbrengst, maar een rijker bodemleven.
Het doel is duurzame intensivering: meer voedsel van hetzelfde land met minder schade.
Probeer zelf: het kunstmestexperiment
Doe tuinkers- of mosterdzaad in vier bekers aarde. Geef ze gewoon water en water met een heel klein, een gemiddeld en een groot snuifje plantenvoeding. Vergelijk na 10 dagen de lengte: de groei neemt toe en vlakt dan af (afnemende meeropbrengst), en te veel kan de wortels verbranden. Zoek in de vrije 3D-stap het kunstmestniveau waarbij de opbrengst hoog is maar de vijver schoon blijft.
Belangrijke formules en begrippen
- Agro-ecosysteem = beheerd, vereenvoudigd ecosysteem met input van mensen
- Energie-efficiëntie van landbouw = voedselenergie eruit ÷ energie erin
- Pakket van de Groene Revolutie: HYV-zaden + irrigatie + kunstmest + bestrijdingsmiddelen + machines
- Eutrofiëring: voedingsstoffen → algenbloei → afbraak → weinig zuurstof → vissen sterven
- Verzilting: irrigatiewater verdampt → zouten blijven achter in de bovengrond
Uitgewerkte voorbeelden
1. Leg uit waarom HYV-tarwe met korte stengels goed past bij veel kunstmest.
Kunstmest maakt de graanaren zwaar. Hoge traditionele tarwe zou omvallen (legering) en het graan zou rotten. Korte, stevige stengels houden de zware aren overeind en de plant steekt meer energie in graan in plaats van in stro.
2. Een rivier onder een akker wordt in de zomer groen en de vissen sterven. Leg de reeks gebeurtenissen uit.
Regen spoelt te veel nitraat en fosfaat van de velden de rivier in. Algen groeien snel (bloei) en houden het licht tegen. Als ze sterven, breken bacteriën ze af en gebruiken ze de opgeloste zuurstof op. Vissen en andere dieren stikken. Dit is eutrofiëring.
3. Beoordeel de Groene Revolutie in India.
Positief: de opbrengst van tarwe en rijst werd vele malen groter, hongersnood bleef uit en India kon zichzelf voeden. Negatief: de winst bleef vooral in geïrrigeerde gebieden en bij rijkere boeren; het grondwater in Punjab daalde sterk; de bodem raakte verzilt en arm aan organisch materiaal; het gebruik van bestrijdingsmiddelen nam toe. Al met al redde ze miljoenen mensen van honger, maar ze schiep duurzaamheidsproblemen waarvoor nu nieuwe methoden nodig zijn.
Veelgemaakte fouten
- Zeggen dat kunstmest altijd de opbrengst verhoogt. De opbrengst vlakt af (afnemende meeropbrengst) en het extra vervuilt vooral.
- Verzilting (zout dat achterblijft als irrigatiewater verdampt) verwarren met wateroverlast (te veel water in de bodem).
- Alleen voordelen of alleen problemen van de Groene Revolutie opschrijven. Een goed examenantwoord geeft een evenwichtige beoordeling.
- Sociale en economische factoren vergeten. Beleid, prijzen en landbezit bepalen de landbouw net zo goed als het klimaat.