Wetenschappers testen de effecten van bodembiodiversiteit op gewassen en koolstof

Wat leeft er onder de oppervlakte?


ft-logo-130-table

  © The Financial Times Limited 2020. All Rights Reserved. FT and Financial Times are trademarks of the Financial Times Ltd. Not to be redistributed, copied or modified in any way.

Rabobank is solely responsible for providing this translation and the Financial Times Limited does not accept any liability for the accuracy or quality of the translation.


By Clive Cookson, Science Editor

De leukste scheikundige proefjes uit mijn schooltijd hadden te maken met bodemdiversiteit. We goten kannen met mosterdwater op stukken gras en grond – en telden hoeveel regenwormen en andere bodemdieren uit de aarde omhoog kwamen om te ontsnappen aan de irriterende vloeistof. En hoewel wij ons als schoolkinderen verbaasden over het aantal dieren dat omhoog kwam gekropen, was dit natuurlijk nog maar een oneindig kleine fractie van de feitelijke populatie.

Broodnodige biodiversiteit

Volgens het European Soil Data Centre (ESDAC) bevat een theelepel landbouwgrond meer dan een miljard bacteriën van duizenden verschillende soorten, een miljoen andere eencellige organismen, een miljoen schimmels en honderden grotere dieren zoals wormen en insecten. Wetenschappers weten allang dat deze biodiversiteit – net als fysieke en chemische eigenschappen als brosheid en zuurgraad – belangrijk zijn voor de bodem om plantaardig leven te ondersteunen, en dus ook landbouwgewassen. Maar ze weten nog lang niet alles over bodembiodiversiteit. Dit is met name in het Verenigd Koninkrijk een actueel onderwerp, aangezien bodemgezondheid een belangrijk onderdeel is van de nieuwe landbouwwet.

Wormen als graadmeter

“We zijn ons bewust van het belang van biodiversiteit in de bodem en daar wordt momenteel veel onderzoek naar gedaan”, zegt Jane Mills van het Countryside and Community Research Institute van de University of Gloucestershire. “Tot voor kort richtten landbouwkundigen zich op bodemchemie, ze zochten naar voedingsstoffen en meststoffen.” “Veel van de ecosysteemdiensten die bodems bieden zijn afhankelijk van de opbouw van organisch materiaal”, zegt Rob Griffiths, bodembioloog bij het UK Centre for Ecology & Hydrology. “Het is ongelooflijk dat we nog steeds niet precies weten hoe vegetatie wordt opgenomen door de bodem.”

Wormen zijn een graadmeter voor de gezondheid van landbouwgrond en zeggen iets over de zuurgraad, waterverzadiging, verdichting, grondbewerking, vruchtwisseling en het beheer van organisch materiaal. Zij zijn de hoofdingenieurs van de bodemstructuur, ze eten bladeren en ander plantaardig materiaal dat ze vervolgens uitscheiden voor verdere afbraak door hun microbiële collega's.

Waarschijnlijk is ongeveer de helft van al het organisch materiaal in de bodem van de Britse hooglanden door het darmkanaal van een worm gegaan. Daarnaast zijn wormen een belangrijke voedselbron voor wilde vogels, zoogdieren, reptielen en amfibieën.

Metagenomica

Landbouworganisaties zoals de UK Agriculture and Horticulture Development Board stimuleren boeren om aardwormen te tellen aan de hand van een standaardprocedure waarbij blokken grond van 20 x 20 x 20 cm worden uitgegraven (maar zonder mosterd). Het tellen en identificeren van micro-organismen is een stuk moeilijker, aangezien maar minder dan vijf procent in een laboratorium geïsoleerd en gekweekt kan worden met conventionele microbiologische processen. Nieuwe moleculaire fingerprinting-technologie biedt uitkomst in de vorm van genetische 'sequencing-' en data-analyse, bekend als 'metagenomica'.

Wetenschappers kunnen al het in een bodemmonster aanwezige DNA analyseren, dat van honderden of duizenden verschillende micro-organismen afkomstig kan zijn. Krachtige computerprogramma's proberen vervolgens de verschillende bijdragende organismen te onderscheiden. Onderzoekers gebruiken de eerste resultaten om databases voor micro-organismen op te bouwen. Bij een eerste poging om een atlas van bodemmicro-organismen samen te stellen, gepubliceerd door een internationaal team wetenschappers in het wetenschappelijke tijdschrift Science, werden ongeveer 25.000 soorten bacteriën in kaart gebracht – waarvan er 500 goed zijn voor ongeveer de helft van alle bodembacteriën bemonsterd op 237 locaties over de hele wereld.

Bacteriofagen

Op biologisch niveau staan onder de bacteriën de virussen die ze infecteren, bekend als bacteriofagen. Over de invloed van fagen op microbiële activiteit in de bodem is bijna niets bekend, hoewel een Amerikaans team van het Pacific Northwest Regional Laboratory onlangs een eerste poging deed om de wereldwijde bodemvirussen in kaart te brengen. “We maken nu gebruik van technologie om te ontdekken wie en wat er allemaal leven”, zegt Rob Griffiths. “En we willen ook weten wat ze doen. Het moeilijke wordt om boeren te kunnen vertellen welke aspecten van bodembiodiversiteit de bodem ‘beter’ of ‘slechter’ maken voor het verbouwen van gewassen.”

Een van de grootste veranderingen in de Europese akkerbouw de afgelopen jaren was machinaal zaaien zonder de grond eerst te ploegen of bewerken. Minimale bewerking van de grond vergroot de biodiversiteit in de bovenste laag door de opbouw van organisch materiaal, wat de gewasproductiviteit kan verbeteren. Er is echter discussie over het nut van minimale bewerking voor het afvangen en opslaan van koolstof in de bodem, volgens Rob Griffiths. “Na een paar jaar zien we de hoeveelheid koolstof toenemen in de bovenlaag, maar veel mensen zeggen dat het dieper in de grond afneemt omdat de koolstof minder wordt verspreid als de grond niet wordt bewerkt.”

Naarmate de kwaliteit en onderhoud van de bodem steeds belangrijkere punten worden op de milieu- en politieke agenda, zullen boeren en landbouwkundigen toegang krijgen tot steeds verfijndere technieken om de moleculaire signatuur van de organismen die erin leven te bepalen op basis van het aanwezige DNA. Maar regenwormen tellen blijft een goede manier om schoolkinderen kennis te laten maken met biodiversiteit.