Landbouw brengt een moeilijk evenwicht tussen voedselproductie en milieu-impact met zich mee. Meststoffen kunnen bijvoorbeeld helpen om goede gewasopbrengsten te behalen, maar overmatig gebruik ervan leidt tot uitstoot van broeikasgassen en vervuiling.

Sommige van deze effecten bedreigen ook de toekomstige landbouwproductie. De uitstoot van broeikasgassen draagt ​​bijvoorbeeld bij aan klimaatverandering en vergroot de kans op extreme weersomstandigheden.

Om de landbouw in stand te houden, is het dus noodzakelijk om het gebruik van inputs zoals meststoffen tot een minimum te beperken en de groei van gewassen op andere manieren te ondersteunen. Een benadering is door het vergroten van het ecologisch functioneren binnen boerderijen. Dit betekent het verbeteren van de relaties tussen verschillende organismen op de boerderij, waaronder gewassen, vee, microben en wilde planten en dieren. Het gebruik van deze relaties om gewasopbrengsten te ondersteunen wordt "ecologische intensivering" genoemd.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat ecologische intensivering effectief kan zijn. Maar studies zijn slechts over een korte tijdspanne van slechts een paar jaar gedaan, terwijl de effecten van landbouwpraktijken vaak meer tijd nodig hebben om duidelijk te worden. Variatie in weer tussen jaren kan effecten op korte termijn verdoezelen, en sommige ecologische processen hebben meerdere jaren nodig om te stabiliseren.

In een recente studie hebben mijn collega's en ik onderzocht of langetermijnstudies ook ecologische intensivering ondersteunen. Om dit te beantwoorden, zochten we 30 langetermijnexperimenten uit heel Europa en Afrika. We gebruikten deze experimenten om te kijken of ecologische intensivering de behoefte aan twee inputs zou kunnen verminderen:stikstofkunstmest en grondbewerking.

We ontdekten dat ecologische intensivering meststoffen gedeeltelijk kan vervangen om de gewasopbrengst te ondersteunen, omdat zowel ecologische intensivering als meststoffen de bodemnutriënten verhogen. Boeren zouden dus ecologische intensivering kunnen gebruiken om het gebruik van kunstmest te verminderen met behoud van dezelfde opbrengsten. Boeren die al weinig of geen kunstmest gebruikten, konden hun opbrengst verhogen.

Ecologische intensivering zou ook de opbrengst kunnen verhogen, of boeren nu ploegen of landbouw zonder grondbewerking gebruiken. Dit kwam omdat grondbewerking en de ecologische praktijken die we hebben getest verschillende functies hadden en op verschillende manieren bijdroegen aan de gewasopbrengst.

Over het algemeen kan ecologische intensivering helpen om de voedselproductie en de impact op het milieu in evenwicht te brengen door het hoge gebruik van kunstmest te verminderen zonder de opbrengsten te verminderen. En het kan lage inputs aanvullen om de opbrengsten te verhogen in arme, afgelegen gemeenschappen waar inputs duur of moeilijk toegankelijk zijn.

Wat we hebben gemeten

We selecteerden experimenten die al 10 jaar of langer liepen. We hebben een uitzondering gemaakt om twee negen jaar oude experimenten op te nemen om de representatie van kleinschalige landbouwpraktijken in onze dataset te vergroten.

De 30 experimenten in onze studie testten verschillende praktijken in uiteenlopende klimaten, bodemtypes en landbouwsystemen. We hebben gezocht naar gemeenschappelijke trends in experimenten. We wilden in het bijzonder weten hoe ecologische praktijken en inputgebruik op elkaar inwerken. Was het beter om meerdere ecologische praktijken en inputs te combineren, of waren ze het meest effectief wanneer ze onafhankelijk werden gebruikt?

Binnen onze dataset waren er drie klassen van ecologische praktijken en twee soorten inputs die vaak genoeg werden getest om in onze analyse op te nemen.

De ecologische praktijken waren:

• gewasdiversificatie:gewassen roteren of verschillende gewassen dicht bij elkaar planten
• inclusief vruchtbaarheidsgewassen zoals voedergewassen of bodembedekkers in plaats van basisvoedselgewassen
• beheer van organische stoffen, zoals het gebruik van compost of mest om gewassen te bemesten, en het vasthouden van gewasresten op het veld om voedingsstoffen te circuleren.

Ecologische intensivering houdt in dat inputs worden vervangen of aangevuld. Dus vergeleken we de effecten op de gewasopbrengsten van het verhogen van de drie ecologische praktijken tegen de effecten van het verminderen van twee inputs:synthetische stikstofmest en grondbewerkingsintensiteit. Meststof levert de stikstof die gewassen nodig hebben om te groeien, maar kan ook voor vervuiling zorgen. Intensieve grondbewerking (of ploegen) verwijdert onkruid, maar kan de bodemerosie vergroten.

Wat we hebben gevonden

Onze resultaten toonden aan dat ecologische praktijken gewoonlijk de opbrengst verhoogden wanneer ze aan een landbouwsysteem werden toegevoegd. De voordelen van gewasdiversificatie, vruchtbaarheidsgewassen en het toevoegen van organisch materiaal waren echter doorgaans groot wanneer het gebruik van synthetische stikstofmeststoffen laag was. Vaak was er geen voordeel bij een hoog stikstofgebruik.

Dit heeft ons laten zien dat je zowel een ecologische methode als een stikstofmeststof kunt gebruiken om de opbrengst te verhogen. Maar als u beide tegelijk gebruikt, is het effect hetzelfde als wanneer u een van beide gebruikt.

We concludeerden dat dit komt doordat de praktijken en de meststof dezelfde hoofdfunctie hebben:ze leveren allemaal stikstof aan het gewas. Gewasdiversificatie en vruchtbaarheidsgewassen omvatten vaak het toevoegen van peulvruchten aan het systeem. Planten als bonen, erwten en klaver leggen stikstof uit de lucht vast en voegen deze toe aan de bodem. Uit mest en compost komt stikstof vrij uit ontbindend plantaardig materiaal of afval van vee.

Soms zagen we kleine extra voordelen van het gebruik van een ecologische praktijk naast een hoog stikstofgehalte. Door bijvoorbeeld mest en compost toe te voegen, werd de opbrengst nog steeds verhoogd als er veel stikstof was. Ander onderzoek heeft aangetoond dat deze toevoegingen aan organische stof helpen om de bodemstructuur en microbiële activiteit te verbeteren. Ze kunnen ook bijdragen aan het vasthouden van water in de bodem en de kringloop van andere voedingsstoffen.

Het samen gebruiken van twee ecologische praktijken was over het algemeen gunstig, omdat elk verschillende functies biedt.

Evenzo kan het gebruik van ecologische praktijken samen met inputs de opbrengsten verhogen als hun functies elkaar niet overlappen. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door in kleine hoeveelheden kunstmest te gebruiken om de voedingsstoffen aan te vullen die door ecologische praktijken worden geleverd.

We ontdekten ook dat diversificatie met niet-peulvruchten met een hoog stikstofgehalte een opbrengstvoordeel had. Het is waarschijnlijk te wijten aan de onderbreking van de cyclus van onkruid, plagen en ziekten.

In onze studie had grondbewerking geen sterke wisselwerking met ecologische praktijken, wat suggereert dat elk verschillende functies had. Dit betekent dat boeren hun grondbewerkingspraktijken kunnen aanpassen aan hun omgeving, onafhankelijk van hun beslissingen over het gebruik van diversificatie, vruchtbaarheidsgewassen en organisch materiaal.

Het netto-effect

Ecologische intensivering zou een manier kunnen zijn om kunstmest eerlijker te verdelen om de wereldwijde voedselzekerheid te verbeteren en tegelijkertijd de gevolgen voor het milieu te minimaliseren. Momenteel zijn de gemiddelde bemestingspercentages in Afrika een kleine fractie van die in Europa. Vooral kleine boeren gebruiken veel minder dan hun fair share. Te veel kunstmest heeft gevolgen voor het milieu, maar te weinig kunstmest maakt het moeilijk om voldoende voedsel te produceren.

Andere studies hebben gesuggereerd dat als het gebruik van kunstmest wordt verminderd waar het momenteel hoog is (zoals grote commerciële boerderijen in ontwikkelde landen), het gebruik van kunstmest kan worden verhoogd waar het momenteel erg laag is (kleine boeren in ontwikkelingslanden), zonder de wereldwijde ecosystemen te overbelasten met stikstofvervuiling.

Ons onderzoek laat zien hoe ecologische intensivering hieraan kan bijdragen. + Verder verkennen

Langdurig onderzoek suggereert dat klimaatvriendelijke praktijken de gewasopbrengsten kunnen verhogen en de ecosystemen van landbouwbedrijven kunnen verbeteren

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.