Geenstijl

Pak rustig koffie voor je deze moeilijke keuze maakt hoor

Onderstaande stikstofles met permissie en wat eindredactie overgenomen van bioloog, botanist en roundup allround volgtip Richard Steenvoorden.
N.B. vergeef ons dat we niet overal hoge en late 2'tjes en zo hebben gezet. N₂ is gewoon N2 want het is voor ons ook weekend en wij zijn misschien wel toxic maar dat maakt ons nog geen chemici.

Stikstof, is dat nou echt zo'n probleem? Nee.
De laatste maanden loopt de discussie rondom stikstof hoog op. Maar wat is dat #stikstof nou eigenlijk? Is dat echt zo gevaarlijk voor de natuur? Of valt het allemaal wel mee en is er enige nuance in te vinden? Speciaal voor de verkiezingen even een basis uitleg. Ik typ dit als als botanist en plantliefhebber. Het is een ontiegelijk complex onderwerp en ik zou er zo een boek over kunnen schrijven maar.

Ik zal het gaan hebben over:
- Welke vormen van stikstof er zijn;
- De stikstofkringloop;
- Het effect op planten en dieren;
- De invloed van de landbouw en veeteelt;
- Innovaties en verbeteringen;
- Oplossingen uit deze 'crisis';
- En een algehele nuance over onze ‘natuur’. 

Want de één zegt dat het de natuur kapot maakt, de ander stelt dat alles onzin is. Eén feit is dat de ‘living planet index’ laat zien dat het helemaal niet slecht gaat met de natuur. Terwijl het wereldwijd daalt, is het in NL met 5% gestegen sinds 1990. En dat ondanks dat er 2.620.000 mensen in die tijd bij zijn gekomen. Die ook allemaal extra woonruimte en voedsel nodig hebben.

En nee, ook de bomen vallen niet massaal om door de uitstoot van stikstof zoals activisten en politici je willen doen laten geloven. Onze bossen staan er nog steeds goed voor en worden steeds biodiverser. Onze bossen worden ouder en zijn veel gevarieerder in structuur geworden. Alleen exoten als de fijnspar en douglasspar hebben ‘t moeilijk door droogte, de letterzetter en schimmels.

Een ander feit is dat Nederland eigenlijk gewoon één groot stedelijk gebied is met een enorm hoge populatiedichtheid en veelal aangeplante bossen, wat het lastiger voor ons maakt dan andere landen die veel meer oude natuur, wastelands en niet-agrarische gebieden hebben. 

Dus het is ook niet goed om onze situatie met andere landen te vergelijken. De normen die de EU ons oplegt zijn daarom eigenlijk oneerlijk bij een steeds maar groeiende populatie. Die populatiedichtheid zorgt natuurlijk voor extra druk op de weinige overgebleven natuur. 

Later in dit betoog zal ik dieper ingaan op de effecten van zoveel mensen, landbouw en stikstof op de diverse soorten natuur die wij hebben. Allereerst even terug naar de basis van wat stikstof nou is en doet. Daar gaan we dan, we beginnen bij ‘t begin:

Stikstof is een reactief element en bindt snel tot N2, wat onze stikstof in de atmosfeer is (78,08%) Een inert (anorganisch) materiaal. Het stikt ervan. Maar de gehele stikstofdiscussie gaat vooral over zogenoemd ‘reactief stikstof’. Dat is wanneer die stikstof bindt aan delen met zuurstof (-oxiden, nitraat) of waterstof (ammoniak) en dus biologisch beschikbaar wordt voor veel levensvormen.

De stikstofoxides (NOx), met onder andere stikstofmonoxide (NO) en -dioxide (NO2) worden gevormd door vulkaanuitbarstingen, bliksem of verbrandingsmotoren (bijvoorbeeld van vliegtuigen van klimaatactivisten naar Curaçao) en zijn één van de grootste oorzaken van allerlei ziektelast.

Een te grote blootstelling aan stikstofdioxides (NOx) heeft significant negatief effect op onze levensduur. Vooral mensen die dichtbij industrie of autowegen wonen hebben hier last van. Het is dus niet de reactieve stikstof vanuit de veeteelt die kinderen astma of andere gezondheidsproblemen laat krijgen, op het platteland zijn kinderen namelijk het gezondst. De kinderen in de steden krijgen vaker astma door stikstofdioxide (NOx). Ruim 1 op de 5 kinderen in Nederland krijgt dus astma door uitstoot van ‘t verkeer en industrie.

Maar ook planten ervaren extra stress. En een teveel aan vervuiling met NOx zorgt voor verlaging van de opbrengst van allerlei gewassen. Gelukkig daalt de uitstoot van deze schadelijke NOx al tientallen jaren, ook vooral door schonere modernere auto's (RIVM 2021). De verwachting is dat de uitstoot 40% lager is in 2030 in vergelijking met 2018.

Ook is er distikstofmonoxide, ook wel lachgas genoemd. Dit wordt uitgestoten door bacteriën en is ook een broeikasgas en schadelijk voor de ozonlaag. 25% komt uit oceanen en 66% van de landbouw. Daarnaast heb je nog de nitraten en ammonia, welke door planten worden gebruikt. Deze reactieve stikstoffen zijn een belangrijk onderdeel dus in de natuur, en hebben hun eigen kringloop. Namelijk de stikstofkringloop. Hierbij is een aantal fases te onderscheiden:

1. De vastlegging van stikstof uit de lucht door stikstoffixerende prokaryoten of bliksem (zoals de symbiose bij vlinderbloemigen).
2. De beschikbaarheid voor de plant door afbraak organisch materiaal, ammonificiatie (ureum > ammonia) en nitrificatie (ammonia > nitriet > nitraat)

3. De opname en assimilatie door planten 🌱.
4. Denitrificatie door prokaryoten in zuurstofarme en vochtige bodem welke de zuurstof uit de nitraten gebruikt voor hun energie, wat de reactieve stikstof in de bodem verlaagt en terug in de atmosfeer brengt als inerte stikstof 🦠.

Reactief stikstof is dus een onmisbaar element voor het leven op aarde. ≈1,75% van een plant bestaat namelijk uit stikstof. Het is het belangrijkste element naast koolstof, zuurstof en waterstof waaruit alle verbindingen worden gemaakt.

Stikstof is een bouwmateriaal voor belangrijke aminozuren, eiwitten en protoplasma. Ook is het een kritiek element voor bloemdifferentiatie, snelle wortelgroei, knopvitaliteit en zetting van vruchten en daarnaast ook een katalysator voor andere elementen. 

Stikstof wordt in de plantfysiologie een ‘mobiel nutriënt’ genoemd. De plant kan het element afbreken en hergebruiken in andere delen. Daardoor herken je een tekort al snel aan het vergelen van 't oudere blad. En tekort laat oudere bladeren afvallen en kan snelle bloei inzetten.

Het reactieve stikstof dat beschikbaar is voor planten komt in de vorm van nitraat (NO3-) en ammonium (NH4+) en de ratio van deze twee heeft erg veel invloed per type plant in hoe de opname ervan verloopt.

Ammonia (NH3): wordt bijvoorbeeld gevormd als mest en urine mixen. Maar ook vanuit verkeer, door mensen en andere diersoorten. Bij de vertering van eiwitten komt ammoniak vrij. Het heeft een dubbele werking in de natuur want het kan zuur neutraliseren in de lucht, maar kan in de bodem ook bijdragen aan verzuring door de vorming van salpeterzuur door bacteriën.

Nitraat (NO3-): In deze vorm wordt het snel opgenomen door planten en gebruikt voor eiwitsynthese. In meststoffenmix wordt het vaak in combinatie met K, Ca, of Ammonium gegeven. Bij snelle opname nitraat stijgt de pH van het medium.

Bij warmere temperaturen heb je lagere pH. Hier zie je fluctuatie tussen dag en nacht bij eigen experimenten. In de nacht heeft zelfde oplossing een hogere pH. Zie foto voor voorbeeld praktijk en voor pH in water bij 0℃, 25℃ en 50℃:

Niet elke stikstof werkt dus hetzelfde. Urea wordt door bacterien omgezet naar ammonium waarbij CO2 vrijkomt. Ammonium wordt door plant opgenomen en laat H+ ionen los. Dit zorgt voor daling pH. Meer nitraat zorgt ervoor dat de pH juist stijgt (OH-).

Op sommige plekken, vooral slecht gebufferde zandgronden, kan de pH dus wel dalen bij een te grote neerslag van ammonia. Soms wel tot een pH van 4. Een deel van de kwetsbare planten groeit daar dus niet op.

Elke plant is verschillend in pH voorkeur. Er zijn planten die houden van meer basisch, anderen meer zuur. De belangrijke nutriënten die een plant opneemt zijn ook per pH-waarde verschillend in opneembaarheid. In de (hydro)teelt geef ik zelf vaak een pH tussen de 5.5 en 6.5.:

Elk soort gewas krijg zijn eigen 'irrigatierecept'. Elke plantensoort heeft z'n eigen mix. Ik maak m’n eigen ‘recepten’ via een rekenprogramma van de WUR. Hier even een voorbeeld vanuit de befaamde Hoagland mix, werkt goed op hydroponics op diverse gewassen. Bevat alle nutrientën.

In de natuur heb je ook last van verstoringen van ratio’s. Zoals de ratio N/P, zoals bij Bonaire. Door teveel lozing vanuit riool kwam er meer stikstof en werd dus de ratio met fosfor verstoord. Na plaatsen van zuivering in 2014 herstel van het koraal. Teveel stikstof betekent in de zee vooral dat de algen fosfaattekort krijgen. Dat was de reden voor verbleking. Daar zie je dat verstoring van de ratio gevaarlijk voor de natuur kan zijn. Ook een voorbeeld van in Florida, teveel reactief stikstof door lozingen vanuit riool zorgt voor algenbloei en waardoor koralen verstikken. Het goede nieuws is dus dat dit makkelijk is op te lossen.

Op dit moment wordt het verminderen van de landbouw en veeteelt gezien als dé oplossing voor het probleem in de natuur. Maar deze regelgeving vanuit modellen is zo doorgeslagen dat je met één hondendrol per hectare al boven de norm zit. De modellen zijn onvoldoende robuust. Qua ammonia zit Nederland al rond de kritische depositiewaarden (KDW). Maar op 500 meter afstand van een melkveebedrijf is er geen verhogend effect meer te constateren in de ambiënte atmosferische concentratie van ammoniak.

Dan even naar de synthetische meststoffen. Ook willen ze deze meststoffen in het algemeen afschaffen. Maar op dit moment wordt bijna de helft van de wereldbevolking hierdoor gevoed. Je zal miljarden mensen voedsel onthouden. Dit moet geleidelijk gaan. Kunstmest met stikstof is gewoon heel belangrijk voor globale opbrengsten, met bio-landbouw red je het niet vanwege een tekort aan stikstof en andere nutriënten, tevens door ook meer uitval en dus lagere opbrengsten.

Als je te radicaal wilt omvormen naar biologische landbouw dan krijg je een voedselcrisis. Het meest recente afschuwelijke bewijs hiervan is de situatie in Sri Lanka. Zoiets hoort geleidelijk te gaan, alternatieven zijn gelukkig gewoon in opkomst.

Terug naar de landbouw en veeteelt: Nederland al jaren onder het stikstofplafond, dit jaar 7% onder stikstof plafond en zelfs 14% onder ‘t fosfaatplafond. In mest zit zelfs al steeds minder stikstof (CBS). Het is bovendien niet alsof boeren niks doen, zoals sommige radicalen ons willen doen geloven. Elk jaar stoten ze minder uit. Boeren willen en doen het wel. Die staan zeker wel voor innovatie en verbetering open.

Maar hoe lossen we dan het huidige ‘probleem’ dan op? Lokaal kan er altijd een probleem zijn. Maar allereerst moet men niet denken dat de natuur statisch is, het is altijd fluïde en dominanties worden doorbroken en gemaakt. Bij het ene gebied gaat dit sneller dan het andere. 

Hoe het een aantal decennia geleden was is niet een blauwdruk voor een optimaal systeem, dat bestaat gewoon niet. Het perfecte klimaat of ecosysteem bestaat niet. Al is er natuurlijk een grens in snelheid van verandering en tot hoe ver iets kan gaan. Verder is er een aantal simpele oplossingen om uitstoot te beperken. In Nederland zijn we al heel ver door het scheiden van mest en urine zodat bacterien geen ammoniak maken. Je kan zelfs koeien hierop trainen!

Ook kan je gebruik maken van denitrificerende bacteriën in grote bio-reactoren waar je NH4+ en NO3- weer omzet naar N2. Net zoals nu al bij de waterzuivering gebeurt met onze eigen ontlasting voordat het in het oppervlaktewater wordt geloosd. Een ander advies is om lokaal naar probleemgebieden te kijken. Minder naar modellen, maar meten. Zoals bij bepaalde kwelwateren, waar je actief gaat letten op dat er geen verdroging optreedt waardoor denitrificatie in stand blijft en bodem niet verzuurt.

Deze emiritus hoogleraren en voormalig D66-ers komen ook met een aantal oplossingen. Waaronder minder kunstmest, aminozuren en klavers in voer. Bewezen technieken. Ook onze huidige modellen hebben een te hoge onzekerheid. Daarnaast zijn er legio aan andere voorbeelden van innovaties. 

De veeteelt, land- en tuinbouw staan nooit stil. En uiteindelijk moeten we natuurlijk steeds meer toe naar grondgebonden veeteelt. De kringloop sluiten. Afvoer van mest en aanvoer kunstmest is niet eeuwig houdbaar. Op akkergronden neemt de organische stof daardoor af, dit door teveel gebruik aan kunstmest en te weinig gebruik van stikstof uit natuurlijke mest, wat door EU-regelgeving niet mag. Dus daar moet duidelijk wel wat aan regelgeving veranderen.

Maar onthou: door het te snel afbouwen van kunstmest krijg je een tekort aan opbrengst hier en zal je van elders meer moeten importeren, wat netto een groter negatief milieuresultaat zal opleveren: zie de ellende in Sri Lanka.

Dan weer even terug naar de effecten op onze natuur. Aan het begin benoemde ik de totaalwaarde, maar dit moet even uitgesplitst worden over verschillende onderdelen. Het ene onderdeel van de natuur gaat namelijk vooruit, het andere blijft stabiel of gaat achteruit. 

Qua flora in ‘t bos nemen ruigtesoorten en struiken toe, kruiden blijven gelijk. Over het geheel is er een toename door 't ouder worden van de bossen, meer diversiteit en afname van stikstofdepositie sinds '90. Ook fauna en paddestoelen profiteren hiervan.

Het zijn vooral de heide en open duinen op zandgronden die kunnen leiden onder stikstofdepositie, daar komen plantensoorten voor die gevoelig zijn. Maar de vergrassing op de heide is de laatste 20 jaar niet toegenomen.

Maar ook heide is onnatuurlijk ontstaan door eeuwenlange menselijke agrarische activiteiten, waardoor nutrienten werden afgevoerd. Je kan dit ook zien als herstel naar voedselrijkere grond zoals ‘t ooit was. Wel mooi om als cultuurgrond te behouden door actief beheer (begrazing) 

En naast de heide gaat ook in de vochtige en droge duinen de rijkdom erop vooruit, kenmerkende plantensoorten zijn in verspreiding en aantal toegenomen. De achteruitgang daar kwam door vastlegging duinen en het ontbreken van verstuiving.

Qua akkersoorten zie je vanaf de jaren ‘50 een grote daling. Dit is vooral door verandering van akkergewassen. Rogge en haver werden vervangen door snijmais, dit kan dus verkeerde impressie geven van oorzaak. Gelukkig zijn er nu akkerreservaten. Om inheemse kwetsbare flora te herstellen kan je door gefaseerd maaien en aanplant van gevarieerd inheems kruid tussen natuurgebieden de populaties van zeldzame soorten behouden of laten herstellen. Zoals dit mooie voorbeeld van de boshommel.

Vanaf de jaren '70 werd er al onderzoek gedaan naar vergrassing van de heide. Toen werd vergrassing gezien als onderdeel van een cyclus. De natuurwaarde van extensief beheerde heide is groter, veel veerkrachtiger en ook nog droogtebestendig. Je kan ook versnipperde populaties door te kleine natuurgebieden sterker maken door populaties te vergroten en onderling te kruisen om de genetische diversiteit hoger te krijgen. Waardoor soorten dus weerbaarder worden.

De kwetsbare blauwgraslanden zijn in de loop der eeuwen pas ontstaan door maaien en hooien, waardoor de voormalige voedselrijkdom van de veenbodem afnam. Door versnippering en ander type veeteelt is dit dus grotendeels weer ongedaan gemaakt. Je kan ook de biodiversiteit op gevoelige heide en in blauwgrasland verbeteren door grondwaterstromen en de kweldruk te herstellen. Zo kwamen zeldzame planten bijvoorbeeld weer terug in natuurgebied Groot Zandbroek in Utrecht.

In bossen kan je door meer inheemse, genetisch autochtone aanplant de biodiversiteit verhogen wat ook weer ervoor zorgt dat de bossen weerbaarder worden tegen bijvoorbeeld droogte of andere klimatologische effecten die altijd lokaal zullen optreden. Ook zal de natuur zelf uiteindelijk weer voor een redelijke balans zorgen. Denitrificerende bacteriën (10-15% van totaal soorten) in de bodem, die belangrijk zijn voor de stikstofkringloop, zetten alles door middel van denitrificatie weer om naar atmosferisch N2. 

In natte natuur bedraagt de denitrificatie zelfs 25 tot 35 kg per hectare. Dat is meer dan de berekende depositie. Dus het is ook belangrijk om grondwaterstanden te verhogen bij droge periodes zodat de bodem niet verzuurt. Dus voor denitrificatie zijn wel organische stof rijke en zuurstofarme, natte bodems nodig. Dus het is van belang lokaal op grondwaterstanden te letten en ook niet teveel grondwater op te pompen voor drinkwater, wat veelvuldig is gebeurd. 

Dit artikel (leestip) stelt ook dat denitrificatie in de bodem beter moet onderzocht worden, want dit wordt niet meegerekend in de huidige beperkte modellen. Waardoor je daadwerkelijke stikstofoverschotten beter kunt kwantificeren.

Het enige probleem van natte bodems is weer is dat in zuurstofarme bodems het autotrofe aerobische microbiologische leven minder actief is. Wat het omzetten van ammonia naar nitraat verstoort en ammonia weer ophoopt. Zo zie je... Balans is overal belangrijk.

Dus, afsluitend, besef dat flora en fauna al sinds mensenheugenis verandert door veranderend landgebruik, dat het meeste in NL cultuurlandschap is én dat de kleine delen natuur gewoon de tijd nodig hebben om te herstellen en in balans te komen. 

We kunnen de natuur verbeteren door grondwaterstanden te verhogen, drinkwatervoorziening te verduurzamen, mest en urine te scheiden, kunstmest op basis van dierlijk urine toe te staan en organische bemesting te optimaliseren om kunstmest te verminderen. 

Help een klein handje waar nodig door ontsnippering en populatieherstel, waar we het teveel hebben verpest. Dan veert de echte natuur nog iets sneller op. Niet de problemen ontkennen, maar ook niet overdrijven. 

Sta naast de boeren, niet tegenover de boeren. En kijk met nuance naar onze voedselvoorziening en natuur. We zijn een stadsstaat, met allemaal aangeplante stukken bos met veelal uitheemse planten en kleine plukjes natuur. De natuur gaat niet kapot, maar het kan altijd beter. 

Nou, dit was m'n laatste tweet. Respect als je alles uit deze draad hebt gelezen. Het is best een hele kluif, maar zeker een belangrijk onderwerp. 

Hou de discussie vriendelijk en hopelijk helpt dit bij je stem voor #PS2023!

Richard Steenvoorden