Gerard Ros (geboren in 1980 te Zwolle) begon in 2007 met zijn onderzoek aan de Wageningen Universiteit. Dat hij de kwestie rond de stikstofhuishouding heeft opgelost, zou opschepperij zijn. Maar het is nu een stuk duidelijker hoe je aan proeven met grondmonsters kunt zien hoeveel van de stikstof die ze bevatten chemisch vastgebakken zit en hoeveel door planten kan worden opgenomen. En het is een beetje duidelijker wat de relatie is tussen proeven in het laboratorium en wat er werkelijk gebeurt in de bodem.
“Ik werd altijd heel erg getrokken door geologie en geografie, het ontstaan van de aarde, aardlagen en alles wat daarin gebeurt. Zo ben ik ook in Wageningen begonnen, met een studie ‘Bodem, water en atmosfeer’, over processen op aarde. Ik wist wel direct: dan wil ik naar de bodem toe. Inhoudelijk, maar ook omdat je dan in heel Europa op excursie ging, overal kijken.”
In Wageningen was natuurlijk vooral belangstelling voor hoe die geologie leidt tot landschappen en tot bodemvorming. Ros: “Dat zijn voor een deel abiotische processen, maar ook biologische. Uiteindelijk leven we daar allemaal van. En zo ben ik er geleidelijk in gerold. Uiteindelijk heb ik gekozen voor de specialisatie bodemvruchtbaarheid & plantenvoeding. Daar zat ook een idealistische kant aan: ik wilde de wereld verbeteren; duurzame landbouw was daar een middel toe.”
Betrouwbaar voorspellen
De test die Ros ontwikkelde, zou de capaciteit van de bodem moeten kunnen voorspellen om stikstof aan de plant te leveren. Er zijn de afgelopen vijftig jaar tientallen van deze bodemtesten ontwikkeld, maar het was niet duidelijk welke methode een betrouwbare voorspelling kan geven die ook nut heeft voor de praktijk. Bodemvruchtbaarheidstesten karakteriseren de kwaliteit van de organische stikstof in de grond via een extractietechniek. Hierbij worden specifieke vormen van stikstof uit de grond losgemaakt – juist die vormen die beschikbaar zijn voor het bodemleven. Het bodemleven transformeert deze vormen van stikstof in het voor planten beschikbare ammonium en nitraat.
Ros: “De eenvoudigste en betrouwbaarste manier om dit te meten, is een bakje grond te nemen en na een aantal weken meten hoeveel ammonium en nitraat door het bodemleven is gevormd. Maar tegen de tijd dat je het antwoord weet, is het te laat voor de boer om zijn bemesting hierop af te stemmen.” En dus zijn er snellere chemische testen, bijvoorbeeld de in Nederland veel gebruikte test waarbij een calciumchlorideoplossing aan de grond wordt toegevoegd. Het probleem is: al die verschillende testen geven heel verschillende waarden voor de hoeveelheid beschikbare stikstof, meestal ook nog in verschillende moleculaire vorm. Dat betekent niet dat ze fout zijn, maar dat ze allemaal eigenlijk net iets anders meten. De vraag is: welke test levert voor de boer het bruikbaarste resultaat op?
Als onderdeel van zijn onderzoek combineerde Ros publicaties over honderden verschillende bodemonderzoeken en combineerde die gegevens in een meta-analyse. “Over de calciumchloridebodemtest heb je bijvoorbeeld tweehonderd studies. Honderd verhalen zijn positief, honderd zijn negatief. Daar kan de meta-analyse grip op krijgen. Van elke studie neem je mee hoe lang het experiment duurde, hoe betrouwbaar de gegevens zijn, met welke bodemsoorten het experiment is uitgevoerd, enzovoort.” De calciumchloridetest kwam als een van de beste uit de bus, maar veel andere testen zijn ook bruikbaar: “De helft van alle bodemtesten die in het verleden zijn ontwikkeld, zijn allemaal eigenlijk even goed.” Die uitkomst betekent echter ook, dat je de juiste bodemtest niet alleen kunt kiezen op basis van statistiek: je moet in detail weten wat zo’n test doet met de stikstof in de bodem. Welke vormen van stikstof worden vrijgemaakt, welk mechanisme zit daar achter, en lijkt dit mechanisme op de processen die in de natuur de stikstof vrijmaken zodat planten ze kunnen gebruiken? Daarover was nog maar weinig bekend.
Vertaalslag
In het tweede jaar van zijn promotie ging Ros zich hierop richten. Hij voegde plantenresten aan de bodem toe van planten die tijdens de groei stikstof hadden kregen met een ander atoomgewicht dan gebruikelijk. Aan de hand van dit stikstofisotoop kon hij volgen waar de stikstof in de bodem terechtkwam en hoe snel het werd omgezet in voor de plant beschikbare vorm. “Het was maar een eerste poging, maar het heeft veel inzicht opgeleverd.” Een van de conclusies uit dit onderzoek is, dat de meest bodemtesten de totale hoeveelheid organisch stikstof in de bodem reflecteren en niet noodzakelijk de stikstof die voor de plant beschikbaar komt. Daarnaast werd duidelijk dat een bodemtest de capaciteit van de bodem om stikstof te leveren niet nauwkeurig kan voorspellen als er nog maar kort geleden bemest is. Dit betekent dat de beschikbaarheid van stikstof via de bodem en die via dierlijke mest niet via één test te meten zijn.
Maar zelfs met die voorzorg blijft het een middel met beperkingen. “Uit mijn onderzoek is duidelijk geworden dat een chemische bodemtest alleen kan voorspellen wat er onder optimale omstandigheden gebeurt. Maar daarna moet je nog een vertaalslag maken naar wat er in werkelijkheid buiten in het veld gebeurt: is het een warm seizoen, kun je corrigeren voor allerlei weersinvloeden? De bodem analyseren in maart en dan precies voorspellen wat er in het veld gedurende het groeiseizoen gebeurt, dat gaat nooit lukken. Tenzij we het weer voor de komende maanden goed kunnen voorspellen…”
Duurzame oplossingen
Inmiddels werkt Ros bij het Nutriënten Management Instituut, een toepassingsgericht onderzoeks- en adviesbureau voor de bodem in de groene ruimte. In zijn werk komt de kennis van de processen in de bodem, de daarin aanwezige nutriënten, en de agrarische teeltsystemen samen in duurzame oplossingen voor bodemgebruik- en beheer. Via de samenwerking met het bodem- en gewaslaboratorium BLGG AgroXpertus worden de resultaten uit zijn proefschrift toegepast in stikstofadviezen die boeren krijgen om hun gewassen te bemesten. “De basale dingen die ik heb onderzocht, zijn nu geïmplementeerd. Het wordt nog continu verfijnd in de richting van een perceelspecifiek en weersafhankelijk bemestingsadvies. Ik meet nu een bodemmonster, analyseer het en zeg bijvoorbeeld: in dit seizoen kan er per hectare circa honderd kilogram stikstof beschikbaar komen uit de bodem. Maar nu willen we nog kunnen voorspellen hoe dat gedurende het hele groeiseizoen beschikbaar komt. Uiteindelijk wil je, simpel gezegd, vraag en aanbod op elkaar afstemmen.”
Een stap die daarna nog weer nodig is, en zeker niet de gemakkelijkste: het stimuleren van boeren dat ze hun bemesting afstemmen op de natuurlijke bodemvruchtbaarheid. Want een rijke bodem die van zichzelf al veel stikstof levert, hoef je minder mest te geven dan een arme bodem die weinig stikstof levert. Ros: “De kosten van een advies zijn niks in vergelijking met de prijs van de kunstmest die je op een bedrijf gaat geven. Maar je hebt ook te maken met de gangbare praktijk, je kunt niet zomaar een geschiedenis van twintig of dertig jaar tenietdoen.”
“Dat spreekt mij aan: met wetenschappelijk onderzoek praktisch advies geven.”
Daarvoor zijn er demonstratieprojecten en adviseurs die op bedrijfsniveau het ‘nutriëntenmanagement’ doorrekenen. De adviezen die Ros heeft ontwikkeld, worden dan concreet toegepast bij de boer aan tafel. De steeds strengere milieunormen zullen boeren ook vanzelf dwingen zo zuinig mogelijk met hun stikstof om te gaan. “De hele agrarische sector staat voor grote uitdagingen: nu wordt nog maar 50 tot 80 procent van de nutriënten opgenomen, de rest verdwijnt in het milieu.”
Het ideaal is uiteindelijk een dynamisch advies waarbij vraag en aanbod op elkaar worden afgestemd. En ook hier is communicatie cruciaal: “Je moet de taal van de boer spreken. Die wil weten hoeveel – en welke – kunstmest er nu in zijn trekker moet. Dat spreekt mij erg aan: met wetenschappelijk onderzoek heel praktisch advies te kunnen geven. En zo de agrarische sector verduurzamen.”
Dit artikel verscheen in het STW-boekje Technologisch Toptalent 2012. Lees ook de andere artikelen: