Ontwerpen voor een schone landbouw

Ontwerpen voor een schone landbouw Achtergrondstudie voor de verkenning hulpstoffen en energie in landbouwsystemen in 2015

Deze studie werd uitgevoerd in opdracht van de Nationale Raad voor Landbouwkundig Onderzoek door: DLO-Instituut voor Agrobiologisch en Bodemvruchtbaarheidsonderzoek (AB-DLO) DLO-Instituut voor Milieu- en Agritechniek (IMAG-DLO) DLO-Instituut voor Plantenziektenkundig Onderzoek (IPO-DLO) LUW-Onderzoekschool Produktie-Ecologie (PE-LUW) Eindredactie:

J.J.M.H. Ketelaars F.J. de Ruiter

Nationale Raad voor Landbouwkundig Onderzoek Postbus 20401 2500 EK Den Haag tel.: 070 379 36 53 ISBN: 90 - 5059 - 022 - 5 Overname van tekstdelen is toegestaan, mits met bronvermelding NRLO-Rapport nr. 97/5, Den Haag, juni 1997

Ten Geleide Een van de belangrijke uitdagingen voor de primaire landen tuinbouw in Nederland is het terugbrengen van de milieubelasting met behoud van een economisch perspectief. Dit vraagt de nodige aanpassingen, waarbij veel wordt verwacht van technologische vernieuwing. Maar zijn deze hoge verwachtingen van technologische ontwikkelingen wel terecht? In het kader van de verkenning Hulpstoffen en Energie in Landbouwsystemen in 2015 (HELI 2015) is nagegaan in hoeverre technologische ontwikkelingen en systeemaanpassingen kunnen leiden tot een drastische vermindering van het gebruik van mineralen, biociden en energie over een periode van twintig jaar. Experts vanuit het landbouwkundig onderzoek geven in deze achtergrondstudie hun ideeën hierover prijs. Naast bekende opties, die overwegend uitgaan van incrementele aanpassingen, komen ook suggesties voor wat meer ingrijpende veranderingen op langere termijn naar voren. De reikwijdte van de verschillende opties is zoveel mogelijk gekwantificeerd. De auteurs zijn er in geslaagd om een perspectief voor een aanzienlijk schonere landbouw te schetsen. Vergaande maatregelen, die een gerichte inspanning van het onderzoek vragen, kunnen de milieubelasting door mineralen en biociden met tenminste een faktor 4 en soms met veel grotere factoren verminderen. Tevens zijn er goede mogelijkheden om, met name in de glastuinbouw, het gebruik van fossiele energie voor het produktieproces vrijwel tot nul te reduceren. Opvallend is dat niet één, maar meerdere zoekrichtingen voor vernieuwing worden onderscheiden. Het inspelen op deze pluriformiteit met doelgerichte acties is een belangrijke opgave voor het landbouwkundig onderzoek. Participatief en ontwerpend onderzoek zijn hierbij sleutelwoorden. De hoofdlijnen van het rapport bleken tijdens een discussiebijeenkomst in brede kring te worden onderschreven. In welke mate de hier genoemde zoekrichtingen mogen rekenen op een bestuurlijk draagvlak, nu en in de toekomst, is nagegaan in de achtergrondstudie “Bestuurlijke haalbaarheid van oplossingsrichtingen” (TUDelft, NRLO-rapport 97/10). Andere achtergrondstudies die in het kader van HELI 2015 zijn uitgevoerd (de nummers verwijzen naar de aanduiding in de NRLO-publicatiereeks): -

Feiten en cijfers over de ontwikkeling van de milieubelasting (LEI-DLO) (97/4)

-

Het instrumenteren van leerprocessen (TU-Delft) (97/6)

-

Een verkenning van institutionele arrangementen (TU-Twente) (97/7)

-

Naar eigen gerechtig(d)heid (LUW-Sociologie) (97/8)

-

Contouren en silhouetten van landbouw en milieu in 2015 (LEI-DLO) (97/9)

-

Milieudoelstellingen en landbouwmilieubeleid in Europa (LEI-DLO) (97/18)

Een commissie onder voorzitterschap van Prof.dr.ir. R. Rabbinge, lid van het Dagelijks Bestuur van de NRLO, heeft de uitvoering van de studies begeleid. Projectleider was Dr.ir. J.G. de Wilt van het Bureau NRLO. De achtergrondstudies en de resultaten van een tweetal discussiebijeenkomsten over de resultaten van deze studies vormen de basis voor een integrerend verkenningenrapport, dat eind 1997 zal verschijnen.

Dr.ir. A.P. Verkaik , Directeur Bureau NRLO. Ontwerpen voor een schone landbouw

i

Inhoudsopgave Ten Geleide

i

Samenvatting

1

1. Inleiding

6

1.1. Het kader

6

1.2. De opdracht

6

1.3. Opzet van de studie en opbouw van het rapport

7

2. Systemen ontwerpen voor een duurzame landbouw

8

2.1. Inleiding

8

2.2. Systemen en systeemeigenschappen

8

2.3. Functionaliteit, efficiëntie en duurzaamheid

8

2.4. Duurzame landbouw in soorten?

10

2.5. Een onduurzame landbouwpraktijk

11

3. Perspectieven voor een efficiënter nutriëntengebruik in de Nederlandse landbouw

13

3.1. Inleiding

13

3.2. Nutriëntenoverschotten in de Nederlandse landbouw

14

3.3. Nutriëntenvoorraden en -verliezen

15

3.4. Strategieën ter beperking van lekverliezen

15

3.4.1. Risico mijden

16

3.4.2. Risico dekken

18

3.4.3. Risico nemen

19

3.5. Reikwijdte strategieën

19

3.5.1. Fosfor-problematiek

19

3.5.2. Ammoniak-problematiek

21

3.5.3. Nitraat-problematiek

22

3.6. Prioritaire onderzoeksvelden

23

3.6.1. Ondernemerschap en nutriëntenmanagement

24

3.6.2. Technologie voor nutriëntenmanagement

24

3.6.3. Gewassen en teeltmethodes

25

3.6.4. Voeding van landbouwhuisdieren

25

3.6.5. Compatibiliteit van ecosystemen

25

3.7. Epiloog

26

4. Gewasbescherming

28

4.1. Inleiding

28

4.1.1. Probleemschets

28

4.1.2. Ontwikkelingsrichtingen

31

4.2. Kader van “Strategisch balanceren” (de 3 B’s)

31

4.3. Gewasbescherming in relatie tot gebruik van energie en nutriënten

32

4.4. Beschrijving werkwijze

32

Ontwerpen voor een schone landbouw

4.5. Case studies

33

4.5.1. Pathogene schimmels

33

4.5.2. Parasitaire nematoden

35

4.5.3. Insecten

37

4.5.4. Plantenvirussen en bacteriën

39

4.5.5. Onkruiden

41

4.6. Bijdrage aan bereiken milieudoelen

44

4.7. Implicaties voor gewasbescherming in plantaardige productiesystemen

44

4.8. Prioritaire thema’s voor onderzoek

44

5. Perspectieven voor een efficiënter energiegebruik in de Nederlandse landbouw

47

5.1. Diagnose van het probleem

47

5.1.1. Algemeen

47

5.1.2. Direct energiegebruik in de landbouw

48

5.1.3. Indirect energiegebruik

51

5.2. Oplossingsrichtingen

52

5.2.1. Direct energiegebruik in de landbouw

52

5.2.2. Indirect energiegebruik

54

5.3. Reikwijdte oplossingsrichtingen

54

5.3.1. Vermindering van conditionering

54

5.3.2. Verlaging van de fossiele energiebehoefte van productiesystemen

54

5.3.3. Verbetering van de energie-efficiëntie van de teelt

57

5.3.4. Specifieke problemen

59

5.3.5. Bio-energie

60

5.4. Prioritaire thema's voor onderzoek

61

5.4.1. Vermindering van conditionering

62

5.4.2. Verlaging van de energiebehoefte van productiesystemen

62

5.4.3. Verbetering van de energie-efficiëntie van het product

62

5.4.4. Specifieke problemen

62

5.4.5. Bio-energie

63

6. Naar duurzaamheid en vernieuwing in de Nederlandse landbouw

65

6.1. Inleiding

65

6.2. Vier zoekrichtingen

65

6.2.1. Een technische landbouw

66

6.2.2. Een ecologische landbouw

68

6.2.3. Een internationale landbouw

70

6.2.4. Streven naar multifunctionaliteit en meerzijdigheid

70

6.3. De motor voor landbouwkundige vernieuwing

72

7. Innovatie en integratie in het landbouwkundig onderzoek

74

7.1. Koers

74

7.2. Inhoud

74

7.3. Organisatie en financiering

76


Literatuur 99 Bijlage 1: Personen die betrokken waren bij de deelstudie Summary 103


101

Samenvatting Deze studie vormt onderdeel van het NRLO project HELI 2015, het acroniem voor ‘Hulpstoffen en Energie in Landbouwsystemen In 2015’. Doel van deze studie is: a. de technische mogelijkheden te verkennen om het gebruik van hulpstoffen en energie in de Nederlandse landbouw terug te dringen over een periode van twintig jaar en b. de consequenties hiervan aan te geven voor koers, inhoud en structuur van het onderzoek op dit terrein. De studie is opgebouwd uit bijdragen van verschillende auteurs en richt zich in het bijzonder op het gebruik van nutriënten, biociden en fossiele energie. Na een korte toelichting op de opdracht tot deze studie begint hoofdstuk 2 met een discussie over de vraag welke criteria we moeten hanteren bij het ontwerpen van een landbouw die aanzienlijk zuiniger en efficiënter met hulpstoffen en energie omgaat dan de huidige. Zuinigheid en efficiëntie zijn relatieve begrippen. Voor een juiste beoordeling is een referentiekader nodig, een normenstelsel waartegen zuinigheid en efficiëntie afgewogen kunnen worden. Dit normenstelsel wordt vaak aangeduid met het begrip duurzaamheid. Duurzaamheid heeft betrekking op ecologische houdbaarheid maar ook op maatschappelijke wenselijkheid en daarmee op economische levensvatbaarheid. Wat maatschappelijk wenselijk is hangt af van het perspectief waarin landbouw gezien wordt. Het uiterlijk van een duurzame landbouw zal dus verschillen afhankelijk van welke functies van landbouw verlangd worden. Discussies over duurzame landbouw zijn vaak een middelen-strijd: ze leggen het accent op de vraag hóe duurzaamheid bereikt kan worden. Belangrijker is echter bij de beoordeling van duurzaamheid de vraag te stellen naar het doel: welk doel wordt nagestreefd, wat willen we dat landbouw ons lokaal, nationaal en mondiaal biedt en hoe verhoudt de inzet van middelen zich tot dit doel. Het antwoord daarop zal plaats en tijd gekleurd zijn. Ondanks de betrekkelijkheid van het begrip duurzaamheid, blijkt er toch een zekere consensus over wat onduurzame landbouwpraktijken zijn. Dit betreft de uitputting van fossiele energie en minerale ertsen, de accumulatie van stoffen in bodem en atmosfeer, de reductie van biodiversiteit en de bedreiging van de gezondheid van mens en dier door het gebruik van biociden. Technologische mogelijkheden voor reducties van het gebruik van nutriënten, biociden en energie verdienen daarom verkend te worden. Hoofdstuk 3 behandelt de technologische mogelijkheden om het gebruik van nutriënten in de landbouw terug te dringen. Doel daarbij is verliezen aan nutriënten tot acceptabele niveaus te beperken. Deze verliezen hebben het karakter van lekverliezen naar het gronden oppervlaktewater en de atmosfeer. Lekverliezen zijn eigen aan de aanwezigheid van onbeschermde voorraden van lekgevoelige nutriënten in de bodem, in dierlijke mest en in gewasresten. Zonder deze voorraden is landbouw niet mogelijk: ze vormen het kapitaal waarmee geproduceerd wordt. De vraag hoe efficiënt landbouw kan zijn, is daarmee synoniem met de vraag hoe beheersbaar deze kapitaalsvoorraden zijn en welke kennis en middelen voor beheersing nodig zijn. Een drietal strategieën wordt onderscheiden om lekverliezen te vermijden: een risico-mijdende, een risicodekkende en een risico-nemende strategie. De risico-mijdende strategie legt het accent op het vermijden van situaties die een hoog risico van verliezen met zich meebrengen. Produceren met behulp van beperkte nutriëntenvoorraden is dus de aangewezen weg: hoe kleiner de voorraad des te geringer zullen immers in het algemeen de verliezen eruit zijn. De risico-dekkende strategie gaat ervan uit dat grote voorraden nutriënten voor een productieve landbouw onmisbaar of onvermijdelijk zijn, maar dat er voldoende mogelijkheden zijn om voorraden te beschermen tegen het risico van lekverliezen. De risico-nemende strategie tenslotte gaat ervan uit dat lekverliezen tot op zekere hoogte onvermijdelijk zijn maar dat hun uitwerking op de omgeving beperkt kan worden door het instellen van bufferzones of door externe recycling. De drie strategieën worden geïllustreerd met een groot aantal deels bestaande, deels Ontwerpen voor een schone landbouw

1

nieuwe maatregelen. Vervolgens wordt de reikwijdte van genoemde strategieën besproken voor de oplossing van de fosfor- , ammoniak en nitraatproblematiek in Nederland. Zonder mestexport blijkt vermijding van fosfor-accumulatie op nationaal niveau onmogelijk bij handhaving van de huidige veestapel, zelfs na drastische maatregelen als het uitbannen van gebruik van kunstmest- en voedingsfosfaat. Uitvoering van het oorspronkelijk voorgenomen ammoniakbeleid is alleen mogelijk bij extreme toepassing van een risico-dekkende strategie, wat inhoudt permanente huisvesting van alle landbouwhuisdieren in emissie-vrije stallen. Om landelijk aan de stikstofverliesnormen van 2010 te kunnen voldoen zou ten opzichte van het jaar 1989 80% minder kunstmeststikstof gebruikt mogen worden. Prioritair onderzoek ter vermindering van de problematiek van lekverliezen betreft een vijftal gebieden: ondernemerschap en nutriëntenmanagement, technologie voor nutriëntenmanagement, gewassen en teeltmethodes, voeding van landbouwhuisdieren en compatibiliteit van ecosystemen. Hoofdstuk 4 gaat in op de mogelijkheden ter vermindering van het gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen in het kader van de gewasbescherming. Hierbij worden voor de toekomst van de gewasbescherming drie ontwikkelingsrichtingen geformuleerd. In de eerste ontwikkelingsrichting worden emissies beperkt door technologische oplossingen. Chemische bestrijding blijft één van de pijlers van het systeem maar emissies worden beperkt door forse verbeteringen in toedieningstechnieken en effectiviteit. In de tweede ontwikkelingsrichting wordt de afhankelijkheid van chemische bestrijding vooral teruggedrongen door preventieve maatregelen. Dit betreft resistentieveredeling en fytosanitaire maatregelen, zoals het werken met schoon uitgangsmateriaal. De derde richting ziet geheel af van de toepassing van chemische middelen: de nul-optie. Ze maakt gebruik van technologische oplossingen en preventieve maatregelen en accepteert dat niet alle gewasbelagers bestreden worden. Mogelijkheden voor een geringer middelengebruik worden besproken aan de hand van vijf cases, namelijk: pathogene schimmels, nematoden, insecten, plantenvirussen en bacteriën, en onkruiden. Voor elke case worden behandeld: problematiek, mogelijke technologische oplossingen, relaties tot beheersing van andere ziekten, plagen en onkruiden, perspectief van de eerder genoemde ontwikkelingsrichtingen en de te verwachten bijdrage aan vermindering van emissies. Perspectieven voor de nul-optie zijn gering voor die teelten waarvoor de eis van ziektevrij-zijn absoluut is (pootaardappelteelt, kasteelten voor de export). In productieteelten waar deze eis niet geldt, zijn er wel mogelijkheden, mits ruim gebruik gemaakt wordt van gewasrotaties in ruimte en tijd. Met een combinatie van maatregelen (ontwikkelingsrichting 1 en 2) is voor de bescherming van gewassen tegen pathogene schimmels, parasitaire nematoden, insecten en onkruiden een reductie van biocidengebruik mogelijk in de orde van 50-90%. Voor het bestrijden van virussen en bacteriën moet het accent op fytosanitaire maatregelen liggen. Als prioritaire thema’s voor onderzoek worden genoemd: ecologische onderbouwing van systemen voor duurzame gewasbescherming, innovatie in duurzame gewasbescherming door technologische ontwikkeling, en analyse van risico’s ten aanzien van milieu en teelt/bedrijfsvoering. Hoofdstuk 5 bespreekt de mogelijkheden om het gebruik van fossiele energie te beperken en over te schakelen op duurzame energie. Het directe energiegebruik door de agrarische sector bedroeg in 1995 ca 7% van het nationale gebruik aan fossiele energie. Meer dan 80% hiervan komt voor rekening van de glastuinbouw voor de verwarming van kassen. Daarnaast wordt in de intensieve veehouderij veel energie gebruikt voor ventilatie van stallen. Dat betekent dat ca 90% van het totale directe energiegebruik wordt benut voor de conditionering van de leefomgeving van plant en dier om een hoge productie van hoge kwaliteit te verkrijgen en daardoor veel meerwaarde te kunnen genereren. Een efficiënter energiegebruik kan langs twee manieren bereikt worden: 1. door het verlagen van de energiebehoefte voor conditionering, d.w.z. vermindering van het energiegebruik per eenheid van oppervlak, 2. door het verhogen van de energie-efficiëntie van gewassen, d.w.z. vermindering van het gebruik van


2

fossiele energie per eenheid product. Volledige penetratie van de nu reeds bekende energiebesparende maatregelen (toepassing energieschermen, verbeterde klimaatregeling) kan de energiebehoefte in de tuinbouw met ca. 30% doen dalen. Bredere toepassing van afvalwarmte draagt eveneens bij aan verbetering van de benutting van fossiele energie op nationaal niveau. Op de langere termijn kan door technologische doorbraken op het gebied van materiaaltechnologie en klimatisering de energiebehoefte van kasproductiesystemen met meer dan 75% verminderd worden. Bij toepassing van seizoensopslag van energie kan de resterende energiebehoefte vermoedelijk uit duurzame energiebronnen (wind- en bioenergie) gedekt worden. Verbeterde kennis van natuurlijke ventilatieprocessen kan het energiegebruik voor ventilatie van stallen in de veehouderij verminderen. Verbetering van de energie-efficiëntie van gewassen is vooral een kwestie van een hogere benutting van zonlicht. Deze is mogelijk door een gerichte keuze van gewassen met een lage temperatuurbehoefte, door computergestuurde teeltoptimalisering, en door middel van veredeling en genetische manipulatie. Voor deze laatste twee zijn speciaal van belang: een hoge lichtinterceptie van gewassen, een optimale verdeling van assimilaten en een verhoging van de lichtabsorptie in het fotosynthesesysteem. Een efficiënte benutting van zonlicht is ook van belang voor de productie van energie uit plantaardige biomassa. Bij een beschikbaar areaal in Europa in de orde van maximaal 15-21 miljoen hectare kan met de productie van bio-energie echter slechts 8% van het huidige energiegebruik in Europa gedekt worden. Het indirecte energiegebruik in de landbouw is vermoedelijk van dezelfde ordegrootte als het directe en komt vooral op rekening van fabricage en transport van veevoer. Reducties in het gebruik van indirecte energie zijn dus erg afhankelijk van volume-ontwikkelingen in de veehouderijsector. Een drietal kansrijke onderzoeksthema’s wordt genoemd: efficiënte energiebenutting door gewassen, verlaging van de energiebehoefte van agrarische productie- en bedrijfssystemen en vervulling hiervan door duurzame energie, en optimale vastlegging van zonne-energie in bio-energie en efficiënte aanwending hiervan. Hoofdstuk 6 brengt de voorstellen tot vermindering van het gebruik van hulpstoffen en energie bijeen in vier onderscheiden zoekrichtingen voor vernieuwing van landbouwsystemen. Deze zoekrichtingen worden aangeduid als technische landbouw, ecologische landbouw, internationale landbouw en multifunctionele landbouw. Een technische landbouw is de term voor een landbouw gedomineerd door vertrouwen in technologisch geavanceerde oplossingen om milieuproblemen te bestrijden. Techniek biedt mogelijkheden om ook bij een intensieve bedrijfsvoering lekverliezen aan nutriënten tegen te gaan, om efficiënter gebruik te maken van biociden en om het gebruik van fossiele energie in de landbouw te beperken door over te stappen op het gebruik van duurzame energie. Wedden op techniek is mikken op een hoge grondproductiviteit om daarmee elders ruimte beschikbaar te maken voor andere functies. Een ecologische landbouw kenmerkt zich door vertrouwen in ecologische principes en processen om lekverliezen te voorkomen, om biocide-gebruik overbodig te maken en om de landbouw aan te passen aan de natuurlijke beschikbaarheid van zonne-energie. Een ecologische landbouw probeert ruimte te scheppen voor natuurwaarden binnen de landbouw. Een internationale landbouw ziet af van een te intensieve en daardoor milieubedreigende productie van bulkgoederen en schakelt over op een landbouw van specialisten, specialisten die geen bulkgoederen produceren, maar kennisintensieve producten in een schone omgeving voor een internationale markt; onder het motto: geen voedsel produceren maar kennis en middelen om voedsel te kúnnen produceren. Een multifunctionele landbouw tenslotte heeft oog voor meerdere functies die land en ruimte kunnen vervullen en inkomen genereren. Dat betekent in de regel extensiveren en geheel of gedeeltelijk overschakelen van de productie van voedsel op andere activiteiten die bij voorkeur juist een extensief gebruik van hulpstoffen vereisen. Een multifunctionele landbouw hoeft niet alleen te leven van tastbare, agrarische producten maar verdient ook aan dienstverlening naar consumenten. De vier onderscheiden zoekrichtingen sluiten elkaar niet uit maar hebben ieder een eigen potentie. In de praktijk zijn vele tussenvormen en combinaties mogelijk. Maatwerk is vereist om voor elke situatie de beste


3

keuze te maken uit de beschikbare oplossingen. Regionale verschillen in bodemgesteldheid, in beschikbaarheid van hulpbronnen en in geografische situering vragen om gebiedsspecifieke oplossingen. De vier zoekrichtingen worden elk geïllustreerd met concrete voorbeelden voor innovatieve projecten. Hoofdstuk 7 besluit het rapport met de vraag wat de consequenties zijn van het streven naar zuinigheid en efficiëntie in de landbouw voor het landbouwkundig onderzoek in de komende 15-20 jaar. Het hoofdstuk grijpt terug op de constatering aan het begin van dit rapport dat zuinigheid en efficiëntie geen doel op zich zijn. De opgave om zuinig om te gaan met hulpstoffen en energie kan dan ook niet het enige, laat staan leidende thema zijn op een agenda voor landbouwkundig onderzoek voor de komende decennia. Bepalend voor die agenda moet zijn welke rol de Nederlandse landbouw wil spelen, nationaal en internationaal, en welke rol het landbouwkundig onderzoek in dat verband voor zich ziet. Om die reden wordt een groot belang toegekend aan gestructureerde verkenningen naar de toekomst van de Nederlandse landbouw. Voorts wordt de noodzaak geconstateerd voor een koersverschuiving in de richting van meer vernieuwend, ontwerpend bezig zijn. Onderzoek en technologie-ontwikkeling zijn immers al lang niet meer voorbehouden aan de traditionele kernen van landbouwkundig onderzoek. Ook primaire producenten en met hen de toeleverende en verwerkende industrieën zijn polen geworden van kennisontwikkeling en innovatie. Participatief onderzoek, d.w.z. onderzoek in samenwerking en wisselwerking met ondernemers is dus van groot belang . Gepleit wordt de ontwikkeling van duurzame technologie en duurzame ontwerpen met kracht en met onconventionele prikkels te bevorderen onder het motto: haal de toekomst naar je toe. Het ontwerpen van nieuwe systemen verdient meer dan tot nog toe expliciete aandacht in onderwijs en opleiding. Duurzame oplossingen voor de landbouw vragen om vernieuwend en risico-vol middenlange-termijn onderzoek. Hiervoor is een cofinanciering van overheid en bedrijfsleven nodig. Voorgesteld wordt voor dit onderzoek een aantal thema’s te selecteren met als speerpunten duurzame productie van groene grondstoffen, duurzame voedsel- en energievoorziening, en duurzaam gebruik van de groene ruimte.


4


5

1. Inleiding F.W.T. Penning de Vries en F.J. de Ruijter (AB-DLO)

1.1.

Het kader

In het voorjaar van 1995 heeft de Nationale Raad voor Landbouwkundig Onderzoek (NRLO), bestaande uit vertegenwoordigers van overheid, bedrijfsleven, maatschappelijke en onderzoeksorganisaties besloten een verkenning te laten uitvoeren naar “afzet-, verwerkings- en productiesystemen in de 21e eeuw”. De doelstelling voor dit verkenningenprogramma is om de verschillende opties voor de koers, inhoud en structuur van het landbouwkundig onderzoek te verkennen in het perspectief van denkbare maatschappelijke en wetenschappelijke ontwikkelingen op de langere termijn. Dit onderwerp wordt vanuit drie invalshoeken benaderd: (1) internationalisering en concurrentiekracht, (2) consument en markt en (3) hulpstoffen en energie (NRLO, 1996). Het onderdeel ‘hulpstoffen en energie in landbouwsystemen in 2015’ (afgekort HELI-2015) heeft als doel de identificatie van Wetenschaps- & Technologie-strategieën voor het Nederlandse landbouwkundig onderzoek, die perspectief bieden voor een milieuvriendelijke, economisch gezonde en maatschappelijk geaccepteerde landbouw in Nederland in de eerste decennia van de volgende eeuw. Centraal hierbij staat het gebruik van hulpstoffen en energie in het Nederlandse landbouwsysteem. De studie omvat de volgende deelstudies:

• Feiten en cijfers over de ontwikkeling van de milieubelasting (LEI-DLO) • Het instrumenteren van leerprocessen (TU-Delft) • Een verkenning van institutionele arrangementen (TU-Twente) • Naar eigen gerechtig(d)heid (LUW-Sociologie) • Contouren en silhouetten van landbouw en milieu in 2015 (LEI-DLO) • Bestuurlijke haalbaarheid van oplossingsrichtingen (TU-Delft) • Milieudoelstellingen en landbouwmilieubeleid in Europa (LEI-DLO) Op basis van de resultaten van bovenstaande deelstudies zal door de NRLO een integrerend verkenningenrapport worden opgesteld. De resultaten van de deelstudies verschijnen als achtergrondrapporten.

1.2.

De opdracht

Dit achtergrondrapport beschrijft de resultaten van de deelstudie ‘oplossingsrichtingen en technologische routes’. In september 1996 verleende de NRLO de opdracht tot deze studie aan AB-DLO. Bondig geformuleerd luidde de vraag van NRLO: “De landbouw staat voor de opgave om zuinig om te gaan met hulpstoffen en energie. Wat betekent dit voor de koers, inhoud en structuur van het onderzoek op het gebied van hulpstoffen en energie in de komende 15 - 20 jaar.” Meer specifiek werd gevraagd een overzicht samen te stellen van perspectiefvolle oplossingsrichtingen voor een zuiniger gebruik van hulpstoffen en energie, de bijdrage van deze oplossingsrichtingen aan milieudoelen


6

aan te geven, en deze beide te vertalen naar opgaven voor wetenschap en technologie. Voorgesteld werd voor deze studie een aantal verkenningen uit te voeren met als gewenst resultaat een aantal prikkelende visies, ideeën en toekomstbeelden.

1.3.

Opzet van de studie en opbouw van het rapport

De problematiek van gebruik van hulpstoffen en energie in de landbouw is zeer divers. In deze studie is niet gestreefd naar een terreindekkende bespreking. Voor deze deelstudie “Ontwerpen voor een schone landbouw” is ervoor gekozen vier thema’s specifiek te belichten t.w. gewasbescherming, nutriëntenverliezen, energiegebruik, en productiesystemen. Per thema zijn verschillende auteurs gevraagd hun visie uiteen te zetten op de problematiek. Dit heeft geresulteerd in een aantal op zichzelf staande hoofdstukken waarin per thema prioritaire aandachtsgebieden voor onderzoek worden benoemd. Het rapport besluit met een algemenere beschouwing over noodzakelijke veranderingen in koers, inhoud en organisatie van landbouwkundig onderzoek in het licht van bovengenoemde problematiek. De auteurs verantwoordelijk voor de inhoud van dit rapport staan vermeld bij het betreffende hoofdstuk. Conceptversies van het rapport zijn besproken binnen de projectgroep HELI-2015 voor afstemming met andere deelstudies. Tevens zijn versies van ieder hoofdstuk voorgelegd aan deskundigen op het betreffende gebied. Voor een overzicht van de geraadpleegde deskundigen wordt verwezen naar Bijlage 1.


7

2. Systemen ontwerpen voor een duurzame landbouw J.J.M.H. Ketelaars (AB-DLO)1

2.1.

Inleiding

De Nederlandse landbouw ligt onder vuur: te veel mest, te veel vervuiling, dieronvriendelijk en lastig voor burgers en overheid. Boeren protesteren op hun beurt tegen te veel regelgeving en te veel overheidsbemoeienis met hun bedrijf. Verzet tegen aanpassingen van de landbouw is er van de zijde van individuele ondernemers en van hun vertegenwoordigende organisaties. Veranderingen en vernieuwing lijken bijna synoniem geworden met afbraak en verlies van agrarische bedrijvigheid. Is er zo weinig perspectief voor een schone, duurzame landbouw in Nederland? In verschillende deelstudies wordt in opdracht van de NRLO verkend welke mogelijkheden technologie biedt om de Nederlandse landbouw schoner en efficiënter te maken en tegelijkertijd het economisch perspectief te behouden. Deze deelstudies richten zich op drie afzonderlijke aspecten van landbouwsystemen: het gebruik van nutriënten, biociden en fossiele energie. In het voorliggende essay wordt het landbouwsysteem als zodanig onder de loupe genomen en vragen we ons af hoe beoordelen we zuinigheid en efficiëntie, wat bepaalt duurzaamheid en wat zijn onduurzame praktijken in de Nederlandse landbouw.

2.2.

Systemen en systeemeigenschappen

Landbouwsystemen zijn een samenhangend geheel van biotische en abiotische componenten. Systemen zijn daarmee tegelijkertijd deelbaar en onderdeel. Ze zijn op te delen in kleinere deelsystemen en samen te voegen tot systemen van een hogere orde. Naar organisatieniveau onderscheiden we in de landbouw: bedrijfssystemen, productieketens, sectoren, regionale systemen, het nationale landbouwsysteem en het mondiale systeem van landbouwproductie. Een keuze van een bepaald niveau voor een beschouwing over efficiëntie en duurzaamheid is niet voor de hand liggend. Wat uit een bedrijfsvergelijkend onderzoek als een efficiënt en duurzaam melkveehouderijsysteem naar voren komt, kan in een mondiaal perspectief een inefficiënt systeem voor eiwitproductie blijken te zijn. Vraagstelling en perspectief moeten dus leidraad zijn voor de keuze van het systeemniveau.

2.3.

Functionaliteit, efficiëntie en duurzaamheid

Anders dan bij natuurlijke ecosystemen is er bij landbouwsystemen sprake van expliciete functies: ze zijn er ter wille van ons, om ons te voorzien van voedsel en grondstoffen, en als bron van inkomen en werkgelegenheid. Alleen door deze functionaliteit kunnen we spreken over efficiëntie, over meer of minder efficiënte systemen. Efficiëntie heeft betrekking op de relatie tussen inzet van middelen en het doel of de functie die daarmee gerealiseerd wordt. 1

M.m.v. H. van Keulen (AB-DLO/LUW), H.G. van der Meer (AB-DLO) en F.W.T. Penning de Vries (AB-DLO/PE-LUW).


8

Bepaling van de efficiëntie waarmee functies of doelen gerealiseerd worden kan op verschillende manieren gebeuren. Bijvoorbeeld ten aanzien van het gebruik van stikstof op het melkveehouderijbedrijf maakt het verschil of we de gemiddelde efficiëntie berekenen waarmee aangevoerde stikstof geoogst wordt in dierlijk product, of dat we de marginale efficiëntie berekenen waarmee de laatste kilogram aangevoerde stikstof omgezet wordt. Voor beide waarden rijst echter de vraag: wat is hoog en wat is laag, wat is aanvaardbaar en wat is onacceptabel laag. Vergelijking van efficiënties tussen systemen of bedrijven brengt wel verschillen aan het licht maar geeft nog geen antwoord op de vraag wat ecologisch houdbaar of maatschappelijk wenselijk is. Is een economisch marginale efficiëntie van 3 liter melk (equivalent met 16.5 g eiwit-stikstof) per kg kunstmest-stikstof onacceptabel laag en daarmee een motief om de prijs van kunstmest-stikstof drastisch te verhogen? Is in het geval van gewasbescherming alleen de nul-optie - waarbij zonder biociden geproduceerd wordt - acceptabel of kan een gedoseerde inzet van bepaalde middelen geen kwaad? Uitspraken over wat een acceptabele inzet van middelen is behoeven een referentiekader, een normenstelsel waartegen we de efficiëntie en neveneffecten van een systeem afwegen. Het is gebruikelijk dat normenstelsel met duurzaamheid aan te duiden. Duurzaamheid heeft betrekking op ecologische houdbaarheid maar ook op maatschappelijke wenselijkheid en daarmee op economische levensvatbaarheid. Wat ecologisch gezien een duurzame inzet van middelen in een landbouwsysteem is, is niet afhankelijk van de efficiëntie maar van de schaarste van deze middelen en van de neveneffecten die het gebruik met zich meebrengt. Een inschatting van beide is niet altijd eenvoudig te maken. Schaarste is geen constante: wat nu nog ruim voorhanden is kan over 20 jaar schaars worden, wat hier in overvloed aanwezig is kan elders een nijpend tekort vormen. Ook voor de neveneffecten is het moeilijk een objectieve tolerantiegrens aan te geven. Neveneffecten zijn onvermijdelijk: landbouw is nu eenmaal een ruimtevragende activiteit en gaat dus altijd ten koste van andere vormen van landgebruik. Wat een verantwoord gebruik van ruimte voor voedselproductie is, is dus afhankelijk van wat ecologisch en maatschappelijk gezien een wenselijk minimumareaal voor andere vormen van landgebruik is. Neveneffecten op de kwaliteit van lucht en water zijn evenzeer onvermijdelijk: een landbouw zonder lekverliezen bestaat niet en verstoringen door emissies zijn dus een gegeven. De maatschappelijke tolerantie voor dergelijke neveneffecten is geringer naarmate productie-doelstellingen van landbouw als minder belangrijk ervaren worden. In het Europa van nu wordt de voedselzekerheid niet bedreigd en wordt landbouwgrond met overheidssteun uit productie genomen. Dat gaat automatisch gepaard met hogere verwachtingen ten aanzien van het gedrag van landbouw versus natuur en dierwelzijn, milieu en landschap. Een agressieve landbouwpraktijk wordt niet getolereerd in een situatie van overschotten aan voedsel en tekorten aan ruimte en natuur. Maatschappelijke wenselijkheid bepaalt daarmee het aanzien van een duurzame landbouw. En wat maatschappelijk wenselijk is hangt weer af van het perspectief dat de samenleving kiest. Is dit het mondiale perspectief, dan zullen vragen rond de lange-termijn ontwikkeling van vraag en aanbod van voedsel de agenda van een duurzame landbouwpraktijk bepalen. In het Europese perspectief is voedselzekerheid slechts één doelstelling van het landbouwbeleid, naast behoud van werkgelegenheid en een leefbaar platteland. Op lokaal niveau kan voedselzekerheid zeker op korte termijn volledig ondergeschikt raken aan andere verwachtingen die we ten aanzien van landbouw en landgebruik koesteren. In de Achterhoek willen we een multifunctionele landbouw die ruimte biedt aan wonen, recreëren, natuur en landschappelijk schoon. In die situatie ontwikkelt landbouw zich van een producent van goederen tot een vorm van dienstverlening.


9

2.4.

Duurzame landbouw in soorten?

Discussies over duurzame landbouw worden gedomineerd door kwalificaties als high-tech versus low-tech, high-input versus low-input, of technologisch versus ecologisch of biologisch. In al deze gevallen ligt het accent op de wijze waarop, c.q. de middelen waarmee een niet-genoemde doelstelling verwezenlijkt moet worden. Is de vraag naar het waarom, naar doelstellingen daarmee minder belangrijk geworden of is accentuering van het hoe slechts een tijdelijk luxe? Is duurzaamheid meer een kwestie van middelen dan van doelen? Een discussie over middelen wordt begrijpelijker wanneer primaire doelen van landbouw zoals voedselproductie en voedselzekerheid gegarandeerd zijn. De keuze voor biologisch gebonden stikstof wordt gemakkelijker als een melkproductie van 8000 liter per hectare ook voldoende is, en misschien wel hoger gewaardeerd wordt door de huidige consument dan een melkproductie van 10.000 liter per hectare met kunstmest-stikstof. Dierwelzijn wordt belangrijker zodra iedereen dagelijks kan kiezen uit kip, rund, varken, vis of witte bonen. En waarom zouden we, als iedereen zijn dagelijkse boterham op heeft, niet meer genieten van het zelf gebrouwen biologisch bier dan van een fabrieksproduct? Lekverliezen aan nutriënten uit de landbouw zijn sterk te verminderen door een keuze voor een risicomijdende strategie, dat wil zeggen door te produceren met geringere bodemvoorraden en met weinig externe inputs. Die keuze is in Nederland niet zo moeilijk nadat we jarenlang bodemvruchtbaarheid, van elders aangevoerd, hier gespaard hebben. Tijdelijk afzien van kali-bemesting deert ook niet in het geval van jonge poldergronden boordevol minerale reserves. Helemaal afzien van toepassing van kunstmestfosfaat is zelfs geen probleem zolang we zelfs meer fosfaat in mengvoedergrondstoffen importeren dan gewassen op kunnen nemen. Een keuze voor weinig externe inputs wordt aanzienlijk moeilijker wanneer de bodemvruchtbaarheid laag is of laag geworden door over-exploitatie. In zo’n geval staat de natuurlijke kringloop op een laag pitje en zijn aanvullingen met nutriënten nodig om gewasgroei te stimuleren. Die extra nutriënten kunnen aangevoerd worden via organische mest van dieren die op natuurlijke weidegronden grazen. Daar zijn dan grote oppervlaktes voor nodig. Het gevolg is bovendien dat die systemen verarmen en gevoelig worden voor erosie door wind of water. Recycling van nutriënten via voer en dierlijke mest is daarmee niet onzinnig, integendeel. Sluiting van kringlopen is een minimale duurzaamheidseis die aan elk systeem gesteld moet worden of het zich nu technologisch, ecologisch of biologisch noemt. Dieren en dierlijke mest spelen een belangrijke rol in die kringloop. Bewust risico-nemen door hoge producties na te streven met inzet van middelen waarvan de neven-effecten niet volledig bekend zijn, kan ook een keuze zijn op basis van een afweging van duurzaamheid. Een dergelijke keuze komt dichterbij als problemen rond voedselzekerheid daartoe dwingen. Mondiale voedselzekerheid kan ook in Europa een maatschappelijk hoge prijs krijgen als door voedselgebrek elders maatschappelijke ontwrichting, voedseloorlogen of omvangrijke migrantenstromen dreigen te ontstaan. Een grote bijdrage van Europa aan de mondiale voedselzekerheid kan dan de maatschappelijke kosten van emissies relativeren. Discussies over duurzame landbouw zouden zich dus primair moeten laten inspireren door de vraag: wat is maatschappelijk wenselijk, wat willen wij dat landbouw ons biedt? Het antwoord daarop zal plaats en tijd gekleurd zijn. Op de tweede plaats komen vragen rond de middelen waarmee we functies en doelen het beste denken te kunnen bereiken.


10

2.5.

Een onduurzame landbouwpraktijk

Als duurzaamheid betrekkelijk is geldt dit dan ook in dezelfde mate voor onduurzaamheid? Wat zijn in Nederland absoluut onduurzame landbouwpraktijken? Een zekere consensus over wat onduurzame handelingen zijn blijkt uit de milieuthema’s die aan de basis staan van de nationale milieuwetgeving. Onhoudbaar is in onze ogen het voortgaand gebruik van fossiele energie en minerale ertsen (waaronder fosfaat), dat immers zal resulteren in uitputting van eenmalige voorraden. Overschakeling op duurzame energie en sluiting van de kringlopen voor nutriënten zijn om die reden onontbeerlijk. Onduurzaam vinden we een voortgaande belasting van de bodem met stoffen die op termijn de geschiktheid voor landbouwkundige productie verminderen. Landbouw maakt zich hieraan schuldig door de accumulatie van zware metalen in vermoedelijk alle teeltsystemen. Onduurzaam beschouwen we ook de voortgaande verstoring van de atmosfeer door de accumulatie van broeikasgassen. De Nederlandse landbouw draagt hieraan bij door emissies van koolzuurgas, methaan en lachgas. Voor de CO2-emissie is het gasverbruik door de tuinbouw voor verwarming van kassen de hoofdverantwoordelijke. In termen van broeikaseffect zijn de uitademing van methaan door koeien, de emissie van lachgas uit graslanden, en het indirecte energieverbruik in de landbouw elk ongeveer even belangrijk als de CO2-emissie door de tuinbouw. Onduurzaam vinden we verder een voortgaande verstoring van natuurlijke ecosystemen met daaraan gekoppeld verlies van biodiversiteit. Landbouw maakt zich hieraan op verschillende manieren schuldig, door verzuring en vermesting, door wateronttrekking aan natuurgebieden, door verrijking van aquatische systemen en door een groot ruimtebeslag resulterend in versnippering en isolatie. Specifieke oorzaken van verstoring door de landbouw zijn de emissie van ammoniak uit dierlijke mest, het weglekken van nutriënten uit landbouwgronden naar gronden oppervlaktewater en de verlaging van de grondwaterstand ten behoeve van de landbouw. Onacceptabel vinden we tenslotte de bedreiging van onze gezondheid die uitgaat van gebruik en uitstoot van gifstoffen die ingezet worden in het kader van gewasbescherming. De inzet van gifstoffen uitgedrukt in kg actieve stof per hectare is vooral hoog in de teelt van bloembollen, snijbloemen, sommige groenten en aardappelen.


11


12

3. Perspectieven voor een efficiënter nutriëntengebruik in de Nederlandse landbouw J.J.M.H. Ketelaars en O. Oenema (AB-DLO)2

3.1.

Inleiding

De Nederlandse landbouw kan efficiënter omgaan met nutriënten. Niet alleen op proefbedrijven is de afgelopen jaren het bewijs geleverd dat met een beduidend geringere aanvoer van nutriënten een hoogproductieve landbouw bedreven kan worden. Ook landbouwers zelf hebben op hun bedrijven aangetoond dat het overschot aan nutriënten op de bedrijfsbalans verminderd kan worden met behoud van opbrengst. Efficiënter produceren is mogelijk. Gesteund door deze positieve ontwikkelingen is het optimisme gegroeid dat nog veel grotere besparingen op grondstoffen mogelijk zijn wanneer adequate technologieën ontwikkeld worden. Zo wordt in het interdepartementale project Duurzame Technologie Ontwikkeling gemikt op een landbouw die een factor 20 efficiënter zal zijn in het jaar 2040 ten opzichte van nu. Een dergelijke efficiëntieverhoging is volgens de initiatiefnemers van het project nodig om in de toekomst aan de vraag naar voedsel te kunnen voldoen en tegelijkertijd het milieu te ontzien. Tegenover deze optimistische inschattingen van wat mogelijk is, staat helaas de nuchtere constatering dat milieudoelen die tien jaar gelden gesteld werden niet gehaald worden. Zo constateerde het RIVM (RIVM, 1992) geruime tijd geleden reeds dat met de voorgenomen maatregelen de beoogde reductie van de ammoniakemissie van 70% in het jaar 2000 ten opzichte van het referentiejaar 1980 niet bereikt zal worden. Ook de doelen ten aanzien van vermindering van de nitraatbelasting van het grondwater en de Noordzee blijken te ambitieus gesteld. In dit spanningsveld van enerzijds optimistische toekomstverwachtingen en anderzijds tegenvallers in de huidige ontwikkelingen stelt de NRLO de vraag: welke nieuwe technologische opties zijn denkbaar voor een veel zuiniger gebruik van nutriënten in de Nederlandse landbouw en voor een daarbij horende forse vermindering van schadelijke emissies. Hoe efficiënt kan landbouw zijn en welke mogelijkheden zien onderzoekers om dit ideaal binnen het bereik van producenten te brengen? Tenslotte ook de vraag: In welke vakgebieden zouden onderzoekers willen investeren om een technologische trendbreuk mogelijk te maken. De deelstudie ‘Perspectieven voor een efficiënter nutriëntengebruik in de Nederlandse landbouw; technologische oplossingsrichtingen’ is bedoeld om op bovenstaande vragen antwoorden te formuleren. Dit heeft geresulteerd in het voorliggende essay dat gedachten en ideeën van een beperkt aantal onderzoekers weerspiegelt. De schrijvers hebben de hoop dat het anderen prikkelt tot creatieve reacties.

2

M.m.v. H.G. van der Meer (AB-DLO) en H. van Keulen (AB-DLO/LUW).


13

3.2.

Nutriëntenoverschotten in de Nederlandse landbouw

Het nutriëntengebruik in de Nederlandse landbouw is de afgelopen jaren in een toenemende mate van detail gekwantificeerd in tal van rapporten. Deze studies geven een indringend beeld van de mate waarin de Nederlandse landbouw verslaafd geraakt is aan de externe toevoer van stikstof, fosfor en andere mineralen. Deze stoffen worden als bestanddeel van kunstmest en mengvoeders in grote hoeveelheden de agrarische sector binnengehaald. Daarbij vergeleken zijn de hoeveelheden die de sector in nuttig product verlaten relatief gering. Gevolg is dat op de nutriëntenbalans van de agrarische sector in 1992 een overschot aanwezig was overeenkomend met gemiddeld 347 kg stikstof en 31 kg fosfor per hectare landbouwgrond (Poppe et al., 1994). Tussen sectoren en tussen individuele bedrijven bestaan echter grote verschillen. Zo was in 1992 het stikstofoverschot op graasveebedrijven (392 kg per hectare) gemiddeld genomen veel hoger dan op akkerbouwbedrijven (173 kg per hectare). Onder de graasveebedrijven echter varieert het overschot van gemiddeld 140 kg stikstof per hectare voor ecologische melkveebedrijven, tot 250 kg voor de MDMbedrijven (Project Management op Duurzame Melkveebedrijven), tot meer dan 350 kg voor gangbare praktijkbedrijven (Anoniem, 1996a, 1996b). Een hoge veebezetting en hoge melkproductie per hectare blijken samen te gaan met een hoog overschot. Op akkerbouwbedrijven bedraagt het stikstofoverschot voor biologische bedrijven minder dan 100 kg, voor geïntegreerde bedrijven ruim 100 kg per hectare en voor gangbare bedrijven 150 tot 250 kg (Wijnands et al., 1995). Een hoog stikstofoverschot op akkerbouwbedrijven wordt vooral veroorzaakt doordat een ruim gebruik van organische mest niet gecompenseerd wordt door een lagere kunstmestgift.

De overschotten aan nutriënten wijzen op een inefficiënt gebruik en grote verliezen van stikstof en fosfor naar de omgeving. Deze verliezen hebben het karakter van een ongecontroleerde uitstoot naar het gronden oppervlaktewater en de atmosfeer. In de landbouw is er nauwelijks sprake van doelbewuste lozingen van nutriënten maar van lekverliezen in diffuse vorm. Dit geldt zowel voor nitraat en fosfaat die uit de bodem lekken naar het ondiepe grondwater en het oppervlaktewater, maar ook voor gasvormige stoffen als ammoniak en lachgas die uitwijken naar de atmosfeer uit bodems, stallen en mestopslagen. Hoewel fosfaat nog enige tijd in de bodem kan accumuleren, zal bij onverminderd gebruik op termijn het lekverlies voor fosfaat de grootte aannemen van het overschot op de bedrijfsbalans. Omvangrijke lekverliezen vormen het belangrijkste milieuprobleem van de Nederlandse landbouw in zijn huidige vorm. Een landbouw die zich buiten haar grenzen doet gelden door lekverliezen van stank, verzurende en vermestende stoffen wordt in toenemende mate als onwenselijk ervaren. Dit heeft geleid tot een groeiend aantal voorschriften die lekverliezen uit landbouwsystemen moeten beteugelen. Lekverliezen zijn eigen aan de aanwezigheid van onbeschermde voorraden van lekgevoelige nutriënten die op verschillende plaatsen en in verschillende hoedanigheid in landbouwsystemen aanwezig zijn. Zonder deze voorraden is landbouw niet mogelijk: ze vormen het kapitaal waarmee geproduceerd wordt. De vraag hoe efficiënt landbouw kan zijn, is daarmee synoniem met de vraag hoe beheersbaar deze kapitaalsvoorraden zijn en welke kennis en middelen voor beheersing nodig zijn.


14

3.3.

Nutriëntenvoorraden en -verliezen

Landbouwsystemen zijn op te vatten als een samenhangende verzameling compartimenten die met elkaar nutriënten uitwisselen. Belangrijke compartimenten zijn de bodem, de gewassen, de veestapel en de mestopslag. Compartimenten bevatten op elk willekeurig moment een hoeveelheid nutriënten: de nutriëntenvoorraad van dat compartiment. Zo bevat de bodem een kleinere of grotere voorraad stikstof afhankelijk van de natuurlijke bodemvruchtbaarheid en menselijke beïnvloeding. Ook het gewas dat er op groeit, bevat een voorraad stikstof die geleidelijk opgebouwd wordt doordat wortels stikstof onttrekken aan de bodemvoorraad. Dit laatste kan alleen als een deel van de bodemvoorraad in een mobiele, opneembare vorm aanwezig is. Deze mobiele voorraad is de stikstof in anorganische vorm, aanwezig als ammonium en nitraat in het bodemvocht. Ook voor andere nutriënten geldt dat deze door plantenwortels uit de bodemoplossing opgenomen worden. De aanwezigheid van nutriënten in mobiele vorm maakt echter ook ongewenst transport mogelijk. Zo zal in tijden van een neerslagoverschot percolerend regenwater nitraat aanwezig in het bodemvocht naar beneden verplaatsen en buiten het bereik van wortels brengen. Met dit ongewilde transport lekken dus nutriënten weg naar het grondwater. Omgekeerd kan ammoniak aan het bodem- of mestoppervlak vervluchtigen en daarmee weglekken naar de atmosfeer. Anorganische stikstof is dus een labiele voorraad, labiel in de zin dat deze stikstof gemakkelijk getransporteerd wordt naar een ander compartiment. De aanwezigheid van labiele nutriëntenvoorraden is een voorwaarde om groei en productie, dat wil zeggen voorraadvergroting, door gewassen mogelijk te maken. Tegelijkertijd zijn labiele voorraden de bron van verliezen vanwege de blootstelling aan fysische transportprocessen die nutriënten uit het landbouwsysteem weg laten lekken. Naast labiele voorraden bestaan er stabiele. In de bodem betreft dit de nutriënten die onderdeel zijn van organische stof en van de minerale bodemmatrix. Zij zijn een belangrijke buffer van voedingsstoffen, goed beschermd tegen lekverliezen. Hun stabiele karakter betekent echter ook dat ze nutriënten slechts mondjesmaat afgeven en daardoor snelle voorraadvorming c.q. groei door planten niet toestaan. Niet alleen in de bodem maar ook in planten en dieren kunnen we onderscheid maken tussen labiele en stabiele voorraden van nutriënten. Labiele voorraden maken het mogelijk om nutriënten uit sommige organen snel te mobiliseren om tijdelijk te voorzien in een hoge nutriëntenbehoefte van andere organen. Bij uitstek kenmerkend voor levende planten en dieren is echter de aanwezigheid van een uitgebreid systeem van actieve transportprocessen die hen goed beschermen tegen ongewenste lekverliezen naar de buitenwereld. De belangrijkste labiele, lekgevoelige nutriëntenvoorraden in landbouwsystemen bevinden zich dan ook niet in de levende compartimenten maar in de levenloze te weten in de bodem, in dierlijke mest in stallen en mestopslagen, en in gewasresten die na de oogst op het land achterblijven. Kwantitatief gezien is vermoedelijk de bodem het belangrijkste. Zo bleek uit berekeningen 71% van het totale stikstofverlies uit de moderne melkveehouderij te traceren tot de bodem, 20% tot het bodemoppervlak en 9% tot het oppervlak van stalvloeren en mestopslagen (Ketelaars en Van de Ven, 1992).

3.4.

Strategieën ter beperking van lekverliezen

De constatering dat lekverliezen ontstaan uit nutriëntenvoorraden in landbouwsystemen, biedt in theorie ruimte aan een drietal strategieën om dergelijke verliezen te verkleinen. In concrete vormen uitgewerkt zijn deze strategieën bedoeld voor toepassing door ondernemers in de praktijk. De drie onderscheiden


15

strategieën worden hier achtereenvolgens aangeduid als risico-mijdend, risico-dekkend en risico-nemend. De risico-mijdende strategie legt het accent op het vermijden van situaties die een hoog risico van verliezen met zich meebrengen. De risico-dekkende strategie legt de nadruk op een afdoende bescherming tegen het gevaar van lekverliezen. De risico-nemende strategie tenslotte accepteert het bestaan van lekverliezen maar zoekt naar oplossingen op een hoger plan. Genoemde strategieën sluiten elkaar niet uit maar zijn aanvullend van karakter. Ze zijn ook niet nieuw in die zin dat maatregelen die nu al toegepast worden, te rubriceren zijn als onderdeel van één van deze drie. Juist door deze te rubriceren kan duidelijk worden welke mogelijkheden over het hoofd gezien worden en waar kansen voor vernieuwend onderzoek liggen. 3.4.1.

Risico mijden

In de risico-mijdende strategie ligt de nadruk op beperking van de voorraden van lekgevoelige nutriënten; hoe kleiner de voorraad des te geringer zullen immers in het algemeen de verliezen eruit zijn. Het aantrekkelijke van deze strategie is het zekere karakter: waar weinig opgeslagen ligt kan weinig verloren gaan. Een geringe voorraad nitraat in de bodem is de beste garantie dat er weinig uit zal spoelen. Zo ook hebben eiwit-arme rantsoenen voor dieren tot gevolg dat de geproduceerde mest weinig ammoniakstikstof bevat en ammoniakverliezen daardoor beperkt zullen zijn. De nadelen van deze strategie zijn daarmee eveneens evident: bij geringe voorraden dreigt het gevaar van periodieke tekorten voor de groei van gewassen en dieren. Om deze te vermijden is monitoring en handhaving van een kritische voorraad, van minimaal noodzakelijke gehaltes in gewassen en voeders cruciaal. In de productie van industriële goederen heeft de risico-mijdende strategie een grote opgang gemaakt. Beperking van voorraden (van grondstoffen, onderdelen, of eindproducten) wordt hier vooral ingegeven om kapitaalverliezen te minimaliseren. Het welslagen is ook hier afhankelijk van een betrouwbare logistiek: stakingen of haperingen in een onderdeel van het productieproces werken direct door in de fabricage en afzet van het eindproduct. Dit bevestigt dat in de risico-mijdende strategie hoge eisen gesteld worden aan logistiek: voorraadbeheersing en sturing van (nutriënten)stromen zodanig dat een onbelemmerde productie mogelijk is. Ook in het geldverkeer zijn nuttige parallellen te vinden met de strategie van voorraadbeperking. Om verliezen door diefstal te beperken is het verstandig met weinig geld op zak boodschappen te doen. Dit legt een rem op het geldverkeer tenzij er voldoende betaalautomaten ingericht worden waar op elk moment van de dag gepind kan worden. Nog beter is het andere vormen van geldoverdracht te ontwikkelen die minder gevoelig zijn voor diefstal: te denken valt aan vormen van elektronisch betalen waarbij de labiele monetaire pool (de beurs met geld) overbodig wordt. In het nutriëntenverkeer tussen bodem en plant kunnen we hierbij denken aan rechtstreekse nutriëntenoverdracht tussen bijvoorbeeld organische stof (het equivalent van geld op de bank) en de plant waarbij de labiele nutriëntenpool overgeslagen wordt. Het aardige van deze parallel met het geldverkeer is dat het wijst op een nieuw gevaar, te weten het risico van ‘parasitisme’: nieuwe vormen van elektronisch geldverkeer vragen om nieuwe systemen van beveiliging om diefstal te voorkomen. Zo zullen ook nieuwe vormen van nutriëntenoverdracht beveiligd moeten zijn tegen ontsporing. Veel van de huidige voorstellen en ideeën om stikstofverliezen in open teelten te beperken zijn te herleiden tot een strategie van voorraadbeperking. Dit geldt voor maatregelen als: verfijning van het bemestingsadvies, beperking van het niveau van bemesting, telen van een vanggewas en beperking van beweiding. Al deze maatregelen hebben tot doel: voorraadverkleining tot een minimaal noodzakelijke omvang, het afstemmen


16

van het aanbod van nutriënten op de vraag, en het voorkómen van nutriëntenaccumulatie in het bodemprofiel. Gemeenschappelijk aangrijpingspunt van deze maatregelen is daarbij de regulering van de externe aanvoer van nutriënten. Beheersing van de voorraad wordt nagestreefd door aanpassingen in de sfeer van de bemesting. Sturing van de bemesting lijkt echter nog sterk verbeterd te kunnen worden. Vergeleken met de mogelijkheden in de substraatteelt beschikt de ondernemer in de open teelten over veel te weinig geavanceerde hulpmiddelen om de voorraad nutriënten in de bodem binnen nauwe grenzen te reguleren. Daardoor is het bijvoorbeeld lastig om aan te sturen op een bepaalde hoeveelheid nitraat aan het einde van het groeiseizoen. Wettelijke controle op deze voorraad zoals eerder voorgesteld (Goossensen en Meeuwissen, 1990) is verantwoord als de ondernemer voldoende instrumenten heeft om gedurende het groeiseizoen naar een bepaalde bodemtoestand toe te werken. Vergaande verbeteringen in de kwaliteit van bemesting zijn voorstelbaar met behulp van apparatuur die zelfstandig de nutriëntenstatus van bodem en gewas registreert en op geleide daarvan nutriënten doseert. Meting van het resultaat van eerdere toedieningen zou de apparatuur ook de feedback kunnen geven om te kunnen profiteren van een zelflerend vermogen. Ontwikkeling van intelligente bemestingsmachines levert voor de ondernemer een belangrijke aandachtsbesparing op: het is de machine (of robot) die percelen (her)kent, die een dreigend nutriëntentekort van gewassen of individuele planten vroegtijdig signaleert en corrigeert, die het resultaat hiervan meet, onthoudt en benut voor toekomstige doseringen. In theorie wordt daarmee elke teelt een geautomatiseerd experiment met de mogelijkheid resultaten uit te wisselen met parallelle ‘experimenten’ op naburige locaties. Een zelfde ontwikkeling is voorstelbaar voor andere vormen van gewasverzorging. In een dergelijk scenario zal de aandacht van de ondernemer zich meer kunnen concentreren op algehele controle en besluitvorming op langere termijn. Vermindering van de externe toevoer van nutriënten leidt automatisch tot een grotere afhankelijkheid van de levering van nutriënten uit stabiele bodemvoorraden. Aangezien hierover nog weinig of geen directe controle bestaat is dit voor de producent nu een hachelijke zaak. Meer controle vergt nieuwe instrumenten die rechtstreeks aangrijpen op deze stabiele voorraden. Biologische sturing lijkt hierbij onmisbaar. Het ideale systeem zou een gewas zijn dat zelf controle heeft over de levering van nutriënten uit stabiele bodemvoorraden. De beste afstemming tussen vraag en aanbod wordt immers bereikt wanneer de plant zelf de nutriënten vrij maakt op geleide van zijn momentane behoefte. In theorie zou daarbij de anorganische pool omzeild kunnen worden: planten zouden bijvoorbeeld ook organische stikstofverbindingen rechtstreeks uit de stabiele voorraad op kunnen nemen zoals recent onderzoek lijkt te bevestigen. Zelfregulatie van de levering van nutriënten uit stabiele bodemvoorraden is denkbaar door microbiële systemen te koppelen aan gewassen. Een voorbeeld hiervan is het samenlevingsverband tussen planten en mycorhiza (bodemschimmels). Dit vergroot de beschikbaarheid van bodemfosfaat voor planten aanzienlijk. Dergelijke samenlevingscontracten zouden model kunnen staan voor nieuw te ontwikkelen systemen van gewas en micro-organismen die minder afhankelijk zijn van een omvangrijke voorraad van labiele nutriënten. Ook pogingen om stikstofbinding in te bouwen in gewassen als tarwe en rijst zijn bedoeld om deze afhankelijkheid te verminderen. Indirect leidt het vermogen tot stikstofbinding echter weer tot opbouw van stikstof in de bodem en een verhoogd risico van lekverliezen. Ook in de veevoeding gaat verlaging van de nutriënteninhoud van het rantsoen gepaard met het risico van tekorten wanneer om wat voor reden de beschikbaarheid verminderd is. Weglaten van fosfaattoevoeging maakt het dier meer afhankelijk van de van nature aanwezige fosfaatverbindingen die soms slecht


17

beschikbaar zijn. Dit heeft geleid tot de introductie van enzymen in veevoeders zoals fytase om fosfaat in een voor éénmagige dieren opneembare vorm om te zetten. Voor andere nutriënten ligt de toepassing van enzymen ingewikkelder. Zo is de microbiële beschikbaarheid van eiwit in ruwvoeders voor rundvee in het algemeen hoog. Verlaging van de eiwitgehaltes is dan ook niet direct een knelpunt, wel als dit gepaard gaat met een algehele verlaging van de beschikbaarheid van voedingsstoffen doordat bijvoorbeeld ouder gras geoogst gaat worden. In dat geval is er meer behoefte aan enzymen die voedsel ‘voorverteren’. Dergelijke enzymen kunnen aan het voer toegevoegd worden in een proces van na-oogstbewerking. Ook zouden ze door transgene planten zelf geproduceerd kunnen worden om na de oogst actief te worden. Extreme doorvoering van de risico-mijdende strategie betekent dat gewassen en dieren zullen moeten produceren bij veel lagere voorraden en concentraties dan in de huidige landbouwpraktijk gangbaar zijn. Dit betekent dat planten en dieren geselecteerd moeten worden op hun prestatie onder andere omstandigheden dan nu gangbaar. Genetische modificatie zou gewassen op kunnen leveren die nutriënten efficiënter opnemen en benutten of die minder nutriënten verliezen uit gewasresten. 3.4.2.

Risico dekken

De risico-dekkende strategie gaat ervan uit dat grote voorraden nutriënten voor een productieve landbouw onmisbaar of onvermijdelijk zijn. Om gewassen goed te laten groeien is de natuurlijke bodemvruchtbaarheid niet toereikend. Aanvullingen met gemakkelijk beschikbare nutriënten zijn daarom nodig voor een hoge productie in korte tijd. Zo ook gaat een productieve veehouderij gepaard met een omvangrijke productie van mest die rijk is aan lekgevoelige ammoniak. In de risico-dekkende strategie wordt ervan uitgegaan dat er voor ondernemers voldoende mogelijkheden zijn om zich in te dekken tegen het risico van lekverliezen door te zorgen voor een adequate voorraadbescherming. Het ideaal van de risico-dekkende strategie is een gesloten systeem met volledige controle over uitwisselingen tussen systeem en omgeving: landbouw in een glazen stolp zoals we die kennen in de vorm van de glastuinbouw. In dergelijke systemen zijn lekverliezen in principe volledig uit te bannen door recirculatie van drainwater. Gesloten systemen bieden bovendien de mogelijkheid voor een perfecte beheersing van groeicondities. Dit alles heeft echter een prijs. Gesloten systemen vergen flinke investeringen in kunstmatige barrières tussen systeem en omgeving en in voorzieningen voor de conditionering van het klimaat. Dit is economisch onaantrekkelijk wanneer conditionering op grote schaal toegepast moet worden voor teelten die over het algemeen een veel geringer saldo hebben dan bloemen en groenten onder glas. Het principe van voorraadbescherming zien we ook toegepast in de omgang met dierlijke mest. Emissiearme huisvesting, afdekking van mestopslagen en injecteren van mest in de bodem zijn maatregelen die tot doel hebben lekgevoelige ammoniak af te schermen van atmosferische invloeden die verliezen veroorzaken. Belangrijk hierbij is dat het voorbeeld van mest-injectie laat zien dat de toepasbaarheid van voorraadbescherming niet beperkt hoeft te blijven tot de kleine schaal van stallen, mestopslagen en kassen. Natuurlijk vergt mestinjectie meer energie dan de ouderwetse manier van oppervlakkige aanwending. Als middel om ammoniak-emissie te beperken is deze methode echter kosten-effectief doordat geprofiteerd wordt van de natuurlijke bescherming die een dunne bodemlaag biedt tegen vervluchtiging. Het voorbeeld van mest-injectie kan wellicht model staan voor andere relatief goedkope maatregelen die lekverliezen tegen gaan; te denken valt aan maatregelen om nitraat-uitspoeling te voorkomen. Gebruik maken van (semi-)natuurlijke barrières is daarbij het leidende principe. Nitraatuitspoeling treedt alleen op bij percolatie door een nitraat-rijk bodemprofiel. Een neerslagoverschot is daarbij een voorwaarde. Uitspoeling kan dus in principe vermeden worden door selectieve infiltratie van overtollig regenwater in nitraat-arme


18

zones. Dit verschijnsel treedt reeds van nature op in kleigronden waarin scheurvorming gedurende de zomer zorgt voor preferent watertransport. Nutriënten aanwezig in kluiten tussen de scheuren worden op die manier geconserveerd en zijn in het jaar daarop beschikbaar voor een volgend gewas. Ook op zandgronden met een hydrofobe oppervlaktelaag wordt preferent transport waargenomen. Selectieve infiltratie in nutriëntenarme zones kan bereikt worden door natuurlijke of kunstmatige reliëfverschillen te benutten mogelijk in combinatie met manipulatie van de waterindringing van het bodemoppervlak. Voor dit laatste zouden (bio)films ontwikkeld kunnen worden die het bodemoppervlak tijdelijk hydrofoob maken. Aantrekkelijk zou zijn als deze films gemaakt kunnen worden uit afvalproducten en bijkomende gunstige effecten zouden hebben. Selectieve waterinfiltratie past goed bij het concept van precisielandbouw. 3.4.3.

Risico nemen

De risico-nemende strategie gaat ervan uit dat lekverliezen tot op zekere hoogte onvermijdelijk zijn. Het is eigen aan het voorkomen van nutriëntenrijke en nutriëntenarme systemen zonder zware fysieke barrières. Nivellering van verschillen in nutriëntenrijkdom is dus een natuurlijk proces. Om dit tegen te gaan moeten weglekkende nutriënten afgebroken worden in speciale bufferzones of gerecycled door kunstmatig transport. Noodgedwongen is het instellen van bufferzones een strategie die momenteel veel toegepast wordt door natuurorganisaties om hun terreinen te beschermen tegen vermesting en verdroging. Bufferzones om vermesting tegen te gaan hebben als zodanig alleen een langdurig effect als schadelijke stoffen daadwerkelijk afgebroken worden en niet accumuleren. Dit kan het geval zijn bij de afbraak van nitraat onder anaërobe omstandigheden. In het geval de weglekkende nutriënten niet afgebroken worden zullen deze accumuleren en is alleen recycling via oogst van de biomassa een duurzame strategie. Dit geldt bijvoorbeeld voor de toepassing van helofytenfilters. Transport van nutriënten (via plaggen of mest) van (half-)natuurlijke ecosystemen naar agro-ecosystemen is eeuwenlang een middel geweest om nutriëntenrijkere landbouwgronden te creëren. Nu is maaien en afvoeren naast afplaggen juist een middel om nutriëntenarmoede in stand te houden. Binnen de landbouw zou dit middel meer toegepast kunnen worden om het oppervlaktewater te beschermen tegen afspoeling van meststoffen en om een grotere biodiversiteit te scheppen.

3.5.

Reikwijdte strategieën

Hoe kunnen bovengenoemde strategieën bijdragen aan de oplossing van belangrijke milieuproblemen die door de landbouw veroorzaakt worden?

3.5.1.

Fosfor-problematiek

Milieukundig acceptabele lekverliezen van fosfor uit landbouwgronden zijn afgeleid uit de ecologisch toelaatbare belasting van het oppervlaktewater. Deze is zo gering dat per jaar nog geen kg fosfor uit de bodem mag weglekken. De voorraad mobiel fosfaat in de bodem moet hierop afgestemd worden. Evenwichtsbemesting met een zeer gering lekverlies is dus een voorwaarde voor een milieukundig verantwoord voorraadbeheer. Concreet houdt dit in dat uit milieukundig oogpunt de fosfor-overschotten op de bedrijfsbalans nagenoeg geheel zullen moeten verdwijnen. Op plaatsen waar nu de bodem reeds verzadigd is met fosfor zou zelfs tijdelijk een negatief overschot nagestreefd moeten worden. Door de overheid wordt deze strenge normen voorlopig als onhaalbaar beschouwd. De voorgestelde verliesnormen voor P komen overeen met een overschot van 20 kg P per ha in 1998 en 10 kg P in 2010.


19

Sanering van de fosforbalans van de Nederlandse landbouw zodanig dat het overschot verdwijnt vergt vergaande aanpassingen in het gebruik van fosfor. Deze zijn onlangs verkend in het kader van een NRLOstudie (Boons-Prins et al., 1996). Vermoedelijk zijn soortgelijke aanpassingen ook noodzakelijk om op termijn accumulatie van zware metalen (waaronder cadmium, koper en zink) in de bodem te stoppen. Om het overschot op de nationale fosforbalans te verminderen werden drie ingrijpende acties voorgesteld: volledige vervanging van kunstmestfosfor door fosfor uit dierlijke mest, maximale verlaging van het fosforgehalte in varkens- en pluimveevoer, maximale verlaging van het gehalte aan fosfor in geïmporteerd rundveevoer. Zelfs met een combinatie van deze drie ingrijpende acties blijft er nationaal gezien nog een overschot van 12 miljoen kg over, vergeleken met een overschot van 86 miljoen kg in 1989 (Fig.1). In deze berekeningen is dan nog buiten beschouwing gebleven de eventuele herbenutting van fosfor die de landbouw in nuttig product verlaat maar voor het grootste deel weer in afval (slib, GFT etc.) beschikbaar komt. Op termijn zullen ook deze afvalstromen weer in de fosfaatkringloop opgenomen moeten worden. Dat betekent nog verdergaande aanpassingen in de nationale fosforbalans. Implementatie van evenwichtsbemesting waarbij lekverliezen acceptabel zijn, loopt dus primair vast op de enorme aanvoer van fosfor in plantenmateriaal (c.q. mengvoer) dat elders geproduceerd wordt. Technologische oplossingen voor dit knelpunt liggen in de sfeer van de mestverwerking en export van mest of fosfaat uit mest. Binnen de Nederlandse landbouw zijn er geen mogelijkheden blijvend een fosforoverschot te absorberen. Beheersing van de voorraad fosfor in de bodem is de enig denkbare strategie die het oppervlaktewater kan vrijwaren van een overmatige belasting. Lokaal kan een strategie van voorraadbescherming zin hebben om weglekkend fosfaat uit reeds verzadigde bodems alsnog vast te leggen. Dit heeft echter alleen zin in combinatie met het tegengaan van verdergaande accumulatie. Implementatie van evenwichtsbemesting heeft tot gevolg dat gemiddeld genomen de voorraden mobiel fosfaat in de Nederlandse bodem af zullen nemen. Dit uit zich in lagere Pw en P-Al getallen. Het gevolg zal zijn dat zonder technologische en biologische verbeteringen een aantal gewassen groeivertraging en opbrengstdepressies zullen vertonen. Een lagere beschikbaarheid van fosfor voor gewasgroei zal ook leiden tot lagere gehaltes in veevoeders. Om deze negatieve neveneffecten van evenwichtsbemesting teniet te doen zijn innovaties denkbaar zoals in een voorgaande paragraaf besproken. Deze hebben als gemeenschappelijk doel de productiviteit van gewassen en dieren op peil te houden bij veel geringere voorraden van mobiel fosfaat in landbouwsystemen. 100

40 60

1 Fosfor-overschot

40

2 3

20

0 1980

1990

2000

2010

2020 jaar

(kg/ha cultuurgrond)

Fosfor-overschot (mln kg P)

80

30

1 20

2 10

3

2030 0 1980

1990

2000

jaar

2010

2020

2030

h i s t o r i sch e o n t w i k k e l i n g

Figuur 1:

De ontwikkeling van het fosforoverschot in de

beleidsdoelstelling

Nederlandse landbouw als totaal (a) en uitgedrukt per

2: 1 + minimaal P in varkens- en pluimveevoeder

hectare cultuurgrond (b). De beleidsdoelstelling gaat

3: 2 + minimaal P in rundvee-mengvoeder


1 : g e e n k u n st m e st -P m e e r

20

uit van een P-overschot (verliesnorm) van resp. 20 kg en 10 kg P per hectare in 1998 en 2010, voor zowel grasland als bouwland. Verondersteld is een areaal grasland van 1 mln ha in 1998 en 0.9 mln ha in 2010, en een areaal bouwland van resp. 0.9 en 0.8 mln ha in 1998 en 2010. De fosforoverschotten bij 1, 2 en 3 verwijzen naar de P-acties doorgerekend in Boons-Prins et al. (1996).

3.5.2. Ammoniak-problematiek Milieukundig acceptabele lekverliezen van ammoniak zijn afgeleid uit de toelaatbare belasting met stikstof en zuur van natuurlijke ecosystemen. Deze toelaatbare belasting is in het beleid vertaald naar een tijdpad voor de reductie van ammoniakemissie uit de Nederlandse landbouw. Ten opzichte van het referentiejaar 1980 mikte dit tijdpad oorspronkelijk op een reductie van 70% in het jaar 2000 en van 90% in het jaar 2010, overeenkomend met resp. nog 67 en 22 mln kg ammoniak. Het ambitieuze karakter van deze doelstellingen laat zich op verschillende manieren illustreren. In de eerder aangehaalde NRLO-studie werd het effect van drie maatregelen gekwantificeerd op de te verwachten ammoniak-emissie uit de veehouderij: 1. emissie-arme toediening van mest met de hoogst mogelijke benutting (d.w.z. alleen in lente en voorzomer, alleen middels injectie), 2. invoering van emissiearme huisvesting in alle veehouderij-sectoren, 3. vermindering van de stikstof-uitscheiding d.m.v. aanpassingen van de voeding. Met deze acties is volgens de studie een reductie van 72% mogelijk ten opzichte van het basisjaar 1989. Het lekverlies bedraagt na invoering van deze maatregelen nog 15% van de hoeveelheid stikstof die jaarlijks door de Nederlandse veestapel uitgescheiden wordt. Om een reductie van 90% te bereiken zou dit percentage moeten dalen tot 5%. Dit laatste cijfer komt ruwweg overeen met de hoeveelheid die alleen al vervluchtigt bij een zorgvuldig uitgevoerde zodebemesting. Om dus 90% emissie-reductie te kunnen bereiken zou al het vee permanent gehuisvest moeten worden in emissie-vrije stallen. Concreet houdt dit in: een verbod op apparatuur als sleepvoeten- en sleepslangenmachines, geen koeien meer in de wei, en stallen met kunstmatige ventilatie en 100% effectieve luchtwassing voor alle diercategorieën. Ook recente berekeningen van het RIVM (in voorbereiding) tonen hoever de verwachte ontwikkeling in ammoniakemissie tot 2020 af zal wijken van de oorspronkelijke beleidsdoelstelling (Fig. 2). Ongeacht het onderscheiden scenario (‘Global Competition’, ‘European Coordination’ en ‘Divided Europe’ genaamd) zal de ammoniakemissie met hooguit 60% afnemen ten opzichte van 1980. Van de verwachtte emissie in 2020 (8891 mln kg) is 43 tot 53 mln kg afkomstig uit stallen ondanks het feit dat verondersteld is dat alle stallen in de intensieve veehouderij van het emissie-arme type zijn en dat in de rundveehouderij voor de hoogtechnologische scenario’s bedrijven met een veebezetting van meer dan 2 gve per hectare eveneens over emissie-arme huisvesting beschikken. Deze cijfers geven aan dat ook minder vergaande doelstellingen (i.c. 70% emissie-reductie ten opzichte van 1989) bij ongewijzigd beleid niet gehaald worden. Bij het zoeken naar effectieve oplossingen voor de ammoniakproblematiek wreekt zich de hoge dierdichtheid in Nederland en de daarmee gepaard gaande omvangrijke productie van dierlijke mest. Een strategie die primair zou mikken op voorraadverkleining (inperking mestproductie) heeft alleen bij een zeer forse inkrimping van de veestapel het gewenste effect. Voorraadbescherming, d.w.z. tegengaan van ammoniakemissie uit mest is op korte termijn de enig praktisch haalbare strategie. Duidelijk is echter dat deze strategie hoge eisen stelt aan emissie-beperkende maatregelen en de naleving ervan. Naarmate verdergaande reducties nagestreefd worden (het traject van 50-90%) lopen de daarmee gepaard gaande kosten exponentieel op door noodzakelijke investeringen in emissie-arme of zelfs emissie-vrije huisvestingssystemen. Onderzoek moet zich daarom richten op maatregelen die een betrouwbare emissiereductie opleveren tegen zo laag mogelijke kosten.


21

120

200

100 Ammoniak-emissie (% t.o.v. 1980)

Ammoniak-emissie (mln kg)

250

150

100

50

80 60 40 20 0

0 1980

1990

2000

2010

2020

1980

2030

1990

2000

2010

2020

2030

jaar

jaar historische ontwikkeling Global Competition European Coordination Divided Europe b e l e i d sd o e l st e l l i n g

t o t a l e v e e st a p e l p e r m a n e n t i n e m i ssie-vrije huisvesting

Figuur 2:

De ontwikkeling van de ammoniak-emissie uit de Nederlandse landbouw in absolute hoeveelheden (a) en uitgedrukt als percentage van de emissie in 1980 (b). De oorspronkelijke beleidsdoelstelling gaat uit van 70% reductie in 2000 en 90% reductie in 2010. De trends met de benamingen ‘Global Competion’, ‘European Coordination’ en ‘Divided Europe’ verwijzen naar de scenario’s die door het RIVM doorgerekend worden in Milieuverkenning 4 (RIVM, 1997). Op basis van deze scenario’s is voor 2020 geschat hoeveel de ammoniak-emissie zou zijn als in dat jaar alle vee permanent in emissie-vrije stallen gehuisvest zou zijn.

3.5.3.

Nitraat-problematiek

Milieukundig acceptabele lekverliezen van nitraat zijn afgeleid uit de toelaatbare gehaltes van nitraat in ondiep grondwater bestemd voor drinkwaterbereiding. Deze komen thans overeen met een toelaatbaar lekverlies in de orde van enkele tientallen kilogrammen (ca. 30) per hectare. Mogelijk worden de eisen in de toekomst nog verder opgeschroefd. Vergeleken met de hoeveelheden die door gewassen opgenomen worden (tot enkele honderden kilogrammen) zijn dit geringe hoeveelheden. Ook vergeleken met het stikstofoverschot van individuele bedrijven is een acceptabel verlies van enkele tientallen kilogrammen stikstof gering. Nu bestaat het stikstofoverschot uit de som van alle verliezen aangevuld met mogelijk nog enige accumulatie van stikstof in de bodem. Het is echter niet te verwachten dat gemiddeld genomen voor het Nederlandse landbouwareaal de accumulatie van stikstof nog een factor van belang is. Lekverliezen in de vorm van ammoniakvervluchtiging, nitraatuitspoeling en denitrificatie zijn daarmee de belangrijkste posten die op termijn het toelaatbaar stikstofoverschot gaan bepalen. De laagst toelaatbare overschotten zijn te verwachten voor de hogere zandgronden waar verliezen door denitrificatie gering zijn. Gaan we uit van een acceptabel lekverlies van nitraat en ammoniak elk in de orde van hooguit enkele tientallen kilogrammen per hectare, dan zal het toelaatbaar stikstofoverschot voor deze gronden vermoedelijk minder dan 100 kg, mogelijk zelfs minder dan 50 kg per hectare bedragen. Dit is een niveau waarbij opbrengstdaling bij de huidige stand van de techniek onvermijdelijk is zowel voor graasveebedrijven als akkerbouwbedrijven. Bovenstaande betekent niet dat de huidige stikstofoverschotten alleen verminderd zouden kunnen worden met opbrengstverlies. Verschillen tussen bedrijven en tussen praktijkbedrijven en proefbedrijven geven aan dat er een aanzienlijke winst te behalen valt. De kennis van input-output relaties voor individuele bedrijven ontbreekt echter om precies aan te kunnen geven welke aanpassingen in individueel nutriëntenmanagement nodig zijn voor efficiency-winst bij opbrengstbehoud. Dit speelt vooral op bedrijven die de eerste stap gezet hebben in het terugdringen van nutriëntenverliezen. Wel is duidelijk dat in alle gevallen het gebruik van kunstmeststikstof drastisch verminderd moet worden. Alleen op die manier kan de enorme hoeveelheid stikstof die via geïmporteerd krachtvoer ons land binnenkomt en in dierlijke mest beschikbaar komt efficiënt benut worden.


22

Momenteel voorgestelde verliesnormen voor stikstof bedragen voor grasland resp. 300 en 180 kg N per hectare in 1998 en 2010, en voor bouwland resp. 175 en 100 kg N in 1998 en 2010. Om landelijk aan de normen van 2010 te kunnen voldoen zou ten opzichte van het jaar 1989 80% minder kunstmest stikstof

800

400

600

300

Stikstof-overschot (kg N/ha cultuurgrond)

Stikstof-overschot (mln kg N)

gebruikt mogen worden (Fig. 3).

1 400

2 3 200

1 200

2 3

100

0

0 1980

1990

2000

2010

2020

1980

2030

jaar

1990

2000

jaar

2010

2020

2030

historische ontwikkeling b e l e i d sdoelstelling 1 : 5 0 % m i n d e r k u n st m e st - N 2 : 8 0 % m i n d e r k u n st m e st - N 3 : g e e n k u n st m e st - N m e e r

Figuur 3:

De ontwikkeling van het stikstofoverschot in de Nederlandse landbouw als totaal (a) en uitgedrukt per hectare cultuurgrond (b). De beleidsdoelstelling gaat uit van een N-overschot (verliesnorm) voor grasland van resp. 300 en 180 kg N per hectare in 1998 en 2010, en voor bouwland van resp. 175 en 100 kg N in 1998 en 2010. Zie voor veronderstellingen t.a.v. arealen bijschrift Fig.1. De stikstof-overschotten bij reductie van het kunstmest-N gebruik zijn gebaseerd op Boons-Prins et al. (1996). N.B. In de verliesnorm voor stikstof wordt geen rekening gehouden met N-aanvoer door atmosferische depositie. De berekeningen van het stikstofoverschot bij reductie van het kunstmest-N gebruik zijn hierop aangepast.

3.6.

Prioritaire onderzoeksvelden

Vanuit de optiek van technologische oplossingsrichtingen is het nuttig te investeren in onderstaande onderzoeksvelden. Deze keuze is gebaseerd op de volgende twee overwegingen: 1. Een efficiënter nutriëntengebruik door de landbouw is het resultaat van innovaties op het vlak van ondernemerschap én technologie én biologie. Onderzoek is nodig op alle genoemde terreinen. 2. De ontwikkelingsduur van innovaties varieert, van relatief kort voor verbeterd management, tot middellang voor nieuwe technologie, tot lang voor efficiëntere biologische systemen. Voor de toekomstige ontwikkeling van de landbouw zou het onjuist en improductief zijn dit onderscheid te gebruiken voor het stellen van prioriteiten aan onderzoek. Een essentiële randvoorwaarde voor een succesvolle implementatie van technologische verbeteringen is herstel van de balans tussen aan- en afvoer van nutriënten op nationaal niveau. Zonder dit blijft een evenwichtiger nutriëntengebruik op een lager niveau (bedrijfs- en perceelsniveau) een illusie. Het management van probleemgebieden (fosfaatverzadigde gronden) vereist aparte aandacht.


23

3.6.1.

Ondernemerschap en nutriëntenmanagement

Een efficiëntere landbouw is in laatste instantie afhankelijk van de vraag hoe individuele ondernemers omgaan met de hun beschikbare kennis, middelen en technieken. Veel studies wijzen uit dat er tussen ondernemers grote verschillen bestaan in stijl van ondernemerschap, in de inzet van productiemiddelen en de efficiëntie van nutriëntengebruik. Dit suggereert dat bij de huidige stand van kennis en techniek grote vooruitgang te boeken valt door aanpassing en optimalisering van de bedrijfsvoering. Deze veronderstelling wordt bevestigd door diverse proefprojecten die de afgelopen jaren uitgevoerd zijn. Kenmerkend voor deze projecten zijn een zware deskundige begeleiding en hoge eisen aan motivatie, kunde en vakmanschap van de betrokken ondernemers. Een efficiëntere landbouw blijkt dus nu reeds in principe mogelijk door de inzet van kennis en aandacht te intensiveren. Deze intensivering is tegelijkertijd een belemmering voor een snelle overname door grotere groepen ondernemers. Meer kwantitatieve kennis is nodig van welke specifieke factoren (kennis, aandacht, techniek) essentieel zijn voor een efficiënter nutriëntengebruik. Dit vereist om te beginnen een zorgvuldige analyse van succes en falen van voorbeeldprojecten. Voorts is wetenschappelijk onderzoek gewenst naar verschillen in kwaliteit van besluitvorming en technisch handelen tussen individuele ondernemers en de effecten hiervan op de efficiëntie van nutriëntengebruik. Dit kan alleen in participatief onderzoek waarin resultaten van analyses met de doelgroep vertaald worden in perspectieven voor verbeterd management.

3.6.2.

Technologie voor nutriëntenmanagement

a. Aandachtsbesparende technologie Efficiënter produceren is mogelijk door een sterke toename van de inzet van kennis en aandacht van de zijde van individuele ondernemers. Binnen de onderneming is aandacht echter in toenemende mate een schaars goed. Nutriëntengebruik is slechts één van de vele onderwerpen die de aandacht opeisen. De ontwikkeling van aandachtsbesparende technologie moet een hulpmiddel zijn om tijd en energie vrij te maken voor veranderende prioriteiten in bedrijf en leefgemeenschap. Monitoring, analyse, interpretatie en sturing van nutriëntenstromen komen alle in aanmerking voor de ontwikkeling van aandachtsbesparende technologie. Het ontwerpen van vormen van precisielandbouw vereist een intensievere samenwerking tussen fysiologen, agronomen en agrotechnici. Deze samenwerking moet gevoed worden met wetenschappelijk verzamelde gegevens over de oorzaken van een tegenvallende efficiëntie van nutriëntengebruik onder praktijkomstandigheden. b. Gebruik dierlijke mest Knelpunten in een efficiënt gebruik van dierlijke mest zijn de variabele emissie-reductie van populaire toedieningsvormen, het ontbreken van geschikte apparatuur voor voorjaars-aanwending van dierlijke mest op zware gronden, en het ontbreken van snelle methodes voor het bepalen van de nutriënteninhoud van partijen dierlijke mest. Op al deze fronten is voortzetting van het technisch onderzoek onontbeerlijk gezien de dominante rol die dierlijke mest zal spelen in de toekomstige nutriëntenvoorziening van gewassen. Dit onderzoek is gediend bij een zorgvuldige analyse van knelpunten in gebruik en aanwending van dierlijke mest in de praktijk. Voor de meeste teeltsystemen moet het streven zijn de fosfor- en kaliumvoorziening van gewassen volledig en de stikstofvoorziening voor een zeer groot deel te baseren op dierlijke mest. c. Emissie-vrije huisvestingssystemen voor landbouwhuisdieren Emissie-vrije huisvestingssystemen zijn onmisbaar om de lange-termijn doelstellingen van het ammoniakbeleid te kunnen realiseren. Ook de afnemende acceptatie van stankoverlast o.i.v. een voortschrijdende verstedelijking van het platteland, kan de Nederlandse veehouderij dwingen emissie-vrije


24

huisvesting te introduceren. Permanente huisvesting van met name rundvee in dergelijke stallen roept veel vragen op ten aanzien van kosten, welzijn en milieu-efficiëntie. Onderzoek moet op korte termijn ontwerpen voor emissie-vrije, welzijnsvriendelijke en energie-zuinige stallen genereren zodat deze een rol kunnen spelen in de discussie over het toekomstige ammoniak-beleid. Gezien de economische levensduur van stallen hebben beslissingen ten aanzien van de introductie van emissie-arme huisvesting een effect op de ontwikkeling van de ammoniak-emissie voor enkele decennia. 3.6.3.

Gewassen en teeltmethodes

a. Transgene gewassen Voor het verminderen van lekverliezen uit de landbouw is het telen van gewassen bij een geringere beschikbaarheid van nutriënten een onmisbare strategie. Daarbij dreigt het risico van periodieke tekorten, groeistagnatie en opbrengstdepressies. Ontwikkeling van nieuwe rassen aangepast aan een lagere bodemvruchtbaarheid is wenselijk. Klassieke veredeling of genetische modificatie moet gewassen opleveren die nutriënten beter op kunnen nemen uit de bodem, en deze efficiënter benutten voor een hogere drogestofproductie. Ook manipulatie van het vrijkomen van nutriënten uit gewasresten kan voor een aantal gewassen nutriëntenverliezen na de oogst beperken. b. Plant-bodemcomplexen Lekverliezen uit de bodem kunnen voorts verminderd worden door een betere afstemming tussen enerzijds het vrijkomen van nutriënten uit stabiele voorraden en gewasresten en anderzijds de opname en benutting ervan door planten. Dit vereist de vorming van nieuwe ‘complexen’ tussen plant en bodem. Microorganismen zullen in de totstandkoming van efficiënte complexen een essentiële rol vervullen. De mogelijkheden voor manipulatie van de bodemflora en -fauna voor dit doel lijken tot op heden onderbenut. Verkenning van mogelijkheden vereist interdisciplinair onderzoek op het snijvlak van bodemchemie, bodembiologie en plantenfysiologie. c. Conservering van nutriëntenvoorraden in open teelten Het telen van vanggewassen is momenteel één van de weinige mogelijkheden tot conservering van mobiele nutriënten (met name minerale stikstof) gedurende de winterperiode. Verbeteringen van deze techniek (waaronder koude-tolerante gewassen) en alternatieven voor in situ conservering van minerale stikstof moeten gezocht worden om gemakkelijker te kunnen voldoen aan de normen voor nitraatuitspoeling. In het voorgaande is ontmenging van water- en nutriëntenstromen als een mogelijk alternatief genoemd. Op dit vlak liggen uitdagingen voor agronomen, bodemfysici en materiaaltechnologen. 3.6.4.

Voeding van landbouwhuisdieren

Naarmate de gehaltes aan essentiële nutriënten in rantsoenen lager worden, groeit de behoefte aan meer informatie over de momentane voorzieningsgraad van dieren onder invloed van fysiologisch stadium en gezondheidstoestand. Verlaging van gehaltes is voorts afhankelijk van verbeteringen in de beschikbaarheid van nutriënten, bijvoorbeeld door enzymatische ontsluiting. Een nog verdere vermindering van mineraalgehaltes is in theorie denkbaar wanneer stuurstoffen ontwikkeld kunnen worden met een gunstige invloed op de resorptie. Meer onderzoek naar de na-oogst bewerking van eigen geproduceerde ruwvoeders zou de graasveehouderij minder afhankelijk kunnen maken van een hoge kwaliteit van primaire grondstoffen. Hierdoor kan verlaging van het bemestingsniveau aantrekkelijker gemaakt worden. 3.6.5.

Compatibiliteit van ecosystemen

Veel milieuproblemen in de landbouw zijn te beschouwen als een concurrentiestrijd tussen enerzijds voedselrijke en vaak relatief droge agro-ecosystemen en anderzijds voedselarme, vaak natte, natuurlijke Ontwerpen voor een schone landbouw

25

ecosystemen. Onderzoek naar de compatibiliteit van ecosystemen blijft een belangrijke uitdaging voor (agro)ecologisch onderzoek. De hiervoor besproken strategieën ter beperking van lekverliezen zijn immers nooit 100% effectief. Om compatibiliteit te kunnen beoordelen is meer kennis nodig over onderlinge beïnvloeding, over emissie- en depositienormen. Belangrijk is ook te onderzoeken hoe compatibiliteit bevorderd kan worden door de ontwikkeling van een adequate infrastructuur voor natuur en landbouw, door gebruik te maken van bufferzones en door een integrale ontwikkeling van water- en nutriëntenbeheer. Deze dient tevens ruimte te bieden voor de noodzakelijke recycling van nutriënten uit stad en industrie. Terugkomend op de vraag die we aan het begin stelden: deze luidt niet hoe efficiënt de Nederlandse landbouw kan zijn, maar hoe efficiënt en tegelijkertijd productief én compatibel. Het antwoord op die vraag is afhankelijk van de kwaliteit van het management van individuele ondernemers, van de mate waarin zij kunnen profiteren van aangepaste technologie en efficiëntere biologische systemen, en van een adequate ecologische infrastructuur voor landbouw en natuur.

3.7.

Epiloog

Confrontatie van lange-termijn doelstellingen van het overheidsbeleid met de huidige landbouwpraktijk levert keer op keer het beeld op van een wijd-gapende kloof. Het intensieve karakter van de Nederlandse veehouderij speelt hierin een hoofdrol. De aanwezigheid van grote aantallen landbouwhuisdieren op een te klein oppervlak dat ook nog eens ruimte moet bieden aan fragmenten van voedselarme natuurlijke ecosystemen, vraagt om conflicten. Herstel van het evenwicht tussen landbouw en natuur kan in theorie door aanpassingen aan beide kanten bereikt worden. Terugdringen van de overlast die de landbouw veroorzaakt is echter in alle gevallen een voorwaarde. Volumemaatregelen alleen zijn in dit verband praktisch gezien nauwelijks effectief te noemen: een volumereductie in de orde van 25% is economisch gezien al een forse ingreep, maar dit getal verbleekt bij de beoogde emissie-reducties in de orde van 70% voor het stikstofoverschot, 80 % voor het fosforoverschot en 90% voor de ammoniak-emissie. Dergelijke doelstellingen vergen aanpassingen in de landbouwpraktijk zelf, in de wijze van voortbrenging van agrarische producten. Voor wat betreft beperking van lekverliezen is daarbij de keuze uit verschillende strategieën zoals in bovenstaande besproken. Nieuwe manieren van produceren kunnen de vorm aannemen van verbeterde technieken of nieuwe systemen. Belangrijk daarbij is de vraag hoe lang en in welke mate incrementele verbeteringen van bestaande productiesystemen een passend antwoord zijn op milieuvraagstukken en mondiale behoeften, en wanneer radicaal nieuwe systemen noodzakelijk zullen zijn. Over de noodzaak van dergelijke nieuwe systemen lijkt weinig verschil van mening te bestaan. Nieuwe systemen moeten de overgang markeren van het gebruik van extern verworven, uitputbare grondstoffen (minerale ertsen en fossiele energie) naar interne recycling van nutriënten en benutting van zonne-energie. Waar verschil van mening over bestaat is wanneer en door wie ontwikkeling van nieuwe systemen ter hand moet worden genomen en, essentiëler, welke beelden we bewust of onbewust hanteren van landbouw in de volgende eeuw. Daarbij gaat het om vragen als: zullen traditionele levensvormen (planten en dieren) en hun producten (granen, melk en vlees) de hoofdrol blijven spelen, of zullen toekomstige systemen onderdak bieden aan nieuwe biologische organisatievormen, blijft techniek ondergeschikt aan natuurlijke beïnvloeding en menselijke besturing, of zullen techniek en biologie integreren tot min of meer autonome systemen.


26


27

4.

Gewasbescherming

L.A.P. Lotz (AB-DLO), J.A. van Veen (IPO-DLO) en M.J. Kropff (AB-DLO/PE-LUW)3

4.1.

Inleiding

4.1.1.

Probleemschets

Zonder gewasbescherming is het niet mogelijk om de voedselvoorziening zeker te stellen. Ook de sierteelt en de productie van non-food grondstoffen is alleen rendabel bij een betrouwbare bescherming tegen ziekten, plagen en onkruiden. Gewasbescherming zelf staat in Nederland dan ook niet ter discussie, maar wel de wijze waarop dit thans gebeurd. Als voorbeeld, uitspoeling van een aantal chemische bestrijdingsmiddelen leidt in grote delen van Nederland tot een overschrijding van de drinkwaternorm in het bovenste grondwater (RIVM, 1996). Ook emissies van bestrijdingsmiddelen naar het oppervlaktewater en de lucht worden door velen in de Nederlandse samenleving als zorgwekkend ervaren. Gewasbescherming kan in principe op vele manieren, met chemische of niet-chemische methoden, worden uitgevoerd. In Nederland vindt gewasbescherming op dit moment voornamelijk geïntegreerd plaats met een belangrijke rol voor chemische middelen. Biologische bestrijding staat nog in de kinderschoenen. In feite zijn alleen in gesloten teelten een aantal biologische bestrijdingsmiddelen tegen bepaalde plagen in de praktijk in gebruik. Biologische methoden voor bestrijding van ziekten, plagen en onkruiden in de open teelten zijn in ontwikkeling, maar niet op korte termijn breed beschikbaar. In de onkruidbestrijding is de laatste jaren duidelijk een toename waar te nemen van de inzet van mechanische maatregelen. Herbiciden worden echter nog steeds veel gebruikt. Tabel 4.1 geeft een overzicht van recent gebruik van de belangrijkste type middelen (zie ook de deelstudie van het LEI-DLO). In 1995 is, vergeleken met voorgaande jaren, alleen het gebruik van grondontsmettingsmiddelen sterk afgenomen. Het Meerjarenplan Gewasbescherming (MJP-G), dat in 1991 effectief is geworden, beoogt een reductie in de omvang van het gebruik, in de emissie en in de afhankelijkheid van chemische gewasbeschermingsmiddelen (Meerjarenplan Gewasbescherming, 1990). De taakstelling voor 1995 met betrekking tot de vermindering van het gebruik van alle chemische middelen van 30-35%, uitgedrukt in kilogrammen werkzame stof (t.o.v. gemiddeld gebruik in de referentiejaren 1984 - 1988), is gehaald (Voortgangsrapportage MJP-G, 1996; Achtergrondrapport, 1996). De reeds genoemde sterke afname van het gebruik van grondontsmettingsmiddelen (77%) draagt belangrijk bij aan dit resultaat. De taakstelling voor fungiciden en herbiciden werd in 1995 niet bereikt. De Commissie van Deskundigen Emissie-evaluatie MJP-G (1996) meent dat de taakstelling ten aanzien van de emissie van gewasbeschermingsmiddelen in 1995 wel is gehaald. Deze mening wordt beslist niet door diverse milieu-organisaties gedeeld (Samenwerkende Milieuorganisaties, 1996). De Waterleidingbedrijven benadrukken dat ook in 1995 nog steeds sporen van gewasbeschermingsmiddelen de winning van drinkwater bemoeilijken (VEWIN, 1996). Met betrekking tot de emissie naar het milieu is er nog een groot gebrek aan inzicht in ecotoxicologische aspecten. Belangrijk is te constateren dat er maatschappelijk een sterke behoefte bestaat om tot een reductie in het gebruik van chemische bestrijdingsmaatregelen te komen, die veel verder gaat dan het gestelde in het MJP-G.

3

M.m.v. R.P. Baayen, P.H.J.F. van den Boogert, C.J.H. Booij, H. Huttinga, J. Köhl, J.W.L. van Vuurde, F.C. Zoon (IPO-DLO).


28

Bij reductie in gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen wordt beoogd dat dit in elk geval ook een reductie in emissie betekent. In deze studie besteden we daarom veel aandacht aan deze reductie in het gebruik. Uiteraard is het ook denkbaar dat er systemen worden ontwikkeld waarin chemische bestrijding een belangrijke rol speelt en waarin de emissie, door technologische oplossingen, toch sterk verlaagd is. Ook hier gaan we in deze studie op in. Voor de ontwikkeling van systemen voor gewasbescherming waarin aanmerkelijk minder biociden worden gebruikt, is het volgende relevant:

• Agrarische productiesystemen worden gekarakteriseerd door sequenties van teeltomstandigheden en bestrijdingsmaatregelen in een gewasrotatie. Ziekten, plagen en onkruiden kunnen zich echter, vroeg of laat, goed aanpassen aan deze regimes. Dit kan gebeuren door ophoping (bijvoorbeeld in de bodem) van zaden en andere verspreidingsorganen van gewasbelagers die zich in een bepaalde teelt goed kunnen vermeerderen en die perioden of teelten waarin de omstandigheden voor deze organismen minder gunstig zijn in “rust” overbruggen. Een andere mogelijkheid is dat gewasbelagers zich zodanig aanpassen (door veranderingen in het erfelijke materiaal) dat zij tolerantie of resistentie ontwikkelen voor bestrijdingen. Productiesystemen dienen dan ook zo te worden ontwikkeld dat genoemd aanpassen van gewasbelagers zo min mogelijk wordt beloond.

• Er is altijd sprake van een complex van uiteenlopende gewasbelagers. Is de ene plaag goed bestreden, dan kan onverwachts de volgende de overhand krijgen. Gewasbescherming dient dan ook niet gericht te zijn op een enkel schadeverwekkend organisme maar systeemgericht op dit hele complex van ziekten, plagen en onkruiden. Hierdoor wordt het gewasbeschermingsonderzoek voor een moeilijke taak gesteld, omdat het aangrijpingspunt van het onderzoek voor de ontwikkeling van een bestrijdingsmethode in principe de levenscyclus van één bepaalde gewasbelager is. Tevens is het duidelijk dat bijvoorbeeld resistentieontwikkeling in een gewas voor de op dat moment belangrijkste gewasbelager, niet voldoende is voor een blijvend effectief gewasbeschermingspakket.

• In productiesystemen doen zich continu nieuwe ziekten, plagen en onkruiden voor. Deels gaat het daarbij om bekende organismen die gewassen aantasten die anders of op grotere schaal worden geteeld. Echter, ook geheel nieuwe soorten die schade aan gewassen veroorzaken, dienen zich voortdurend aan.

• Tenslotte mogen de gewasbeschermingsmaatregelen uiteraard zelf niet leiden tot minder gunstige omstandigheden van het milieu of van productiesystemen, bijvoorbeeld door contaminatie met biociden of afbraakproducten daarvan. Visies ten aanzien van hoe de reductie in het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen in de toekomst gerealiseerd kan worden, werden in kaart gebracht in het GIDEON-project van het Rathenau instituut (Sterrenberg en Brandt, 1996; Groenewegen et al., 1996). In dit GIDEON-project is een groot aantal betrokkenen gevraagd wat hun voor ogen staat bij een duurzame gewasbescherming, en op welke wijze ze die denken te bevorderen. Daaruit kwam naar voren dat er in feite twee opties centraal staan: 1. Chemische verfijning, met voortzetting en verfijning van huidige gewasbeschermingspraktijk met o.a. de ontwikkeling van snelafbrekende biologische en chemische middelen met een selectieve werking en verbeterde toedieningstechniek, maar ook het voorkómen van ziekten, plagen en onkruiden door meer ziekte- en plaagresistente en -tolerante gewassen te telen. 2. Systeemgerichte preventie, waarbij de gewasbescherming gebaseerd is op zoveel mogelijk voorkómen van ziekten, plagen en onkruiden. Preventie vindt plaats op de niveaus: teelt (zoals bij chemische verfijning), bedrijf, regio, waarbij bijv. een resultaat kan zijn dat een bepaalde teelt ongeschikt is voor Nederland. Chemische bestrijding blijft in beeld (vangnet). Het doel van deze deelstudie:


29

• nader verkennen wat perspectiefrijke trajecten zijn om in de gewasbescherming tot aanzienlijke reducties van het gebruik aan chemische bestrijdingsmiddelen en energie te komen,

• aangeven welke consequenties aan dergelijke reducties zijn verbonden, • aangeven welk onderzoek nodig is en of de vereiste expertise aanwezig is of dat deze nog dient te worden ontwikkeld.


30

Tabel 4.1.:

6

Afzet van chemische bestrijdingsmiddelen (x 10 kg werkzame stof). Bron: NEFYTO en Bureau Heffingen.

4.1.2.

1984-1988

1992

1995

Fungiciden

4.03

4.65

4.49

Herbiciden/loofdodingsmiddelen

3.85

3.33

3.98

Grondontsmettingsmiddelen

10.25

6.76

2.39

Insecticiden/acariciden

0.60

0.61

0.55

Ontwikkelingsrichtingen

Vanuit een systeembenadering kunnen verschillende ontwikkelingsrichtingen voor de gewasbescherming worden geformuleerd om tot een sterke reductie van emissie van biociden te komen. Hier wordt uitgegaan van drie richtingen: 1. Een ontwikkelingsrichting waarin emissies worden beperkt door technologische oplossingen. Chemische bestrijding is een van de pijlers van dit systeem. Er wordt dus niet gestreefd naar vermindering van de afhankelijkheid van chemische bestrijding. Wel is door verbeterde technologie, bijvoorbeeld voor toediening en optimalisering van de effectiviteit van biociden, de emissie sterk beperkt. 2. Een ontwikkelingsrichting waarin het gebruik en de afhankelijkheid van chemische bestrijding zeer sterk wordt teruggedrongen door preventieve maatregelen. Inzet van biociden blijft in principe mogelijk maar dient als redmiddel (vangnet) als andere methoden voor gewasbescherming niet meer mogelijk zijn. Worden biociden gebruikt, dan zoveel mogelijk met de technologie van ontwikkelingsrichting 1. 3. Een ontwikkelingsrichting gebaseerd op een 0-optie m.b.t. gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen. Deze derde richting maakt gebruik van de technologische oplossingen en preventieve maatregelen van de tweede ontwikkelingsrichting. Aangezien er echter geen vangnet van chemische bestrijding is, kan de consequentie zijn dat niet alle gewasbelagers volledig worden bestreden. Beide GIDEON-opties Chemische verfijning en Systeemgerichte preventie (zie 4.1.1) streven naar vermindering van de afhankelijkheid, gebruik en emissie van biociden. De twee GIDEON-opties geven in feite een continuüm aan, dat het meest gedekt wordt door onze tweede ontwikkelingsrichting. Onze derde ontwikkelingsrichting (de 0-optie) is wezenlijk anders omdat er dan geen vangnet van chemische middelen meer is.

4.2.

Kader van “Strategisch balanceren” (de 3 B’s)

Kropff (1996) onderscheidt drie aspecten in de beheersing van onkruiden:

• Behoeden, • Beslissen, • Bestrijden. Het aspect behoeden betreft het zodanig inrichten van bedrijfs- en teeltsystemen dat de ontwikkeling van ziekten en plagen, en onkruidproblemen zoveel mogelijk wordt voorkomen. Dit kan worden bereikt door gewassen te telen die voor ziekten en plagen resistent zijn, door preventieve/ bedrijfshygiënische maatregelen, door een goede vruchtopvolging in de gewasrotatie en, niet in de laatste plaats, door allerlei teeltmaatregelen (onder andere bemesting). Met betrekking tot beslissen gaat het om 1. strategische beslissingen, waarin rekening wordt gehouden met lange-termijnontwikkeling, 2. tactische beslissingen voor een bepaald groeiseizoen, en in het kader daarvan, 3. operationele beslissingen (wat doe je op dit moment?). Wanneer er een duidelijk verband is tussen Ontwerpen voor een schone landbouw

31

dichtheden van gewasbelagers over jaren (zoals bij éénjarige onkruiden via de zaadvoorraad), gaat het vooral om strategische beslissingen. Wanneer dit verband minder duidelijk of afwezig is, gaat het vooral om tactische en operationele beslissingen. Als besloten wordt dat bestrijding noodzakelijk is, kan dit gebeuren met chemische, biologische of mechanische maatregelen. Ook verschillende teelttechnische maatregelen kunnen een bestrijdend effect hebben. Het gebruik van chemische middelen kan geminimaliseerd worden door het accent van strategieën en maatregelen vooral op behoeden te leggen, betrouwbare beslissingsmodules te gebruiken die voorkómen dat onnodig wordt bestreden, en tenslotte als bestrijding noodzakelijk is, bestrijdingsmaatregelen zodanig te gebruiken dat zij elkaar aanvullen of versterken (synergisme). Een extra voordeel van deze benadering van strategisch balanceren is dat ook resistentie-ontwikkeling in gewasbelagers wordt afgeremd.

4.3.

Gewasbescherming in relatie tot gebruik van energie en nutriënten

Er zijn drie soorten directe raakvlakken tussen de gewasbescherming en het energiegebruik in de landbouw:

• Verlies aan gewasopbrengst is in feite verspilling van door het gewas vastgelegde zonne-energie en van fossiele energie.

• Er is energie nodig voor productie van chemische gewasbeschermingsmiddelen. Zie Van Dasselaar & Pothoven (1994) voor een overzicht van de energiewaarde per kg product per middelengroep en de energiewaarde van formuleringen.

• Niet-chemische bestrijding kost soms relatief veel energie. Voorbeelden zijn stomen van grond en mechanische bestrijding van onkruiden. Opgemerkt wordt dat er nog geen goede methode is om vergelijkingen (bijvoorbeeld in de vorm van milieurendementstoetsen) te maken wat minder belastend is voor het milieu, gebruik van een bepaalde hoeveelheid werkzame stof versus gebruik van een bepaalde hoeveelheid energie. Voor het energiegebruik ten behoeve van gewasbescherming in relatie tot het gebruik ten behoeve van andere agrarische activiteiten wordt verwezen naar de energiestudie (Hoofdstuk 5). Het nutriëntenaanbod is vaak mede bepalend voor de mate waarin gewasbelagers gewasopbrengsten beïnvloeden. Een verhoging van de beschikbaarheid van nutriënten kan zowel positieve als negatieve effecten hebben op de ontwikkeling en vermeerdering van gewasbelagers. Gezien de grote verschillen tussen combinaties van gewas en gewasbelagers, is het in het kader van deze deelstudie niet mogelijk deze effecten in meer algemene termen te generaliseren.

4.4.

Beschrijving werkwijze

Voor vijf cases, namelijk pathogene schimmels, nematoden, insecten, plantenvirussen en bacteriën, en onkruiden wordt ter illustratie in het kort behandeld:

• problematiek; • verkenning van technologische oplossingen. Invullingen van de drie B’s (zie 4.2) worden niet geprioriteerd, wel wordt gericht gezocht naar combinatiemogelijkheden,compatibiliteit en integratie;

• relaties tot beheersen van andere ziekten, plagen onkruiden (systeemgericht); • verschillen voor de drie ontwikkelingsrichtingen, genoemd in 4.1.; Ontwerpen voor een schone landbouw

32

• bijdrage aan vermindering van emissies. Vervolgens wordt, gebruikmakend van de vijf cases, samengevat de bijdrage aan het bereiken van de milieudoelen en implicaties voor gewasbescherming in plantaardige productiesystemen. Tenslotte worden hieruit prioritaire thema’s voor onderzoek afgeleid.

4.5.

Case studies

4.5.1.

Pathogene schimmels

Problematiek De inzet van gewasbeschermingsmiddelen tegen pathogene schimmels in de akker- en tuinbouw is op dit moment aanzienlijk. Een belangrijke oorzaak daarvan is de grote verscheidenheid aan milieus waarin schimmels problemen veroorzaken (vollegrond versus kas; bovengrondse versus ondergrondse plantendelen). Bovendien is de groep van de plantenpathogene schimmels uitermate divers qua strategieën voor infectie, overleving en verspreiding, en voor het (a)sexueel genereren van diversiteit in aantastingsvermogen. In principe bestaan voor vrijwel alle schimmels fungiciden. De neiging bestaat daarom om voor de bestrijding aan de veilige kant te gaan zitten, zeker bij bovengrondse schimmels die aanleiding kunnen geven tot epidemieën. Als gevolg van het succes van chemische bestrijding zijn er ook nauwelijks biologische middelen ontwikkeld tegen schimmels, en moet de financieel-economische evaluatie daarvan nog beginnen. Het onderzoek aan beheersing van schimmels richt zich, uitgaande van één factor (of resistentie, of een chemisch middel), steeds meer op geïntegreerde bestrijding met inzet van alle beschikbare middelen (resistentiemanagement, biologische en compatibele chemische middelen, schoon uitgangsmateriaal, schone bodem, cultuurmaatregelen). Voor bovengrondse schimmels is daarbij een andere aanpak nodig dan voor ondergrondse. Epidemieën (bovengronds) leiden in korte tijd tot desastreuze schade over grote afstanden en gaan samen met snelle doorbreking van waardplantresistentie. Ondergrondse schimmels geven vanwege hun geringe mobiliteit zelden aanleiding tot epidemieën, maar kunnen in haarden wel buitengewoon persistent zijn. Bovengrondse schimmels zijn toegankelijk voor gewasbeschermingsmiddelen, ondergrondse veel minder. Het verschil tussen kas en vollegrond is kleiner, maar in beide situaties komen andere schimmels voor zodat oplossingen per milieu verschillen. Verkenning technologische oplossingen Van groot belang is het verder uitwerken van bestaande en nieuwe technologische oplossingen, en het - veel meer dan nu - integreren van al die oplossingen. Voor een groot aantal verschillende milieus en bijbehorende pathogenen is maatwerk nodig. Behoeden vereist schoon uitgangsmateriaal en een schoon substraat. Om dit te waarborgen zijn specifieke detectiemethoden nodig, waarvoor juist nu allerlei nieuwe technologische mogelijkheden beschikbaar komen (bijvoorbeeld AFLP, zie ook de moleculair-genetische technieken zoals genoemd bij de virussen). Voortbouwend daarop kunnen betrouwbare kwantitatieve detectie- en bemonsteringsmethoden worden ontwikkeld (nu nog niet beschikbaar). Behoeden is ook mogelijk door nieuwe (transgene) resistenties in te bouwen in gewassen. Bij voorkeur dienen zulke resistenties niet te berusten op monogene eigenschappen waaraan de schimmel zich makkelijk kan aanpassen. Behoeden omvat ook resistentiemanagement (inzet van cultivars met de juiste resistentie t.o.v. de aanwezige schimmelpopulatie) en cultuurmaatregelen zoals ruimtelijke scheiding (bijvoorbeeld tussen de teelt van uitgangsmateriaal en de productieteelt), gewasrotatie,


33

gewasrestenmanagement inclusief biosanitatie en (in gesloten teelten) klimaatbeheersing en verregaande isolatie van gewassen voor pathogene schimmels en hun vectoren. Hiertoe dient de kennis uitgebreid te worden van met name de ecologie van de pathogene schimmels in relatie tot biotische en abiotische omgevingsfactoren (inclusief teeltmaatregelen). Beslissen impliceert de verdere ontwikkeling van dynamische schademodellen met daarin alle inzetbare factoren en, voor bovengrondse schimmels, het weer. Voor ondergrondse schimmels dient in de toekomst op grond van gerichte bemonstering te worden bepaald wat het risico is van de voorgenomen teelt. Dat risico dient te worden ingeschat op basis van de ziektewerendheid van het substraat (grond!) en de aard en omvang van de pathogene populatie. Het opnemen van omgevingsfactoren in de genoemde schademodellen vereist dat, meer dan thans gebeurt, kennis van het modelleren van dynamica en effecten pathogene schimmels wordt gekoppeld aan bovengenoemd ecologisch onderzoek. Vanwege de ontoegankelijkheid van het substraat zijn tijdens de teelt de mogelijkheden om in te grijpen beperkt tot robuuste methoden zoals inundatie met chemische middelen. Bestrijden dient in de toekomst zoveel mogelijk te worden uitgevoerd op basis van schadevoorspellingen met selectieve, milieuvriendelijke middelen die compatibel zijn met biologische middelen. Bestrijding van bodemschimmels zal het hele areaal betreffen in bepaalde kasteelten of, waar mogelijk, alleen pleksgewijs (haarden). Bij chemische bestrijding zal de dosering zo laag mogelijk dienen te zijn (minimum letale dosering). In gesloten teelten is het in principe mogelijk om, net als voor nutriënten, toegediende fungiciden te recirculeren en weer te gebruiken. Hierdoor zouden emissies sterk beperkt kunnen worden, met name van belang voor ontwikkelingsrichting 1. Expertise omtrent zulke recirculatiesystemen dient nog ontwikkeld worden. Daarnaast zullen de praktische mogelijkheden van niet-chemische alternatieven als grondstomen, solarisatie en inundatie bekeken moeten worden. Ook voor dit laatste is nieuwe kennis vereist (fysisch, ecologisch). Integratie van alle beschikbare technologische oplossingen is de sleutel tot duurzaamheid. De combinatie van biologische en chemische middelen en resistente gewassen leidt tot verlenging van de levensduur van elk van de methoden afzonderlijk. Integratie kan ook een additief of synergistisch effect hebben. Dit laatste leidt tot verdere verlaging van de middeleninzet, zodat milieuvriendelijke chemische middelen langer beschikbaar blijven. Relatie tot beheersen van andere ziekten, plagen en onkruiden Onkruiden op het veld of in akkerranden kunnen optreden als tussengastheer van bepaalde (bodem)schimmels. Zij kunnen echter ook een reservoir zijn voor nuttige organismen. Op hun beurt kunnen bodemschimmels als vector optreden voor virussen die tevens directe schade kunnen veroorzaken. Insecten spelen als vector een rol bij de verspreiding van schimmels die eveneens directe schade aan de plant kunnen veroorzaken. Samen met de plant en zijn gewasresten vormen (micro)flora en -fauna een complex ecosysteem waarin gewasbeschermende maatregelen tot onbedoelde gunstige of ongunstige effecten kunnen leiden. Een directe bestrijding van het “sleutelorganisme” (niet noodzakelijk de schimmel zelf) kan tot een optimale gewasbescherming leiden; omgekeerd kan bestrijding van alleen de schimmel ineffectief zijn zolang de vector aanwezig blijft. Onderzoek is nodig naar ziektecomplexen, inclusief de rol van alternatieve waardplanten en vectoren.

Bijdrage aan vermindering emissies Er zijn twee invalshoeken: (1) welke teelten verbruiken veel fungiciden (zetten reducties zoden aan de dijk?), en (2) in welke teelten is een significante reductie mogelijk zonder de economische basis voor die teelten te ondergraven? Hieronder worden deze aspecten belicht met voorbeelden voor de verschillende teeltmilieus. Vollegrondsteelten: de aardappelteelt is een van de belangrijkste fungicidenverbruikers. Anderzijds is de aardappelteelt een van de meest rendabele akkerbouwteelten. Voor de pootaardappelteelt is


34

ontwikkelingsrichting 2 (de 0-optie), zonder verregaande innovatie op basis van nog niet bestaande technologie (bijvoorbeeld isolatietechnieken die voorkomen dat infectie optreedt), niet realistisch omdat het uitgangsmateriaal geheel ziektevrij moet zijn. Voor de teelt van consumptieaardappelen ligt dit anders. Precisiebestrijding van haarden (met name van bodemschimmels) zal naar schatting 50% reductie kunnen geven (ontwikkelingsrichting 1). Reducties tot 50% lijken haalbaar voor bovengrondse schimmels d.m.v. resistentieveredeling en fytosanitaire maatregelen, onder meer door biosanitatie. Dit betekent een totale reductie tot 75% van het huidige gebruik, wanneer ontwikkelingsrichting 2 gevolgd kan worden. Vergelijkbare problemen en mogelijkheden liggen er voor de bloembollenteelt. Kasteelten: de teelten onder glas zijn heel divers en economisch van groot belang. De teelt van uitgangsmateriaal (zaden, stekken) is ook hier heel kritisch. De productieteelt is maar weinig minder kritisch in verband met nultoleranties bij export. Volumereducties zijn niet altijd eenvoudig te bereiken omdat het om grote aantallen gewassen gaat, elk met hun eigen problemen. Dit vraagt om gemeenschappelijkheid in de problematiek als onderzoeksingang. Anderzijds is een kas een gebufferde, beheersbare omgeving qua substraat en klimaat, hetgeen specifieke mogelijkheden biedt om tot reducties van gebruik en emissies te komen (bijvoorbeeld door recirculatie van chemische bestrijdingsmiddelen). De mogelijkheden voor reducties zijn moeilijk te kwantificeren, maar moeten worden gezocht in de richting van een geïntegreerde aanpak van precisiebestrijding - chemisch en in combinatie met biologisch bestrijding (ontwikkelingsrichting 1) en resistentieveredeling en resistentiemanagement (ontwikkelingsrichtingen 2 en 3). Verschillen tussen de ontwikkelingsrichtingen Voor de teelt van hoogwaardig uitgangsmateriaal op bodemgebonden wijze is ontwikkelingsrichting 3 (de 0optie) op dit moment niet haalbaar zonder dat criteria op basis van 0-tolerantie komen te vervallen. Een mogelijkheid zou zijn dat dit uitgangsmateriaal in de toekomst niet meer in open teelten wordt geproduceerd maar juist op geïntensiveerde wijze onder verregaande conditionering, isolatie en eventueel recirculatie van chemische bestrijdingsmiddelen. Op zich lijkt dit haalbaar, al is het beslist denkbaar dat deze intensivering gepaard zal gaan met nieuwe problemen met gewasbelagers. De haalbaarheid van ontwikkelingsrichting 3 zal ook verbeterd worden als door regionalisering de teelt van uitgangsmateriaal en de productieteelt van elkaar gescheiden worden. Als deze mogelijkheden om de perspectieven van ontwikkelingsrichting 3 te verbeteren, niet tot ontwikkeling komen, zal dat tevens betekenen dat ontwikkelingsrichtingen 2 en 3 voor de teelt van uitgangsmateriaal dicht bij elkaar blijven liggen. In de productieteelten is ontwikkelingsrichting 3 in principe mogelijk voor bepaalde teelten, maar behoeft nog onderzoek (verbetering preventieve maatregelen, niet-chemische bestrijding), de introductie van nieuwe gewassen die geen waardplant zijn voor belangrijke pathogene schimmels (bijvoorbeeld energiegewassen) en/of (natuur)braak om de noodzakelijke verruiming van de teelt in ruimte en tijd mogelijk te maken. 4.5.2.

Parasitaire nematoden

Problematiek Plantparasitaire nematoden zijn er in vele soorten met zeer verscheiden levenswijzen. De waard-plantreeks kan smal (cysteaaltjes) of zeer breed zijn (vrijlevende aaltjes). De voeding vindt in of buiten de wortel plaats. Het aantal generaties is één of meerdere per jaar. De overleving zonder waardgewas kan maanden tot jaren beslaan. Nematoden veroorzaken opbrengstreductie en/of kwaliteitsschade en vormen als kwaliteits- of quarantainefactor vaak een probleem bij handel en export. Enkele soorten brengen virussen over. Nematoden verplaatsen zich relatief weinig. Daardoor is een perceels- of pleksgewijze aanpak mogelijk. In de grond zijn ze nauwelijks uit te roeien, zodat voortdurende monitoring en afgewogen preventieve actie noodzakelijk is. Bestrijdingsmaatregelen kunnen alleen preventief genomen worden en daarbij is de bereikbaarheid van de aaltjes in de grond problematisch. De nog vaak noodzakelijke inzet van


35

nematologische identificatie-expertise belemmert de overname van technologie door veredelingsbedrijven, adviserende instanties en telers. Verkenning technologische oplossingen Behoeden (preventie) 1. Rotatie met niet-waardplanten en bestrijding van waard-onkruiden is de beste methode om de plaagdruk laag te houden. Voor teeltadvies en veredeling zijn snelle en goedkope methoden nodig voor het testen van waardplantgeschiktheid/resistentie van bestaande en nieuwe gewascultivars, met name voor aaltjes met een brede waardplantreeks (wortelknobbel-, wortellesie- en trichodoride-aaltjes/tabaksratelvirus). Daarnaast moet kennis worden gegenereerd over de vermeerdering en overlevingsduur van deze nematoden onder veldomstandigheden. 2. Het verwerven van resistentie in vatbare gewassen is belangrijk voor gespecialiseerde aaltjes. Het opsporen van virulentie- en resistentiegenen die betrokken zijn bij de waard-parasiet-relatie en pathogenese (cysten- en wortelknobbelaaltjes) en genetische eliminatie van receptoren of inbouw van nep-receptoren (o.a. 'plantibodies') in gewassen verdient voortzetting. Het opsporen van nog onbekende resistentiemechanismen en betrokken genen o.a. in het voortraject voor penetratie (signaalstoffen, hostfinding, repellence), heeft ook perspectief voor aaltjes met een minder intieme waardplantrelatie en kan tevens de tolerantie van gewassen bevorderen (minder schade bij hetzelfde aantal aaltjes). 3. Het opsporen van microbiële factoren die samenhangen met de bodemweerstand tegen aaltjesschade kan worden bespoedigd door inzet van moleculaire fingerprint-methoden voor de gehele bodemmicroflora (DGGE, TGGE) in combinatie met nieuwe methoden voor het meten van de weerstand tegen verschillende levensprocessen van nematoden. 4. Schoon uitgangsmateriaal en bedrijfshygiëne is van essentieel belang voor de vermeerdering in kunstmatige- of ontsmette substraten, en in schone grond. Voor handel en export worden vaak hoge eisen gesteld aan het aaltjesvrij zijn van plantmateriaal. Snelle en specifieke (moleculaire) detectie van schadelijke nematodensoorten in plantmateriaal en grond staat echter nog in de kinderschoenen. Beslissen (risicoschatting en adviessystemen) 1. Snellere, automatiseerbare, liefst kwantitatieve detectie van aaltjes in grond en uitgangsmateriaal is gewenst. Gevoelige, specifieke moleculaire methoden zouden in combinatie met verdunningsreeksen of met andere modificaties een kwantitatieve bepaling kunnen opleveren. 2. Kennis over verdelingspatronen van nematoden is nodig voor een goede bemonsteringsstrategie en daaraan gekoppelde schadeverwachting. Alleen voor het aardappelcysteaaltje is een redelijke hoeveelheid kennis hierover verzameld. 3. Kennis over het verband tussen nematodendichtheid en gewasschade is voorhanden voor aardappelen bietecysteaaltjes. Schaderelaties van andere aaltjes, incl. planteffecten (tolerantie) en bodemeffecten (bodemweerstand) moeten nog worden onderzocht. 4. Ontwikkeling van beslissingsondersteunende modellen en adviessystemen is nodig om de veelheid aan gegevens over schadelijkheid van aaltjessoorten, gevoeligheid van gewascultivars, actuele aaltjespopulaties, waardplanten en maatregelen op rationele wijze af te kunnen wegen. In veel gevallen is een gewasverzekering een potentieel alternatief voor preventief grondontsmetten. Bestrijden (niet- of minimaal- chemische methoden) 1. Resistente/toxische- en vroeggeruimde vanggewassen zijn effectief inzetbaar tegen cyste-aaltjes. Zij zouden deels vervangen kunnen worden door toediening van kunstmatig vangsubstraat met specifieke wekstoffen. Er is veel meer speurwerk nodig naar natuurlijke signaalstoffen (inclusief repellentia) die het gedrag van nematoden beïnvloeden, analoog aan het vele werk dat reeds is gedaan aan insectenferomonen. Door combinatie van een attractant met aaltjesparasitaire schimmels of met


36

nematiciden is in theorie een sterke verhoging van de effectiviteit c.q. verlaging van de dosering van de middelen mogelijk. Repellents kunnen via zaadcoating, via toevoeging van organisch materiaal, of via genetische modificatie/selectie van planten worden ingezet tegen aaltjes-aantrekking naar wortels. 2. Biologische bestrijding van nematoden door inheemse en toegevoegde antagonisten is nog onvoldoende effectief of weinig voorspelbaar. Kennis over de ecologie van belangrijke antagonisten in bodem en rhizosfeer is onmisbaar voor verbetering van de effectiviteit en betrouwbaarheid. 3. Toevoeging van organische stof (bijv. GFT-compost) verhoogt de bodemweerstand tegen host-finding door trichodoride aaltjes, waarschijnlijk door adsorptie of omzetting van plantsignalen. Onderzocht moet worden of dit voldoende bescherming van gevoelige gewassen geeft onder veldomstandigheden en of ook andere aaltjessoorten worden beïnvloed. Gerichte toevoegingen van organisch materiaal zouden kunnen worden ontwikkeld indien bekend zou zijn welke plantenstoffen betrokken zijn bij host-finding. Relatie tot beheersen van andere ziekten, plagen en onkruiden De beheersing van aaltjes is in veel gevallen sterk verweven met de beheersing van andere bodemziekten (gewasrotatie, beheer van organisch materiaal) en met de beheersing van (waard-)onkruiden. Het proces van host-finding in het bodemmilieu speelt ook een rol bij bodeminsecten, insectenpathogene aaltjes en schimmels; mogelijk met overeenkomstige signaalstoffen. Verschillen tussen de ontwikkelingsrichtingen Ontwikkelingsrichtingen 1 en 2 zijn mogelijk voor vrijwel alle aaltjesproblemen, maar de huidige toepassing hangt sterk af van het beschikbaar zijn en de kosten van betrouwbare risicoschatting en alternatieve maatregelen. De mogelijkheid van ontwikkelingsrichting 3 hangt samen met het saldo van nietwaardgewassen en van betrouwbare schoonverklaring van percelen. Het betekent voor vermeerderingsteelten soms dat naar een andere grond of kunstmatig substraat moet worden uitgeweken. Alle opties zijn in principe te combineren met een gewasverzekering, zodra een risicoanalyse te maken valt. Helaas zijn de kosten van grondontsmetting voor 'dure' gewassen als tulp en pootaardappel relatief gering, wat gevoelsmatig leidt tot 'baat het niet, dan..'. Uit economische berekeningen komt echter dat blindelings toepassen vaak ten koste gaat van het netto saldo. Bijdrage aan vermindering emissies Verdere inzet van resistentie, intensieve bemonstering en adviessystemen in aardappel kan nog ca. 80 % van de huidige (totale) grondontsmetting reduceren (ontwikkelingsrichtingen 1 en 2). Voor de meeste gewassen zijn er goede mogelijkheden voor ontwikkelingsrichting 3. Voor bestrijding van aardappelcysteaaltjes in de fabrieksaardappelteelt zou geen grondontsmetting meer nodig zijn. Gebruik van resistente tussengewassen en verstoring van host-finding van trichodoriden kan grondontsmetting in tulp en granulatengebruik in suikerbiet (op mariene zandgrond) overbodig maken. In en aantal gevallen (bijvoorbeeld in de sierteelt) zal ontwikkelingsrichting 3 alleen perspectieven hebben op (kunstmatig) substraat waar nematoden zich niet in thuis voelen. Deze nieuwe substraten bieden mogelijk ook gelegenheid voor systemen van recirculatie van nematiciden te voorkoming van emissies. 4.5.3.

Insecten

Problematiek De afhankelijkheid van insecticiden is in de meeste teelten nu nog vrij groot. Inzet van biologische bestrijding is in feite tot nu toe alleen een echt succes in groententeelt onder glas. In de meeste andere sectoren wordt reductie van insecticidengebruik gerealiseerd door geleide bestrijding (via bemonstering/signalering en schadedrempels) dan wel geïntegreerde bestrijding waarbij natuurlijke vijanden worden gespaard door gebruik van selectieve middelen. Met name de ecologische teelten in de vollegrond zijn afhankelijk van Ontwerpen voor een schone landbouw

37

preventieve teeltmaatregelen, minder gevoelige rassen en versterking van de natuurlijke gewasweerstand. Bij geleide bestrijding wordt de afhankelijkheid van middelen eigenlijk niet verminderd. Geïntegreerde bestrijding is geen panacee voor insectenbeheersing en vereist continue aanpassing door veranderende teeltomstandigheden en verandering in beschikbare middelen. Verkenning technologische oplossingen

• Een High Tech benadering waarbij insectenaantastingen volledig automatisch worden gesignaleerd b.v. via feromonen, schadeverwachting wordt voorspeld op basis van computermodellen, en beslissingsondersteunende systemen worden gebruikt om een selectief bestrijdingsmiddel (biologisch of chemisch) zo gericht mogelijk toe te passen met emissiearme methoden. De praktijk tot nog toe heeft geleerd dat dergelijke systemen erg kennis- en onderhoudsintensief kunnen zijn en de afhankelijkheid in veel gevallen niet verminderen. Bij sommige teelten is technisch soms erg veel mogelijk. In de sierteelt zouden op deze manier reducties van 50% haalbaar kunnen zijn, zeker wanneer dit plaatsvindt in combinatie met biologische bestrijding. Ook toepassing van zaadcoating past in dit kader.

• Combinaties van geleide chemische en biologische bestrijding, signaalstoffen, en resistente rassen. Beheersing van plagen kan theoretisch door een uitgekiende manipulatie en verstoring van de vestiging, ontwikkeling, voortplanting en sterftekans van insecten. Hoewel de successen met resistente rassen tegen insecten vooralsnog beperkt zijn, kunnen door het ophelderen van resistentiemechanismen en de daarbij betrokken genen, doorbraken verwacht worden, waarvan echter niet duidelijk is of ze een duurzaam karakter zullen hebben. Combinatie en afwisseling met stoffen die de communicatie verstoren en biologische bestrijding biedt wellicht meer perspectief. Het onderzoek m.b.t. stoffen die de communicatie beïnvloeden tussen nuttige en schadelijke insecten resp. die tussen plaaginsect en plant heeft de laatste jaren veel potentiële aangrijpingspunten opgeleverd voor nieuwe bestrijdingsperspectieven die echter in de praktijk hun toepasbaarheid nog moeten bewijzen. Het high tech-gehalte maakt dat dergelijke oplossingen vooral gericht zijn op intensieve teelten vanwege de kosten. In de gesloten teelten zijn zeker nog ontwikkelingen mogelijk voor verdere reductie van insecticiden gebruik door een combinatie van (partieel) resistente rassen in combinatie met meerdere predatoren en parasieten (o.a. tegen trips en luis).

• Ecologische teelten met maximale biologische weerstand Met name bij teelten in de vollegrond, lijkt het verhogen van de systeemweerstand tegen plaagontwikkeling een belangrijke strategie. Door een goed inzicht in de ecologie van natuurlijke vijanden van plaaginsecten, kunnen populaties van effectieve predatoren en parasieten beter worden gemanipuleerd via teeltmaatregelen en inrichting van het agroecosysteem. De functionele betekenis van diversificatie en de ecologische infrastructuur kan zeker nog worden versterkt. In combinatie met een hoge mate van veldresistentie van het gewas door rassenkeuze en diverse preventieve teeltmaatregelen moet de beheersing van plagen sterk kunnen worden verbeterd. De voorspelbaarheid van interacties tussen plagen en natuurlijke vijanden laat nu nog veel te wensen over. Omdat veel preventieve maatregelen diverse ziekten, plagen en onkruiden, als ook de productie op een complexe manier beïnvloeden lijkt een geïntegreerde teeltbenadering en een multidisciplinaire systeemaanpak bij de verdere ontwikkeling van methoden absoluut noodzakelijk. Relatie tot beheersen van andere ziekten, plagen en onkruiden Zie plantenvirussen. Verschillen tussen de ontwikkelingsrichtingen


38

Een belangrijk verschil tussen ontwikkelingsrichtingen 1 en 2 enerzijds en ontwikkelingsrichting 3 anderzijds is dat de kwaliteit van de producten bij ontwikkelingsrichting 3 mogelijk niet altijd zo hoog is als die van de eerste twee ontwikkelingsrichtingen (door insectenaantastingen). Bijdrage aan vermindering emissies Met ontwikkelingsrichting 1 is het mogelijk tot een reductie van het gebruik van insecticiden te komen van 50 %. Door verbeterde toedieningstechnieken, bijvoorbeeld van systemische middelen via voedingsmedia die worden gerecirculeerd kunnen daarbij emissie verder beperkt worden. Emissies in dampvorm zouden daardoor kunnen worden voorkomen. Met ontwikkelingsrichting 2 is een reductie van 70-90 % van het insecticiden gebruik mogelijk zonder enig kwaliteitsverlies.

4.5.4.

Plantenvirussen en bacteriën

Problematiek Plantenvirussen en bacteriën kunnen niet effectief worden bestreden met chemische middelen, zoals bijvoorbeeld mogelijk is bij schimmels. De reden hiervoor is dat virussen voor hun vermeerdering gebruik maken van de replicerende systemen van de waardplant en dat bacteriën als ze eenmaal in de plant intercellulair of in de houtvaten voorkomen, daar niet goed bereikbaar meer zijn voor bactericiden. Bacteriën zijn zelf niet in staat een intact plantoppervlak te beschadigen, maar hebben als regel wel beschadigingen van het plantopppervlak nodig om binnen te dringen. Voor het beperken van schade aan planten door virussen en bacteriën is men daarom volledig aangewezen op het voorkomen van besmettingen (behoeden). Dit betekent dat in een volkomen schone teelt moet worden voorkomen dat het gewas geïnfecteerd raakt. In een deels aangetast gewas moet worden voorkomen dat verspreiding optreedt. Voor virussen wordt dit laatste in het algemeen bereikt door de organismen die virussen verspreiden te bestrijden. Hoeveel virusvectoren men nog kan tolereren in een teelt is vaak niet eenvoudig vast te stellen, omdat daarop veel factoren, zoals bijv. efficiëntie van de verschillende vectoren voor overbrenging van het virus en al aanwezige besmetting met virus in het gewas, invloed hebben. De neiging bestaat daarom aan de veilige kant te gaan zitten, vooral als een bestrijding kan worden 'meegenomen' bij applicatie van andere gewasbeschermingsmiddelen. Verspreiding van bacteriën wordt in Nederland vooral veroorzaakt door regen en wind, cultuurmaatregelen zoals besproeiing van het gewas met besmet oppervlaktewater en via machines en de mens. Teneinde met een schone teelt te kunnen starten moet men detectiemethoden hebben waarmee het plantaardige uitgangsmateriaal maar ook het teeltsubstraat getoetst kunnen worden. Detectiemethoden kunnen alleen worden ontwikkeld als de biologische en de intrinsieke eigenschappen van het virus of de bacterie bekend zijn. Kennis van biologische eigenschappen van virussen en hun vectoren en van bacteriën is noodzakelijk om effectief de verspreiding van virussen en bacteriën tegen te kunnen gaan. Verkenning technologische oplossingen De traditionele methoden voor de detectie en diagnostiek van virussen en bacteriën zijn gebaseerd op expressie van intrinsieke eigenschappen. Voor virussen vindt detectie vooral via serologie en toetsplanten plaats en voor bacteriën via isolatiemedia en serologie. Voor een aantal belangrijke pathogenen biedt deze benadering geen goede oplossing omdat geen of onvoldoende detecteer-bare expressie van specifieke eigenschappen plaats vindt. Ontwerpen voor een schone landbouw

39

Met betrekking tot de bepaling van de specifieke intrinsieke eigenschappen van virussen en bacteriën zijn de laatste tijd sterke hulpmiddelen verkregen in de moleculair-biologische technieken. Met grote snelheid worden basenvolgorden van genomen ontrafeld en beschreven. Hiermee kunnen uiterst gevoelige detectiemethoden worden ontwikkeld, bijv. op basis van amplificatie met PCR of NASBA en een daarop volgende gevoelige methode voor het aantonen van de amplicons met bijvoorbeeld een TaqmanR-systeem of met 'molecular beacons'. De genomische informatie en de detectiemethoden moeten echter gekoppeld kunnen worden aan een biologische entiteit en daarom is de biologische karakterisering van virussen en bacteriën even belangrijk als de moleculair-biologische karakterisering ervan. Voor ontwikkelingsrichtingen 2 en 3 is het noodzakelijk dat we voldoende plantaardig uitgangsmateriaal kunnen produceren dat nagenoeg virus- en bacterie-vrij is. Dat kan als voldoende aandacht wordt besteed aan het ontwikkelen van moderne uiterst gevoelige detectiemethoden. De al genoemde moleculairbiologische methoden bieden daarvoor mogelijkheden. Het grootste knelpunt daarbij ligt in de monstervoorbereiding. Om die geschikt te maken voor grote aantallen monsters zal er meer moeten worden samengewerkt met andere disciplines, zoals bijvoorbeeld analytische chemie, fysica, werktuigbouwkunde, elektronica en statistiek, voor het beschikbaar maken van analysemethoden en het ontwikkelen van de benodigde apparatuur waarmee de monsters met minimale kans op kruisbesmettingen kunnen worden verwerkt. Resistentieveredeling tegen bacterieziekten is complex en zal maar beperkt aangepakt worden. Nieuwe systemen gebaseerd op biologische buffering van plantoppervlakken met antagonisten en/of de interne buffering van planten met endofytische bacteriën bieden mogelijkheden voor het afdoende reduceren van de infectiedruk van pathogene bacteriën. Het onderzoek zal zich richten op het ontwikkelen van systemen die robuust zijn en bedrijfszeker functioneren voor het produceren van een kwalitatief goed oogstproduct en zo schoon mogelijk vermeerderingsmateriaal. Hiervoor is strategische kennis noodzakelijk betreffende de biodiversiteit en de microbiële successie in de bacteriële buffersystemen en de invloed van cultuuromstandigheden op de ziekte-onderdrukkende werking ervan. Moderne moleculaire technieken als DGGE bieden goede mogelijkheden voor dit onderzoek. Relatie tot beheersen van andere ziekten, plagen en onkruiden Virussen kunnen worden verspreid door insecten, aaltjes en zelfs bodemschimmels. Twee van de meest schadelijke families van plantenvirussen, de luteovirussen en de potyvirussen, die wereldwijd enorme schade veroorzaken, worden door bladluisvectoren overgedragen. Deze worden nu in sommige gevallen bestreden met grote hoeveelheden insecticiden. Een gedegen kennis van de relatie vector-virus-waardplant zal leiden tot de ontwikkeling van alternatieve methoden voor het tegengaan van verspreiding van de genoemde virussen. Het is mogelijk bladluizen te bestrijden met bladluisvirussen. Soortgelijke mogelijkheden moeten worden onderzocht voor virussen die door tripsen, mijten en aaltjes worden overgebracht. Ook daar kan een biologische bestrijding van de vectoren een grote reductie van bestrijdingsmiddelen tot gevolg hebben. Onderzoek naar de populatiedynamiek van de pathogene bacterie in relatie tot het cultuursysteem is essentieel om maatregelen te kunnen treffen waardoor economische schade beperkt wordt. De relatie tussen bacteriën en andere schade-organismen die een infectiepoort voor de bacterie kunnen verschaffen of anderszins de bacterie kunnen stimuleren is nog onvoldoende onderzocht. Bij de aardappelteelt blijken de machinale beschadiging van pootgoed en de beregening met oppervlaktewater belangrijke factoren te zijn in de epidemiologie van pathogene bacteriën als Erwinia sp. en de bruinrotbacterie. Tevens kunnen bepaalde onkruidsoorten een rol spelen als tussengastheer in de verspreiding van virussen en bacteriën en dus in de aantasting van gewassen. Bij bruinrot is het onkruid bitterzoet een belangrijke factor gebleken voor de verspreiding en instandhouding van de bacterie via oppervlaktewater. Verschillen tussen de ontwikkelingsrichtingen Virusziekten zelf kunnen niet chemisch worden bestreden. Alleen voor virussen die op een persistente wijze door bladluizen of andere vectoren worden overgebracht kan de uitbreiding van de ziekte effectief worden


40

voorkomen door de vector te bestrijden. Virusvectoren zelf kunnen ook directe schade veroorzaken en die schade geeft in een aantal gevallen al reden om een bestrijding toe te passen. Zie daarom voor verschillen tussen de drie ontwikkelingsrichtingen met betrekking tot bestrijding van de vectoren, de cases nematoden en insecten. Voor bacterieziekten zijn ontwikkelingsrichtingen 1 en 2 niet van belang omdat er geen curatieve chemische bestrijding wordt toegepast. Ontwikkelingsrichting 3 biedt goede mogelijkheden voor het beheersbaar maken van nu nog economisch belangrijke bacterieproblemen zoals bruinrot. De aanpak voor bacteriën is gebaseerd op schoon uitgangsmateriaal en goede teeltmaatregelen, zo mogelijk aangevuld met biologische bestrijding. Bijdrage aan vermindering emissies Het moge uit het bovenstaande duidelijk zijn dat op het terrein van de virus- en bacterie ziekten geen grote reducties in emissies zijn te verwachten. Zie voor bestrijding van de vectoren de cases nematoden en insecten en voor die van tussengastheren de case onkruiden. 4.5.5.

Onkruiden

Problematiek Onkruiden vormen met name een probleem in de open teelten. Reducties in herbicidengebruik worden momenteel vooral gerealiseerd door (gedeeltelijke) vervanging van gangbare chemische bestrijding door mechanische bestrijding of door systemen met lagere doseringen van herbiciden. Er is echter weinig bekend over de risico’s op de lange termijn bij een aanzienlijke reductie van het middelengebruik. Voorlopige resultaten geven de indruk dat bij overgang van grotendeels chemische bestrijding naar meer mechanische bestrijding er over de jaren een toename plaats vindt van onkruidpopulaties (Lotz et al., 1993). Tevens is nog geen goede afweging gemaakt van wat voor het milieu beter is: chemische bestrijding met een bepaalde hoeveelheid werkzame stof of mechanische bestrijding met gebruik van brandstof. In de ecologische landbouw (te vergelijken met ontwikkelingsrichting 3 in deze deelstudie), blijken onkruiden alleen effectief te kunnen worden bestreden als de mechanische onkruidbestrijding wordt aangevuld met een aanzienlijke hoeveelheid handmatig wieden (Vereijken et al., 1994). Biologische onkruidbestrijding staat nog in de kinderschoenen. Met name de effectiviteit van mycoherbiciden (biologische bestrijding op basis van pathogene schimmels) onder ongunstige omstandigheden (=met lage luchtvochtigheid) is een probleem. Verkenning technologische oplossingen Een verdere afname van het gebruik aan herbiciden kan bereikt worden door een sterkere nadruk, dan op dit moment gebeurt, te leggen op preventie (behoeden) van onkruidproblemen en door beslismodules en bestrijdingsmethoden te verbeteren. Behoeden: Gewasrotaties, eventueel over akkerbouw- en veeteeltbedrijven, kunnen zo opgesteld worden dat onkruidsoorten met een bepaalde levenscyclus niet meerdere jaren achter elkaar tot reproductie komen. Dit is niet alleen relevant voor remming van de opbouw van onkruidpopulaties, maar ook voor de afremming van resistentie van onkruiden voor herbiciden of voor mogelijke toekomstige alternatieve bestrijdingsmethoden. In deze rotaties passen ook valse zaaibedden (of andere mogelijkheden ter stimulering van fatale kieming), het voorkómen van kieming en vestiging van onkruiden door bodembedekkende materialen en tussen- of wintergewassen en het opnemen van enige jaren grasland in akkerbouwrotaties. Bij gebruik van tussengewassen blijkt dat er vaak concurrentie optreedt met het gewas. Met nog te ontwikkelen gentechnologie zouden bodembedekkende gewassen kunnen worden ontwikkeld die na een bepaald signaal (bijvoorbeeld een flits met UV-licht) afsterven (op basis van apoptosis). Hierdoor zou Ontwerpen voor een schone landbouw

41

op het moment dat het gewas schade gaat ondervinden van de bodembedekker, deze laatste zonder milieubezwaren kunnen worden uitgeschakeld. Rassen binnen een gewas kunnen sterk verschillen in het onkruidonderdrukkend vermogen. Hierop is tot nog toe nauwelijks veredeld, terwijl uit onderzoek in suikerbieten blijkt dat er toch goede mogelijkheden hiervoor zijn. Ook hier zou met nog niet beschikbare gentechnologie de relatieve concurrentiepositie van het gewas ten opzichte van onkruiden sterk verbeterd kunnen worden, bijvoorbeeld door inbouw van het vermogen om stikstof te binden in gewassen die dat niet kunnen (zoals granen). Deze gewassen kunnen dan bij een lagere stikstofgift worden verbouwd waarbij onkruiden minder kansen krijgen om te concurreren en te reproduceren. Tenslotte zijn er nog tal van fytosanitaire maatregelen denkbaar om de vestiging van onkruiden afkomstig van elders te voorkomen, bijvoorbeeld door gericht beheer van perceelsranden ter voorkoming van het “inlopen” van meerjarige onkruiden. Beslissen: Aangezien er bij onkruiden een zeer sterke relatie is tussen dichtheden over jaren, zijn vooral strategische beslissingen relevant (dus bestrijding ter voorkoming van populatie-opbouw). Hiervoor zijn modellen beschikbaar voor de populatiedynamica van onkruiden. Deze modellen dienen echter nog sterk verbeterd te worden en de benodigde onkruidparameters zijn vaak nog niet op gemakkelijke wijze in het veld te bepalen. Binnen de strategische beslissingen zijn ook tactische en operationele beslissingen noodzakelijk (waar, wanneer en hoe bestrijden?). Onkruiden komen vaak pleksgewijs voor, waardoor goede mogelijkheden zijn voor precisielandbouw. Daartoe dient beslist te worden wáár wordt bestreden. Dit vereist goede detectie van (haarden van) onkruiden en plaatsbepaling binnen een perceel (GPS). Detectiemethoden die goed onderscheid kunnen maken tussen gewas en onkruiden, ontbreken tot nog toe. Indien deze ontwikkeld kunnen worden is er een doorbraak ten aanzien van precisie-bestrijding mogelijk. Bestrijden: Gebruikmakend van de beslissingsmodules is het van belang zoveel mogelijk pleksgewijs, alleen daar waar het noodzakelijk is, te bestrijden. In principe kan chemische bestrijding met een veel hogere efficiëntie gebeuren, dus met toediening van veel minder werkzame stof dan nu gebeurt (ontwikkelingsrichting 1). De volgende benaderingen zijn daarbij mogelijk: 1. Toedienen van lage doseringen die juíst voldoende zijn om onkruiden van een bepaald ontwikkelingsstadium te doden. Recent is daartoe een methode ontwikkeld waarin, op grond van de ontwikkeling van het onkruid en enkele fysiologische parameters een minimum letale dosering wordt vastgesteld voor herbiciden die de fotosynthese remmen (Ketel, 1996). De werking van herbiciden is vaak sterk afhankelijk van de weersomstandigheden. Doseringen dienen daarop ook te worden afgestemd. De vereiste kennis hiervoor is nog maar voor een gering deel beschikbaar. 2. Verbetering van formulering van herbiciden, zodanig dat er een betere opname en werking plaatsvindt. Door een goede wisselwerking met fysisch en chemisch onderzoek zijn hier in de toekomst waarschijnlijk grote verbeteringen mogelijk. 3. Vermindering van emissies door verbeterde toedieningstechnieken en snelle afbraak tot onschadelijke metabolieten. 4. Het verder ontwikkelen van transgene gewassen die resistent zijn voor breed-werkende herbiciden die relatief weinig milieubelastend zijn. Het gebruik van deze middelen zal echter niet zonder meer een aanmerkelijke reductie van het gebruik van chemische middelen betekenen (Bijman en Lotz, 1996). Wel is het mogelijk dat er productiesystemen worden ontwikkeld die gebaseerd zijn op niet-chemische bestrijding, maar waar deze breedwerkende middelen als een vangnet worden gehanteerd om


42

problemen van tegenvallende bestrijding op te lossen (ontwikkelingsrichting 2). Op voorwaarde dat dit goed gehanteerd wordt is op deze wijze vermindering van het herbicidengebruik mogelijk. De meeste reductie in gebruik van herbiciden zal bereikt worden door vervanging van chemische door mechanische bestrijding, inclusief thermisch, fysisch (ontwikkelingsrichtingen 2 en 3). In principe is onkruid op deze wijze volledig te bestrijden. Problemen zijn er met name ten aanzien van kosten en inpasbaarheid op het bedrijf. Oplossen van deze problemen vraagt voor sommige teelten of teeltcombinaties technologische mogelijkheden die deels momenteel nog niet beschikbaar zijn. Voor biologisch bestrijding met behulp van mycoherbiciden en herbiciden op basis van bacteriën zijn op termijn goede mogelijkheden. Daarbij moet in eerste instantie vooral worden gedacht als aanvulling in het bestrijdingspakket voor onkruidsoorten die door mechanische methoden, of bovengenoemde chemische methoden, minder goed zijn te bestrijden. Met name zijn er verbeteringen mogelijk van de formulering van mycoherbiciden om de werking minder afhankelijk te maken van weersomstandigheden. Hiervoor dient kennis ontwikkeld te worden, die slechts gedeeltelijk aansluit bij de kennis ter verbetering van de formulering van herbiciden. Tenslotte verdient de loofdoding van aardappelen nog een opmerking omdat daar op dit moment ook herbiciden voor worden gebruikt. Hiervoor zijn mechanische en thermische alternatieven. Vooral het loofbranden kost momenteel veel energie. Ook hier zou met geprogrammeerde celdood (apoptosis) in de toekomst een belangrijk voordeel zijn te behalen. Evenals bij bovengenoemde bodembedekkende gewassen is de hiervoor benodigde kennis nog niet beschikbaar. Relatie tot beheersen van andere ziekten, plagen en onkruiden In die gevallen waarbij een beter vermogen van het gewas om onkruiden te onderdrukken gepaard gaat met een hogere loofdichtheid, is het mogelijk dat er voor pathogene schimmels betere condities ontstaan om zich te vermeerderen. Mechanische bestrijding kan beschadiging van gewasplanten veroorzaken waardoor het gewas mogelijk meer gevoelig wordt voor infecties van bacteriën en schimmels, of het kan virussen verspreiden. Onkruiden kunnen waardplant zijn voor belangrijke pathogenen (voorbeeld bitterzoet voor bruinrot), maar ook voor predatoren van pathogenen. Over effecten van onkruiden op de populatiedynamica van ziekten en plagen is nog relatief weinig bekend. Verschillen tussen de ontwikkelingsrichtingen Bij het hanteren van het kader van de drie B’s is in principe elke genoemde innovatie van belang voor de ontwikkelingsrichtingen 1 en 2. Voor ontwikkelingsrichting 3 zijn uiteraard de mogelijkheden om de efficiëntie van chemische bestrijding te verbeteren niet relevant. Er is een trendbreuk nodig om in alle teelten bij huidige typen van bedrijfsvoering onkruiden voldoende nietchemisch te kunnen bestrijden zonder hoogoplopende kosten. Naast het zoeken naar mogelijkheden van zo’n trendbreuk, is voor ontwikkelingsrichting 3 cruciaal om de bedrijfsvoering zó in te vullen dat behoeden veel nadruk krijgt. Dit kan betekenen dat sommige teelten in bepaalde bedrijfssystemen niet meer mogelijk zijn zonder innovaties (bijvoorbeeld ten aanzien van bodembedekkers of bodembedekkende materialen) of verruiming van de rotaties door enige jaren grasland op te nemen. Bijdrage aan vermindering emissies Met ontwikkelingsrichting 1 is het mogelijk om het gebruik van chemische middelen met 70 % te beperken van het huidige gebruik. Indien bestreden moet worden (op grond van een beslissingscriterium) geven de genoemde methoden om doseringen van herbiciden te verlagen zonder toename van risico op niet meer te bestrijden onkruiden daartoe goede mogelijkheden (naar schatting een reductie van 50%). Het overige deel van de reductie is te bereiken door mogelijkheden van pleksgewijze bestrijding in het kader van precisielandbouw. Met ontwikkelingsrichting 2 moet het mogelijk worden om de totale reductie in gebruik


43

verder op te voeren tot 90 %. Het terugdringen van emissie met gelijkblijvend gebruik is maar zeer beperkt mogelijk, gezien het feit dat onkruidbestrijding voornamelijk in open teelten plaatsvindt. Bij verbetering van de toedieningstechniek en het gebruik van herbiciden die zeer snel afbreken in onschadelijke componenten is hier misschien wat te bereiken. Een toename van mechanische onkruidbestrijding zal resulteren in een hoger energiegebruik (tractorbrandstof). Er bestaat, zover wij weten, nog geen concept voor een “milieurendementstoets” om een afweging te maken tussen gebruik van een bepaalde werkzame stof en energie.

4.6.

Bijdrage aan bereiken milieudoelen

Op basis van een goede invulling van het kader van behoeden, beslissen en bestrijden is voor de bescherming van gewassen tegen pathogene schimmels, parasitaire nematoden, insecten en onkruiden een reductie van het gebruik aan biociden mogelijk in de orde 50-90%.Uit de voorbeelden blijkt dat ten aanzien van de bestrijding van virussen geen sterke bijdrage aan het bereiken van milieudoelen te verwachten is. Anders is dat voor de bestrijding van pathogene schimmels en onkruiden.

4.7.

Implicaties voor gewasbescherming in plantaardige productiesystemen

Uit de vijf cases blijkt dat er twee mogelijkheden zijn om tot grote beperking van emissies van chemische bestrijdingsmiddelen te komen. De eerste is intensivering en conditionering op zodanige wijze dat zowel het behoeden (preventie) als bestrijden zeer effectief kan worden uitgevoerd. Voorbeeld hiervan is het telen van vermeerderingsmateriaal onder geïsoleerde omstandigheden (‘plant factories’). Als er daarbij werkelijk sprake is van gesloten systemen worden er ook mogelijkheden geboden om de chemische bestrijdingsmiddelen die worden gebruikt, volledig op te vangen en zo mogelijk te recirculeren waardoor emissies verder worden beperkt. Rekening moet worden gehouden met de waarschijnlijkheid dat in deze intensieve teeltsystemen zich (vroeg of laat) nieuwe problemen met gewasbelagers voordoen, waardoor voortdurend innovatie nodig zal zijn om blijvend aan de milieudoelen te voldoen. De tweede mogelijkheid is extensivering in ruimte en tijd. Deze richting is relevant voor ontwikkelingsrichting 2 en met name voor ontwikkelingsrichting 3. Belangrijk is te constateren dat de teelt van vermeerderingsmateriaal onder ontwikkelingsrichting 3 alleen perspectieven heeft bij een ruimtelijke scheiding met normale productieteelten (eventueel door verplaatsing naar het buitenland). Voor veel technologische oplossingen is gebleken dat zij voor alle drie de ontwikkelingsrichtingen relevant zijn. Dit geldt met name voor technologie die past binnen het kader van precisie-landbouw.

4.8.

Prioritaire thema’s voor onderzoek

Uit voorgaande paragrafen wordt afgeleid dat er drie thema’s van onderzoek noodzakelijk zijn voor de ontwikkeling van systemen voor duurzame gewasbescherming gebaseerd op de aspecten behoeden, beslissen en bestrijden. Onderzoek aan deze thema’s, met daarbinnen de hieronder aangegeven onderwerpen, is vereist om de beschreven reducties in gebruik en emissie van chemische gewasbeschermingsmiddelen te bereiken en tevens effectief in te kunnen spelen op te verwachten nieuwe problemen met gewasbelagers. Het onderzoek beschreven in deze thema’s is van belang voor alle drie


44

ontwikkelingsrichtingen, met uitzondering uiteraard van het onderzoek ter verbetering van de effectiviteit en beperking emissie van chemische bestrijdingsmiddelen. Van het onderzoek in thema 1, Ecologische onderbouwing van systemen voor duurzame gewasbescherming, wordt verwacht dat dit het meest zal bijdragen aan reductie van gebruik en emissie van bestrijdingsmiddelen. De onderwerpen die onder dit thema worden genoemd dienen een centrale rol te spelen in de ontwikkeling van toekomstige systemen volgens ontwikkelingsrichtingen 2 en 3 en zijn ook relevant voor ontwikkelingsrichting 1. Van het onderzoek in thema 2, Innovatie in duurzame gewasbescherming door technologische ontwikkeling, wordt verwacht dat het in de toekomst meer dan nu een rol zal spelen in het bereiken van reducties in gebruik en emissie van bestrijdingsmiddelen. Deze rol zal echter, gezien de dynamiek die inherent is aan de problematiek van gewasbelagers (zie inleiding), voor een deel ondergeschikt zijn aan die van het onderzoek in thema 1. Het onderzoek ten behoeve van thema 3, Analyse van risico’s ten aanzien van milieu en teelt/bedrijfsvoering, kan ter aanvulling van het onderzoek in de eerste twee thema’s een rol spelen. Daar waar het risico’s van schade door onvoldoende bestrijdingseffecten betreft is dit met name relevant voor ontwikkelingsrichting 3 (geen vangnet met chemische bestrijding). Op dit moment is het echter moeilijk in te schatten hoe groot de rol van thema 3 zal zijn. Thema 1.

Ecologische onderbouwing van systemen voor duurzame gewasbescherming

Voor de ontwikkeling van systemen voor duurzame gewasbescherming is het noodzakelijk teelt en bedrijfssystemen anders in te richten. Hiervoor is kennis vereist van ecologische processen (levenscyclus, populatiestructuur en -dynamica, en waar van toepassing gedrag) met betrekking tot gewasbelagers, hun vectoren, predatoren, parasieten, symbionten en antagonisten en met hun interacties met het gewas. Met name zijn er grote mogelijkheden als meer kennis over de communicatie tussen gewas, belagers en antagonisten/predatoren (m.a.w. hoe vinden gewasbelager en plant of gewasbelager en predator elkaar?) verkregen wordt. Hierdoor komen naar verwachting ook nieuwe interessante biologische bestrijdingsmethodieken beschikbaar. Deze ecologische kennis dient in modellen geïntegreerd te worden met gewasecologische kennis voor de inrichting van toekomstige teelt - en bedrijfssystemen. Hierbij staat centraal de onderdrukking van gewasbelagers, o.a. op basis van de gewasrotatie. Door deze kennisintegratie wordt het mogelijk nieuwe systemen in te richten op basis van vergaande intensivering van teelten (van open naar gesloten teelten) of juist extensivering en uitruilen van teelten tussen sectoren (regionalisering) en te komen tot een optimale benutting van de mogelijkheden van precisielandbouw. Hiertoe dienen ook modellen te worden opgesteld ten behoeve van beslismodules die passen in systeembenaderingen (strategische keuzes). De expertise voor dit onderzoek is beschikbaar, al moet geconstateerd worden dat momenteel bepaalde vereiste teeltkundige expertise aan het verdwijnen is. Meer dan voorheen moet aandacht besteed worden aan multidisciplinaire aspecten. Thema 2.

Innovatie in duurzame gewasbescherming door technologische ontwikkeling

Dit thema is gericht op technologische innovatie die nodig is om gewasbelagers te bestrijden met zo min mogelijk gebruik en emissie van biociden. Biotechnologie biedt daartoe mogelijkheden ten behoeve van zowel behoeden (ziekte-resistenties, onkruidonderdrukkend vermogen, apoptosis) als bestrijden (o.a. herbicide-resistentie, biologische bestrijding). Technologische innovatie dient ook benut te worden voor de verbetering van detectietechnieken. Het gaat hierbij om zowel biologische als chemische, fysische, technische en statistische expertise die weliswaar grotendeels beschikbaar is, maar beter dan nu aan elkaar gekoppeld moet worden. Veel aandacht moet worden geschonken aan de verhoging van efficiëntie van chemische en biologische bestrijding en het gebruik maken van synergisme van verschillende bestrijdingsmaatregelen. Efficiënt Ontwerpen voor een schone landbouw

45

synergisme tussen chemische en biologische bestrijdingsmethodieken zal naar verwachting nieuwe mogelijkheden scheppen waarbij nadelen van beide methodieken (negatieve milieu-effecten en resistentieontwikkeling voor chemische bestrijding en beperkte effectiviteit van biologische middelen) door het gezamenlijk gebruik ondervangen worden. Voorts zal dit ook inpassing van biologische middelen in grootschalige productie en vermarkting door de agrochemische industrie vergemakkelijken. Een verdere ontwikkeling van biologische bestrijding dient eveneens te worden bereikt door vermindering van de weersafhankelijkheid (o.a. door formuleringsonderzoek) en verlaging van de productiekosten. Met name de vermindering van de weersafhankelijkheid vereist waarschijnlijk expertise die momenteel nog in te geringe mate beschikbaar is. Om optimaal van bestaande en nieuwe bestrijdingstechnologie te kunnen profiteren dienen technieken te worden ontwikkeld die het concept van precisie-landbouw verder uitbuiten (combinatie van detectie, GPS en toedieningstechniek). Daarbij hoort ook de vermindering van emissie door recirculatie van biociden (gesloten teelten). Thema 3.

Analyse van risico’s ten aanzien van milieu en teelt/bedrijfsvoering

De ontwikkeling van nieuwe systemen voor gewasbescherming vereist analyses van verschillende soorten risico’s ten aanzien van milieu en teelt en bedrijfsvoering. Hiervoor is behoefte aan criteria en normen om milieu-effecten te wegen (met inbegrip van energie vs. werkzame stof). Daarbij dienen ecotoxicologische risico’s te worden bepaald op basis van verstoringen van het functioneren van ecosystemen (voedselketenrelaties), en niet zoals nu veelal gebeurt op basis van een enkel organisme. De hiervoor benodigde ecologische expertise is maar ten dele beschikbaar. Het gaat hierbij om onderzoek dat zeer veel tijd vraagt. Daarnaast dient onderzocht te worden of het mogelijk is om verhoogde risico’s op tegenvallende bestrijding bij gebruik van minder biociden te verzekeren. Hiervoor zijn risico-analyses nodig waarvoor de expertise in de assurantie-wereld en gewasbescherming waarschijnlijk aanwezig is. Ook hier is onderzoek naar langetermijn effecten belangrijk. Om de kans te vergroten dat tijdig nieuwe problemen met gewasbelagers worden gesignaleerd die ontstaan doordat andere problemen zijn opgelost (zie inleiding), verdient het aanbeveling bovengenoemd onderzoek zoveel mogelijk te relateren aan een praktijkcontext. Dit vereist onderzoek dat nauw gerelateerd is aan praktijkbedrijven en de R&D afdelingen van agrochemische industrie die gericht zijn op fytofarmaca en (transgene) ziekte-resistenties (dus samen met telers en producenten). Deze nauwe koppeling is uiteraard ook zeer belangrijk om de overdracht van het meer fundamenteel-strategisch onderzoek naar de praktijk efficiënter te laten verlopen.


46

5. Perspectieven voor een efficiënter energiegebruik in de Nederlandse landbouw G.P.A. Bot, P. Knies (IMAG-DLO) en A. Schapendonk (AB-DLO)

5.1.

Diagnose van het probleem

5.1.1.

Algemeen

Energie is voor de agrarisch ondernemer een factor die wordt ingezet op basis van een rationele afweging van meerwaarde en meerkosten. Dit kan zonder twijfel economisch efficiënt genoemd worden. Energiegebruik is gekoppeld aan de verbranding van fossiele brandstoffen en de beschikbaarheid hiervan is in principe eindig. Bovendien wordt het verbrandingsgas CO2 verantwoordelijk gesteld voor het atmosferisch broeikaseffect. In de huidige studie wordt efficiënt daarom meer vanuit maatschappelijk oogpunt gezien. De vraag luidt dan: kan de Nederlandse landbouw met een lager verbruik van fossiele energie toch een economisch sterke sector blijven? De maatschappelijke noodzaak tot lager verbruik van fossiele energie wordt daarbij als drijvende kracht beschouwd. Dit zal spontaan vertaald worden in een economische drijfveer bij een sterke verhoging van de prijs van fossiele brandstoffen als olie en aardgas bij bijvoorbeeld teruglopende beschikbaarheid. Een andere vertaling van noodzaak naar drijfveer kan door afspraken tussen overheid en bedrijfstak over te behalen doelstellingen met beloning- en strafsysteem. In alle gevallen is een analyse nodig hoe fossiele energie wordt ingezet in de Nederlandse landbouw en hoe met minder inzet hiervan toch consumentgericht kan worden geproduceerd. Hierbij moet worden aangegeven welk onderzoek nodig is om de tools hiervoor te ontwikkelen. De energie die ingezet wordt in de landbouwproductie zelf wordt het directe energiegebruik genoemd. Naast dit directe energiegebruik is er het indirecte energiegebruik. Dit is de energie die nodig is voor de fabricage en transport van alle te verbruiken hulpstoffen zoals nutriënten, veevoer, gewasbeschermingsmiddelen, verpakkings- en handlingsmateriaal. Het energiegebruik nodig voor fabricage van kapitaalgoederen wordt niet tot het indirecte energiegebruik gerekend omdat dit niet jaarlijks terugkomt. Zowel het directe als indirecte energiegebruik zullen worden beschouwd.


47

5.1.2.

Direct energiegebruik in de landbouw

Het directe energiegebruik kan uitgedrukt worden als de absolute hoeveelheid energie die in het productiesysteem wordt gebruikt of als de hoeveelheid energie die per eenheid product wordt gebruikt. In het eerste geval spreken we van de energiebehoefte van het systeem, deze wordt bepaald door de systeemeigenschappen en de geldende interne en externe condities. In het tweede geval kan bij een bepaalde energiebehoefte het product meer of minder efficiënt omgaan met de energie. Dit geldt vooral voor planten waarbij de gewaseigenschappen bepalen hoeveel productie er zal zijn in het productiesysteem bij de geldende condities. Omdat beide aspecten van groot belang zijn in energieanalyses worden zij hieronder apart beschouwd. 5.1.2.1.

Energiebehoefte van het productiesysteem

De agrarische sector nam in 1995 voor haar directe energiegebruik 7.2 % van het nationale (fossiele) energiegebruik voor haar rekening (CBS Nederlandse energiehuishouding 1995). In het aardgasverbruik was dit aandeel zelfs 13.7%. Deze directe energie kostte ongeveer 1.75 miljard gulden. Dit is niet alleen een forse kostenpost, de met het fossiele energiegebruik gepaard gaande CO2 emissie van 9,3 miljoen ton per jaar wordt maatschappelijk steeds minder aanvaardbaar geacht. Dit is vertaald in beleid zoals neergelegd in het NMP en NMP+. Om het bedrijfsleven in deze richting mee te krijgen worden convenanten gesloten. Met de beschermde teelten is zo de meerjarenafspraak energie (MJA-E, 1992) afgesloten met de afspraak om in 2000 het energiegebruik per eenheid product te halveren ten opzicht van het referentiejaar 1980. In 1995 was een reductie van 0.6 bereikt. Voor het absolute energiegebruik is geen harde afspraak gemaakt. Nationaal is hiervoor het doel gesteld dit in 2000 te laten dalen met 2-3 % ten opzichte van 1989/1990. Vanaf 1989/90 tot 1995 is het energiegebruik (en daarmee de CO2 emissie) in de glastuinbouw met 14% gestegen door intensivering en areaaluitbreiding. In het eindrapport van het Novem Syrene programma (Novem, 1996) wordt de verwachting uitgesproken dat harde doelstellingen zullen worden geformuleerd voor reductie van het absolute energiegebruik. Los van deze overwegingen kan worden gesteld dat op de lange termijn de beschikbaarheid van fossiele brandstoffen zal afnemen en dat daardoor de energiebehoefte steeds meer door duurzame energie zal moeten worden gedekt. Daarom is in 1996 door de regering het doel gesteld om in 2010 een aandeel van 10 % van de nationale energiebehoefte met duurzame energie te dekken. In verschillende energiescenario's wordt in de volgende eeuw een toenemend aandeel van duurzame energie voorzien. Op grond van het bovenstaande kan geconcludeerd worden dat de uitdaging voor de agrarische sector is om haar fossiele energiegebruik op de middellange termijn te verminderen. Als de huidige trend doorzet zal de ontwikkeling binnen de beschermde teelten maatgevend zijn voor het energiegebruik binnen de agrarische sector. Het energiegebruik per eenheid product zal blijven dalen maar het absolute energiegebruik blijft daarbij stijgen. Er is dus een duidelijke trendbreuk nodig om ook het absolute gebruik te laten dalen. Op de lange termijn moet de uitdaging worden aangegaan om in de energiebehoefte van de agrarische sector met vooral duurzame energie te voorzien. Tevens moet worden bezien of de sector in de productie van duurzame energie een rol kan spelen. In de analyse van het directe energiegebruik in de landbouw moet worden aangegeven waarvoor fossiele energie wordt aangewend, hoe dit kan worden verminderd en hoe dit in de toekomst naar duurzame energie is om te buigen. In inventarisatiestudies naar het energiegebruik in de agrarische sectoren valt op dat het leeuwendeel hiervan op rekening komt van de glastuinbouw. Het CBS geeft voor 1995 een gebruik van 138 PJ voor de glastuinbouw en 32 PJ voor het overig agrarisch gebruik. Voor een analyse van het energiegebruik per subsector zijn op procesniveau meer gedetailleerde cijfers nodig. Deze zijn beschikbaar voor het peiljaar 1986 en zijn gegeven in Tabel 5.1.


48

Ten opzichte van 1995 zijn de verhoudingen tussen de totaalgetallen veranderd. In 1986 gebruikte de glastuinbouwsector 102 PJ en de overige agrarische activiteiten 34 PJ. Het energiegebruik van de glastuinbouwsector is dus van 1986 tot 1995 sterk gestegen (naar 138 PJ) en dat van de overige agrarische activiteiten is vrijwel gelijk gebleven (werd 32 PJ). Van de Braak et al. (1990) geven aan dat vrijwel alle warmte wordt ingezet voor ruimteverwarming en dat het hoge elektriciteitsgebruik in de intensieve veehouderij grotendeels wordt gebruikt voor ventilatie. Het resultaat is dat het grootste deel van het totale agrarisch energiegebruik werd ingezet voor verwarming en ventilatie (88 %, waarvan 86 % in productie en 2 % in opslag). Gezien de cijfers in 1995 is dit aandeel tot meer dan 90 % toegenomen. In de Nederlandse agrarische sector wordt dus veel fossiele energie als input gebruikt voor de conditionering van de leefomgeving van plant en dier om een hoge productie met hoge kwaliteit te verkrijgen en daardoor veel meerwaarde te kunnen genereren. Het elektriciteitsgebruik voor andere toepassingen dan koelen en ventileren is voor verschillende sectoren ook geanalyseerd en is nogal divers. Enkele grotere bijdragen worden in de melkveehouderij geleverd door het melkproces (18 % van het totale elektriciteitsgebruik) en in de varkenshouderij voor warmwaterbereiding (7.5 %). Het aandeel trekkerbrandstof van ongeveer 6% komt voornamelijk voor rekening van de akkerbouw en de melkveehouderij en is gericht op aandrijving van werktuigen en hulpmiddelen. Ondanks de ver doorgevoerde mechanisatie is het hieraan verbonden energiegebruik relatief laag. Het aandeel hierin voor het toedienen van gewasbeschermingsmiddelen en kunstmest is niet gedetailleerd bekend maar wordt door insiders op minder dan 10 % geschat.


49

Tabel 5.1.:

Samenvatting energiegebruik per agrarische subsector in 1986 (Van de Braak et al., 1990).

Subsector

Energiegebruik 1986 (TJ)

Warmte

Elektriciteit

Trekkerbrandstof

Aandeel (%)

Totaal

Akkerbouw

531

448

3969

4948

4

Tuinbouw open grond

632

591

764

1987

1

Melkveehouderij

0

2891

3697

6588

5

208

85

0

293

0

Fokzeughouderij

4500

1070

0

5570

4

Vleesvarkenshouderij

8028

855

0

8883

7

Legkippenhouderij

2142

568

0

2710

2

Vleeskuikenhouderij

2119

244

0

2363

2

100341

1668

99

102108

75

834

144

14

992

1

119335

8564

8543

136442

100

Vleeskalverenhouderij

Glastuinbouw Champignonteelt Totaal

5.1.2.2.

Energiebenutting door de plant

Energie-efficiëntie van plantaardige productie wordt hier gezien als de hoeveelheid fossiele energie die toegevoegd moet worden per eenheid product. Daarnaast is er de intrinsieke licht-efficiëntie van planten die betrekking heeft op de benutting van het ingestraalde zonlicht. Als bijvoorbeeld in een kas de lichtefficiëntie van planten toeneemt bij toenemende omgevingstemperatuur dan kan het energiegebruik per eenheid product dalen bij een toenemend absoluut energiegebruik. Tuinders streven naar toename van de productie zolang de hierdoor gestegen kosten nog kleiner zijn dan de gestegen opbrengst. Dit is de situatie geweest in de afgelopen jaren: intensivering van de productie heeft een gestegen absoluut energiegebruik tot gevolg gehad bij een daling van het energiegebruik per eenheid product. Om de mogelijkheden na te gaan van aangrijpingspunten voor energiebesparing via verbeterde licht-efficiëntie van het gewas wordt hieronder de energieconversie door het gewas geanalyseerd. Ook voor de verbetering van de efficiëntie van de omzetting van zonne-energie in bio-energie is deze beschouwing van belang. Lichtenergie wordt in de plant vastgelegd als chemische energie, in de vorm van suikers in het fotosyntheseproces. Er is een directe correlatie tussen de hoeveelheid licht die door een gewas onderschept wordt en de hoeveelheid biomassa die gevormd wordt. Fotosynthese is het proces waarbij lichtenergie, die geabsorbeerd is door het chlorofyl van bladeren, wordt gebruikt om water te oxideren en koolzuur te reduceren tot koolhydraten. De koolhydraten worden vervolgens gebruikt als substraat voor groei. Voor de reductie van 1 molecuul koolzuur zijn in principe 8 lichtkwanten nodig. De energie-inhoud van CH2O is 480 KJ (mol C)-1. Uit energiemetingen blijkt dat de energie-inhoud van zonlicht per mol lichtkwanten 220 KJ bedraagt. Dit betekent dat er zonder energieverliezen, dus bij 100% rendement, uit 1 mol lichtkwanten 0.25 mol CH2O zou kunnen worden gesynthetiseerd. Door verliezen bij de fotochemische processen van de fotosynthese, is het theoretisch maximaal te behalen rendement echter 27%, wat in vergelijking met verbrandingsmotoren of elektrische centrales nog steeds zeer hoog is. Niet alle straling die op de plant komt wordt echter geabsorbeerd. Er treden verliezen op tengevolge van reflectie aan- en transmissie door het bladoppervlak. Dit verlaagt het rendement van 27% naar 21%. In het traject van CO2 naar suiker treden verder verliezen op omdat de binding van CO2 aan het enzym RuBisCo competitief is met O2. De affiniteit van RuBisCo is weliswaar laag voor O2 maar omdat de concentratie zuurstof in de atmosfeer 600 keer hoger is dan die van CO2 is er een netto reductie van het fotosyntheserendement met 30%. Sommige gewassen behoren tot een groep planten die geen fotorespiratie hebben namelijk de C4-planten. Zij kunnen een hoge fotosynthese realiseren bij een lage CO2 concentratie omdat CO2 in eerste instantie gebonden wordt aan een Ontwerpen voor een schone landbouw

50

enzym dat alleen CO2 bindt en geen O2, het Phospho Enol Pyruvaat Carboxylase. In C4-planten wordt het gebonden CO2 in chloroplasten in de bundelschede geconcentreerd, waarna overdracht naar RuBisCo plaats vindt. Dit mechanisme stelt C4-planten in staat om een hogere fotosynthese te realiseren bij een CO2 concentratie in de bladholtes, die ongeveer de helft is van die in C3-planten. Dit geeft in principe een hogere primaire productie en bovendien een waterbesparing. Belangrijke C4-gewassen zijn maïs, gierst, suikerriet, Sorghum bicolor, Pennisetum purpureum en Cynodon dactylon. Vrijwel alle andere belangrijke landbouwgewassen zijn C3-planten. Bij relatief hoge temperaturen is de fotosynthese van C4-gewassen hoog, hetgeen tot uiting komt in de productiecijfers, bijvoorbeeld een jaarproductie van 85 ton drogestof bij suikerriet. Gecombineerd met het efficiënte watergebruik van C4-gewassen levert dit voldoende argumenten om op grote schaal van C3-gewassen, die momenteel in aantal en belang verre in de meerderheid zijn, over te stappen op de teelt van C4-gewassen. Dit is echter maar in zeldzame gevallen een reële optie. C4gewassen zijn namelijk erg temperatuurgevoelig. Bij temperaturen die lager zijn dan 16-18 °C, in combinatie met de lage lichtintensiteiten boven de 45e breedtegraad zijn C3-gewassen een sterke concurrent voor de C4-gewassen. De fotorespiratie die C3-gewassen parten speelt, is onder die condities relatief laag omdat bij afname van de temperatuur, CO2 t.o.v. zuurstof een hogere affiniteit heeft voor RuBisCo. Bovendien kost het C4-mechanisme dat de CO2 concentreert op de plaats waar dat nodig is, extra energie. Bij hoge straling is dit geen factor van belang maar bij lage lichtintensiteiten zal dit ten koste gaan van de fotosynthese. Bovendien zijn andere groeiprocessen in C4-planten, zoals celstrekking, zeer gevoelig voor lage temperaturen. In Nederland ligt daardoor de maximale lichtbenutting voor C3- en C4-planten ongeveer gelijk op 12-14%. De instraling van 1 mol kwanten levert dus niet 0.25 mol CH2O maar slechts 0.0325 mol CH2O ofwel 1 g. Bij de omzetting van sucrose in structurele drogestof worden bovendien nog eens 30% van de suikers gebruikt als brandstof voor groeiprocessen, hetgeen de maximaal haalbare efficiëntie terugbrengt tot netto 0.7 g drogestof per mol geabsorbeerde kwanten. Het rendement van de energieomzetting is afgenomen tot 10%. Door rendementsverliezen als gevolg van een onvolledige bodembedekking, en door biotische en abiotische stressfactoren is het rendement gemiddeld over het jaar tussen 1 en 3%. 5.1.3.

Indirect energiegebruik

Het indirecte energiegebruik is veel lastiger te bepalen dan het directe. Zij wordt gedefinieerd als het energiegebruik dat nodig is voor de fabricage en transport van de inputs en voor het transport en de verwerking van de producten. De definitie van de systeemgrenzen is hier cruciaal: wat wordt nog wel tot de agrarische sector gerekend en wat tot aanpalende sectoren. Veelal worden in de energie-analyse fysieke inputstromen (zoals nutriënten, gewasbeschermingsmiddelen, veevoer) gebruikt die met een energienorm worden vermenigvuldigd. Het indirecte energiegebruik is in een energiestudie (Brouwer, 1994) voor slechts enkele sectoren geïnventariseerd, namelijk voor de melkveehouderij en de potplantensector. De studie wees uit dat in de melkveehouderij het indirecte energiegebruik ongeveer vier maal zo hoog is als het directe. Dit komt door het energiegebruik van de toelevering, vooral bij fabricage en vervoer van veevoer (80 % van het indirecte gebruik) en voor een klein deel in de verwerking van de melk (20 %). Deze uitkomsten komen overeen met een recente CLM studie (CLM, 1995). In de energie-intensieve potplantenteelt bleek het indirecte energiegebruik nog geen tiende deel van het directe verbruik. Als deze uitkomsten worden gebruikt om een schatting van het indirecte energiegebruik voor de agrarische sector te maken dan levert het aandeel van 20 % direct energiegebruik in de veehouderij (Tabel 5.1) een tegenwaarde van 80 % indirect energiegebruik en de 80 % plantaardige sector een tegenwaarde van 8 % indirect energiegebruik. Deze ordegrootteschatting levert dan op dat er naast het directe energiegebruik nog met 88 % hiervan als indirect energiegebruik moet worden gerekend. Nogmaals, gedetailleerde cijfers hierover ontbreken, maar de conclusie lijkt gerechtvaardigd dat het indirecte energiegebruik van dezelfde ordegrootte is als het directe energiegebruik. Het hoofdaccent hiervan ligt op de energie die nodig is voor fabricage en transport van veevoer. Ontwerpen voor een schone landbouw

51

Een interessant aspect is de interactie met het energiegebruik voor het transport. De CBS cijfers geven voor de transportsector in 1995 een gebruik van 124 PJ. In beleidsstudies wordt aangenomen dat hiervan 30 tot 40 % wordt ingenomen voor het vervoer van agrarische producten. Dit kan niet allemaal toegerekend worden aan het indirecte energiegebruik voor de agrarische sector omdat het ook het vervoer van producten in de afzetketen betreft. In het indirecte energiegebruik gaat het immers om fabricage en transport van alle te verbruiken hulpstoffen. Een schatting is dat ca. 25 PJ kan worden toegerekend aan het indirecte energiegebruik. Dit is ongeveer drie maal zo veel als in de agrarische sector in de vorm van trekkerbrandstof wordt gebruikt. In deze schatting is ook het transport van veevoer begrepen zodat dit niet dubbel geteld moet worden.

5.2.

Oplossingsrichtingen

5.2.1.

Direct energiegebruik in de landbouw

Vanuit de analyse (5.1.1) bleek het leeuwendeel (circa 90 %) van het directe energiegebruik te worden ingezet voor de conditionering van de leefomstandigheden van plant en dier. Dit is een indicator voor de hoogwaardigheid van de Nederlandse agrarische sector waarbij energie wordt ingezet om in de beschermde teelten en de intensieve veehouderij een hoge opbrengst van hoge kwaliteit en daardoor veel meerwaarde te kunnen realiseren. Daarnaast wordt 10 % van het energiegebruik ingezet voor andere functies waarvan ongeveer de helft voor trekkerbrandstof. De oplossingsrichtingen moeten aangeven of de uitdaging kan worden aangegaan om in een hoogwaardige agrarische bedrijfstak het fossiele energiegebruik te verminderen en dit in de toekomst naar duurzame energie om te buigen. Beide doelen liggen in elkaars verlengde: duurzame energie is schaars en zal alleen een lage energiebehoefte kunnen dekken. Het absolute energiegebruik in de agrarische sector vertoont als autonome ontwikkeling een stijgende lijn die vooral komt door de toename van het energiegebruik in de glastuinbouw. Met de sector is tot het jaar 2000 de MJA-Energie afgesloten met als doelstelling een afname van het energiegebruik per eenheid product. Bij continuering van deze afspraak met de doelstelling in het energiegebruik per eenheid product ontbreekt de prikkel het absolute energiegebruik omlaag te brengen en zal het absolute energiegebruik in de agrarische sector verder stijgen. Alleen bij een afname van de energiebehoefte zal het absolute gebruik dalen. Daarbij is het zaak bij de dekking van de energiebehoefte zo weinig mogelijk fossiele energie in te zetten en als deze ingezet moet worden dit zo efficiënt mogelijk te doen en hiermee eerst een zo hoogwaardig mogelijke energievorm op te wekken. Het effect hiervan kan versterkt worden door een verbeterde energiebenutting van het product. De gewenste ontwikkeling is een daling van het absolute fossiele energiegebruik, dus moet gemikt worden op daling van de energiebehoefte en dekking hiervan door zo veel mogelijk niet fossiele energie. Volledige penetratie van nu reeds bekende energiebesparende maatregelen kan de energiebehoefte met ca. 30% doen dalen. Hiervoor is vooral op de implementatie gericht onderzoek nodig. Ontwikkeling van nieuwe energiebesparende technologieën en vervanging van fossiele door duurzame energie kan in principe leiden tot een trendbreuk waarbij een lijn ingezet wordt naar onafhankelijkheid van fossiele energie. Hiervoor zijn technologische doorbraken in productiesystemen nodig en meer fundamenteel onderzoek. De boven aangegeven lijnen zijn hieronder puntsgewijs als oplossingsrichtingen aangegeven: 1. Geringer energiegebruik door verminderde conditionering. Hierbij wordt het proces van toenemende beheersing van de productiecondities afgebroken en wordt de ontwikkeling naar extensivering gestimuleerd.


52

2. Verlaging van de fossiele energiebehoefte van productiesystemen met gelijke of zelfs verbeterde conditioneringsmogelijkheden. Dit kan door: A Verlaging van de energiebehoefte van productiesystemen door een breed scala van energiebesparende maatregelen met aandacht voor optimale sturing van opbrengst en kwaliteit. De overblijvende energiebehoefte kan gedekt worden met fossiele of niet fossiele energie. B Verbetering van de omzetting van de primaire energiedrager in bruikbare energie. Leidraad is hierbij het exergieprincipe: de primaire energie eerst omzetten in hoogwaardige energie zoals elektriciteit of kracht en dan in cascade gebruiken voor laagwaardige toepassingen als verwarming. Hieronder vallen de combinatie van elektriciteitsopwekking en het gebruik van de hierbij vrijkomende restwarmte (warmte-kracht-koppeling) en de inzet van warmtepompen en brandstofcellen. In deze oplossingsrichting wordt meer nationaal dan sectorgericht gedacht omdat de energiebehoefte van de agrarische sector wordt verbonden met elektriciteitsopwekking en het niet zonder meer duidelijk is op wiens conto de gerealiseerde besparing kan worden geschreven. C Dekking van de nog benodigde energiebehoefte door niet-fossiele energie (duurzame energie). Duurzame energievormen zijn zonne-energie (thermisch en fotovoltaïsch), stromingsenergie (wind en water), aardwarmte, bio-energie. Omdat duurzame energie schaars is zal deze oplossingsrichting alleen succesvol kunnen zijn bij productiesystemen met lage energiebehoefte. Huidige productiesystemen met hoge energiebehoefte zullen dus eerst naar lage energiebehoefte moeten worden verbeterd. 3. Verbetering van de energie-efficiëntie van de gewassen, die gerealiseerd wordt door verhoging van de lichtbenuttingsefficiëntie. Hierbij zijn vijf strategieën te onderscheiden die de afstemming tussen temperatuur en licht kunnen verbeteren en daardoor de energie-efficiëntie kunnen verhogen: A Keuze van gewassen die het beste passen bij de Nederlandse klimatologische condities en daardoor een hoge opbrengst hebben zonder extra stimulering d.m.v. warmte of bijbelichting. Beschermde teelten worden vervangen door open teelten. B Optimaliseren van de lichtbenutting door selectieve teeltmaatregelen gedurende het groeiseizoen. De maatregelen dienen gericht te zijn op de handhaving van een productief evenwicht van vraag en aanbod naar assimilaten en nutriënten binnen de plant door sturing met bemesting, en waar mogelijk met licht en temperatuur. Hierdoor kan de groei van bepaalde plantedelen gestuurd worden waardoor de kwaliteit en de kwantiteit van het oogstbare product wordt verhoogd. C Verhogen van de energie-efficiëntie door klassieke veredeling. Sleutels zijn een snelle en langdurige bodembedekking waardoor de instraling optimaal wordt benut. Een snelle voorjaarsgroei, d.w.z. een goede groei bij relatief lage temperatuur en lang groen blijven van bladeren zijn factoren waarop veredeld (kan) word(t)en. Een alternatief is de verhoging van de productvorming t.o.v. de totale biomassa. Zo is bij de granen de opbrengstverhoging in de afgelopen decennia voornamelijk gerealiseerd door verhoging van de oogst-index bij gelijkblijvende biomassa (Austin et al., 1980; Riggs et al., 1981). Selectie op een hoge oogst-index in genetisch breed materiaal tendeert echter dwergtypen te leveren die ondanks hun hoge oogst-index een lage korrelopbrengst hebben vanwege onvoldoende biomassaproductie. D Verhogen van de energie-efficiëntie door genetische manipulatie. Selectieve sturing van assimilaten door genetische manipulatie biedt mogelijkheden om stromen van assimilaten en nutriënten binnen de plant te programmeren. E Verhogen van de netto-fotosynthese efficiëntie door verlaging van fotorespiratie en onderhoudsademhaling. 4. De energie die voor andere doeleinden dan conditionering van het gewas wordt aangewend, kan worden verminderd door op procesniveau een verhoging van de efficiëntie te realiseren en door vervanging van fossiele door duurzame energie. Zo kan de inzet van trekkerbrandstof verminderen door meer selectieve


53

bewerkingen (precisielandbouw) en door de introductie van motoren met verbeterde brandstofefficiëntie en kan fossiele brandstof (gedeeltelijk) worden vervangen door (duurzame) biobrandstof. In een ander voorbeeld, het melkproces, kan de energiebehoefte verminderen door meer gespreid melken, daardoor meer beheerste koeling en inzet van ijsbankkoelers die buiten de piekuren elektriciteit gebruiken zodat elektriciteitsproductie gelijkmatiger en daardoor efficiënter kan. 5. Een aanvullende oplossingsrichting is de vervanging van fossiele energie door duurzame energie via efficiënte biomassaproductie en omzetting van biomassa met een hoog rendement in bruikbare energie. Deze oplossingsrichting sluit aan op oplossingsrichting drie omdat het hierbij gaat om het vastleggen in biomassa van zo veel mogelijk zonne-energie per oppervlakte-eenheid. 5.2.2.

Indirect energiegebruik

Zoals uit de analyse (5.1.3) bleek, wordt het merendeel van de indirecte energie gebruikt in de veehouderij, via de fabricage en het vervoer van veevoer. Dit is een direct gevolg van de manier waarop de veehouderij zich in Nederland heeft ontwikkeld. Reducties in het gebruik van indirecte energie zijn dus erg afhankelijk van volume-ontwikkelingen in de veehouderijsector. Het efficiënt gebruik van gewasbeschermingsmiddelen en nutriënten wordt in afzonderlijke deelstudies behandeld zodat de hierin aangegeven besparing via energienormen direct gekoppeld is aan vermindering van het indirecte energiegebruik.

5.3.

Reikwijdte oplossingsrichtingen

5.3.1.

Vermindering van conditionering

In de intensieve Nederlandse landbouw levert conditionering van de omgeving van plant en dier een hoge meerwaarde. Zowel productieniveau als productkwaliteit worden daardoor gestuurd. Een kasgewas als tomaat produceert 500-700 ton oogstbaar product van hoge kwaliteit per hectare per jaar. Ook in de intensieve veehouderij is conditionering van het stalklimaat een voorwaarde voor diergezondheid en hoge productie. Hiermee wordt ingespeeld op de vraag van de consument naar een hoge kwaliteit product waarbij kwaliteit meer en meer de manier van produceren omvat met lage, aanvaardbare belasting van het milieu. Zowel in de plantaardige als de dierlijke productie neemt de behoefte aan conditionering toe. Door beter geconditioneerde omstandigheden kan de ziekte- en plaagdruk worden verminderd, kan efficiënter gebruik worden gemaakt van nutriënten of voer en kan de kwaliteit van het product worden gestuurd. Nederland heeft als belangrijke natuurlijke hulpbron haar gematigde klimaat met koele zomers en milde winters. De mogelijkheden voor conditionering zijn daardoor groot zodat geproduceerd kan worden met veel lagere ziekte- en plaagdruk dan in streken met veel zon zoals in Zuid-Europa (Verhaegh, 1996). Nederland heeft daardoor een concurrentievoordeel dat moet worden uitgebuit! Door conditionering te verminderen zou niet worden ingespeeld op de eisen vanuit de markt. Als de mogelijkheden niet worden ontwikkeld om op een economische en maatschappelijk aanvaardbare wijze hierop in te spelen zal een groot deel van de hoogwaardige agrarische sector uit Nederland verdwijnen. Daarmee zou wel het energiegebruik van de agrarische sector tot 10-15 % van het huidige gebruik reduceren. Dit scenario is echter geen uitgangspunt voor deze studie zodat oplossingsrichting 1 wordt verworpen. 5.3.2.

Verlaging van de fossiele energiebehoefte van productiesystemen


54

Bij het verlagen van de fossiele energiebehoefte van productiesystemen met optimale conditioneringsmogelijkheden wordt ingespeeld op de marktbehoefte aan hoge kwaliteit producten die op verantwoorde manier zijn geproduceerd. Juist in Nederland zijn de omgevingsfactoren hiervoor gunstig. Een verantwoorde manier van produceren wordt ook een eis vanuit de politiek. Daarbij moet niet alleen de input energie worden beschouwd maar alle inputs die milieubelastende emissies veroorzaken. Deze emissies zullen tot een aanvaardbaar niveau moeten worden teruggebracht, waarbij dit niveau zal worden bepaald door een uitdagende en voortschrijdende normstelling (NMP en NMP+). Deze oplossingsrichting is nodig om een hoogwaardige agrarische sector in stand te houden of zelfs te versterken. Er zijn vanuit de technologie genoeg aanknopingspunten voor zodat zij als kansrijk moet worden beschouwd. Het zal zowel voor de nabije als ook voor de lange termijn ontwikkelingen belangrijk blijven. Per deeloplossing wordt dit nader uitgewerkt. ad A

Verlaging van de energiebehoefte van productiesystemen door een breed scala van energiebesparende maatregelen met aandacht voor optimale sturing van opbrengst en kwaliteit

De energiebehoefte voor conditionering wordt slechts voor een deel bepaald door de warmte-isolerende eigenschappen van de productieruimte (kas, teeltcel, stal); een belangrijk deel wordt bepaald door de conditioneringseisen. Zo wordt in kassen of teeltcellen de energiebehoefte voor een groot deel bepaald door de latente warmte in het voor de gewasgroei onontbeerlijke verdampingsproces. In stallen wordt het bepaald door de comfortzone van het dier, het wordt meer en meer mede bepaald door bijkomende eisen aan ammoniak- en geuremissie. Bij de ontwikkeling van energiebesparende maatregelen moet daarom vanuit het totale productiesysteem worden gedacht. In deze systeemaanpak zijn veel mogelijkheden om de energiebehoefte van het systeem te verminderen. Voor een deel sluiten deze aan op reeds ingezette ontwikkelingen, door voortgaande penetratie en verbetering kan dit leiden tot een besparing van ca. 30%. Technologische doorbraken kunnen worden bereikt vanuit de materiaaltechnologie en de klimatisering. Zodoende worden teeltruimten mogelijk waarin vanuit het beschikbare zonlicht voor de gewasgroei optimale lichtcondities kunnen worden gecreëerd. De klimatisering moet hierbij de optimale omgevingscondities scheppen vanuit een energievoorziening met duurzame energie. Een belangrijk uitgangspunt is hierbij het gesloten systeemdenken: latente warmte wordt teruggewonnen en teruggevoerd in de energiehuishouding waardoor energieverlies sterk wordt verminderd. Het perspectief is dat de energiebehoefte van gewasproductiesystemen op deze manier op de lange termijn kan worden teruggebracht tot minder dan een kwart van dat van de huidige systemen. Deze kan in principe gedekt worden door duurzame energie. Op korte termijn is vooral verbetering te bereiken via hogere penetratiegraad en verbeterde inzet van bestaande voorzieningen als energieschermen, verbeterde regeling. Het perspectief hiervan is een besparing van ongeveer 30 %. In stallen voor de intensieve veehouderij wordt veel elektriciteit (hoogwaardige, dure energie) ingezet voor gedwongen ventilatie (Tabel 5.1). Door verbeterde kennis van het natuurlijke ventilatieproces wordt dit zodanig beheersbaar dat dit gedwongen ventilatie kan vervangen. ad B

Verbetering van de omzetting van de primaire energiedrager in bruikbare energie

De meest eenvoudige vorm hiervan is verbetering van de conversie van de primaire energiedrager naar warmte door verbetering van het verwarmingssysteem. Hiermee kan ongeveer 10 % energie worden bespaard. In de glastuinbouw wordt de primaire energiedrager (aardgas) gebruikt voor de CO2 voorziening. Omdat het patroon van de CO2 en de warmtevraag niet overeenstemmen wordt warmteopslag toegepast om deze op elkaar aan te passen. De in het gewas vastgelegde CO2 kan niet als een reductie op de CO2 emissie gezien worden omdat deze op korte termijn weer vrijkomt. Gebruik van restwarmte (WKK) vanuit lokale of regionale elektriciteitsproductie kan ongeveer 30 % besparen op de primaire energie die anders voor de afzonderlijke opwekking van elektriciteit en warmte nodig is.


55

Kernprobleem is hierbij een zo hoog mogelijke dekking van de energiebehoefte uit de restwarmte te verkrijgen. Omdat elektriciteits- en warmtevraag niet volgens hetzelfde patroon verlopen, is net als bij de CO2 voorziening, energieopslag nodig. Een verhoogde regionale dekkingsgraad kan ook verkregen worden door combinatie van gebiedsfuncties, bedrijfstypen en geteelde gewassen. Regio-optimalisatie krijgt daarom toenemende belangstelling. Door grootschalige koppeling van glastuinbouw aan energieopwekking wordt een lange termijn afhankelijkheid geïntroduceerd. Verandering in de manier van energieopwekking hebben directe gevolgen voor de hierbij betrokken glastuinbouw. Voor het transport van afvalwarmte zijn door het lage temperatuurniveau grote hoeveelheden van een energiedrager nodig. Hiervoor wordt altijd warm water gebruikt. Voor het benodigde transportnet zijn hoge investeringen nodig. Afvalwarmte kan alleen worden toegepast als er een redelijke energiebehoefte bestaat in de buurt van de warmteleverancier zodat het transport loont. In de agrarische sector wordt daarom alleen in de kastuinbouw afvalwarmte gebruikt om de energiebehoefte te dekken. Bij de herstructurering van glastuinbouwgebieden speelt de warmtevoorziening door afvalwarmte een grote rol. De transportafstand veroorzaakt dat grote elektriciteitscentrales slechts een deel van hun afvalwarmte kunnen afzetten. De optie is aantrekkelijk voor kleinere centrales die veelal door de nutsbedrijven worden geëxploiteerd. Er is daardoor een conflict of interest tussen de elektriciteitsproducenten en de nutsbedrijven die veroorzaakt dat de eerdere stimulering van WKK nu stagneert. Inzet van brandstofcellen zal het rendement van de elektriciteitsproductie doen toenemen, ook hier blijft het streven naar maximale dekkingsgraad overeind. Het kan betekenen wel dat het op een elektriciteitscentrale aangesloten areaal moet verminderen omdat minder restwarmte beschikbaar komt. Bij verlaging van de energiebehoefte kan dit weer gecompenseerd worden. Een warmtepomp pompt energie uit een energiereservoir met lage temperatuur naar een reservoir op hogere temperatuur. De voor het bedrijven van de warmtepomp benodigde energie is slechts een deel van de verpompte energie, hiertussen zit het opbrengstgetal (COP). Voor moderne compressiewarmtepompen kan dit getal tot 5-6 oplopen. De warmtepomp wordt hierbij aan de as aangedreven door een gasmotor of een elektromotor waarbij restwarmte vrijkomt. Hierdoor moet de warmtepompinzet gecombineerd worden met het gebruik van de restwarmte en is het probleem analoog aan dat van WKK. Het perspectief wordt belemmerd door de hoge investeringen; er kan wel een forse energiebesparing van 40-60% worden behaald. Absorptiewarmtepompen hebben een veel lager opbrengstgetal en behoeven nog hogere investeringen zodat het perspectief hiervan minder is.


56

ad C

Dekking van de nog benodigde energiebehoefte door niet-fossiele energie (duurzame energie)

In de energie-intensieve glastuinbouw wordt al in een redelijk deel van de totale energiebehoefte door zonnewarmte voorzien. De in Nederland per jaar ingestraalde energie is per m2 vrijwel gelijk aan de energieinhoud van 100 m3 aardgas. Huidige kassen gebruiken hiervan ca. 40 m3 voor opwarming. Omdat dit niet genoeg is wordt nog 40 m3 aardgas bijgestookt. De kas is dus in principe een zonnecollector, door verbeterde isolatiewaarde van de collector (oplossingsrichting 5.3.2 A) wordt het rendement verhoogd. Met verdergaande verbeteringen als seizoensopslag van energie kan het jaarrondrendement worden verbeterd. Door combinatie met windenergie en bio-energie kan een kassysteem in principe met uitsluitend duurzame energie worden bedreven waarbij de conditionering optimaal kan blijven. Het perspectief hiervan is op lange termijn zeer goed. Door hierin gewassen te telen met hogere energie-efficiëntie (oplossingsrichting 5.3.3) worden verdere verbeteringen bereikt. Omdat de meeste agrarische bedrijven veel ruimte rondom hebben en beschikken over grote dakvlakken zullen duurzame energievormen als zonne- en windenergie kansrijk zijn. In sommige streken van Nederland zal aardwarmte een rol kunnen spelen. Deze oplossingsrichting moet daarom als zeer kansrijk worden beschouwd met een belang voor de lange tot zeer lange termijn. Genoemde energiebesparingen kunnen als percentages niet worden opgeteld, zij zouden met elkaar kunnen worden vermenigvuldigd als zij volledig onafhankelijk van elkaar zouden werken. 5.3.3.

Verbetering van de energie-efficiëntie van de teelt

Oplossingsrichting 5.3.2 zal in wisselwerking moeten worden gezien met dieren en planten die beter bestand zijn tegen ziekten en plagen en efficiënter kunnen omgaan met nutriënten of voer. Vanuit het directe energiegebruik is de hoofdaandacht dan gericht op planten, bij het indirecte energiegebruik zal ook het dier moeten worden beschouwd. In het onderzoek naar verbeterde voersamenstelling of verbeterde voerconversie is dit bestudeerd vanuit de doelstelling de productie te verhogen of ammoniak-emissie te verminderen. Vermindering van het indirecte energiegebruik is hierbij van tweede orde. Voor gewassen is verbetering van de energie-efficiëntie van groot belang. Dit kan gaan langs de lijn van primaire energieconversie in de plant en van sturing en optimalisering van energiegebruik. De reikwijdte van vier genoemde deelrichtingen is: ad A

Keuze van gewassen door verschuiving van gesloten teelt naar open teelt

Dit is een risicomijdende strategie, waarbij de invoer van energie geminimaliseerd wordt. De consequenties zijn een sterke verschuiving van de kasteelt naar teelten in de volle grond. Hierbij moet worden aangetekend dat de kasteelt een zeer hoge meerwaarde van het geteelde product heeft. Bovendien is de geslotenheid van de kas een goede conditie om arbeids- en kapitaalsintensieve milieuvriendelijke bestrijdingsmethoden van ziekten en plagen toe te passen. ad B

Optimalisering van lichtbenutting door selectieve teeltmaatregelen

1. Energie-intensieve teelten Onder energie-afhankelijke teelten worden de gesloten teelten in kassen verstaan. Middels een flexibele sturing van de klimaatcondities in de kas dient een zo hoog mogelijk rendement van de toegevoegde energie te worden nagestreefd. Computergestuurde teeltoptimalisering heeft als invoer fysiologische informatie nodig, enerzijds van processen die betrokken zijn bij de fotosynthese, in interactie met temperatuur, CO2, licht en nutriënten en anderzijds via de sturing van assimilaten naar de gewenste plantorganen. De gangbare registratie van klimaatsfactoren en nutriënten zal moeten worden aangevuld met gegevens van de functioOntwerpen voor een schone landbouw

57

nele status van plant en gewas. Bladfotosynthese-, bladtemperatuur- en sapstroommeters zijn hiervan voorbeelden. Er zijn technisch-fysische technieken, die zeer goed inzetbaar zouden kunnen zijn bij de noninvasieve detectie van plant- c.q. bladresponses. Combinaties van technieken maken simultane detectie van verschillende processen mogelijk. Deze ingang biedt veel perspectief, mits een goede synergie tussen techniek en fysiologie gewaarborgd wordt. Energiezuinige teelten worden gekenmerkt door een hoge opbrengst per eenheid geïnvesteerde energie. Als licht de energiebron is voor de groei van planten dan dicteert de temperatuur de snelheid waarmee die groei plaatsvindt. Een juiste afstemming van temperatuur en licht is dus van belang voor de energie-efficiëntie van plant en gewas. Optimalisering van het energieverbruik vraagt derhalve om sturing van groeiprocessen en dus om kwantitatieve informatie over gewasgroei in relatie tot omgevingsfactoren. Deze informatie dient als basis voor groeimodellen, die de verbanden tussen opbrengst en investering aanschouwelijk maken. Er is een zekere differentiatie zichtbaar binnen het gewasfysiologische en het teeltkundige onderzoek. In het fysiologisch onderzoek fungeren modellen m.n. als een kader om de experimentele resultaten te analyseren en te interpreteren. De onderzoeker wil dan een model, dat voor de specifieke onderzoeksvraagstelling voldoende detail bevat om de relevante processen te kunnen beschrijven. Ontwerpers van modellen en gecomputeriseerde systemen op bedrijfsniveau ('decision support systems') en regionaal niveau (landevaluatie) hechten veel waarde aan de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de opbrengstvoorspellingen. Dat eist dat de modellen grondig gekalibreerd en getoetst zijn op actuele veldgegevens in het doelmilieu. Eenvoudige groeimodellen lijken daartoe het meest geëigend omdat zij in vergelijking met gedetailleerde modellen, (a) een geringere foutenaccumulatie vertonen dankzij het geringere aantal parameters, (b) sterker gebufferd zijn voor uiteenlopende milieu-condities, (c) eenvoudiger en eenduidiger zijn te parameteriseren (vergelijk bijv. de schatting van een gemiddelde lichtbenuttingsefficiëntie voor drogestofproductie met de schatting van een set van fotosynthese- en respiratieparameters). In de nabije toekomst is de ontwikkeling van een coherente reeks van modules voor de te onderscheiden gewasgroeiprocessen een vereiste. Een subroutine-bibliotheek alleen volstaat niet; er dient ook een samenhangende set van modelvarianten ontwikkeld en getoetst te worden. Voor de belangrijkste akkerbouwgewassen dienen betrouwbare modelparameters voorhanden te zijn, waarvan de afleiding is gedocumenteerd en daardoor controleerbaar wordt. 2. Energie-extensieve teelten Voor de extensieve teelten zijn een snelle voorjaarsgroei en een trage veroudering in verband met een zo hoog mogelijke lichtonderschepping bepalend voor de energie-efficiëntie. De processen die een rol spelen bij de voorjaarsgroei van gewassen kan worden opgesplitst in vier aandachtsvelden:

• Het respectievelijke belang van reserves en fotosynthese bij meerjarigen voor de vorming van nieuwe bladeren.

• De temperatuurafhankelijkheid van de fotosynthese in verschillende stadia van de bladontwikkeling. • De temperatuurafhankelijkheid van bladstrekking en bladmorfologie. • Nadelige effecten van lage temperatuur in combinatie met hoge lichtintensiteiten (fotoinhibitie). De benutting van nutriënten is als secundaire energiepost een belangrijke ingang voor optimalisering:

− een optimale benutting van de toegediende nutriënten door gerichte deelbemesting; − ontwikkeling van scenario's voor het beperken van nutriëntengebruik in de melkveehouderij; − verminderd gebruik van nutriënten bij vollegrondsgroentegewassen; − gebruik van vlinderbloemigen voor stikstofvoorziening en biomassaproductie; − efficiëntie van stikstofhergebruik op melkveebedrijven; − invloed van wintergewassen op de benutting door het verhinderen van uitspoeling.


58

ad C

Verhogen van de energie-efficiëntie door klassieke veredeling

Er is veel bereikt in de klassieke veredeling. Belangrijke aandachtsgebieden waren ziekteresistentie en selectie op een hoge harvest index. Voor de toekomst zijn er gunstige perspectieven voor verdere verbetering van de ziekteresistentie en verhoging van de lichtinterceptie door het gewas. De realisatie van nog hogere harvest indices is echter nauwelijks mogelijk omdat daardoor het plantaardig productie-apparaat in de vorm van stengels en bladeren in de verdrukking dreigt te komen. Verlenging van het groeiseizoen door een vroege zaai heeft als gevolg dat de kieming van het zaad en het zaailingstadium bij een relatief lage temperatuur zal plaatsvinden. Selectie van koudetolerante genotypen die goed groeien bij die lage temperatuur is een belangrijke voorwaarde voor een dergelijke aanpak (ad B) Voor significante verbeteringen van de energie-efficiëntie van gewassen is onderzoek naar de verhoging van de fotosynthese-efficiëntie zelf onontbeerlijk. ad D

Verhogen van de energie-efficiëntie door genetische manipulatie

Gericht manipuleren van koolstofstromen Door biochemische "pathways" in planten aan te passen aan de gewenste dynamiek van assimilatiestromen kan een hogere energie-efficiëntie gerealiseerd worden. Omdat de behoefte aan assimilaten van plantorganen geen constante factor is in de tijd, zou op de strikte regulering ingebroken moeten worden. Het geconditioneerd aan- en uitschakelen van al dan niet gemodificeerde genen vergroot de mogelijkheden voor de producent om regulerend op te treden en een hogere energie-efficiëntie per eenheid product te realiseren. Verhoging van de absorptie in de fotosynthese reactie centra Er zijn diverse genetisch gemanipuleerde planten die afwijkend zijn van de "wild-typen" omdat verouderingsprocessen vertraagd zijn. Deze "stay-green" planten onderscheppen gedurende het groeiseizoen meer licht en zullen in principe efficiënter groeien. Meer winst zou behaald kunnen worden als een groter deel van het spectrum door de bladeren zou worden benut. Chlorofyl absorbeert licht van 400-700 nm maar boven 700 nm wordt de ingestraalde energie niet benut. De inbouw van andere pigmenten in het fotosynthesesysteem zou een toename van de lichtbenutting betekenen. Uit bacteriën zijn pigmenten geïsoleerd die licht absorberen tot 820 nm. De mogelijkheid om door genoverdracht dit bacteriochlorofyl of andere lichtabsorberende pigmenten in te bouwen in planten kan in de toekomst tot de mogelijkheden gaan behoren. ad E

Verlaging van fotorespiratie

Dit is een onderzoekslijn die weinig perspectief biedt. Er zijn duidelijke aanwijzingen dat fotorespiratie een belangrijke regulerende rol speelt bij de dissipatie van overtollige lichtenergie, die onder stress omstandigheden door het blad is geabsorbeerd. Ingrijpende wijzigingen in de fotorespiratie zullen het aanpassingsvermogen van planten aan wisselende lichtomstandigheden drastisch verminderen. In de zestiger en zeventiger jaren zijn een aantal pogingen gedaan om C3 genotypen met C4 eigenschappen te selecteren na mutagene behandelingen, overigens zonder positief resultaat. Ook pogingen om C3 en C4soorten binnen een bepaald genus te kruisen sorteerden niet het gewenste effect. De huidige stand van de biotechnologie is een betere uitgangspositie voor gerichte transformaties. Misschien ligt de verbetering van de fotosynthese efficiëntie nog niet direct binnen handbereik maar er zijn wel goede perspectieven om de efficiëntie van de groei te verhogen door specifieke beïnvloeding van de koolstof allocatie. . 5.3.4.

Specifieke problemen

Hoewel 10 % van het energiegebruik dat niet voor conditionering wordt ingezet een relatief klein aandeel is, is het toch de moeite waard te bezien hoe de met deze energie-inzet gekoppelde specifieke problemen kunnen worden aangepakt. Zodoende kan dit energiegebruik worden verminderd of kan fossiele energie Ontwerpen voor een schone landbouw

59

worden vervangen door duurzame energie. De helft van deze inzet is die als trekkerbrandstof. Het valt te voorzien dat autonome ontwikkelingen in de verbrandingsmotortechnologie zullen leiden tot minder brandstofverbruik. Dit zal vanuit het agrarisch onderzoek gevolgd moeten worden en vertaald naar de betekenis voor de sector. In de andere helft van deze inzet zijn warmwaterbereiding en elektriciteit voor de aandrijving van elektromotoren voor melkkoeling of andere apparatuur enkele hoofdelementen. Bij warmwaterbereiding is de inzet van zonne-energie een optie, in combinatie met koeling is het gebruik van de koelmachine als warmtepomp een optie. Een autonome ontwikkeling is de verbetering van elektromotoren. Deze oplossingsrichting is dus een verzameling van verschillende oplossingen. Omdat het oplossen van deelproblemen belangrijk is mag deze oplossingsrichting niet worden vergeten. 5.3.5.

Bio-energie

Een lage netto energie-invoer in het landbouwkundig systeem kan behalve door een hoger productierendement worden verkregen door plantaardige productie te gebruiken voor primaire energieopwekking. Een belangrijk bijkomend voordeel is dat met de vastlegging van CO2 in een gewas en het vrijmaken hiervan bij de verbranding een gesloten koolstofcyclus verkregen is waarbij netto geen CO2 wordt geëmitteerd. Het gewas dient als collector- en opslagsysteem van zonne-energie. Door een verwachte afname van het landbouwareaal zal er in de toekomst meer grond beschikbaar komen voor de teelt van energiegewassen. Dit vermindert de afhankelijkheid van energie-importen en leidt bovendien tot een vermindering van de netto CO2 uitstoot. De hoeveelheid land die in de EU voor energiegewassen beschikbaar is wordt geschat op maximaal 15-21 miljoen hectare. Bij intensief gebruik wordt daarmee 8 % van het huidige energiegebruik in Europa gedekt. De productie van energiegewassen kan niet zonder subsidie. Schattingen van het CLM, gebaseerd op de meest rendabele techniek, het bijmengen van populier en wilg in elektriciteitscentrales vereisen een subsidie van 500 ECU per ha op jaarbasis. In het ALTERNER programma van de Europese commissie wordt een bijdrage van 8 % tot doel gesteld voor alle duurzame energiebronnen tezamen. De belangrijkste nadelen van energiegewassen zijn het grote beslag dat wordt gelegd op het landen watergebruik en de bodem- en luchtverontreiniging als gevolg van bemesting en pesticiden en de verbranding van biomassa waarbij toxische verbindingen worden gevormd. De energieopbrengst per ha ligt tussen 67 and 611 GJ ha-1 jaar-1. Dat is een factor 7 tot 70 lager dan die gerealiseerd wordt met fotovoltaïsche technieken en met windenergie waarbij opgemerkt moet worden dat de kostprijs van deze technieken vele malen hoger is dan de kostprijs van biomassa-productie.


60

De meest rendabele energiegewassen zijn populier en wilg. De drogestofproductie van deze soorten ligt, in een snelle rotatie, tussen de 10 en 15 ton per hectare. De drogestof bevat ongeveer 30% lignine, 64% koolhydraten, 2% eiwit, 3% vetten en 1% mineralen. Dit komt overeen met een koolstofgehalte van 53%. Energetisch levert 1 m2 bos het equivalent van 1 m3 aardgas. De energie inhoud van 1 m3 Gronings aardgas is 35.17 MJ m-3, hetgeen gelijk is aan de ingestraalde zonne-energie per m2 op een zeer zonnige zomerdag ofwel 1 - 1.5 % van de totale jaarlijks ingestraalde zonne-energie per m2. In de nabije toekomst is te verwachten dat watergebruik een productie-aspect wordt dat mede bepalend wordt voor de haalbaarheid van de teelt van energiegewassen. Per ha wordt in Nederland tussen 2 miljoen en 5 miljoen liter water door het gewas verdampt ofwel 200 tot 500 liter water per m3 aardgas equivalent. Dit is een kostbare investering voor een relatief laagwaardig product. Het gebruik van biomassa heeft een positief effect op de CO2-balans. Weer uitgaande van een snelle rotatie van wilg en populier, dan wordt er 18 tot 27 ton CO2 per hectare per jaar vastgelegd wat equivalent is aan 10.000 - 15.000 m3 aardgas. Bij de verwerking worden in het algemeen twee mogelijkheden onderscheiden: 1. De biomassa wordt geoogst, gedroogd en met of zonder vergassing verbrand waarbij de verbrandingsenergie vanuit exergieoverwegingen wordt ingezet voor elektriciteitsopwekking. De restwarmte kan hierbij worden ingezet voor ruimteverwarming (zie oplossingsrichting 5.3.4). In het algemeen worden hiervoor meerjarige gewassen ingezet met een hoge droge stof productie, geschikt voor schone verbranding of vergassing. 2. De biomassa wordt via een verwerkingsproces omgezet in vloeibare brandstof die kan worden ingezet als motorbrandstof (biofuel). Hiervoor komen in het algemeen gewassen in aanmerking die producten voortbrengen met een hoog olie- of suikergehalte. Deze zijn in het algemeen eenjarig. Een nieuw procédé (Hydro Thermal Upgrading: HTU) waarbij biomassa in twee stappen wordt omgezet in dieselolie hoeft niet aan deze eis te voldoen en biedt ook perspectieven voor biomassa met relatief lage gehalten aan suikers en olie. Bij directe verbranding van de droge biomassa komt de vastgelegde zonne-energie vrijwel volledig als verbrandingsenergie beschikbaar. Dit vervangt inzet van fossiele energie bij de grootverbruiker die op dit moment een lage prijs betaalt voor de fossiele energiedrager. Bij omzetting in vloeibare brandstof is de energie-inhoud hiervan nog ongeveer 10 % van die van de biomassa. De biofuel vervangt echter brandstof bij de kleinverbruiker die een hoge prijs voor de brandstof betaald. Hiervan is weer een groot aandeel accijns. Daarnaast is er de randvoorwaarde dat in de eerste optie méérjarige gewassen een rol spelen en in de tweede optie éénjarige gewassen. De keuze tussen beide opties wordt dus voor het grootste deel door de politiek bepaald via het prijs- en accijnsbeleid en de keus tussen een- of meerjarige onttrekking van grond aan voedselproductie. Vanuit deze oplossingsrichting met bio-energieproductie in Nederland kan een kleine bijdrage worden verwacht voor dekking van de Nederlandse energiebehoefte. Medebeschouwing van energieopwekking door afvalstromen en integratie hiervan met bio-energie vergroot in aanmerkelijke mate de mogelijkheden. De oplossingsrichting is kansrijk voor de lange en zeer lange termijn.

5.4.

Prioritaire thema's voor onderzoek

De prioritaire thema's voor onderzoek kunnen direct aan de beschreven kansrijke oplossingsrichtingen worden ontleend en daaruit worden afgelezen. Deze moeten hierbij parallel worden beschouwd. Zij sluiten elkaar niet uit maar vullen elkaar aan en versterken elkaar. Zo is al genoemd dat terugbrengen van de energiebehoefte de inzet van duurzame energie dichterbij brengt. Ook is genoemd dat de inzet van Ontwerpen voor een schone landbouw

61

restwarmte alleen dicht bij de producenten van restwarmte zal kunnen, in andere regio's zal duurzame energie als wind- of zonne-energie of aardwarmte een rol kunnen spelen. De interactie met het gewas is in alle gevallen aanwezig. In de thema's kan dus moeilijk een prioriteit worden aangegeven. Wel kunnen binnen de verschillende kansrijke oplossingsrichtingen onderzoeklijnen worden benoemd: 5.4.1.

Vermindering van conditionering

Was als niet kansrijke oplossingsrichting afgevallen. 5.4.2.

Verlaging van de energiebehoefte van productiesystemen

ad A Om de energiebehoefte van productiesystemen te verlagen met behoud, of liever verbetering van de conditionering, moet geïntegreerd onderzoek worden uitgevoerd naar de vragen hoe het productiesysteem zo kan worden uitgevoerd en operationeel kan worden gebruikt dat energieverlies naar de omgeving kan worden verminderd, hoe hierbij de conditionering kan worden verbeterd, hoe de ingezette primaire energie zo efficiënt mogelijk kan worden omgezet naar aanwendbare energie en hoe energie in het systeem kan worden gerecycled (bijvoorbeeld omzetting van latente in voelbare warmte die in het systeem blijft). Hierbij wordt de conditionering bepaald door de eisen die het gewas of het dier aan de leefomgeving stelt vanuit welzijn en gezondheid, lage ziekte- en plaagdruk en productkwaliteit en productieniveau. ad B Hierbij spelen afstemmingsproblemen tussen vraag en aanbod van energie een grote rol, zowel op bedrijfs- als gebiedsniveau. Daarbij zijn de patronen van vraag en aanbod bepalend samen met de mogelijkheden van vooral korte termijn energiebuffering. Dit past in technologisch en economisch onderzoek naar optimale productie- en bedrijfssystemen. Op gebiedsniveau kunnen verschillende bedrijfssystemen worden geïntegreerd om een verbeterde afstemming te bereiken. Hierbij moet gedacht worden aan de combinatie van agrarische activiteiten op een zodanige manier dat voor een gebied een gesloten systeem ontstaat waarbij afvalstromen van de ene activiteit input is voor de andere. Dit vraagt multidisciplinair onderzoek op het gebied van technologie en economie van productie- en bedrijfssystemen en gebiedsinrichting. Voor alternatieve energieopwek- of -conversiesystemen zal goed inzicht in de toegepaste principes een vereiste zijn. Het ligt niet in de rede de ontwikkeling van nieuwe opwek- of conversiesystemen specifiek voor de agrarische sector ter hand te nemen, de aandacht zal uitgaan naar aanpassing en inpassing. ad C Ook hierbij zijn de vraag- en aanbodpatronen van energie bepalend, tezamen met mogelijkheden voor buffering, nu zowel voor korte (etmaal) als lange termijn (seizoen). De energiebehoeftepatronen waren ook voor ad B van belang. Het energieaanbodpatroon zal voor de verschillende vormen van duurzame energie moeten worden bepaald. Hierbij is gedegen kennis van de alternatieve energievormen een vereiste. Het bovenbeschreven onderzoek past binnen een onderzoekprogramma "Verlaging van de energiebehoefte van agrarische productie- en bedrijfssystemen en vervulling hiervan door duurzame energie". 5.4.3.

Verbetering van de energie-efficiëntie van het product

Prioritaire thema's zijn bij de reikwijdte van de oplossingsrichting al onder 5.3.3 beschreven. 5.4.4.

Specifieke problemen


62

Vanwege de spreiding in problemen is hier niet één duidelijke onderzoekslijn aan te geven. De aandacht voor de afzonderlijke problemen zal op systeem- en procesniveau gericht onderzoek vragen. Bij een breed geformuleerd onderzoekprogramma "Verlaging van de energiebehoefte van agrarische productie- en bedrijfssystemen en vervulling hiervan door duurzame energie" kunnen deelproblemen hierin worden meegenomen. 5.4.5.

Bio-energie

De kernproblemen zijn hier hoe zo veel mogelijk zonne-energie in het gewas in benutbare energie vast te leggen en hoe deze energie zo efficiënt mogelijk om te zetten in benutbare energie. Het eerste probleem is vooral gewasgericht. Het vraagt onderzoek naar planten die het meest geschikt zijn voor Nederlandse omstandigheden zoals houtsoorten met een korte rotatie of snelgroeiende grassen. Een gedegen inventarisatie van de mogelijkheden en de economische haalbaarheid is gewenst. Over sommige gewassen zoals Miscanthus ofwel olifantsgras, is fysiologisch weinig bekend. Dit is een leemte die een goede evaluatie van de mogelijkheden in de weg staat. Een vergelijking van de morfofysiologische sleutelprocessen van een aantal potentiële kandidaten voor biomassa productie is daarom gewenst. Een tweede item betreft geschiktheid van plantaardige producten voor verwerking tot biofuel zoals het gebruik van koolzaadolie als motorbrandstof of de haalbaarheid van ethanolproductie uit gewassen zoals cichorei, suikerbiet, granen en aardappel. Een derde item is dat in de zo efficiënt mogelijke omzetting van vastgelegde naar benutbare energie het energiegebruik van het productie- en eventuele omzettingsproces bepalend zijn. Niet alleen de gewasproductie, ook de droging en het vervoer van de biomassa moeten zo efficiënt mogelijk worden gedaan. Bij de biofuels zal droging niet relevant zijn maar daar komt de energie voor het omzettingsproces naar brandstof voor in de plaats. Een interessante optie is hier deze omzetting efficiënt op de boerderij uit te voeren zodat transportkosten kunnen worden verminderd en de boer zelf meerwaarde aan zijn bulkproductie toevoegt. De genoemde problemen kunnen het best worden aangepakt in een onderzoekprogramma "Optimale vastlegging van zonne-energie in bio-energie en efficiënte aanwending hiervan". Samenvattend kunnen de prioritaire onderzoeksthema’s dus worden aangepakt in enkele onderzoekprogramma’s waarin volgens de geschetste lijnen het gewasgerichte en het technologische onderzoek worden uitgevoerd. Combinatie van gewaskundig en technologisch onderzoek is in het op bioenergie gerichte programma goed mogelijk. In het onderzoek naar energiebenutting, verlaging van energiebehoefte bij optimale conditionering en implementatie van duurzame energie is combinatie in één programma niet zo functioneel omdat het onderzoek naar verlaging van energiebehoefte en implementatie van duurzame energie ook gericht is op andere dan gewasproductiesystemen. De programmabeschrijvingen zullen aangeven hoe ver op de geschetste lijnen het programmaresultaat uitkomt. De programma’s zijn:

• Efficiënte energiebenutting door gewassen. • Verlaging van de energiebehoefte bij optimale conditionering van agrarische productie- en bedrijfssystemen en vervulling van de energiebehoefte door duurzame energie.

• Optimale vastlegging van zonne-energie in bio-energie en efficiënte aanwending hiervan.


63


64

6. Naar duurzaamheid en vernieuwing in de Nederlandse landbouw J.J.M.H. Ketelaars (AB-DLO)4

6.1.

Inleiding

Het bestaan van onduurzame landbouwpraktijken dwingt tot vernieuwing in de Nederlandse landbouw. In de voorafgaande hoofdstukken zijn voor het gebruik van nutriënten, biociden en energie een groot aantal ideeën geopperd om de Nederlandse landbouw schoner en efficiënter te maken. Deze ideeën zijn globaal te ordenen naar een viertal onderscheiden zoekrichtingen. Met nadruk spreken we hier over zoekrichtingen. Er bestaat geen unieke oplossing die het antwoord is op alle milieuproblemen van de Nederlandse landbouw. Meerdere wegen staan open om verbetering te brengen in productiewijzen voor voedsel en groene grondstoffen en om nieuwe vormen van landbouw te ontdekken. Terwille van het onderscheid worden in onderstaande beschrijving de verschillen tussen zoekrichtingen benadrukt. Zoekrichtingen sluiten elkaar echter niet uit maar zijn vaak complementair. In de praktijk zijn vele tussenvormen en combinaties mogelijk. Maatwerk is vereist om voor elke situatie de beste keuze te maken uit de beschikbare oplossingen. Regionale verschillen in bodemgesteldheid, in beschikbaarheid van hulpbronnen en in geografische situering vragen om gebiedsspecifieke oplossingen. Om deze zoekrichtingen meer kleur te geven is onderstaande tekst geïllustreerd met de buit van een vluchtige verkenning in de vier richtingen die naar de toekomst wijzen.

6.2.

Vier zoekrichtingen

Wedden op techniek Een technische, technologische of zelfs industriële landbouw is wellicht de beste aanduiding voor een landbouw gedomineerd door vertrouwen in technologisch geavanceerde oplossingen om milieuproblemen te bestrijden. Techniek biedt mogelijkheden om ook bij een intensieve bedrijfsvoering lekverliezen aan nutriënten tegen te gaan, om efficiënter gebruik te maken van biociden en om het gebruik van fossiele energie in de landbouw te beperken door over te stappen op het gebruik van duurzame energie. Wedden op techniek is mikken op een hoge grondproductiviteit om daarmee elders ruimte beschikbaar te maken voor andere functies. Vertrouwen in ecologie Een ecologische landbouw kenmerkt zich door vertrouwen in ecologische principes en processen om lekverliezen te voorkomen, om problemen met ziekten, plagen en onkruiden beheersbaar te maken en om de landbouw aan te passen aan de natuurlijke beschikbaarheid van zonne-energie. Een ecologische landbouw probeert ruimte te scheppen voor natuurwaarden binnen de landbouw. Specialiseren in een internationale omgeving Een internationaal georiënteerde landbouw ziet af van een te intensieve en daardoor milieubedreigende productie van bulkgoederen in Nederland en schakelt over op een landbouw van specialisten, specialisten

4

M.m.v. J. Bouma (PE-LUW), M.J. Kropff (AB-DLO/PE-LUW) en J.H.J. Spiertz (AB-DLO).


65

die geen bulkgoederen produceren maar kennisintensieve producten in een schone omgeving voor een internationale markt; onder het motto: geen voedsel produceren maar kennis en middelen om voedsel te kúnnen produceren. Streven naar multifunctionaliteit en meerzijdigheid Een multifunctionele landbouw betekent oog hebben voor meerdere functies die land en ruimte kunnen vervullen en op basis hiervan inkomen genereren. Dat betekent in de regel extensiveren en geheel of gedeeltelijk overschakelen van de productie van voedsel op andere activiteiten die bij voorkeur juist een extensief gebruik van hulpstoffen vereisen. Een meerzijdige landbouw hoeft niet alleen te leven van tastbare, agrarische producten maar verdient ook aan dienstverlening naar consumenten. 6.2.1.

Een technische landbouw

Techniek en chemie zijn de ingrediënten voor technologische oplossingen. Een technische landbouw reduceert het belang van biologische processen tot een noodzakelijk minimum omdat ze slecht beheersbaar zijn. Een puur technische landbouw stelt techniek in de plaats van biologische processen. In een technische landbouw blijven planten nodig omdat ze over het proces van fotosynthese beschikken, maar ze zijn ook lastig omdat ze aangetast en aangevreten worden, omdat ze gevoelig zijn voor het weer en omdat ze een ontwikkeling doormaken eindigend in veroudering en dood. Machines verslijten ook, maar hun werking is voorspelbaarder en ze reageren minder op wisselende weersomstandigheden. In zekere zin is het ideaal van een technische landbouw een organische zonnecel die glucose afscheidt. In een technische landbouw zijn dieren nodig omdat ze zeer heterogene substraten toch efficiënt om kunnen zetten in aantrekkelijke, voedselproducten. Maar ook dieren hebben hun kwalen en een technische landbouw probeert deze door afzondering en isolatie zo veel mogelijk te vermijden. Een technische landbouw lost de tekortkomingen en onbeheersbaarheid van biologische systemen op door deze zoveel mogelijk te vervangen door technische systemen. Gewassen worden daarom op kunstmatige substraten gezet waarbij de water- en nutriëntenvoorziening volledig gereguleerd worden met behulp van pompen en kunstmatige voedingsoplossingen. De ontwikkeling van gesloten, energiezuinige kassystemen is een exponent van het technisch denken, van oplossingen zoeken voor milieuproblemen in de tuinbouw met behulp van techniek. Uitgangspunt is handhaving van de teelt van warmte-minnende gewassen als tomaten, komkommers, en paprika’s maar wel in vernieuwde kassen die bijverwarmd worden met tijdelijk opgeslagen zonne-energie en die uitgerust zijn met systemen voor recirculatie van water en nutriënten. In de veehouderij is een typisch technologische oplossing voor de milieuproblemen het pleidooi voor de ontwikkeling van emissie-vrije stallen. Uitgangspunt hierbij is handhaving van de hoge dierdichtheid in ons land. Dat vraagt dan om vergaande ingrepen op milieuhygiënisch gebied om emissie- en afvalproblemen beheersbaar te maken: de dierlijke sector verschilt daarin niet van de menselijke samenleving. Handhaving van de hoge dierdichtheid vraagt ook om technische systemen voor mestbehandeling en mestverwerking met een goed georganiseerde afzet van het nationale nutriëntenoverschot naar het buitenland. In de open teelten is het vooral de precisie-landbouw die middels inzet van geavanceerde techniek mikt op een veel zuiniger gebruik van hulpstoffen. Op papier zijn de mogelijkheden schier onbeperkt. In theorie is een volledig gerobotiseerde landbouw denkbaar gebaseerd op aandacht en verzorging van individuele planten. Technologie is voor een steeds groter deel informatietechnologie. Inzet van informatietechnologie beperkt zich niet tot het schaalniveau van percelen. Ook in de keuring en certificering van agrarische bedrijven liggen mogelijkheden voor een veel groter gebruik van beschikbare informatietechnologie.


66

Chemische bestrijding wordt meestal als een technologische oplossing gepresenteerd maar de overgang van chemische naar biologische bestrijding wordt kleiner naarmate meer systeem-eigen ‘bestrijdingsmiddelen’ geïdentificeerd worden. Die kunnen met behulp van biotechnologie geproduceerd worden, evenals gewassen die hun eigen ziekten, plagen en onkruiden bestrijden. Aan gifstoffen heeft de natuur immers geen gebrek. In zekere zin ligt biotechnologie dus op het snijvlak van een technische en ecologische landbouw. Kassen voor de toekomst Zontomaatje is helaas reeds een gedeponeerde merknaam voor een drank waar vermoedelijk geen Hollandse tomaat aan te pas komt. Het zou ook een uitstekende naam zijn voor de eerste Nederlandse tomaat die uitsluitend met zonne-energie geproduceerd wordt. Overschakeling van fossiele energie naar duurzame energie is voor iedereen nog slechts een kwestie van tijd. Dus het devies aan de tuinbouw moet zijn: saneer en bouw tegelijk kassen voor de toekomst. Nu is de eerste Nederlandse zontomaat nog een reclamecampagne waard. Stallen voor de toekomst Koeien emitteren methaan en met hun mest ammoniak. Beide stoffen zijn schadelijk wanneer meer dan 2 miljoen koeien dat doen zoals in Nederland. Als de bijdrage van de rundveestapel aan de verzuring en vermesting van het milieu en aan het broeikasgas drastisch omlaag moet, dan vergt dit hygiënische maatregelen zoals het huisvesten van runderen in emissievrije stallen. Die zijn zeker niet onomstreden gezien hun kosten en de beperkte bewegingsvrijheid van dieren op stal. Maar wonen onder een dak heeft ook voor dieren zo zijn voordelen. Daarom ligt hier een uitdaging voor bouwers van stallen. Ontwerp eens een stal waarin het goed wonen is en die je ook in een woonwijk zou kunnen zetten zonder dat omwonenden klagen over stank maar misschien wel trots zijn op het ontwerp; en waarmee de boer kan pronken omdat hij als eerste zonne-panelen op zijn dak heeft liggen en weet dat de overheid die mede-betaald heeft, en nu een rekening kan sturen naar de NUON voor geleverde diensten in plaats van te moeten betalen. Robots in het land Precisielandbouw kent elke plek en weet dus de verzorging van het gewas aan te passen aan pleksgewijze verschillen in nutriënten- en vochtvoorziening. Precisielandbouw is zorgvuldig en met voorkennis doseren. Dat is alleen maar winst door besparing op hulpmiddelen en minder verontreiniging van het milieu. En als er geoogst wordt dan verschijnt op kaart waar hoeveel gegroeid is zodat het in een volgende teelt nog beter kan. Dat is al niet meer nieuw. Precisielandbouw is ook de computer leren kijken en begrijpen waar onkruid staat en waar plaaginsecten zich bevinden. Laat dan de robot maar zijn werk doen en spuiten alleen waar nodig. En wie niet langer zelf komkommers plukken wil, kan straks rekenen op de mechanische bedrijfsverzorger. Kennissystemen voor een zelflerende landbouwpraktijk Jaarlijks worden in Nederland op 2 miljoen hectare proeven aangelegd met een scala van gewassen en teeltmaatregelen zoals mestgiften en bespuitingen. Op meer dan 99% van dit areaal moeten deze proeven helaas als verloren worden beschouwd doordat noodzakelijke waarnemingen niet of onvolledig worden verzameld of niet worden geanalyseerd. Vermoedelijk minder dan één procent van de proeven wordt wel naar behoren uitgevoerd, maar daarvan bereiken de resultaten de vakpers via wetenschappelijke publicaties veelal met een vertraging van enkele jaren. Het zou een nieuwe agrarische revolutie zijn als er voor de praktijk kennissystemen beschikbaar komen die elk nieuw ingezaaid perceel als een experiment zien waarvan de ondernemer direct kan leren en waarmee hij zijn bedrijfsvoering van jaar tot jaar kan verbeteren. Een databank met actuele perceelsgegevens, snel en betrouwbaar waarnemen van dichtbij of van op afstand zijn onmisbare onderdelen voor de ontwikkeling van kennissystemen voor een zelflerende


67

landbouwpraktijk. Als die ontwikkeling lukt, kunnen we ook met een gerust hart het overige landbouwkundige onderzoek in Kenniscentrum Wageningen concentreren. Een Algemene Periodieke Keuring (APK) voor landbouwbedrijven Verplichte registratie van productiemiddelen in combinatie met een algehele periodieke controle is een geaccepteerd gegeven wanneer het gaat om auto’s. De APK voor voertuigen zorgt voor veiligheid op de weg, maar is tegelijkertijd uitgegroeid tot een keurmerk dat een koper beschermt tegen een miskoop. Verplichte registratie van landbouwhuisdieren is al een heel eind gevorderd waardoor controle over de productieketen vereenvoudigd wordt. Voor landbouwbedrijven bestaat nog geen algehele periodieke controle. Toch is invoering van een APK voor landbouwbedrijven een belangrijke stap op weg naar milieuveiligheid en duurzaam landgebruik. Een APK voor de landbouw zal zich primair richten op toetsing van de bodem- en grondwaterkwaliteit. Op termijn kunnen elementen toegevoegd worden zodat een meer volledige duurzaamheidsgarantie afgegeven kan worden. De APK voor de landbouw wordt de opvolger van het MINAS, het mineralen-aangifte systeem. Ten opzichte van het MINAS moet de APK een aantal belangrijke voordelen hebben:

•

Een APK moet zich rechtstreeks richten op het goed dat beschermd dient te worden (bodem en grondwater) en moet direct bruikbare informatie opleveren voor een verantwoord beheer.

•

Een APK moet voor de producent op verschillende manieren een positieve waarde betekenen, bijv. bij de waardebepaling voor pacht- en verkoopcontracten. Bovendien kan de APK gaan fungeren als een soort ISO-norm voor landbouwkundige productie.

•

Een APK moet reeds aanwezige uitwassen kunnen identificeren en helpen corrigeren (bijv. fosfaatverzadigde gronden).

•

Een algehele keuring moet rekening kunnen houden met zware metalen en andere gifstoffen waarvoor het MINAS ongeschikt is.

Resultaat van de APK is een databank waarin alle landbouwpercelen opgenomen zijn met documentatie omtrent hun voedings- en gezondheidstoestand en geschiktheid voor gebruik. Deze databank is een belangrijke voorwaarde voor de bevordering van het tele-telen (zie verder). Invoering van de APK moet gepaard gaan met het opstellen van dwingende bepalingen omtrent reparaties die de ondernemer uit moet voeren in het geval van een slechte bodemgezondheid (te hoge gehaltes aan nutriënten, zware metalen). Dit betekent dat van de controlerende instantie duidelijkheid gevraagd wordt met betrekking tot normen voor bodem- en grondwaterkwaliteit. Uitvoering van deze APK wordt opgedragen aan een Nationale Grondkamer. Op termijn kan de APK op Europese schaal geïntroduceerd worden. 6.2.2.

Een ecologische landbouw

Biologische en ecologische kennis vormen de basis voor deze zoekrichting. Een ecologische landbouw gaat de uitdaging aan om biologische processen en principes maximaal te benutten om sturing te geven aan agrarische systemen, om nuttige processen te stimuleren en schadelijke af te remmen. In een puur ecologische landbouw ondersteunt techniek biologische processen. Zo beschikt elk gewas over een zeker verzet tegen aantasting en de kunst is dit verzet te versterken en te optimaliseren door selectie en veredeling en door de juiste groeiomstandigheden te kiezen. Iedere potentiële plaag heeft ook zijn eigen belager en de kunst is deze met elkaar in evenwicht te brengen zodanig dat de aantasting van het gewas beneden een aanvaardbaar geachte schadedrempel blijft. Plaagorganismen en belagers zijn dus integraal onderdeel van het productiesysteem Ontwikkeling van een ecologische infrastructuur voor kassen, percelen, bedrijven en regio’s is dus van levensbelang voor het uiteindelijke succes van een ecologische landbouw. Eenzijdigheid in milieuomstandigheden en eenzijdigheid in ingrepen


68

zijn uit den boze. Iedere plaag begint tenslotte in het klein en waar het om gaat is de opbouw van een plaag vroegtijdig af te remmen door monotonie te onderbreken en voor afwisseling te zorgen in teelten. Ecologisering richt zich op versterking en sluiting van natuurlijke stofkringlopen om verliezen te beperken en efficiënt gebruik te bevorderen. Dat begint bij herstel van onderlinge afhankelijkheid van akkerbouw en veehouderij op lokale of regionale schaal zodat mestoverschotten niet verwerkt en getransporteerd hoeven te worden. Maar dat vereist ook recycling van menselijk afval in de landbouw. Kringlopen zijn niet gesloten zolang nutriënten in nuttig product de landbouw verlaten maar niet weer terugkomen in de vorm van slib uit waterzuiveringsinstallaties. Ecologisering van de landbouw betekent ook zoveel mogelijk profiteren van zonne-energie door gewassen en teelten te kiezen die aangepast zijn aan ons klimaat. Dat betekent geen tomaten willen oogsten in kassen terwijl buiten de Elfstedentocht verreden wordt, maar genoegen nemen met boerenkool, veldsla of paksoi. Het betekent ook in het veld stikstof binden met behulp van vlinderbloemigen in plaats van kunstmeststikstof strooien gefabriceerd met behulp van fossiele energie. Ecologisering houdt ook in genoegen nemen met minder vlees en technologische kennis benutten om ‘novelprotein foods’ te ontwikkelen, waarvan de productie minder beslag legt op schaarse grondstoffen dan dierlijk eiwit. Rotatieplicht en tele-teelt Ruimere rotaties van teelten zijn een voorwaarde om in een ecologische landbouw het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen terug te kunnen dringen. Voor kritische gewassen is dus een rotatieplicht nodig. Ruimere rotaties betekenen automatisch roteren over een groter areaal en dus verder van huis. Telen op afstand (tele-telen) dient daarmee bevorderd te worden. Maximale kansen voor de tele-teelt vereisen: een goed gedocumenteerde databank van perceelsgegevens, waarborgen voor de bodemkwaliteit op basis van een APK uitgevoerd door een onafhankelijke instelling, een systeem voor teeltbewaking op afstand en service teams die door het land heen diensten kunnen verlenen in de vorm van gewasverzorging. De databank waarin relevante perceelsgegevens opgenomen zijn, dient elektronisch toegankelijk te zijn voor deelnemers zodat ze op Internet kunnen zoeken en selecteren. Vergelijk de ontwikkelingen op de huizenmarkt waar kopers in de toekomst ook via Internet met behulp van een zoekprofiel kunnen speuren naar de best passende woning. Een open markt waarop aanbieders en vragers van landbouwpercelen elkaar ontmoeten kan een extra stimulans zijn voor optimaal perceelsbeheer. Ook ten aanzien van dit punt is een opschaling naar Europees niveau op termijn denkbaar. Climaxgewassen Climaxgewassen zijn in de terminologie van het tuinbouwbedrijf XOTUS in Delft gewassen die optimaal gedijen in het Nederlandse klimaat. Een high-tech tuinbouw met energiezuinige kassen en zonnepanelen is niet de enig zaligmakende route naar een stralende toekomst voor de tuinbouwsector. Ook voor de energiearme tuinder liggen er kansen. Er zijn legio climaxgewassen die ook of juist bij lage temperaturen groeien en die in de Hollandse winter met weinig bijverwarming geteeld kunnen worden. Het bedrijf XOTUS is een pionier op het gebied van energie-arme groentegewassen. Aquatische landbouw Niet alleen natuurgebieden verdrogen. Ook de landbouw heeft steeds meer zijn natte huid verloren. De teelt van riet, griendhout en biezen zijn alle verdrongen naar de marge van de landbouw. De teelt van vis in vijvers met behulp van agrarische reststoffen is een curiositeit van Aziatische landen geworden. Maar, integratie van terrestrische landbouw met aquatische systemen is noodzakelijk voor het terugwinnen en recyclen van nutriënten die de landbouw bedoeld (in oogstbaar product) en onbedoeld (via uit- en afspoeling) verlaten, om


69

verdroging het hoofd te bieden en om nieuwe systemen voor dierlijk eiwitproductie te ontwikkelen. Vernatting van de veenweidegebieden, tenslotte, kan ook een noodzakelijk middel blijken te zijn om het hoofd boven zeewater te kunnen houden. Reden genoeg om aquatische landbouw én natuur in samenhang voortvarend te ontwikkelen. 6.2.3.

Een internationale landbouw

De omvang van de milieuproblemen in de landbouw is direct gerelateerd aan het intensieve karakter van de productie van bulkgoederen voor de export. Extensiveren kan betekenen omschakelen van bulkproductie naar een gespecialiseerde landbouw die kennisintensieve producten levert voor de internationale markt. Motto is hier: geen voedsel produceren, maar kennis en middelen exporteren om voedsel elders te kúnnen produceren. Kennis is het kapitaal dat een internationaal georiënteerde landbouw zoveel mogelijk tracht te benutten. Kennis om diensten te verlenen aan agrarische ondernemers elders en aan het internationale bedrijfsleven. Nederland is rijk geworden van de koffie, de cacao en de specerijen zonder dat ooit één koffieboon hier werd geteeld. Toch wisten we alles af van die teelt en daar profiteren we nu nog steeds van door uitmuntende koffie te branden, door de grootste importeur te zijn van cacaobonen, en door standaardwerken te schrijven over ‘Plant Resources Of South East Asia’. De kunst is dus kennis van landbouw te benutten zonder alles in Nederland te willen telen. Blijf niet zitten waar je zit In een tijd dat het Nederlandse bedrijfsleven snel internationaliseert en AHOLD achter elkaar filialen opent in het Verre Oosten, gaan Nederlandse varkenshouders stug door met het importeren van miljoenen tonnen veevoer van overzee om levende varkens te kunnen exporteren naar Italië en mest naar de andere kant van Nederland. Wie stimuleert varkenshouders om varkens te gaan fokken in een land waar ze om mest verlegen zitten? Zoals blijkt uit de studie over nutriëntengebruik in dit rapport, is internationalisering een noodzaak om uit de problemen van mestoverschotten te geraken. Internationalisering betekent in dit verband ofwel grootschalige mestverwerking van de grond tillen met bijbehorende mestexporten of een deel van de dierlijke productie verplaatsen naar elders. Gezien de moeizame ontwikkeling van het eerste verdient laatstgenoemde optie nadere uitwerking. Moeten de mengvoederindustrie en de vleesverwerkende industrie hier niet een verantwoordelijkheid en initiatief nemen? 6.2.4.

Streven naar multifunctionaliteit en meerzijdigheid

Een zuiniger en schoner landbouw is mogelijk door te extensiveren en geheel of gedeeltelijk over te schakelen op activiteiten die juist een extensief gebruik van hulpstoffen vereisen. Multifunctionele landbouw is de term die we als onderzoekers voor deze zoekrichting bedacht hebben: een landbouw met meer dan alleen maar een voedselproducerende functie. Alternatieve functies die we daarbij meestal noemen zijn drinkwater- en natuurproductie. Maar zijn onze voorstellen voor multifunctionele landbouw niet te conventioneel en braaf? Schoon drinkwater produceren moet vanzelfsprekend zijn en geen reden voor beloning tot in lengte van dagen. Agrarische natuur produceren is prima maar niet iedereen zit te wachten op nog meer natuur waar je alleen vanaf het fietspad naar mag kijken. Mensen willen ook iets doen, ingrijpen en liefst sporen nalaten in de natuur, crossen met mountain-bike of motor, hun naam kerven in bomen, profiteren van en ten koste van natuur. Multifunctionele landbouw moet af van het idee dat er geproduceerd moet worden: heeft dienstverlening immers niet meer toekomst?


70

Systemen ontwerpen voor een multifunctionele landbouw is niet voorbehouden aan wetenschappers. Het analyseren van het technisch en economisch functioneren van bestaande systemen geeft inzicht in knelpunten, in uitruilwaarden tussen doelstellingen, maar geeft nog geen pasklaar recept voor een technisch haalbaar, ecologisch houdbaar en maatschappelijk gewenst systeem, net zo min als een knappe boekrecensie de ingrediënten levert voor een nieuwe roman. Een duurzame, multifunctionele landbouw vereist een dialoog met de samenleving, een bezinning op wat landbouw te bieden heeft aan mensen, wat wij willen dat een multifunctionele landbouw ons biedt. De huidige systemen zijn daarbij slechts één bron van inspiratie, minstens zo belangrijk is terug te gaan naar wat mensen bewogen heeft om land te gaan bewerken, wat mensen beweegt om mét de natuur en tégen de natuur in bezig te zijn. Natuurlijk is landbouw ook in de toekomst een producent van voedsel, een bezorger van dagelijks brood voor mensen hier en elders. Maar landbouw is meer. Landbouw is in essentie ook destructief, ooit begonnen met maagdelijk land, door bomen te vellen met bijl of motorzaag, een continue strijd met onkruid, onophoudelijk wieden en laten verdorren. Landbouw is de natuur manipuleren, naar je hand zetten, door te snoeien en te knippen, door sluipwespen in te zetten in kassen, door te injecteren en te modificeren. Landbouw is kerven in de natuur, rechte voren trekken op hoekige percelen. Landbouw is gewelddadig, het wedijveren met dieren, het domesticeren, doden, slachten en ontleden. Landbouw is ook beheren, benutten en behouden, voor mensen van nu en later. Landbouw is zorgen voor gezondheid van dieren en mensen, van jongeren en ouderen. Landbouw is ook genieten van zaad dat verandert in een gewas, van graan dat verandert in brood en bier, genieten van zonnebloemen op golvende akkers en pinksterbloemen in vochtige weilanden. Zoals architectuur meer is dan het stapelen van ruimtes, zo moet het ontwerpen van een landbouwsysteem meer zijn dan het smeden van componenten tot een functioneel geheel. Een multifunctionele landbouw ontwerpen is óók vormgeven aan een bijzondere relatie van mensen met hun omgeving, een relatie die soms gewelddadig is, soms verzorgend, soms alleen maar passief genietend. Zonder inspiratie en perspectief eindigen relaties in scheiding en verwijdering. Ontwikkeling van een multifunctionele landbouw betekent stimulering van nieuwe vormen van agrarische bedrijvigheid op het platteland. Dit streven wordt nu tegengewerkt door regelgeving gericht op het instandhouden van een bepaald type agrarische activiteiten. Wat dreigt te ontstaan is een fossiel landschap. Starre regels moeten daarom worden opgeruimd ten gunste van nieuwe initiatieven, bijvoorbeeld: Na-schoolse landbouw? Als onze samenleving ergens behoefte aan heeft dan is het aan ruimte voor jongeren, om zich uit te leven, destructief en constructief. Landbouw heeft die ruimte. Zorg dus voor opvang van kinderen en jongeren na school. Geef elke kleine meid haar zorgpaard of kooskalf. Start cursussen trekker-rijden als voorbereiding op het halen van een rijbewijs. Gebruik die leegstaande stallen als podium voor muzikaal talent. Wie wil er nu geen bijdrage leveren aan een jeugdvriendelijker samenleving? Graffiti Landbouw Voor graffitikunstenaars breken er gouden tijden aan. Zij hoeven niet langer genoegen te nemen met enkele schamele vierkante meters beton onder een viaduct: hectaren landbouwgrond liggen voor hun braak om hun kunsten te tonen. En dat niet alleen: nu satellietopnames binnenkort voor bijna niets te verkrijgen zijn kan iedereen tot in de uithoeken van de aarde meegenieten van hun artistieke kwaliteiten. Het wachten is dus op een slimme boer die niet langer genoegen neemt met een braakpremie uit Brussel maar zijn grond beschikbaar stelt voor graffiti landbouw. Daarom het advies aan de B.V. Landbouw Nederland: organiseer wedstrijden waarbij iedereen tegen een geringe vergoeding zijn eigen digitale ontwerp via Internet kan insturen. De beste ontwerpen worden uitgevoerd en dat is met de introductie van precisielandbouw voor elke


71

boer een fluitje van een cent. Als je met een digitale bodemkaart drie verschillende soorten kunstmest kunt strooien kun je ook de 12 zonnebloemen van Van Gogh op je land uitzaaien. Wat is een betere tegenhanger voor de tv-beelden van de traditionele mesttank, de gekke koeien, en de grijper met dode varkens? Brouwerij-coöperaties Lid zijn van een sportclub is vanzelfsprekend. Bier drinken na afloop ook. Maar waar kan de moderne consument terecht die het zelf wil maken, die geen genoegen neemt met het verplichte nummer graan dorsen op de jaarlijkse molenmarkt. In de grote Amerikaanse steden verrijzen de zelf-doe-brouwerijtjes als paddestoelen uit de grond, maar wij hebben de ruimte om het proces vanaf de korrel mee te maken. Waarom dus geen brouwerij-coöperaties opgericht waar je tegen betaling van de jaarlijkse contributie gerst en hop kunt telen en daarmee je eigen bier brouwt. Logeren bij de boer wordt dan meedoen en beleven in plaats van werkeloos toekijken. Met de jaarlijkse biercompetitie in het verschiet moet dat rendabel te maken zijn. Natuurijs IJs vinden we allemaal lekker en daar betalen we voor: een Magnum kost fl. 2.25 of omgerekend per liter fl. 21.00. Daarvan krijgt de boer voor de geleverde melk hooguit een paar dubbeltjes. Zeventig procent van de prijs verdwijnt in de zakken van de producent, groothandel en detaillist. Daarvoor krijgt die laatste dan soms een ijskist op voorwaarde dat hij alleen maar Magnums verkoopt. Stel nu dat die boer wat meer van al die toegevoegde waarde zou krijgen, dan kan die misschien wel natuurzuivere melk produceren zonder het drinkwater te vervuilen. Als we dan die Magnum gewoon Natuurijs noemen dan hoeft Natuurmonumenten niet meer te wachten op het geld van de Postcode-loterij, maar krijgen ze hun welverdiende geld rechtstreeks voor dat heerlijke ijs uit het Jisperveld. Zouden we dat dan multifunctionele landbouw noemen of multifunctionele natuur? Senioren-boerderij Wie wil er niet buiten wonen en genieten van zijn oude dag in contact met de natuur. Maar menige senior trekt weg naar dorp of stad, noodgedwongen omdat daar de voorzieningen zijn, de winkels, de bibliotheek, de kapper, maar ook de apotheek, de dokter, het verzorgingstehuis. Zorgzaam geïsoleerd worden ouderen sneller hulpbehoevend, raken georiënteerd op hun kwalen en doen vaker een beroep op (para-)medisch handelen. Om langer gezond te blijven moet je het gevoel hebben erbij te horen, grip te houden op dagelijkse bezigheden, en in contact met de realiteit. Dus geen kinderboerderij inrichten bij een seniorenflat maar woon- en werkgemeenschappen stichten voor jongeren én ouderen waarin het produceren van goederen ondergeschikt is aan het genieten van produceren en consumeren. Dodenakkers Getuige de naam dodenakker werden overledenen ooit begraven op plekken die de functie van landbouwgrond hadden of met de ruimte daarvan geassocieerd werden. Nu kiezen mensen door de wet gedwongen voor begraving op overbevolkte plaatsen of voor verassing en verstrooiing van de as op naamloze plekken in bossen of op zee. Wat is er mooier dan verstrooid te worden op bloemrijke hooilanden en je naam nog eenmaal gegraveerd te weten door klaprozen in omwoelde grond. Geef ruimte aan onze doden in plaats van braakpremies voor niets doen.

6.3.

De motor voor landbouwkundige vernieuwing

Landbouw moet veranderen om te kunnen beantwoorden aan veranderende verwachtingen van de samenleving. Vernieuwing is mogelijk in vele gedaantes zoals bovenstaande zoekrichtingen illustreren. De belangrijke vraag in dit verband is misschien niet eens zozeer wélke vernieuwingen noodzakelijk zijn, maar Ontwerpen voor een schone landbouw

72

de vraag hóe we een proces van vernieuwing kunnen versnellen. Hoe bereiken we dat landbouw zelf meer initiatieven neemt? Wat zijn krachten die vernieuwing tegenhouden? Is landbouw per definitie een conservatieve bezigheid gericht op behoud, doordrenkt van een jaarlijks terugkerende regelmaat? Wat nu in elk geval overheerst is het beeld van een sector die in het nauw gebracht is, die defensief reageert, die te weinig anticipeert op noodzakelijke vernieuwingen en in elke nieuwe regelgeving een bedreiging van haar voortbestaan ervaart. Wie bladen als de Boerderij en het Agrarisch Dagblad inkijkt, ontdekt echter dat er ook een andere wereld bestaat, van ondernemers die op de werkvloer continu aan het innoveren zijn en op zoek naar nieuwe ideeën en nieuwe bronnen van inkomen. Misschien is er daarom naast het Kenniscentrum Wageningen toch behoefte aan een nationale raad voor landbouwkundige vernieuwing, een broedplaats voor ideeën, waar mensen elkaar bevragen: wat willen we dat landbouw ons biedt en hoe realiseren we dat?


73

7. Innovatie en integratie in het landbouwkundig onderzoek J.J.M.H. Ketelaars en J.H.J. Spiertz (AB-DLO)

7.1.

Koers

In de opdracht tot deze studie stond, naar goed Nederlands gebruik, zuinigheid centraal. De NRLO formuleerde en vroeg: “De landbouw staat voor de opgave om zuinig om te gaan met hulpstoffen en energie; wat betekent dit voor de koers, inhoud en structuur van het onderzoek op het gebied van hulpstoffen en energie in de komende 15 - 20 jaar”. Constatering en vraag lijken vanzelfsprekend in het licht van de geringe efficiëntie waarmee hulpstoffen en energie ingezet worden in de productie van agrarische goederen. Maar zuinigheid is geen doel op zich. De opgave om zuinig om te gaan met hulpstoffen en energie kan dan ook niet het enige, laat staan leidende thema zijn op een agenda voor landbouwkundig onderzoek voor de komende decennia. Bepalend voor die agenda moet zijn welke rol de Nederlandse landbouw wil spelen, nationaal en internationaal, en welke rol het landbouwkundig onderzoek in dat verband voor zich ziet. Duurzaamheid is nu vaak het vaandel waaronder landbouw en landbouwkundig onderzoek richting 21e eeuw willen marcheren. Ook dat lijkt vanzelfsprekend: wie wil er immers geen duurzame landbouw, wie wil er geen landbouwkundig onderzoek dat duurzame landbouw binnen handbereik brengt? Maar duurzaamheid dreigt een vlag te worden die vele richtingen uit wappert. Richting geven aan de ontwikkeling van een efficiënte, duurzame landbouw kan niet zonder concept, zonder programma van eisen, zonder visie op de toekomst waarin het duurzame ontwerp moet functioneren. Permanente bezinning op de toekomst is dus essentieel voor de invulling van het begrip duurzaamheid. Hoe zien we de Nederlandse landbouw vanuit mondiaal, Europees, nationaal of regionaal perspectief? De opgave verantwoord om te gaan met hulpmiddelen en energie vereist kennis van de gebruiksruimte die nodig én beschikbaar is voor landbouw. Eerder werd benadrukt dat die ruimte sterk afhangt van welke ontwikkelingen we verwachten in voedselproductie en landgebruik. Welk beeld hebben we in gedachten als we denken aan landbouw in de 21e eeuw: het beeld van een leegrakende mondiale graanschuur, het beeld van steeds hoger wordende graanbergen in Europa, of het beeld van een kwijnend platteland nog altijd op zoek naar nieuwe bronnen van werkgelegenheid en inkomen?

7.2.

Inhoud

Gestructureerde verkenningen naar de toekomst van de landbouw zijn dus een belangrijke voorwaarde om in onderzoek een juist evenwicht te vinden tussen volgend en vernieuwend onderzoek, tussen onderzoek naar incrementele verbeteringen van systemen en sprongsgewijze innovaties, en om tijdig het roer om te kunnen gooien. Een verschuiving van de koers van het landbouwkundig onderzoek in de richting van meer vernieuwend, ontwerpend bezig zijn is daarbij noodzakelijk. Onderzoek en technologie-ontwikkeling zijn immers al lang niet meer voorbehouden aan de traditionele kernen van landbouwkundig onderzoek. Ook primaire producenten en met hen de toeleverende en


74

verwerkende industrieën zijn polen geworden van kennisontwikkeling en innovatie. Primaire producenten raken in innovatief opzicht snel volwassen daarbij geholpen door financiële prikkels van de overheid. Kortom, de zelflerende landbouwpraktijk is in menig opzicht reeds werkelijkheid. Om iets te blijven betekenen voor primaire producenten moet landbouwkundig onderzoek sneller innoveren. Voor het landbouwkundig onderzoek is het nuttig meer lering te trekken uit de wijze van innoveren in de praktijk. In participatief onderzoek liggen dan ook kansen voor zowel praktijk als onderzoek. Dit wordt geïllustreerd door diverse projecten in de sfeer van voorbeelden voorhoedebedrijven. Deze projecten leveren waardevolle verbeteringen op voor het management. Tegelijkertijd zijn ze een leerschool voor het onderzoek. Tenslotte spelen ze een belangrijke rol in publieke discussies over de landbouw en helpen ze het imago van de sector te verbeteren. Een bedrijf als ‘de Marke’ heeft in korte tijd een grote naamsbekendheid gekregen die tot ver buiten de vakpers reikt. Participatief onderzoek is terecht heel concreet gericht op verbeteringen in het hier en nu. Maar landbouwkundig onderzoek moet de lat hoger durven leggen, hoger dan de huidige praktijk kan springen. Ontwikkeling van nieuwe technologie en nieuwe ontwerpen moet het doel zijn, niet alleen op papier maar ook uitgeprobeerd en getoetst in de praktijk. De samenleving heeft behoefte aan proeftuinen waar nieuwe ontwerpen getest worden. Voor deze proeftuinen mag niet het nú haalbare doel of maatstaf zijn, maar hetgeen voor onze kinderen en kleinkinderen broodnodig is. Dat betekent ruimte voor experimenteren met duurzame energie, met hergebruik van water en afvalstoffen, met alternatieve vormen van medegebruik van ruimte, en dit zonder de permanente dreiging met korte-termijn rendement. Deze studie bevat tal van ideeën waar de huidige praktijk nog niet aan toe is maar die uitgeprobeerd moeten worden onder het motto: haal de toekomst naar je toe. Een inspirerend voorbeeld in dit verband is het onderzoek aan ‘Controlled ecological life support systems’ (CELSS). Deze systemen zijn bedoeld om langdurig verblijf mogelijk te maken in ruimtevaartstations of menselijke nederzettingen op de Maan of Mars. Dergelijk onderzoek is bij uitstek doordrenkt van het kringloop denken, van efficiënt gebruik van hulpmiddelen en energie, en van hergebruik van afval: verblijf in een ruimtevoertuig verdraagt zich niet met ongecontroleerde lekverliezen en laat evenmin ruimte voor zich opstapelende afvalhopen. Los van de vraag of deze CELSS ooit in praktijk toegepast zullen worden, dagen zij uit tot creativiteit, tot nadenken over onconventionele oplossingen en tot intensieve samenwerking tussen zeer verschillende disciplines. De ontwikkeling van proeftuinen voor landbouwkundige vernieuwing vraagt om onconventionele prikkels. Zoals het in de architectuur gebruikelijk is om voor belangrijke projecten wedstrijden uit te schrijven zo moeten ook landbouwkundige ontwerpers uitgedaagd worden jaarlijks met nieuwe ideeën te komen voor duurzame kringloopsystemen. Het beste ontwerp wordt beloond met een budget voor realisatie en exploitatie gedurende een aantal jaren. Landbouwkundigen noemen zich niet voor niets ingenieur en zoals we dat van een technisch ingenieur gewoon vinden, mogen we van landbouwkundig ingenieurs ook verwachten dat zij met goede ontwerpen kunnen komen. Een goed ontwerp vraagt individuele creativiteit. Creativiteit wordt hoog gewaardeerd maar tegelijkertijd genegeerd wanneer het aankomt op het leren van creatieve vaardigheden in een academisch omgeving. Leren scheppend en ontwerpend bezig te zijn hoort expliciet thuis in elke opleiding en dus ook aan de landbouwuniversiteit. Zonder scheppingsdrang is innoveren moeilijk voorstelbaar.


75

Een goed ontwerp vraagt ook om teamwork. Zonder de samenwerking van velen is het ondenkbaar een goed functionerend gebouw neer te zetten. Realisatie van een beloond ontwerp lokt onderzoekers letterlijk en figuurlijk uit hun tent. Hoe zou integratie van onderzoek beter bevorderd kunnen worden dan door onderzoekers uit hun instituten weg te lokken om hun eigen experimentele bedrijf te laten beginnen? Initiatieven zoals het Programma Duurzame Technologie Ontwikkeling (DTO) moeten daarom een permanenter karakter krijgen. Tijd is nodig om nieuwe creatieve verbanden te laten ontstaan tussen onderzoekers onderling en tussen onderzoek en andere partners in de samenleving. Een proeftuin voor duurzame landbouwsystemen is er niet alleen voor het uittesten van nieuwe technologie. Het is ook een permanente tentoonstelling van kennisinstellingen en dus als het goed is een publiekstrekker. Openheid is eigen aan tentoonstellingen. Hoe verhoudt zich deze openheid tot de drang in onderzoek om steeds meer deuren op slot te doen? Kunnen topinstituten niet zonder hoge muren? Kennisontwikkeling en kennisbescherming hebben elkaar nodig maar staan ook op gespannen voet met elkaar. Waar kennisbescherming doorschiet, dreigt onvruchtbaar isolement. Een proeftuin die voor het publiek niet toegankelijk is wekt argwaan. Een duurzame landbouw gaat ons allemaal aan het hart. Primaire producenten hebben dit begrepen en houden niet voor niets steeds vaker open huis. Landbouw is er voor consumenten en een landbouw die zijn rug toekeert naar de samenleving kan nooit duurzaam zijn. Geldt niet hetzelfde voor landbouwkundig onderzoek?

7.3.

Organisatie en financiering

Voor het oplossen van de problemen in de landbouw zijn er nieuwe samenwerkingsverbanden in het onderzoek nodig. Een “helix”-structuur voor een kennisketen met elkaar aanvullende disciplines en vaardigheden kan de vernieuwing en doorstroming van kennis bevorderen. In die structuur gaan analyse en synthese, theorie en toepassing, holisme en reductionisme hand in hand. Uiteraard is er behoefte aan onderzoek op verschillende probleemgebieden. Hier dringt zich het beeld op van een “landschap” waarin een aantal bij elkaar passende kennisvelden ingebed zijn. Voor duurzame ontwikkeling in het landelijk gebied zal dit landschap er anders uitzien dan voor agro-industriële productie en verwerking van grondstoffen. De vorming van een agro-kenniscentrum Wageningen biedt kansen om tot een verdere integratie en vernieuwing te komen. Voorlopers in dit opzicht zijn ondermeer:

• •

het DTO-project Duurzaam Landgebruik in het WCL-gebied Winterswijk, de participatie van ecologische boeren in een onderzoekssamenwerking met AB-DLO, de onderzoeksschool Productie-ecologie en het Praktijkonderzoek voor de Akkerbouw en Vollegrondsgroenteteelt (PAV).

Om duurzame oplossingen voor de landbouw te realiseren zal er een cofinanciering van overheid en bedrijfsleven nodig zijn om vernieuwend en risico-vol middenlange-termijn onderzoek te verrichten en de resultaten te implementeren. Voorgesteld wordt een viertal top-thema’s met betrekking tot duurzaamheid te selecteren en voor elk jaarlijks ca fl. 5 miljoen beschikbaar te stellen gedurende een periode van 5 jaar. Initiëring en selectie van thema’s kan gebeuren op een wijze die vergelijkbaar is met de procedure voor het vormen van top-instituten. Maatschappelijke speerpunten zijn:

• • •

duurzame productie van groene grondstoffen; duurzame voedselvoorziening; duurzame energie-voorziening; en


76

•

duurzaam gebruik van de groene ruimte.

Afgeleid van deze speerpunten kunnen meer specifieke probleemvelden voor de landbouw geïdentificeerd worden. De voorstellen in deze studie bieden daartoe een aanzet.


77


78

Literatuur Achtergrondrapport, 1996. Stand van zaken uitvoering Meerjarenplan Gewasbescherming in de praktijk 1995. Verslagen en Mededelingen nr 183. Plantenziektenkundige Dienst. Wageningen. Anon., 1996. Biologische landbouw bijna in balans. Nieuwsbrief Mest- en Ammoniakbeleid, no. 20. IKC Anon., 1996. Hoopvol resultaat bij MDM-bedrijven. Nieuwsbrief Mest- en Ammoniakbeleid, no. 20. IKC Austin, R.B., J. Bingham, R.D. Blackwell, L.T. Evans, M.A. Ford, C.L. Morgan & M. Taylor, 1980. Genetic improvements in winter wheat yields, since 1980 and associated physiologic changes. Journal of agricultural Science 94: 675-689. Bijman W.J., Lotz L.A.P., 1996. Transgene herbicideresistente rassen. Programma Technologisch Aspectenonderzoek (TA), nr. 7. Ministerie van Landbouw, Natuurbeheer en Visserij, Directie Wetenschap en Kennisoverdracht. 69 pp. Boons-Prins, E.R., H.G. van der Meer, J. Sanders, S. Tamminga, F. van Vugt, J.G. de Wilt, 1996. Drastische verbetering van de nutriëntenbenutting in de dierlijke produktie. NRLO-rapport nr. 94/3. Brouwer, E.P., 1994. Verslag workshop Opzet Systeemanalyse Agrarische Sector. E3T Woubrugge, 43 pp. CBS, 1995. De Nederlandse Energiehuishouding, jaarcijfers 1995, deel 1. Commissie van Deskundigen Emissie-evaluatie MJP-G, 1996. MJP-G emissie-evaluatie 1995. Einddocument. Ede. Dasselaar, van A., Pothoven R., 1994. Energiegebruik in de Nederlandse landbouw. Vergelijking van verschillende bemestingsstrategieën. NMI. Goossensen F.R. en P.C. Meeuwissen (red.), 1990. Advies van de Commissie Stikstof. IKC/DLO. Groenewegen P, et al., 1996. Op weg naar duurzame gewasbescherming. Rathenau Instituut, studie 35. Den Haag. 112 p. Ketel D.H., 1996. Nieuwe methode onkruidbestrijding. Gewasbescherming 27: 77-79. Ketelaars, J.J.M.H. en G.W.J. van de Ven, 1992. Stikstofbenutting en -verliezen in produktiegrasland. In: H.G. van der Meer en J.H.J. Spiertz (red.), Stikstofstromen in agro-ecosystemen. Agrobiologische Thema’s 6. CABO-DLO. Kropff M.J., 1996. Strategisch balanceren. Onkruidkunde als toegepaste plantenecologie. Inaugurele rede Landbouwuniversiteit Wageningen. Lotz L.A.P., Groeneveld R.M.W., Schnieders B.J., 1993. Evaluation of the population dynamics of annual weeds to test integrated weed management at a farming system level. Landscape and Urban Planning 27:185-189 MJA-E, 1992. Meerjarenafspraak tussen de Nederlandse Glastuinbouwsector en de Staat vertegenwoordigd door de Ministers van Economische Zaken en Landbouw, Natuurbeheer en Visserij over de verbetering van de energie-efficiëntie. Min. van LNV, Min. van EZ, Landbouwschap, 20 pp. Meerjarenplan Gewasbescherming, 1990. Beleidsvoornemen. Ministerie van landbouw, Natuurbeheer en Visserij. Den Haag. Novem, 1996. SYRENE, Kiezen voor een duurzame energiehuishouding. Prioriteiten voor onderzoek en ontwikkeling. 58 pp. NRLO, 1996. Nieuwsbrief Nationale Raad voor het Landbouwkundig Onderzoek, Den Haag, februari 1996 Poppe, K.J., F.M. Brouwer, J.P.P.J. Welten en J.H.M. Wijnands, 1994. Landbouw, milieu en economie. Editie 1994. Periodieke rapportage 68-92. LEI-DLO. Riggs, T.J., P.R. Hanson, N.D. Start, D.M. Miles, C.L. Morgan & M.A. Ford, 1981. Comparison of spring barley varieties grown in England and Wales between 1880 and 1980. Journal of agricultural Science 97: 599-610. RIVM, 1992. National environmental outlook. 1990-2010.


79

RIVM, 1996. Milieubalans 96. Het Nederlandse milieu verklaard. Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu, Bilthoven. 142 p. Samenwerkende Milieuorganisaties, 1996. De buik vol van gif. Tussentijdse evaluatie van het Meerjarenplan Gewasbescherming (MJP-G) door samenwerkende milieuorganisaties. Vereniging Milieudefensie. Amsterdam. Sterrenberg L., Brandt W., 1996. Van bestrijden naar voorkómen, een visie op duurzame gewasbescherming. Rapportage aan het parlement. Rathenau Instituut. Den Haag. 60 p. Van de Braak, N.J., J.P.G. Huijs, P. Knies, J.M. Lange, 1990. Energiebesparingspotentiëlen in de Nederlandse Land- en Tuinbouw. IMAG-DLO Wageningen, Nota 481, 48 pp. Vereijken P., Kloen H., Visser R., 1994. Innovatieproject ecologische akkerbouw en groenteteelt. Rapport 28. DLO-Instituut voor Agrobiologisch en Bodemvruchtbaarheidsonderzoek. Wageningen. Verhaegh, A.P., 1996, Efficiëntie van energie en gewasbeschermingsmiddelen tomaten en rozen in kassen. Nederland, Israel, Spanje en Marokko. LEI-DLO Den Haag, publicatie 4.142, 84 pp. VEWIN, 1996. De valkuilen van het bestrijdingsmiddelenbeleid. Vewin brochure grondstoffen. Vereniging van exploitanten van Waterleidingsbedrijven in Nederland. Rijswijk. Voortgangsrapportage MJP-G, 1996. Voortgangsrapportage Meerjarenplan Gewasbescherming 1995. IKCLandbouw. Ede Wijnands, F.G., P. van Asperen, G.J.M. van Dongen, S.R.M. Janssens, J.J. Schröder, K.B. van Bon, 1995. Innovatiebedrijven geïntegreerde akkerbouw. PAGV.


80

Bijlage 1:

Personen die betrokken waren bij de deelstudie

De deelstudie ‘Ontwerpen voor een schone landbouw’ is begeleid door een commissie bestaande uit:

• Dr.ir. J.H.J. Spiertz (AB-DLO) • Prof.dr.ir. M.J. Kropff (AB-DLO/PE-LUW) • Prof.dr.ir. J. Bouma (LUW-Bodemkunde en Geologie) • Dr.ir. J.G. de Wilt (NRLO) De verschillende hoofdstukken van dit rapport zijn geschreven door: 1. F.W.T. Penning de Vries en F.J. de Ruijter (AB-DLO) 2. J.J.M.H. Ketelaars (AB-DLO), m.m.v. H. van Keulen (AB-DLO/LUW), H.G. van der Meer (AB-DLO) en F.W.T. Penning de Vries (AB-DLO/PE-LUW) 3. J.J.M.H. Ketelaars en O. Oenema (AB-DLO), m.m.v. H.G. van der Meer (AB-DLO) en H. van Keulen (AB-DLO/LUW) 4. L.A.P. Lotz (AB-DLO), J.A. van Veen (IPO-DLO) en M.J. Kropff (AB-DLO/PE-LUW), m.m.v. R.P. Baayen, P.H.J.F. van den Boogert, C.J.H. Booij, H. Huttinga, J. Köhl, J.W.L. van Vuurde en F.C. Zoon (IPO-DLO) 5. G.P.A. Bot, P. Knies (IMAG-DLO) en A. Schapendonk (AB-DLO) 6. J.J.M.H. Ketelaars (AB-DLO), m.m.v. J. Bouma (PE-LUW), M.J. Kropff (AB-DLO/PE-LUW) en J.H.J. Spiertz (AB-DLO) Bij de uitvoering van de studie zijn vele personen geraadpleegd. Dank gaat uit naar:

• J.B. Schiere (DPS-LUW) • P.A.C.M. van de Sanden (AB-DLO) • L.H. Stevens (AB-DLO) • H. Challa (LUW-Tuinbouw) • W. Stol (AB-DLO) • P.J.A.M. Smeets (SC-DLO) • M.K. van Ittersum (PE-LUW)


81


82

Summary This study is part of NRLO project HELI 2015. HELI is an acronym of the Dutch words for `Agrochemicals and Fossil Energy in Agricultural Systems'. The main purpose of this study was to explore the technical opportunities for reducing the use of agrochemical nutrients and fossil energy in Dutch agriculture in the next twenty years, and to indicate the consequences of this for the direction, content and structure of research in this field. The study is made up of contributions from a number of different authors and focuses in particular on the use of nutrients, biocides and fossil energy. After a brief explanation of the terms of reference of this study, Chapter 2 begins with a discussion of the question as to which criteria we should employ when designing a form of agriculture that is economical and much more efficient in the use of agrochemical nutrients and fossil energy than the present one. Economy and efficiency are relative concepts. A frame of reference is necessary for a meaningful evaluation; a system of standards in terms of which economy and efficiency can be quantitatively assessed. This system of standards is often designated by the concept of sustainability. Sustainability relates to ecological durability and also to social desirability, and consequently to economic feasibility. Determining what is socially desirable depends on the perspective from which agriculture is viewed. The outward appearance of a sustainable agriculture will therefore depend on the functions that agriculture is supposed to perform. Discussions about sustainable agriculture are often debates about the means; they put the emphasis on the question about how sustainability can be achieved. When evaluating sustainability, however, it is more important to ask questions about the goals; which goals are being pursued, what do we want agriculture to supply us with locally, nationally and globally, and how does the deployment of resources relate to this goal. The answer to this will depend on where and when. In spite of the somewhat diffuse nature of the concept of sustainability, there is nonetheless a degree of consensus about what non-sustainable agricultural practices are. This relates to the exhaustion of fossil energy and mineral ores, the accumulation of substances in the soil and the atmosphere, the reduction of bio-diversity and the threat to human and animal health posed by biocides. Technological options for reducing the consumption of nutrients, biocides and energy therefore deserve to be explored. Chapter 3 addresses the technological options for reducing the use of nutrients in agriculture. The goal here is to limit the losses of nutrients to acceptable levels. These losses are leakages to groundwater and surface water and to the atmosphere. Leaks are an inherent feature of the presence of unprotected stocks of leakprone nutrients in the soil, in animal manure and in crop residues. Agriculture is not possible without these stocks; they represent the capital for the production. The question of how efficient agriculture can be is therefore synonymous with the question of how manageable these capital stocks are, and what knowledge and resources are necessary to manage them. Three strategies are given for avoiding losses through leakage: a risk-avoiding strategy, a risk-covering strategy and a risk-taking strategy. The risk-avoiding strategy puts emphasis on avoiding situations which can lead to a high risk of losses. Production on the basis of limited nutrient stocks is therefore the way forward; after all the smaller the stock, the smaller the losses from it will be. The risk-covering strategy assumes that large stocks of nutrients are indispensable or unavoidable for productive agriculture, but that there are enough options for protecting stocks against the risk of losses through leakage. Finally the risk-taking strategy is based on the assumption that leaks are unavoidable up to a given level, but their impact on the environment can be limited by the installation of buffer zones or by external recycling. The three strategies are illustrated on the basis of a large number of measures, some existing and some new. The scope of these strategies is then discussed in terms of the solution for the phosphorus, ammonia and nitrate problems in the Netherlands. Avoiding accumulation of Ontwerpen voor een schone landbouw

83

phosphorus at a national level looks impossible with current livestock numbers and without manure exports, even after drastic measures like banning the use of chemical fertilizers and phosphorus supplements for livestock feeding. Implementation of the ammonia policy as originally planned is only possible if the riskcovering strategy is used in an extreme form, which would mean permanently housing all agricultural animals in emission-free buildings. In order to meet national nitrogen loss standards in 2010, there would need to be a reduction of 80% in the use of chemical fertilizers compared with 1989. Priority research into the leakage problems concerns five areas: entrepreneurship and nutrient management, technology for nutrient management, crops and cultivation methods, nutrition of domestic animals and compatibility of ecosystems. Chapter 4 looks at the opportunities to reduce the use of chemical pesticides in crop protection. Three development directions are formulated in relation to the future of crop protection. In the first development direction emissions are limited through technological solutions. The use of chemical pesticides remains one of the system's cornerstones, but emissions are restricted through significant improvements in application techniques and effectiveness. The second development direction addresses the reduction of dependence on chemical pesticides through preventive measures. This relates to improving resistance and plant hygienic measures, such as working with clean basis material. The third direction involves no use of chemicals; the zero option. It is based on the use of technological solutions and preventive measures and accepts that not all crop pests can be completely controlled. The opportunities to reduce the use of chemicals are discussed on the basis of five case: pathogenic fungi, nematodes, insects, plant viruses and bacteria, and weeds. The following aspects are reviewed for each case: problems, possible technological solutions, relationships with control of other diseases, plagues and weeds, perspectives in terms of the development directions referred to earlier, and the expected contribution to the reduction of emissions. The perspectives for the zero option are limited with regard to crops where the requirement of being disease free is absolute (seed potato growing, produce grown under glass for export). In the case of field crops where this requirement does not apply, there are opportunities as long as generous use is made of crop rotation in terms of both space and time. By employing a combination of measures (development directions 1 and 2) a reduction in biocide consumption of the order of 50-90% is possible for the protection of crops against pathogenic fungi, parasitic nematodes, insects and weeds. The emphasis has to be on plant hygienic measures in order to combat viruses and bacteria. The priority themes for research are the ecological basis of systems for sustainable crop protection, innovation in sustainable crop protection through technological development, and risk analyses in relation to the environment and crop/farm management. Chapter 5 discusses the options for reducing fossil fuel consumption and moving over to sustainable energy. The agrarian sector's direct energy consumption in 1995 represented approximately 7% of national fossil fuel consumption. More than 80% of this is accounted for by heating greenhouses for growing under glass. Intensive livestock farming also uses a great deal of energy in ventilating buildings. This means that some 90% of the total direct energy consumed is used to condition the living environment of plants and animals in order to achieve high production levels of high quality products, and through this be able to generate much added value. More efficient energy utilization can be achieved in two ways: 1. by lowering the energy required for conditioning, i.e. reducing the energy consumption per unit area, and 2. by improving the energy efficiency of crops, or in other words reducing the amount of fossil energy needed per unit of product. Complete penetration of the established energy-saving measures (use of energy screens and improved climate control) can decrease the energy required for growing under glass by about 30%. More widespread use of waste heat also contributes to improving the utilization of fossil energy at a national level. In the longer term technological breakthroughs in materials technology and climatization can reduce the energy needs of


84

systems for growing under glass by more than 75%. The remaining energy needs can probably be covered by sustainable energy sources (wind and bio-energy) through the introduction of a seasonal energy surcharge. Improved knowledge of natural ventilation processes can reduce the energy consumption involved in ventilating buildings used to house livestock. Crop energy efficiency improvement is primarily a question of better utilization of sunlight. This is possible through a targeted choice of crops with low temperature requirements, through computer-controlled crop optimization, and by means of plant breeding and genetic manipulation. As far as the last two aspects are concerned, high light interception by crops, an optimal distribution of assimilates and an increase in light absorption in the photosynthesis system are particularly important. Efficient utilization of sunlight is also important for the production of energy from plant biomass. However, with a maximum available area in Europe of 15-21 million hectares, the production of bio-energy can provide only 8% of current European energy needs. Indirect energy consumption in agriculture is probably the same order of magnitude as the direct consumption, and is used primarily for the manufacture and transport of animal feed. Reductions in the use of indirect energy are therefore very dependent on volume trends in the livestock farming sector. Three very promising research areas are discussed. These are efficient energy utilization by crops, reduction of the energy requirements of agricultural production and operating systems and supplementing them through sustainable energy, and the optimal interception of solar energy in bio-energy and its efficient utilization. Chapter 6 assimilates the proposals for reducing the consumption of agrochemical nutrients and fossil energy in terms of four separate directions for investigation of the renewal of agricultural systems. These directions are designated as technical agriculture, organic agriculture, international agriculture and multifunctional agriculture. Technical agriculture is the term used to describe agriculture that is dominated by faith in technologically advanced solutions for tackling environmental problems. Technology offers options to reduce nutrient losses in intensive farming, to make more efficient use of biocides, to limit the consumption of fossil energy in agriculture and to move over to the use of sustainable energy. Betting on technology is gambling on high land productivity in order to make space available elsewhere for other purposes. Organic agriculture is characterized by trust in ecological principles and processes to prevent losses through leaks, to make the use of biocides unnecessary and to adapt agriculture to the natural availability of sunlight. Organic farming tries to create leeway for natural values within agriculture. International agriculture abandons intensive, and therefore environmentally threateningproduction of bulk products and switches to specialist agriculture. These are specialists who do not produce bulk commodities, but knowledge-intensive products in a clean environment for an international market. The maxim here is: produce no food, but knowledge and means to be able to produce food. Finally multifunctional agriculture is concerned with several uses to which land and space can be put and which generate income. Generally speaking this means extending, and partially or completely switching from the production of food to other activities that preferably require no extensive use of agrochemicals and nutrients. Multifunctional agriculture does not just have to survive on tangible agricultural products; it can also generate income by providing services. The four directions for investigation do not preclude one another, and each has its own potential. Many intermediate forms and combinations are possible in practice. A customized approach is necessary in order to make the best choice for each situation from the available solutions. Regional differences in soil conditions, the availability of resources and geographical factors demand area-specific solutions. Each of the four directions is illustrated with concrete examples of innovative projects. Chapter 7 concludes the report with the question of what the consequences are for agricultural research in the coming fifteen to twenty years of striving for economy and efficiency in agriculture. The chapter goes back to the observation at the beginning of this report that economy and efficiency are not goals in themselves. The assignment to be economical with agrochemical nutrients and fossil energy can therefore


85

not be the only or even the dominant theme on the agenda for agricultural research in the coming decades. The agenda should be set by the role that Dutch agriculture wants to play, both nationally and internationally, and the role that agricultural research sees for itself in that context. It is for this reason that great importance is attached to structured explorative studies of the future of Dutch agriculture. Furthermore there is a perceived need for a change of direction towards activities that are more innovative and design-oriented. After all, research and technology development are no longer the exclusive territory of the traditional centres of agricultural research. Moreover the primary producers, and with them the supplying and processing industries, have become pools of knowledge development and innovation. Participatory research, i.e. research in cooperation and through interaction with business people, is therefore very important. A strong case is made for the development of sustainable technology and sustainable designs and to promote them with unconventional forms of encouragement under the banner: make the future come to you. The design of new systems deserves more attention than it has received so far in education and training. Sustainable solutions for agriculture demand innovative and high-risk, medium to long-term research. Cofinancing from government and the corporate sector is necessary for this. It is proposed that a number of themes be selected for this research, with the sustainable production of green resources, a sustainable food and energy supply and the sustainable use of green space as spearheads.


86

Ontwerpen voor een schone landbouw

Recommend Documents