Nieuw licht op zwarte grond

Terra Preta (zwarte bodems in het Portugees) is de verzamelterm voor de donker gekleurde gronden in het stroomgebied van de Amazone die door menselijke bewoning zijn ontstaan. De bodems danken hun naam aan de zwarte kleur, die het gevolg is van de aanwezigheid van stukjes houtskool en ander organisch materiaal. Terra Preta bevat hoge concentraties van de voedingsstoffen fosfor, stikstof en calcium.

De houtskoolresten houden die voedingsstoffen vast. Dat maakt Terra Preta tot een soort oase in de Amazone. De meeste hoger gelegen gronden in het gebied bestaan uit sterk verweerde en zure bodems die weinig nutriënten vasthouden. De oorspronkelijke bevolking uit de pre-columbiaanse periode vormden Terra Preta – al of niet bewust - door hun akkers eeuwenlang te verrijken met houtskool, visgraten, botten en ander huishoudelijk afval.

Terra Preta is interessante grond. Als cultureel verschijnsel, als landbouwgrond en mogelijk zelfs als koolstofput en dus een oplossing van het klimaatprobleem. Een soort Terra Preta kun je namelijk ook zelf maken door verkoolde biomassa (biochar) in de grond te stoppen. Dat is goed voor het klimaat. Koolstof die je in de bodem stopt, komt niet als kooldioxide in de lucht. En het is goed voor de bodem die er vruchtbaarder van wordt.

Wageningen neemt volop deel aan het onderzoek via het Terra Preta Program, een door het INREF gefinancierd project waaraan ook universiteiten en onderzoeksinstituten in Bolivia, Colombia en Brazilië deelnemen. De eerste drie (van de zes) promovendi verdedigen op woensdag 1 juli hun proefschrift. Een dag eerder vindt, bij wijze van opwarmer, in Zodiac een symposium over Terra Preta plaats.
Terra preta en biochar

Het Wageningse Terra Preta-onderzoek beslaat diverse aspecten van het spul. Van de chemische samenstelling van Terra Preta tot de invloed van deze bodems op de samenstelling van het regenwoud (zie: Rijkere bodem, minder biodiversiteit). En van het huidige gebruik van Terra Preta door de lokale bevolking (Marginale rol in voedselvoorziening) tot de zin en onzin van biochar in de strijd tegen de klimaatverandering (zie: Biochar is geen wondermiddel).

Rijkere bodem, minder biodiversiteit

Laat Terra Preta bovengronds sporen na? Is de aanwezigheid van een rijkere bodem af te lezen aan de samenstelling en structuur van het Amazonewoud? De Colombiaanse Estela Quintero Vallejo deed daar onderzoek naar in de buurt van het Boliviaanse La Chonta, aan de zuidelijke rand van het Amazonebekken. Die erfenis in dit deel van de Amazone is opmerkelijk bescheiden, blijkt uit haar proefschrift. Quintero Vallejo vergeleek zowel onder- als bovengronds plekken zonder en met Terra Preta. Daaruit blijkt dat de chemische samenstelling van die bodems aanmerkelijk verschilt. Terra Preta bevat meer calcium, kalium en fosfor en heeft een hogere, meer neutrale, pH. ‘Maar de effecten van die grotere rijkdom aan nutriënten is niet per se positief’, is haar boodschap. Op Terra Preta groeit de onderlaag van het bos weliswaar weelderiger, maar met minder soorten. Met name bij varens, een belangrijk onderdeel van het bos, is dat effect zichtbaar. De hogere pH lijkt daarvoor verantwoordelijk. Volgens Quintero Vallejo leidt de lagere zuurgraad er mogelijk toe dat nutriënten minder beschikbaar zijn. Een andere verklaring is dat sommige soorten van zichzelf minder groeien bij een hogere pH.

De vruchtbare Terra Preta heeft nauwelijks effect op de structuur van de bomen in het bos in La Chonta. Zaailingen maken meer en groter blad op Terra Preta. Maar vreemd genoeg groeien ze er niet harder door. Quintero Vallejo denkt dat het te maken heeft met de manier waarop zaailingen reageren op het hoge calciumgehalte in Terra Preta. Bij sommige soorten leidt dat tot een soort calciumvergiftiging. Bij andere soorten komt het mogelijk door een disbalans in de beschikbare voedingsstoffen in de bladeren. ‘Calcium kan fosfor binden, dat hierdoor niet meer beschikbaar is. Ook de hogere pH zorgt mogelijk voor mindere beschikbaarheid van nutriënten.’

Al met al zijn de effecten van Terra Preta in La Chonta niet zo spectaculair. Dat komt volgens Quintero Vallejo vooral omdat de grond ter plekke een stuk minder arm is dan elders in het Amazonegebied. De ‘achtergrond’ bodem is dus beter dan elders. Dat is volgens Quintero Vallejo een bruikbare boodschap. Verrijking is niet altijd verbetering. Terra Preta is overal weer anders.

Biochar is geen wondermiddel

Biochar toevoegen aan Braziliaanse savannezandgronden is een onbetrouwbare manier van koolstofopslag. Tot die forse slotsom komt de Braziliaanse Tatiana F. Rittl in haar studie naar het gebruik van biochar om de effecten van klimaatverandering te compenseren. In theorie klinkt het goed. Door biochar, verkoolde biomassa, in de grond te stoppen, komt koolstof niet in de atmosfeer terecht. De resulterende grond, in feite een soort nieuwe Terra Preta, wordt er bovendien vruchtbaarder van. Maar zo simpel als het lijkt, is het dus niet, blijkt uit de studie van Rittl. Biochar uit traditionele houtskoolovens vergaat in de omstandigheden op de savanne vele malen sneller dan gedacht. Biochar blijft niet honderden of zelfs duizenden jaren in de grond, maar is in enkele decennia verdwenen.

‘De voorspellingen over de stabiliteit en toepasbaarheid van koolstofopslag waren te optimistisch’, zegt Rittl erover. Dat optimisme is gestoeld op eigenschappen van biochar uit moderne installaties, waar biomassa onder gecontroleerde omstandigheden wordt gepyrolyseerd (zuurstofarm verbrand). Maar die biochar is anders van samenstelling, ontdekte Rittl. En breekt dus veel sneller af. De meeste biochar in landen als Brazilië wordt traditioneel gemaakt. De potentiële bijdrage van dit biochar aan het terugdringen van de klimaatverandering is daarom volgens Rittl onzeker.

   

De voorspellingen over de stabiliteit en toepasbaarheid van koolstofopslag waren te optimistisch

Die onzekerheid wordt nog verhoogd doordat biochar ook effect heeft op de afbraak van de al aanwezige organische stof in de bodem. Het kan die afbraak versnellen of vertragen. Biochar van oliehoudende zaden van Jatropha-koek, zo blijkt uit labproeven van Rittl, vertraagt de afbraak (tenminste op de korte termijn) van organisch materiaal in de bodem met 82 procent. Ook de bodem zelf en het klimaat zijn van invloed op de afbraaksnelheid van biochar. Zandgrond hoopt minder biochar op dan kleigrond. Warme en droge omstandigheden verhogen de afbraaksnelheid van biochar. Al met al genoeg redenen, vindt Rittl, om de toepassing van biochar als wondermiddel tegen klimaatverandering te herzien.

Marginale rol in voedselvoorziening

Terra Preta speelde een hoofdrol in de voedselvoorziening van de oorspronkelijke bevolking van het Amazonegebied. Maar de rol van die grond in de huidige voedselvoorziening is beperkt. Tenminste, in de Midden-Caquetáregio van het Colombiaanse deel van de Amazone, waar Clara Peña Venegas onderzoek deed. De boeren gebruiken die gronden niet vaker of intensiever dan de omliggende gronden voor de verbouw van cassave, het basisvoedsel van lokale gemeenschappen. Liefst 173 morfologisch verschillende cassave rassen kwam Peña Venegas tegen. Geen daarvan is typisch voor Terra Preta. De plaatselijke Terra Preta is overigens volgens Peña Venegas ook ‘niet beduidend rijker’ dan de omliggende gronden.