Nederlandse versie hieronder
The European Union, along with most countries across the world, has agreed to reduce the emission of greenhouse gases to curb the negative effects of climate change, which are already apparent. Under the Green Deal, the EU aims to be climate neutral by 2050. Besides investments in more sustainable energy production and consumption (transport, housing âŠ), further improvements are also needed in the food sector. But there is little consensus on how farmers should be supported.
Looking at the demographic trends in rural Europe, the proposed solutions will need to consider farm size. From 2005 to 2013, across Europe the number of farms with less than 50 hectares of land steadily decreased, while those between 50 and 100 hectares remained more or less stable. Those over 100 hectares slightly increased. Yet more than half of the farming population in Europe is older than 55 years (EuroStat, 2021). Meanwhile, the younger farmers have invested in labour-saving equipment, for example to work the larger holdings, acquiring high debts along the way. Further investment in climate mitigation will require proper support so that when the older farmers retire, the next generation will be able cope with the ever-increasing pressure of bank loans.
The war in Ukraine has triggered a sharp rise in the price of artificial fertilizers, making chemical-based farming less profitable. It is estimated that globally only one third of the applied nitrogen from chemical fertilizers is used by crops. Combined with the mounting pressure on farmers to help mitigate climate change by reducing carbon and nitrogen emissions, farmers are keen to optimise the use of animal manure.
While animal and human manure has been used to keep soils fertile for thousands of years, something has gone wrong in the recent past.
In a German documentary on the Aztecs, called Children of the Sun, ethnologist Antje Gunsenheimer describes some ancient human manure management. The central market in TenochtitlĂĄn, the Aztec capital, had public toilets where urine and faeces were collected separately in clay pots. Dung traders sold the composted dung as fertilizer, while the urine was used for dying fabric and leather tanning.
From the earliest days of farming in Europe, animals were kept on deep bedding of straw. But nowadays most animals in Europe are kept on a metal grid, and the mix of urine and dung is collected in large, underground reservoirs. When excrement and urine from cows or pigs mix, a lot of methane gas (CH4) and ammonia (NH4) is produced. The old practices of using straw as bedding, as well as innovative designs to separate the dung form the urine, is getting some renewed attention in livestock farming, because when separated, greenhouse gas emissions can be reduced by up to 75%.
Bedding with crop residues such as wheat straw may provide substantial benefits.
Engineers in the Netherlands, the USA, Israel and various other countries are researching how best to adjust modern livestock sheds. Some promising examples include free walk housing systems that operate with composting bedding material or artificial permeable floors as lying and walking areas. Other sustainable techniques that are being explored include the CowToilet, which separates faeces and urine. As converting housing systems may be costly and therefore only adopted slowly by farmers, it is important to also experiment with better ways of applying liquid manure.
In modern livestock systems, urine and manure are mixed with the water used to wash the pens. Getting rid of this slurry, or liquid manure, has become a main environmental concern. When liquid manure is applied to the soil, much of the nitrogen evaporates as nitrous oxide or N2O, a greenhouse gas 300 times more powerful than carbon dioxide. Another fraction is converted to nitrates (NO3), which seep through the soil and pollute the ground water. While manure used to be a crucial resource, it has now become a waste product and an expense for farmers.
Making better use of animal waste will be crucial for the future of our food. One key factor is the lack of soil organic matter and good microbes, that can help capture nitrogen and release this more slowly to benefit crops.
Solutions that are financially feasible for farmers will require the best of ideas, with inputs from farmers, soil scientists, microbiologists, ecologists, chemical and mechanical engineers, as well as social scientists.
Practices that help to build up soil carbon will be crucial to reduce the environmental impact of animal manure and fertilizers. Ploughing is known to have a detrimental effect on soil organic matter, as it induces oxidation of soil carbon. Reduced tillage or zero tillage for crop cultivation, and regenerative farming to make animal farming more sustainable, has been promoted and used in the USA and other parts of the world, and could be explored more intensively in Europe.
Also, there will be a need to revive soil micro-organisms, as these have been seriously affected by the use of agrochemicals and the reduced availability of soil organic matter. The expensive machines that are currently used by service providers to spread or inject liquid manure in farmersâ fields could equally be used to inject solutions with good micro-organisms that will help to capture nitrogen to then release it to crops, and build up a healthy soil.
Human creativity will be required to help come up with solutions that are economically feasible for farmers in the near future. To make this happen as fast as possible, more investments are required in research that truly addresses the fundamentals of the problems. Still, far too much public money is invested in research on new crop varieties, livestock feed, and the application of agrochemicals, all of which are to the benefit of large corporations.
Photo credit: The photo on the straw bedding is by Herbert Wiggerman.
More reading
Galama, P. J., Ouweltjes, W., Endres, M. I., Sprecher, J. R., Leso, L., Kuipers, A., KlopÄiÄ, M. 2020. Symposium review: Future of housing for dairy cattle. Journal of Dairy Science, 103(6), pp. 5759-5772. Available at: Â https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030220302988
Related blogs
Related videos
Good microbes for plants and soil
Organic biofertilizer in liquid and solid form
Mulch for a better soil and crop
Vermiwash: an organic tonic for crops
Inspiring platforms
Access Agriculture: hosts over 220 training videos in over 90 languages on a diversity of crops and livestock, sustainable soil and water management, basic food processing, etc. Each video describes underlying principles, as such encouraging people to experiment with new ideas.
EcoAgtube: a social media video platform where anyone from across the globe can upload their own videos related to natural farming and circular economy.
De stikstofcrisis
De Europese Unie heeft, samen met de meeste landen in de wereld, afgesproken de uitstoot van broeikasgassen te verminderen om de negatieve gevolgen van de klimaatverandering, die nu al merkbaar zijn, te beperken. In het kader van de Green Deal streeft de EU ernaar tegen 2050 klimaatneutraal te zijn. Naast investeringen in duurzamere energieproductie en -consumptie (vervoer, huisvesting …) zijn ook verdere verbeteringen nodig in de voedselsector. Maar er is weinig consensus over hoe landbouwers moeten worden ondersteund.
Als we kijken naar de demografische tendensen op het Europese platteland, moet bij de voorgestelde oplossingen rekening worden gehouden met de omvang van de landbouwbedrijven. Tussen 2005 en 2013 is in heel Europa het aantal landbouwbedrijven met minder dan 50 hectare gestaag gedaald, terwijl het aantal bedrijven tussen 50 en 100 hectare min of meer stabiel is gebleven. Het aantal bedrijven met meer dan 100 hectare is licht gestegen. Toch is meer dan de helft van de landbouwbevolking in Europa ouder dan 55 jaar (EuroStat, 2021). Ondertussen hebben de jongere boeren geĂŻnvesteerd in arbeidsbesparende apparatuur, bijvoorbeeld om de grotere bedrijven te bewerken, waarbij ze onderweg hoge schulden hebben gemaakt. Voor verdere investeringen in klimaatmitigatie is goede ondersteuning nodig, zodat wanneer de oudere boeren met pensioen gaan, de volgende generatie het hoofd kan bieden aan de almaar toenemende druk van bankleningen.
De oorlog in OekraĂŻne heeft geleid tot een sterke stijging van de prijs van kunstmest, waardoor landbouw op basis van chemische stoffen minder winstgevend is geworden. Bovendien wordt naar schatting wereldwijd slechts een derde van de stikstof uit kunstmest door de gewassen gebruikt. In combinatie met de toenemende druk op landbouwers om de klimaatverandering te helpen beperken door de uitstoot van koolstof en stikstof te verminderen, zijn landbouwers erop gebrand het gebruik van dierlijke mest te optimaliseren.
Hoewel dierlijke en menselijke mest al duizenden jaren wordt gebruikt om de bodem vruchtbaar te houden, is er in het recente verleden iets misgegaan.
In een Duitse documentaire over de Azteken, genaamd Children of the Sun, beschrijft etnologe Antje Gunsenheimer hoe men in de oudheid met menselijke mest omging. De centrale markt in TenochtitlĂĄn, de Azteekse hoofdstad, had openbare toiletten waar urine en uitwerpselen gescheiden werden opgevangen in kleipotten. Mesthandelaren verkochten de gecomposteerde mest als meststof, terwijl de urine werd gebruikt voor het verven van stoffen en het looien van leer.
Vanaf de begindagen van de landbouw in Europa werden dieren gehouden op een diep strobed. Maar tegenwoordig worden de meeste dieren in Europa op een metalen rooster gehouden, en wordt het mengsel van urine en mest opgevangen in grote, ondergrondse reservoirs. Wanneer uitwerpselen en urine van koeien of varkens zich vermengen, ontstaat er veel methaangas (CH4) en ammoniak (NH4).
De oude praktijk van het gebruik van stro als strooisel en innovatieve ontwerpen om de mest van de urine te scheiden, krijgt hernieuwde aandacht in de veehouderij, omdat bij scheiding de uitstoot van broeikasgassen tot 75% kan worden verminderd.
Bedding with crop residues such as wheat straw may provide substantial benefits.
Ingenieurs in Nederland, de VS, Israël en diverse andere landen onderzoeken hoe moderne stallen het best kunnen worden aangepast. Enkele veelbelovende voorbeelden zijn huisvestingssystemen met vrije uitloop die werken met composterend strooiselmateriaal of kunstmatige doorlaatbare vloeren als lig- en loopruimte. Andere duurzame technieken die worden onderzocht zijn onder meer het CowToilet, dat uitwerpselen en urine scheidt. Aangezien het ombouwen van stalsystemen kostbaar kan zijn en daarom slechts langzaam door boeren wordt overgenomen, is het belangrijk om ook te experimenteren met betere manieren om vloeibare mest toe te dienen.
In moderne veeteeltsystemen worden urine en mest vermengd met het water dat wordt gebruikt om de boxen te wassen. Het wegwerken van deze gier, of vloeibare mest, is een belangrijk milieuprobleem geworden. Wanneer vloeibare mest op de bodem wordt gebracht, verdampt een groot deel van de stikstof in de vorm van stikstofoxide of N2O, een broeikasgas dat 300 keer krachtiger is dan koolstofdioxide. Een ander deel wordt omgezet in nitraten (NO3), die door de bodem sijpelen en het grondwater verontreinigen. Terwijl mest vroeger een cruciale hulpbron was, is het nu een afvalproduct en een kostenpost voor de landbouwers geworden.
Een beter gebruik van dierlijk afval zal van cruciaal belang zijn voor de toekomst van ons voedsel. Een belangrijke factor is het gebrek aan organisch materiaal en goede microben in de bodem, die kunnen helpen stikstof vast te leggen en langzamer vrij te geven ten voordele van de gewassen.
Om oplossingen te vinden die voor de landbouwers financieel haalbaar zijn, zullen de beste ideeën moeten worden uitgewisseld, met bijdragen van landbouwers, bodemwetenschappers, microbiologen, ecologen, chemische en mechanische ingenieurs en sociale wetenschappers.
Praktijken die helpen bij de opbouw van koolstof in de bodem zullen van cruciaal belang zijn om de milieueffecten van dierlijke mest en meststoffen te verminderen. Het is bekend dat ploegen een nadelig effect heeft op het organisch materiaal in de bodem, aangezien het de oxidatie van koolstof in de bodem induceert. Verminderde grondbewerking of nulgrondbewerking voor de teelt van gewassen, en regeneratieve landbouw om de veehouderij duurzamer te maken, worden in de VS en andere delen van de wereld gestimuleerd en toegepast, en zouden in Europa intensiever kunnen worden onderzocht.
Ook zullen de micro-organismen in de bodem nieuw leven moeten worden ingeblazen, aangezien deze ernstig zijn aangetast door het gebruik van landbouwchemicaliën en de verminderde beschikbaarheid van organisch materiaal in de bodem. De dure machines die momenteel door dienstverleners worden gebruikt om vloeibare mest over de akkers van de landbouwers uit te strooien of te injecteren, zouden ook kunnen worden gebruikt om oplossingen met goede micro-organismen te injecteren die stikstof helpen vastleggen om het vervolgens aan de gewassen af te geven, en een gezonde bodem op te bouwen.
Menselijke creativiteit zal nodig zijn om in de nabije toekomst oplossingen te vinden die economisch haalbaar zijn voor landbouwers. Om dit zo snel mogelijk te laten gebeuren, zijn meer investeringen nodig in onderzoek dat de fundamentele problemen echt aanpakt. Nog steeds wordt veel te veel overheidsgeld geïnvesteerd in onderzoek naar nieuwe gewasvariëteiten, veevoer en de toepassing van landbouwchemicaliën, die allemaal in het voordeel zijn van grote bedrijven.
