Bij biologische stikstofbinding wordt stikstof uit de lucht omgezet in een vorm van stikstof die opneembaar is voor de plant. Dat gebeurt onder meer door bodembacteriën van het geslacht Rhizobium. Ze leven in wortelknolletjes in symbiose met leguminosen, vlinderbloemige planten, zoals erwten en bonen, maar ook sommige boomsoorten, die hen voeden met suikers.

Als wederdienst leggen de bacteriën stikstof vast, waardoor de planten ook op stikstofarme gronden kunnen groeien. Een deel van de gebonden stikstof blijft achter in de bodem, zodat ook het daaropvolgende gewas ervan kan profiteren. Zo levert de teelt van maïs na de teelt van klimbonen of kousenband een veertig procent hogere opbrengst op.

500 kilo

De combinatie van Rhizobium met een vlinderbloemige kan soms wel 5 kilo stikstof per hectare per dag vastleggen, omgerekend zo’n 500 kilo stikstof per seizoen. Dat is uitzonderlijk. Het maximum voor eetbare leguminosen, zoals bonen ligt in Afr4ika op zo’n 200 tot 300 kilo per hectare. Dat is van dezelfde orde als wat er in Nederland aan dierlijke mest op de akkers mag worden uitgereden (230 – 250 kg stikstof).

De grootste hoeveelheden stikstof worden vastgelegd door vlinderbloemige bomen en struiken, zoals Sesbania rostrata en andere groenbemesters. Het nadeel daarvan is echter dat de akkers dan minimaal een seizoen lang niet gebruikt kan worden voor de teelt van voedsel. Je ziet dan ook zelden dat kleine boeren investeren in vlinderbloemigen die alleen bodemstikstof opleveren en geen voedsel of veevoer opleveren. Vandaar dat we ons met het project N2Africa hebben geconcentreerd op leguminosen die of door mensen of door vee of door allebei worden gegeten.

Stikstof in Seattle
De oorsprong van het N2Africa programma ligt in een ontmoeting die ik in 2007 had in Arusha, Tanzania met een medewerkster van de Bill & Melinda Gates Foundation. Ik had daar een verhaal gehouden over biologische stikstofbinding en zij kwam na afloop naar me toe met de vraag hoe we dat konden gebruiken voor de voedselproductie in Afrika.

Na een workshop in Seattle en een presentatie voor Bill Gates, en daarna veel overleg met Afrikaanse onderzoekers zijn we in 2010 begonnen met een vierjarig programma voor het opzetten en uitvoeren van projecten in acht landen ten zuiden van de Sahara met en budget van 22 miljoen dollar en de ambitie om 250.000 boeren te bereiken. Gezien het succes van de eerste fase, zijn we in 2014 begonnen met de tweede fase, nu in 13 landen met een budget van 30 miljoen dollar en de ambitie om een half miljoen boeren te bereiken.

Ken Giller
Word lid

Fijn dat je Foodlog leest! Dit artikel is gratis. Wil je dat wij kunnen blijven bestaan? Steun ons dan en word lid. Dat kan al vanaf €5,- per maand.


De doelstellingen van N2Africa zijn meervoudig:
- vergroting van het areaal leguminosen;
- verhoging van de productiviteit met behulp van fosfaat (een limiterende factor) en goede agrarische praktijk;
- introductie van verbeterde leguminosen die resistent zijn tegen ziekten en plagen en een hogere voedingswaarde hebben;
- enten met rhizobiumbacteriën waar nodig en betere rhizobiumstammen selecteren;
- verbinden van boeren met markten en waarde toevoegen door lokale verwerking.

‘Open lucht’-lab
Anders dan veel onderzoek voor ontwikkelingslanden (AR4D), waarbij men zich beperkt tot publiceren van de resultaten van het onderzoek, hebben wij gekozen voor de D2R-benadering, ‘Development to Research’. Kern van N2Africa is om de beste technieken voor stikstofbinding niet alleen onder de aandacht te brengen, maar deze ook samen met de boeren in het veld uit te proberen.

Via monitoring en evaluatie-systemen gaan we na welke methoden onder welke omstandigheden het beste werken. Via ‘feed back loops’ worden de technieken steeds beter op maat gemaakt voor verschillende typen boeren en boerderijsystemen. Ook de manier waarop we de methoden vertalen naar de boer wordt al werkendeweg geoptimaliseerd. Je zou kunnen zeggen dat we werken in een ‘open lucht’-lab.

Vier belangrijke soorten
Momenteel is minder dan tien procent van het landbouwareaal in Afrika ten zuiden van de Sahara beplant met leguminosen. Een bescheiden uitbreiding van het areaal leguminosen betekent al een behoorlijke verhoging van de stikstofinbreng, ook al zijn voedingsgewassen niet de meest efficiënte stikstofbinders. In het project leggen we de nadruk op vier soorten eetbare leguminosen: de gewone boon (Phaseolus vulgaris), de ogenboon (Vigna unguiculata), de pinda (Arachis hypogaea) en de sojaboon (Glycine max). In Ethiopia gebruiken we ook tuinbonen (Vicia faba) en kikkererwten (Cicer arietinum).

Vooral de sojaboon is relatief nieuw voor Afrika. Soja werd en wordt gebruikt als kippenvoer, maar inmiddels worden her en der – bijvoorbeeld in Rwanda en Mozambique - fabrieken opgericht voor het maken van spijsolie en sojaschroot. De combinatie van sojaschroot en maïs is niet alleen prima kippenvoer, maar vormt ook een prima vruchtwisseling. De opbrengst van maïs na soja kan tot wel 40 procent hoger zijn dankzij de stikstof die soja heeft vastgelegd.

Hypothese
Veel hangt echter af van de omstandigheden waaronder en de wijze waarop gewassen worden geteeld. Voor het programma gaan we daarom uit van een centrale hypothese die in de praktijk zeer robuust is gebleken. Die luidt dat stikstofbinding en opbrengsten afhankelijk zijn van het genotype van de leguminose (GL), het genotype van de rhizobiumbacterie (GR), de omstandigheden (E), zoals klimaat en bodemgesteldheid en de agronomische praktijk (M), inbegrepen het al of niet enten, het gebruik van (kunst)mest, zaaidatum, plantdichtheid en dergelijke.

Al die aspecten moet kloppen wil je stikstof effectief kunnen vastleggen en benutten. Bij soja bijvoorbeeld zien we opbrengsten die variëren van enkele honderden kilo’s per hectare tot 2000, soms wel 3000 kilo per hectare. Omdat de plant zelf stikstof vastlegt is in veel gevallen fosfaat de beperkende factor. Bemesten met fosfaat doet de opbrengsten enorm toenemen, zeker in combinatie met enten van het zaaizaad met rhizobium.

De gewone boon, Phaseolus vulgaris, gedijt eveneens met een handje dierlijke mest. Volgens een Afrikaans gezegde heb je voor de teelt van bonen een koe nodig, maar de opbrengsten worden nog hoger als je de bonen ent voordat je ze in de grond stopt. Overigens hoeft de mest niet van een koe te komen. In Congo bijvoorbeeld worden cavia’s gehouden, zowel voor het vlees als voor de mest. Ook de pinda of aardnoot en de kousenband gedijen goed bij mest, maar hoeven niet te worden geënt om hogere opbrengsten te leveren.

Management
Overigens moet de bodem wel een zekere basisvruchtbaarheid hebben. Op volledig uitgeboerde bodems met een laag organische stofgehalte helpen ook leguminosen niet meer; dan moet je eerst de vruchtbaarheid proberen te herstellen door het organische stofgehalte te verhogen. Voor veel kleine boeren is dat een probleem, omdat ze geen vee hebben en daarom geen of onvoldoende dierlijke mest tot hun beschikking hebben. Ook met de introductie van stikstofbindende gewassen blijft het moeilijk om de vicieuze cirkel van armoede en gebrek aan organische stof te doorbreken.

De sterk verhoogde opbrengsten van bonen zijn niet alleen afhankelijk van dierlijke mest en enten, maar ook van zaaidatum, regenval en teeltwijze. Ook daar doen we onderzoek naar samen met de boeren. In West-Afrika bijvoorbeeld wordt kousenband vaak geteeld in combinatie met sorghum of millet. Daarbij gebruikten de boeren meestal een bodemgroeier met een relatief lange groeitijd. In het kader van N2Africa hebben we daar een rechtop staande variëteit geïntroduceerd die dichter op elkaar als monogewas kan worden geteeld. Omdat de variëteit ook een kortere groeitijd heeft kunnen boeren twee keer per jaar oogsten of na de kousenband een ander gewas telen. Een bijkomend voordeel is dat de bonen rijp zijn in wat wel de hongerperiode wordt genoemd; de tijd tussen het opraken van de laatste voorraden en de nieuwe oogst.

Enten
Leguminosen zijn meer of minder kieskeurig zijn bij het aangaan van een symbiotische verhouding met een stikstofbindende bacterie. Aan de ene kant van het spectrum heb je soja en kikkererwten (Cicere arietinum) die alleen maar knolletjes vormen met een beperkt aantal rhizobiumsoorten. Vooraf enten van het zaaigoed leidt bij die gewassen tot een forse verhoging van de opbrengst. Aan de andere kant heb je allemansvrienden zoals kousenband en pinda die met elke voorhanden rhizobiumsoort in de bodem spontaan knolletjes vormen. Uit recent onderzoek van PhD-studenten in het kader van het N2Africa-programma is recentelijk overigens gebleken dat zelfs allemansvrienden als ogenboon en pinda meer stikstof vastleggen en hogere opbrengsten leveren met bepaalde favoriete rhizobiumsoorten dus zelfs dan kan enten interessant zijn. We hopen die vinding in de nabije toekomst te kunnen commercialiseren.

Het enten zelf gebeurt op een vrij eenvoudige manier. Verschillende bedrijven brengen entmateriaal op de markt dat bestaat uit bacteriën op een drager. In een emmer wordt de bonen eerst geschud met Arabische gom om een kleeflaagje aan te brengen op het zaaigoed. Vervolgens worden ze in dezelfde emmer, geschud met het entmateriaal, dat aan het zaaigoed blijft kleven. Nieuwer entmateriaal bevat een kleine hoeveelheid polymeer dat de hechting aan de zaden bevordert. Droge enting is gemakkelijker voor de boer. Om te voorkomen dat de bacteriën uitdrogen moet het geprepareerde snel worden ingezaaid. Een beetje mest erbij en klaar.

Hoewel er voldoende leveranciers zijn is de aanvoerketen niet optimaal en zijn transportkosten hoog. Als onderdeel van het programma werken we daarom samen met lokale toeleveranciers van landbouwmaterialen voor de distributie van entmateriaal.

Ecologische intensivering

Biologische stikstofbinding zoals toegepast in het N2Africa programma is een vorm van ecologische intensivering. Niet alleen neemt de bodemvruchtbaarheid toe en daarmee ook de opbrengst per hectare, maar ook de voedingswaarde neemt toe dankzij ‘Eiwit uit de Lucht’ (stikstof is een belangrijke component van eiwitten). Bonen bevatten bovendien, anders dan granen en knolgewassen zoals aardappel en cassave, voor de mens essentiële aminozuren.

De manier waarop het programma is opgezet (D2R, Development to Research) leidt tot meer expertise, ook bij kleine boeren. Tegelijkertijd betekent de introductie van leguminosen en stikstofbinding een welkome uitbreiding van het vaak eenzijdige dieet, zo blijkt uit onderzoek dat in het kader van N2Africa wordt gedaan naar de voedingstoestand van de mensen. De gevolgen daarvan zijn moeilijk te onderschatten. Voldoende voeding van hoge nutritionele kwaliteit maakt mensen gezonder en daarmee ook productiever, hetzij in de landbouw, hetzij elders. Op die manier helpt het N2Africa-programma bij het doorbreken van de vicieuze cirkel van armoede en honger in Afrika.

Ken Giller is hoogleraar Plantaardige Productiesystemen in Wageningen en projectleider van het N2Africa project dat is geïnitieerd en grotendeels wordt gefinancierd door de Bill & Melinda Gates Foundation.

Dit artikel verscheen in de 7e editie van Vork. Klik op de link als je het blad in de bus wilt krijgen.
Dit artikel afdrukken