De onderbelichte rol van droogte en denitrificatie in de stikstofdiscussie

Het land zit op slot, we kunnen niet meer bouwen, nieuwe vergunningen worden niet meer afgegeven en de natuur wordt onvoldoende beschermd. En dat allemaal vanwege stikstof, of liever, vanwege de te hoge emissie en depositie van ammoniak (NH₃) en stikstofoxiden (NO_x). Vanuit de overheid wordt het probleem vooral aangepakt door de veehouderij onder vuur te nemen, met radeloze boeren en protesten tot gevolg. En nu mag Johan Remkes de gemoederen kalmeren en het gesprek tussen ministers en boeren weer op gang brengen.

Het zal moeten blijken of er bewegingsruimte zit in de normen, de doelen, het tijdpad en de maatregelen zoals die door de overheid naar buiten zijn gebracht. Wij pleiten voor een doelmatige aanpak die daadwerkelijk de stikstofoverschotten in natuurgebieden reduceert.

Wij willen in elk geval twee zaken onder de aandacht brengen die ons inziens relevant zijn voor de discussie: droogte en denitrificatie. Ook doen we handreikingen waarmee ons land uit de stikstofimpasse geholpen kan worden en waarmee de natuur kan herstellen.

De stikstofkringloop
Maar eerst: hoe zit het nou eigenlijk met ‘stikstof’? Meer dan drie kwart van de buitenlucht bestaat uit stikstofgas (N₂); dit is een inerte vorm van stikstof, die niet bruikbaar is voor gewassen. Wel kunnen bacteriën in de wortelknolletjes van vlinderbloemigen N₂ fixeren. In de bodem wordt ammonium (NH₄+) door bacteriën omgezet in nitriet (NO₂-) en nitraat (NO₃-). Dit noemen we nitrificatie. Nitraat wordt door planten opgenomen of door bacteriën weer omgezet in stikstofgas (N₂). Dit laatste proces heet denitrificatie. Figuur 1 laat de stikstofkringloop zien.


Figuur 1- De stikstofkringloop in lucht en bodem (bron: wikipedia)

Verhoging van de grondwaterstand is belangrijk

Denitrificatie en grondwaterstand
In de natte natuur bedraagt de denitrificatie 25 tot 35 kg per hectare per jaar, dat is meer dan de berekende depositie. Maar ook in grasland en op akkerbouwpercelen treedt denitrificatie op. We komen daar straks op terug. In een droge bodem treedt meer oxidatie en minder denitrificatie op, met alle gevolgen van dien, met name voor de biodiversiteit in kwetsbare natuurgebieden. Verhoging van de grondwaterstand is belangrijk om bodemoxidatie te verminderen. Die oxidatie resulteert namelijk in verzuring en het vrijkomen van nutriënten die vooral de groei van grassen stimuleert. De biodiversiteit loopt daardoor terug.

Om ervoor te zorgen dat er veel N₂ wordt gevormd en weinig nitriet en nitraat in bodems en grondwater ophoopt, is het belangrijk dat er weinig zuurstof in de bodem zit. In natte bodems is minder zuurstof. In droge bodems zal minder denitrificatie plaatsvinden. Dat verklaart deels waarom nitraat vooral ophoopt in droge zandgronden.

Dat betekent dat stikstofregels afgestemd moeten worden op de grondsoort en bodemgesteldheid.

Als we denitrificatie mee zouden nemen in de berekeningen waarmee stikstofoverschotten bepaald worden, dan blijkt dat de daadwerkelijke stikstofoverschotten in de bodem lager zijn dan de tot nu toe berekende overschotten

In de afgelopen decennia is de grondwaterstand in belangrijke delen van Nederland met 60 tot 85 centimeter gedaald. Verhoging van de grondwaterstand zal een gunstig effect hebben op de denitrificatie in de bodem en de ophoping van nitraat verminderen. Ook de onderzoekers van de Focusgroep Stikstof wijzen op het belang van denitrificatie. Denitrificatie is overigens moeilijk te meten en het proces wordt niet meegenomen in de Kringloopwijzer.
Nynke Hofstra (Wageningen UR) en Alexander Bouwman (Universiteit Utrecht) verzamelden 336 denitrificatieonderzoeken uit de literatuur. In Tabel 1 staan hun bevindingen samengevat. Uit de tabel blijkt: op slecht gedraineerde (natte) percelen is het stikstofverlies door denitrificatie hoger en een hogere stikstofbemesting leidt tot meer denitrificatie in de bodem. Ook zien we dat er meer denitrificatie optreedt in grasland dan in akkerland.

Als we denitrificatie mee zouden nemen in de berekeningen waarmee stikstofoverschotten bepaald worden, dan blijkt dat de daadwerkelijke stikstofoverschotten in de bodem lager zijn dan de tot nu toe berekende overschotten. Dat erkennen ook WUR en CBS. Als we rekening houden met denitrificatie in de bodem, dan zal dit veel invloed hebben op de kritische depositiewaardes (KDW). Wij pleiten er dan ook voor om de vorming van inert N₂ door denitrificatie in bodems nader te onderzoeken, zodat de bodem-stikstofprocessen en de daadwerkelijke stikstofoverschotten beter gekwantificeerd kunnen worden.


Drinkwaterwinning
Gegevens van waterschap de Dommel en Aa laten zien dat van al het opgepompte grondwater 70% wordt gebruikt voor drinkwater, 12-15% voor landbouw en circa 12% voor industrie. Zie ook het ontwerp waterbeheerprogramma 2022-2027 “Water als basis voor een toekomstbestendige leefomgeving”.

Drinkwater bevat 40 gram calcium per kuub en ook dit calcium wordt dus onttrokken aan het grondwater; het gaat daarbij om zo’n 5.000 kg calcium per hectare per jaar, geen wonder dat er dan verzuring optreedt in de natuurgebieden waar het drinkwater gewonnen wordt

De drinkwaterbedrijven Vitens en Brabantwater produceren naar eigen zeggen jaarlijks 585 miljoen kuub drinkwater, wat bijna allemaal afkomstig is uit grondwater. Dit grondwater wordt opgepompt in de 4.600 hectare waterwingebieden, natuurgebieden die beheerd worden door de drinkwaterbedrijven. Drinkwater bevat 40 gram calcium per kuub en ook dit calcium wordt dus onttrokken aan het grondwater; het gaat daarbij om zo’n 5.000 kg calcium per hectare per jaar, geen wonder dat er dan verzuring optreedt in de natuurgebieden waar het drinkwater gewonnen wordt. Daarom zien boswachters zich vaak genoodzaakt om kalk te strooien in natuurgebieden.

Informatiezuilen van Vitens in natuurgebieden, zoals bij De Bilt en op Vlieland vermelden zelf ook dat het grondwater 60 – 80 cm is gezakt als gevolg van grootschalige waterwinning vanaf de jaren ’70.

Kunstmest of dierlijke mest
In graslandbodems neemt het organische stof gehalte toe, in akkerland neemt het af, in natuurbodems blijft het gelijk, zoals blijkt uit een rapport van WUR onderzoeker Sjaak Conijn. De afnemende hoeveelheid organische stof in akkerland vormt een belangrijke bedreiging, overigens niet alleen in Nederland. De bodemvruchtbaarheid neemt af en bodems worden gevoeliger voor droogte. De oorzaak voor de afname is vooral eenzijdig bemesting met kunstmest en te weinig bemesting met organische (dierlijke) mest.

De EU-regels beperken het gebruik van stikstof uit dierlijke mest. Dat resulteert indirect in meer kunstmestgebruik. Als akkerbouwers worden verplicht om het organische stof gehalte in de bodem op peil te houden zal er mogelijk een tekort ontstaan aan dierlijke mest. Vervangen van kunstmest-N door urine-N zal bijdragen aan de gewenste kringloop. Dat kan alleen als mest en urine worden gescheiden. Gunstige bijkomstigheid: verlagen van kunstmest resulteert in een sterke daling van de koolstofvoetafdruk. Nu wordt 6 - 7% van alle aardgas in Nederland nog gebruikt om kunstmest-N te produceren. Minder kunstmest en meer dierlijke mest leidt dus ook tot een significante reductie van het aardgasgebruik. Via kunstmest wordt op veehouderijbedrijven vaak minstens zo veel stikstof aangevoerd als via het krachtvoer, zo blijkt uit de Kringloopwijzer. In de discussie zou de stikstofaanvoer via kunstmestgebruik veel meer aandacht moeten krijgen.

Als mensen uitgedroogd zijn, helpt een paracetamol tegen de hoofdpijn niet. De situatie vraagt vooral om extra water en mineralen

Maar hoe zit het dan met de ammoniakemissie uit de veehouderij? Ten eerste is het aantal koeien in Nederland sinds 1960 niet toegenomen, we hebben nog steeds 1,6 miljoen koeien in ons land en ook het areaal gras- en maïsland (ruim 1 miljoen hectare) is nauwelijks veranderd. En dan nog iets: Dieren produceren geen ammoniak. NH₃ ontstaat pas als bacteriën in de mest het urine-ureum omzetten in ammoniak. Door investeringen in stalsystemen waarbij mest en urine snel worden gescheiden zal de ammoniakuitstoot verregaand worden verlaagd. Uit de dierlijke urine kan dan een kunstmestvervanger geproduceerd worden die ingezet kan worden in de akkerbouw.

Oproep en aanbevelingen
Om uit de stikstofimpasse te geraken moeten we inzetten op doelmatige maatregelen die een grote kans op succes bieden.
Daarom roepen wij politiek en wetenschap op om meer aandacht te besteden aan denitrificatie. Neem de omzetting naar N₂ door denitrificatie mee in de beschouwingen voor zowel natuur als landbouw.

Als mensen uitgedroogd zijn, helpt een paracetamol tegen de hoofdpijn (zo interpreteren wij het huidige stikstofbeleid) niet. De situatie vraagt vooral om extra water en mineralen.

Het zou mooi zijn als boeren, waterschappen en natuurbeheerders samen aan de slag gaan met verhoging van het grondwaterpeil. Zonder aandacht voor droogte en calcium zal geen enkele stikstof-reducerende maatregel bijdragen aan herstel van kwetsbare gebieden.

Stimuleer investeringen in nieuwe stalsystemen om mest en urine te scheiden en de vorming van ammoniak tot een minimum te beperken. Sta de toepassing van kunstmestvervangers op basis van dierlijke urine ruimhartig toe. Verminder de productie en het gebruik van kunstmest-N op een effectieve manier.

Met voldoende aandacht voor de kwaliteit van bodems en grondwater, voor waterstanden, vervangen van kunstmest door urine-N en het optimaliseren van organische bemesting zal er ruimte ontstaan voor efficiënte veehouderij, waarbij de natuur zich kan herstellen.