Meer CO2 noopt tot meer diversiteit onder landbouwgewassen (OPINIE)

Koolstofdioxide (CO2) is een van de belangrijkste broeikasgassen: uitgestoten door menselijke activiteit en met klimaatopwarming tot gevolg. Tegelijk is dit gas een essentiële voedingsbron voor planten, die het omzetten in suiker door fotosynthese. De suiker dient voor hun groei en voortplanting via de aanmaak van verschillende soorten natuurlijke hulpbronnen (graan, olie, fruit, stengels).

Sinds de domesticatie van planten heeft de mens altijd geprobeerd deze natuurlijke hulpbronnen naar beste vermogen te benutten in de behoefte aan voedsel en energie. Wij willen de schade niet bagatelliseren die CO2 toebrengt aan de landbouwproductie, door klimaatontregeling en extreme weersomstandigheden (zoals hittegolven, stormen, droogte en overstromingen). Wél willen we belichten dat CO2-toename ook gunstige effecten kan hebben op de landbouwproductie.

Het is van belang om bij de teelt juist die planten te selecteren die baat hebben bij het toegenomen CO2-gehalte in de atmosfeer (ook wel eCO2 genoemd), om de toekomstige generaties van voeding en energie te voorzien, en om het verminderde rendement door klimaatverandering te compenseren.

Selectie van variëteiten

Ons team onderzoekt in Montpellier al vier jaar de reactie van verschillende rijstsoorten in experimentele serres (abiophen). Hier simuleren we toekomstige klimaatscenario’s, meer bepaald de CO2-toename.

De eerste resultaten tonen een verschillend aanpassingspotentieel: sommige soorten kennen een hogere fotosynthese en beter rendement dan andere (3 à 30 procent). De planten hebben in verschillende mate het vermogen om voor hun groei de suikers te benutten die ontstaan door fotosynthese. Sommige soorten, en onder hen sommige variëteiten, zijn in staat zich aan te passen aan de eC02 door nieuwe organen aan te maken. Ze maken nieuwe vertakkingen of stengels aan, elk met bladeren, en vervolgens bloemen en zaden. Andere soorten en variëteiten lukt dit niet; die groeien niet extra door de grotere hoeveelheid beschikbare suikers. Bij deze soorten stapelen de suikers zich op in het floëem: dit vaatstelsel staat in voor het transport van suikers vanuit de groene bladeren naar de groeiorganen. Die opstapeling kan leiden tot een oververzadiging in de bladeren zelf, waardoor ze de suikers die ze aanmaken niet meer kunnen exporteren. Er ontstaat een chemische reactie die verdere fotosynthese verhindert.

Onze studie – die we vergeleken aan het gangbare CO2-gehalte (400 ppm) en onder eCO2-omstandigheden (800 ppm) – toont een positief verband aan tussen het vermogen van de rijstsoorten om suikers vanuit het blad naar de groeiorganen te transporteren enerzijds en de toename van de fotosynthese of de hogere productie van biomassa of zaden als reactie op de eCO2 anderzijds.

Wilde rijst doet het beter

Voor meer zaadopbrengst heeft de mens het potentiële aantal stengels steevast verminderd of ingekort. Deze selectie van soorten tijdens de landbouwrevolutie heeft bij de veredelde soorten het vermogen van koolstofopslag sterk verminderd, en tegelijk hun vermogen verzwakt om zich aan te passen aan eCO2.

Dat is met name het geval voor graangewassen, zoals tarwe en rijst, de belangrijkste voedselbronnen op wereldschaal. De veredelde variëteiten die vandaag het hoogste rendement geven, zouden in de nabije toekomst wel eens minder opbrengst kunnen garanderen dan andere soorten.

De vraag dient zich aan welke soorten genetisch het beste aanpassingsvermogen hebben aan eCO2, in het bijzonder wat betreft de wilde variëteiten. Deze zullen, naast de veredelde variëteiten, essentieel zijn om te voldoen aan de voedselbehoefte op wereldschaal in de toekomst.

Dubbele opbrengst

Aangezien de landbouw ook steeds duurzamer te werk moet gaan, is dit niet alleen van belang voor een gegarandeerde voedselvoorziening. De selectie van bepaalde variëteiten kan ook op een ander vlak belangrijk zijn. We zouden kunnen kiezen voor soorten die in reactie op eCO2 in de atmosfeer niet alleen meer zaden aanmaken, maar ook meer wortels, stengels en bladeren, en zo na de oogst voor natuurlijke bemesting van de bodem zorgen.

Dergelijke variëteiten combineren het vermogen van een beter rendement met een aantal gunstige effecten op het ecosysteem, zoals het vasthouden van koolstof in de bodem en het behoud van de vruchtbaarheid ervan.

Meer wortelvorming kan ook leiden tot een beter vermogen om water en voedingsstoffen op te nemen uit de bodem, en deze variëteiten het vermogen geven om opbrengst te garanderen in mindere gunstige omstandigheden. 

Deze soorten kunnen ons ook de kans bieden om het rendement te verbeteren van teelten met ‘dubbele opbrengst’. Die combineren bijvoorbeeld de productie van biomassa (stengels en bladeren) voor groene energie, met de productie van zaden bedoeld voor de voeding van mens en dier.

Landbouw en klimaatverandering

Het is erg belangrijk de juiste landbouwmodellen te kiezen, en ze te koppelen aan modellen voor klimaatverandering. Dat is nodig om de toekomstige effecten in te schatten van klimaatverandering op de landbouwopbrengst, en ook om te bepalen welke gevolgen bepaalde landbouwpraktijken (de keuze van variëteiten en landbouwmethodes) hebben op de uitstoot van broeikasgassen en klimaatverandering.

Deze modellen moeten meer rekening houden met de fysiologische processen in planten als reactie op klimaatverandering. Zo kunnen we anticiperen welke methodes en welke variëteiten nuttig zijn voor een verantwoorde landbouw voor mens en milieu, nu en in de toekomst.

-

Deze opinie is oorspronkelijk verschenen bij IPS-partner The Conversation.