Wetenschap - 11 juni 1998

De graanproductie is uiterst moeilijk te verhogen

De graanproductie is uiterst moeilijk te verhogen

De graanproductie is uiterst moeilijk te verhogen
Agronoom Cassman waarschuwt voor voedseltekorten
De potentiele opbrengst van rijst- en maisrassen stijgt al dertig jaar niet meer en het verder intensiveren van de huidige gewassystemen leidt gemakkelijk tot bodemuitputting en nieuwe ziektes en plagen. De Amerikaanse agronoom prof. dr Kenneth Cassman luidt de alarmklok. De wereld moet veel meer investeren in agronomisch onderzoek, willen we in 2030 de sterk gegroeide wereldbevolking kunnen voeden
Kenneth Cassman is hoofd van de afdeling Agronomie op de universiteit van Nebraska. Dat is zo'n gebied in de VS waar je uren langs geirrigeerde mais- en sojavelden kunt rijden zonder een huis tegen te komen. Zo'n gebied waar de farms vierhonderd tot achthonderd hectare groot zijn en waar de boeren in studiegroepen experimenteren met geavanceerde high tech als geografische informatiesystemen en computergestuurde stikstoftoediening
Begin jaren negentig werkte Cassman samen met de Wageningse hoogleraar Gewas- en onkruidtechnologie prof. dr Martin Kropff in een heel andere omgeving, namelijk op het internationale rijstinstituut IRRI in de Filipijnen. Daar hield hij zich bezig met geirrigeerde rijst voor kleine boeren en boerinnen met een boerderij van gemiddeld anderhalve hectare
Geirrigeerde mais en rijst hebben niettemin iets gemeen, ontdekten Cassman en zijn collega's. Sinds de jaren zestig is de potentiele opbrengst van deze twee belangrijke granen niet meer gestegen. De potentiele opbrengst is het productieplafond dat de boeren aan tonnen per hectare kunnen bereiken, de opbrengst die ze zouden halen wanneer de plant precies op het juiste moment de juiste hoeveelheid water en nutrienten krijgt en niet wordt aangetast door ziektes of plagen
Dat de potentiele opbrengst gelijk blijft, is vrij nieuwe informatie, benadrukt Cassman op het Instituut voor Agrobiologisch en Bodemvruchtbaarheidsonderzoek (AB-DLO). Veel mensen denken dat er nog steeds een gestage vooruitgang is, maar de potentiele opbrengst hangt af van complexe biologische processen als fotosynthese en bladontwikkeling. Op dit punt blijken de rassen heel moeilijk te verbeteren. Ik vrees dat veredelaars hier ook de komende dertig jaar weinig vooruitgang mee boeken.
Verzilting
Dat de potentiele opbrengst niet stijgt, vormt een enorme uitdaging voor de wetenschap, aldus Cassman. En niet alleen hij is die mening toegedaan. Ook een aantal hoogleraren van de Wageningse onderzoekschool Productie Ecologie, die net als Cassmans groep nauwe banden heeft met het IRRI, vindt dat er wereldwijd meer en beter agronomisch onderzoek moet worden gedaan, bleek tijdens het seminar Duurzame Plantaardige Productie op 27 en 28 mei. Over dertig jaar moet de jaarlijkse graanproductie per hectare tenminste zijn verdubbeld om de groeiende wereldbevolking te kunnen voeden. En naarmate meer land voor graanbouw verdwijnt vanwege bodemuitputting, erosie, verzilting en verstedelijking, moet de productie zelfs meer dan verdubbelen
De meest productieve mais in geirrigeerde systemen kan de Amerikaanse boer maximaal 21 ton graan per hectare leveren. Het plafond voor Aziatische boeren met geirrigeerd land ligt op zes a dertien ton rijst per hectare, afhankelijk van de lichtintensiteit en temperatuur. Deze getallen zijn dus sinds 1965 niet veranderd, ondanks de inspanningen van de veredelaars. De meeste boeren halen de maximale opbrengsten nooit. De gemiddelde opbrengst voor geirrigeerde mais is achttien ton per hectare, en die voor geirrigeerde rijst vijf ton per hectare
Die gemiddelde opbrengst is sinds 1965 wel gestaag toegenomen. De mais- en rijstrassen zijn resistenter geworden tegen ziekten en de managementtechnieken zijn verbeterd. Dat is geweldig, erkent Cassman, maar het is zorgelijk dat de potentiele opbrengsten niet zijn verhoogd, want uiteindelijk bepalen die hoeveel graanland we nodig hebben. Als de maximale opbrengsten niet stijgen, dan hebben we over dertig jaar meer graanland nodig. En waar moet dat land vandaan komen?
Bodemprocessen
Het alternatief is de gemiddelde graanproductie flink te verhogen. De rijstboeren moeten dan een productie halen van meer dan 8,5 ton per hectare. Dit is uiterst lastig, want naarmate de rijstboeren intensiever verbouwen (vanaf zo'n 6,5 ton per hectare ofwel 75 procent van de maximale opbrengst) neemt de ziektedruk op de gewassen toe. Rijstboeren die onder de grens van 75 procent blijven, hebben geen fungiciden nodig, blijkt uit onderzoek. Bij intensievere productie schiet echter de schimmeldruk omhoog, omdat tussen de dichtere begroeiing minder luchtcirculatie is. Verder trekken de beter groeiende planten meer insecten aan, omdat ze voedingsrijker zijn en de plantdichtheid groter is
Bij een hogere productie gaan ook allerlei bodemprocessen een rol spelen die anders geen kans krijgen. Cassman: De bodem behoeft meer mest, water en bestrijdingsmiddelen en de gewassen groeien sneller. Dat betekent meer en snellere interacties tussen die productiefactoren. Van die interacties bij een intensieve productie weten we nog weinig, terwijl ze heel belangrijk zijn om de bodemkwaliteit goed te houden en het milieu te beschermen.
Cassman en zijn collega's hebben een aantal bodemprocessen bij intensieve productie opgehelderd. Zo ontdekten ze waarom op veel plaatsen geirrigeerde rijst steeds minder opbrengst. In de natte, zuurstofloze bodem hopen zich fenolen op. Deze chemische stoffen verhinderen het vrijkomen van stikstof uit organisch materiaal
Cassman: Kijk je oppervlakkig naar deze rijstsystemen, dan lijkt er sprake van bodemuitputting. Je bent geneigd meer kunstmest toe te dienen. Maar bij nadere studie bleek dus helemaal geen stikstoftekort in de bodem. De boer moest de stikstof die vastzit in het organisch materiaal alleen beter benutten. Wij hebben aangetoond dat dit kan door afval van gewassen onder de grond te brengen op de momenten in het jaar dat er zuurstof bij kan. Dit is een prachtig voorbeeld. Het leert dat je met meer inzicht in productie-ecologische processen de productie kunt verhogen terwijl je toch kunstmest bespaart. Ik wil dus niet zeggen dat een verdubbeling van de gemiddelde productie niet mogelijk is, maar my goodness, het zal een enorme inspanning vragen om dit te bereiken. Veel politici en ook internationale organen als de FAO denken dat we genoeg technologie op de plank hebben om de groeiende wereldbevolking te voeden. Ik betwijfel dat sterk.
Een van de technologieen die Cassman noodzakelijk vindt om te ontwikkelen zijn eenvoudige diagnostische meetapparaten waarmee boeren zelf de toestand van hun gewas en de bodem kunnen monitoren. Wil je de gemiddelde productie opvoeren en het milieu sparen, dan kun je niet meer volstaan met generieke aanbevelingen voor de hele Filipijnen of voor heel India. Al die miljoenen rijstvelden van tweeduizend tot vierduizend vierkante meter vragen allemaal om aparte managementstrategieen die zijn aangepast aan de unieke bodemomstandigheden, en aan de behoeftes van het gewas op dat ene moment in de groei.
Zo wil Cassmans groep de boeren uitrusten met een chlorofylmeter, waarmee ze kunnen zien of de plant op een bepaald moment extra stikstof nodig heeft. En de Wageningse onderzoekers hebben een methode ontwikkeld waarmee boeren met een fluorescentiemeter de levensvatbaarheid van onkruid kunnen meten, na toediening van minimale hoeveelheden herbiciden
Landrassen
Zulke diagnostische methoden hoeven voor boeren in de derde wereld helemaal niet te duur te zijn, meent de Amerikaanse agronoom. Als de nieuwe technieken maar op grote schaal kunnen worden geproduceerd, daalt de prijs vanzelf. Het eerste rekenmachientje kocht ik voor 120 dollar. Nu kun je ze kopen voor zes dollar. Daarbij kan een heel dorp samen doen met een nieuw apparaat.
Dat boeren hun managementstrategieen moeten aanpassen aan de unieke omstandigheden op hun veld geldt evengoed voor de steeds groter wordende Amerikaanse maisboeren. Druist de schaalvergroting in Amerika hier niet tegen in? Een managementregel en een varieteit voor een steeds groter gebied, was tot begin jaren negentig inderdaad de trend, vertelt Cassman. Maar in de VS is dat gelukkig sterk aan het veranderen. Steeds meer boeren beseffen dat het efficienter en milieuvriendelijker is om rekening te houden met de verschillen op hun land. Nieuwe diagnostische methoden en de informatie-technologie hebben hier zeker aan bijgedragen. Boeren hadden natuurlijk altijd wel in de gaten dat er op de ene plaats meer onkruid groeide dan op de andere plaats. En ze wisten altijd wel dat de mais het op bepaalde plaatsen minder goed deed. Ze hadden alleen niet zoveel mogelijkheden hier iets aan te doen.
Sommige landbouwkundigen zien een enorm productiepotentieel in de niet-geirrigeerde, landbouwkundig gezien ongunstige gebieden. In deze vaak arme, droge en bergachtige streken is de opbrengst nog laag. In de Sahel levert de mais maar zo'n 1,5 ton per hectare. De boeren gebruiken vaak nog hun eigen landrassen, en ze gebruiken nauwelijks of geen kunstmest en bestrijdingsmiddelen. Waarom de inspanningen hier niet op gericht, in plaats van op verdere intensivering van de gunstige gebieden?
Cassman is er niet zo optimistisch over. Natuurlijk, agronomen moeten ook werken voor die gebieden. Maar mijn gevoel is dat daar het leeuwendeel van de productiestijging niet vandaan kan komen. Het zal nog moeilijker zijn om daar de gemiddelde productie omhoog te krijgen. Men probeert wel droogteresistente rassen te ontwikkelen, maar zelfs de nieuwe rassen zullen niet makkelijk de enorme stress kunnen weerstaan waar planten in die streken mee kampen. Hoe moeilijker de omgeving, hoe minder vooruitgang je zult boeken bij het zoeken naar resistente rassen en betere managementtechnieken. Naar mijn gevoel zijn er grenzen aan wat een plant aan stress aan kan.

Re:ageer