Effecten van koolstofopslag op lachgasemissie uit landbouwgronden

De opslag van koolstof in landbouwgronden is een van de maatregelen die de Nederlandse overheid wil nemen om broeikasgasemissies te beperken. Het toedienen van organische stof heeft echter ook effect op de stikstofkringloop en daarmee op de emissie van het broeikasgas lachgas (N₂O). Lachgas wordt gevormd tijdens de microbiële processen nitrificatie en denitrificatie in de bodem, water en andere bronnen waar stikstofomzettingen plaats vinden (bijvoorbeeld compostering).

Lachgas

Lachgas is een sterk broeikasgas; de Global Warming Potential (GWP ) van N₂O is 265 hoger dan die van CO2 op een tijdschaal van 100 jaar (IPCC 2013). De concentratie van N₂O is echter veel lager (ongeveer een factor 1000) dan CO₂, waardoor het totale broeikaseffect van CO₂ groter is (64% van het broeikasgaseffect) dan van N₂O (6% van totaal). Lachgas is niet alleen een broeikasgas, maar ook een gas dat de ozonlaag aantast. Na het uitfaseren van chloorfluorkoolstofverbindingen in het kader van het Montreal Protocol is N₂O-emissie de belangrijkste emissiebron die leidt tot afbraak van de ozonlaag.

Nederland

Nederland hanteert een landenspecifieke methode om N₂O-emissie uit de landbouwgronden te berekenen; deze methode is opgenomen in het NEMA-model. De N₂O-emissie uit de landbouw heeft aandeel van 3,1% van de totale broeikasgasemissie in Nederland; hiervan is 90% afkomstig van landbouwgronden.

Het is belangrijk om inzicht te hebben in de effecten van organische stof in landbouwgronden op N₂O-emissie, omdat een toename van de N₂O-emissie de effectiviteit van koolstofopslag voor mitigatie van broeikasgasemissies kan verlagen of mogelijk zelfs teniet doen.

Toediening stikstofhoudende organische stof

Sommige organische meststoffen, met name dierlijke mest, bevatten gemakkelijk afbreekbare organische stof die tijdelijk kan leiden tot een hoge N₂O-emissie. De organische stof in de bodem bestaat uit een mengsel van organische verbindingen van verschillende herkomst, leeftijd en afbreekbaarheid met mogelijk een verschillend effect op N2O-emissie. Veeljarige toediening van stikstofhoudende organische stof kan resulteren tot ophoping van organische stikstof en dit kan het risico op nitraatuitspoeling verhogen. Organische stof kan via verschillende mechanismen een effect hebben op N₂O-emissie:

1. afbreekbare organische stof is de energiebron voor denitrificerende (lachgas-producerende) bacteriën,
2. bij afbraak van organische stof wordt zuurstof geconsumeerd en dit kan leiden tot zuurstofloze omstandigheden in de bodem met een verhoogde denitrificatie-activiteit en
3. organische stof is belangrijk voor de bodemstructuur. Structuurbederf door een laag gehalte aan organische stof kan de leiden tot een lager zuurstofgehalte in de bodem. Dit kan zowel leiden tot een hogere lachgasemissie als lagere lachgasemissie (onder zuurstofloze omstandigheden wordt N₂O gereduceerd naar N₂). Waarschijnlijk speelt de grondsoort hierbij een rol; in kleigronden is de kans op zuurstofloze omstandigheden waarbij N₂O wordt gereduceerd tot N₂ groter dan in zandgrond.
4. In organische stof kan minerale stikstof worden vastgelegd (immobilisatie) en dit kan leiden tot minder N₂O-emissie.
5. Nitraat is een bron van indirecte N₂O-emissie. Mocht de opslag van koolstof in landbouwgronden leiden tot een toename van nitraatuitspoeling, dan leidt dit ook tot een toename van indirecte N₂O-emissie.

In 2018 zijn in het kader van Slim Landgebruik twee gasanalyzers aangeschaft om N₂O- en CO₂-emissies uit landbouwgronden te kunnen bepalen. Er worden vanaf 2019 experimenten en pilots uitgevoerd om de afwenteling van koolstofmaatregelen op N₂O-emissie te kwantificeren en maatregelen te ontwikkelen om koolstofopslag in landbouwgronden te realiseren zonder toename van N₂O-emissie. In dit projectvoorstel worden incubatie- en veldstudies voorgesteld om in 2019 en 2020 verschillende vragen en hypothesen te beantwoorden over de relatie van koolstof en lachgasemissie.