Koolstofvastlegging: voor Even of voor Eeuwen?

De landbouwsector speelt een sleutelrol in het vastleggen van koolstof in de bodem. Boeren zetten steeds meer natuurlijke maatregelen in die niet alleen de bodem verrijken, maar ook bijdragen aan koolstofopslag. Denk aan het telen van rustgewassen, het gebruik van onderzaai en (winterharde) groenbemesters, en het aanleggen van akkerranden met meerjarige gewassen. En niet te vergeten agroforestry, waarbij bomen en struiken worden gecombineerd met landbouwgewassen.

Wat al deze maatregelen gemeen hebben, is dat ze zorgen voor een bodem met voortdurende wortelactiviteit. Door de bodem het hele jaar door begroeid te houden, vindt er continu opname plaats van CO₂ (koolstof in gasvorm) uit de atmosfeer via fotosynthese. Een deel van die opgenomen koolstof gebruikt de plant om zelf te groeien, maar een aanzienlijk deel wordt via de wortels afgegeven aan de bodem als voedingsstoffen voor het bodemleven. Planten ‘investeren’ hiermee letterlijk in de bodem, zoals je kunt lezen in mijn eerdere blog: Het bodemleven uitgelegd in 10 heldere punten.

Maar dat is nog maar het begin van de reis die koolstof aflegt op weg naar langdurige vastlegging in de bodem. In deze eerste fase wordt de CO₂ die planten uit de lucht hebben opgenomen, omgezet in vloeibare vormen, zoals worteluitscheidingen en plantsappen, en vaste stoffen, zoals de fysieke structuren van planten. Maar hoe lang deze koolstof daadwerkelijk in de bodem blijft, hangt af van wat er daarna gebeurt. 

In dit artikel focus ik mij voornamelijk op de rol van aerobe bodemorganismen in koolstofvastlegging. Er zijn echter tal van andere bodemprocessen die samen het complexe mechaniek van koolstofbinding vormen.

De rol van micro-organismen

Wanneer worteluitscheidingen en plantresten de bodem bereiken, wordt het stokje doorgegeven aan micro-organismen. Voor bacteriën en schimmels vormen deze materialen een rijke voedingsbron, maar de manier waarop ze deze benutten, verschilt enorm.

Worteluitscheidingen zijn direct beschikbaar en vormen een soort "fast food": gemakkelijk op te nemen en snel te benutten. Plantresten, zoals dode bladeren en stengels, vereisen daarentegen meer werk voordat de voedingsstoffen vrijkomen. Om deze resten af te breken, gebruiken bacteriën en schimmels enzymen. Maar elk organisme heeft daarin zijn eigen aanpak en specialisaties.

Bacteriën: lokaal en snel

Bacteriën produceren slechts één soort enzym tegelijk. Dit maakt ze bijzonder efficiënt in het afbreken van eenvoudige structuren, zoals vers, groen bladmateriaal en zachte stengels. Hun enzymen werken lokaal, direct rondom de bacterie zelf. Hierdoor is het afbraakproces snel, maar beperkt tot hun directe omgeving.

Schimmels: veelzijdig en geduldig

Schimmels pakken het anders aan. Zij kunnen meerdere soorten enzymen tegelijk produceren, waarmee ze complexe structuren zoals houtige materialen kunnen afbreken. Dit proces kost meer tijd, maar schimmels hebben een uniek voordeel: ze verspreiden hun enzymen door de bodem. Daarmee maken ze voedingsstoffen vrij die ze later benutten via hun groeiende netwerk.

En dat is niet alles. Terwijl schimmels complexe structuren afbreken, dragen ze ook bij aan de vorming van humus, een essentieel onderdeel van een gezonde bodem.

Voor Even of voor Eeuwen?

Niet alleen het afbraakproces, maar ook de omgang met koolstof verschilt drastisch tussen bacteriën en schimmels. En dit verschil bepaalt hoe duurzaam koolstof door hen in de bodem wordt vastgelegd.

Neem bacteriën: ze hebben een smalle koolstof-stikstofverhouding (C:N-ratio). Bij een verhouding van 5:1 kunnen bacteriën maar vijf delen koolstof opnemen voor elk deel stikstof. Maar groen plantmateriaal, zoals bladeren, heeft meestal een veel hogere C:N-ratio van 30:1. Wat gebeurt er dan met het overschot aan koolstof? Bacteriën kunnen het niet opslaan en ademen het grootste deel weer uit als CO₂. Dit betekent dat veel van de koolstof die door planten in de bodem belandt, via bacteriën al snel weer terug de atmosfeer in verdwijnt.

Schimmels hebben daarentegen een brede C:N-ratio. Dat maakt het mogelijk om voedsel met een hoog koolstofgehalte – zoals houtige materialen met een C:N-ratio van 150:1 of meer – te benutten zonder het gros van die koolstof als CO₂ uit te stoten. Schimmels gebruiken koolstof niet alleen voor de groei van nieuwe hyfen (hun draadvormige structuren), maar ook om bestaande celwanden te versterken. Naarmate hyfen ouder worden, kan hun C:N-ratio oplopen tot wel 1000:1, waarbij een groot deel van die koolstof langdurig wordt vastgelegd.

Een door hyfen gevormd netwerk, het mycelium, kan onder gunstige omstandigheden kilometers lang worden en honderden jaren oud. Dat betekent een indrukwekkende hoeveelheid koolstof die langdurig in de bodem wordt opgeslagen!

In bodems waar bacteriën domineren, blijft koolstof vaak maar "voor even" vastgelegd. Terwijl bodems die rijk zijn aan schimmels de mogelijkheid bieden om koolstof "voor eeuwen" te bewaren. Dit onderscheid heb ik in onderstaande tabel aangevuld met andere eigenschappen en karakteristieken van bodems die worden gedomineerd door bacteriën en bodems die rijk zijn aan schimmels. Sommige onderwerpen zijn voer voor een aparte blog!

Waarom koolstof vastleggen?

Sinds de industrialisatie zijn we begonnen met het grootschalig verbranden van vastgelegde koolstof, zoals steenkool, aardolie en aardgas. En dat doen we in een tempo dat miljoenen keren sneller is dan de natuur nodig had om deze reserves te vormen. Het resultaat? Een explosieve toename van CO₂ in de atmosfeer, die direct bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

Door niet alleen de uitstoot te beperken, maar ook actief koolstof in de bodem vast te leggen, kunnen we het CO₂-gehalte in de atmosfeer verlagen en klimaatverandering tegengaan. En daarin spelen schimmels een hoofdrol. Hoe krachtig hun bijdrage is? Dat zie je in onderstaand filmpje!