Hoe kunnen we de wereld voeden zonder de aarde te vernietigen? Onderzoekers werken aan superplanten en manieren om ongedierte te bestrijden zonder pesticiden.
Op een milde novemberochtend laat Ludwig Hirschberg, 56 jaar, zich zakken op zijn veld. Hij knielt op zwarte aarde die schittert in de zon. De jonge wintertarwe is een paar centimeter hoog en glimt groen. Hirschberg steekt een plantje uit met zijn zakmes, houdt het tussen zijn vingers en zegt: ‘Ziet er goed uit.’ Sterke, gezonde wortels, veel scheuten. En, heel belangrijk, er groeit geen onkruid tussen de planten dat ze van licht en voedingsstoffen kan beroven. Hirschberg behandelde de grond vóór het zaaien met glyfosaat, een ‘totaal’ bestrijdingsmiddel dat elke vorm van onkruid doodt. Hij gebruikt ook fungiciden tegen schimmels als echte meeldauw, die de tarwe in de volgende groeistadia zouden kunnen aantasten.
Hirschberg heeft het graag over de ‘gereedschapskist’ die boeren nodig hebben om goede oogsten te verkrijgen. Daar hoort veel kunstmest en gif bij; gemiddeld wordt in Duitsland bijna drie kilogram bestrijdingsmiddelen per hectare gebruikt [in Nederland was dat in 2020 gemiddeld 7,1 kilo per hectare].
Dat heeft gezorgd voor een indrukwekkende toename van de oogsten in de afgelopen zestig jaar. Tegelijkertijd zijn de gevolgen van intensieve monocultuur verwoestend: veel bodems raken uitgeput. De biodiversiteit vermindert en daardoor neemt ook de veerkracht van ecosystemen af.
Van boer tot bord
Nu zijn politici begonnen de gereedschapskist van de boeren uit te mesten: in augustus heeft de Europese Commissie de zogenaamde ‘van boer tot bord’-strategie goedgekeurd. Tegen 2030 moeten landbouwers het gebruik van pesticiden met de helft en dat van meststoffen met minstens 20 procent verminderen. Inmiddels is er al een verbod ingesteld op sommige neonicotinoïden. Dat zijn zenuwstoffen die schadelijke insecten doden, maar die ook het richtingsgevoel van bestuivers zoals wilde bijen verminderen. In 2023 zal glyfosaat, na een lange en verhitte discussie, eindelijk worden afgeschaft, mede omdat de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) de werkzame stof als ‘waarschijnlijk kankerverwekkend’ beschouwt. Afgelopen zomer waren er luide protesten van boeren in heel Europa; in Nederland waren er zelfs gewelddadige rellen.
Ludwig Hirschberg beheert het landgoed Perdoel, een van de oudste en grootste boerenbedrijven in Sleeswijk-Holstein, gelegen tussen bossen en meren. Hij is geen hardliner, voor hem is het vanzelfsprekend dat boeren meer moeten doen voor de biodiversiteit, bijvoorbeeld met bloeistroken, heggen en hagen, en gevarieerde vruchtwisseling. Hirschberg teelt al lange tijd tuinbonen, die stikstof in de bodem binden zodat er minder kunstmest nodig is. Maar, waarschuwt hij, ‘als de richtlijnen op zo’n ingrijpende manier veranderd worden, zullen we een groot deel van de opbrengsten verliezen en wordt voedsel nog duurder.’
En dat dan uitgerekend vandaag de dag, nu mondiale crises zich toespitsen. In de oorlog tegen Oekraïne gebruikt Poetin genadeloos de graanvoorraden als wapen. En als gevolg van de klimaatverandering komen hittegolven en droogte steeds vaker voor. Door hittegolven in India dit voorjaar zijn de opbrengsten naar schatting met 10 tot 35 procent gedaald; in Duitsland is de graanoogst in het droogtejaar 2018 met 16 procent ingezakt.
Maar hoe moet je de wereld voeden zonder de aarde te vernietigen?
Wanneer conventionele gewassen eenmaal met ziekteverwekkers zijn geïnfecteerd, kunnen ze tot 50 procent van hun opbrengst verliezen
Harold Verstegen is hoofd mondiale productontwikkeling bij zaadproducent KWS in Einbek, Nedersaksen. Het beursgenoteerde bedrijf heeft wereldwijd meer dan vijfduizend mensen in dienst, uiteenlopend van moleculaire biologen tot veldwerkers. Veredelaars zijn overal in de wereld op zoek naar de superplanten van de toekomst – planten die ondanks extreme weersomstandigheden een stabiele opbrengst geven en van nature resistent zijn tegen schadelijke organismen.
‘We screenen het genetisch materiaal van planten op wenselijke eigenschappen en veredelen ze vervolgens verder,’ legt Verstegen uit. Maar het duurt acht tot tien jaar voordat een nieuw ras op de markt kan worden gebracht. Verstegen wil dat proces gaan versnellen. Daartoe willen agro-ingenieurs zaadproducenten in staat stellen een in Duitsland omstreden methode toe te passen: groene genetische manipulatie.
Simone Lange, onderzoeksmedewerker bij KWS, opent de deur van een van de vele kassen. Op de vloer staan honderden potten met tarweplanten van ongeveer een meter hoog, de aren verpakt in plasticfolie. Hier geldt veiligheidsniveau 2 voor ‘genetisch gemodificeerde organismen’ (GGO’s), die in de EU streng gereglementeerd zijn. ‘De tarwe mag niet openbloeien zodat ze geen andere planten kan bestuiven,’ zegt Lange.
De zogenaamde Crispr-Cas-genschaar heeft de genetische samenstelling van de tarwe gewijzigd om het gewas resistenter te maken tegen schimmelziekten. Wanneer conventionele gewassen eenmaal met ziekteverwekkers zijn geïnfecteerd, kunnen ze tot 50 procent van hun opbrengst verliezen. Zodra de aren van de genetisch gemodificeerde tarwe rijp zijn, zal Simone Lange ze oogsten. ‘Elke aar bevat ongeveer vijftig tot zestig tarwekorrels,’ zegt ze. ‘De helft gaat naar resistentietests, de andere helft naar conserveringsveredeling.’
Het betreft een project van Pilton, de Duitse vereniging van plantenkwekers, waarin schimmeltolerantie van tarwe wordt bestudeerd met behulp van nieuwe kweekmethoden. En het is ook een vertoning: kijk eens wat we kunnen, als je het ons maar toestaat.
De mensen van KWS hadden iets meer dan twee jaar nodig om hun tarwe te ontwikkelen. Dat is aanzienlijk minder dan met conventionele kweekmethoden nodig is. Deze nieuwe tarwe zou kunnen betekenen dat boeren minder chemicaliën op de velden hoeven te gebruiken.
Reële omstandigheden
In 2023 wil de EU opnieuw beslissen of met Crispr-Cas gemodificeerde planten onder de GGO-regelgeving blijven vallen. Veel wetenschappers pleiten voor versoepeling. Hun belangrijkste argument is dat er met Crispr-Cas geen genoverdracht is van de ene plant naar de andere. Daarom zijn het geen ‘transgene organismen’.
De onderzoekers verzetten zich ook tegen het zwart-witdenken dat het debat domineert. Leopoldina, de Duitse Nationale Academie van Wetenschappen, en de Duitse Onderzoeksstichting vinden de algemene classificatie van genetisch gemodificeerde planten als GGO’s ‘ongegrond en onuitvoerbaar’. Ze pleiten voor een gedifferentieerde regelgeving die gericht is op de concrete veranderingen in de plant en niet alleen op de kweekmethode. En ze roepen op tot het vergemakkelijken van veldonderzoek. Alleen onder reële omstandigheden kan de genetische basis van eigenschappen als zout-, droogte- en hittetolerantie beter worden begrepen.
Maar kan het nieuwe gereedschap daadwerkelijk aan de hoge verwachtingen voldoen? Voor schimmelresistentie in tarwe kregen de KWS-onderzoekers bijvoorbeeld een zogenaamde gen knock-out voor elkaar: een enkel deel van het genoom werd uitgeschakeld. Er zijn echter tientallen genen betrokken bij gewenste eigenschappen zoals droogteresistentie. Het is moeilijk om ze allemaal te veranderen. Vooral omdat het genoom van tarwe zeer complex is.
Agro-ecoloog Angelika Hilbeck van de ETH Zürich vindt genoombewerking belangrijk, omdat het nieuwe wetenschappelijke inzichten zou kunnen opleveren. ‘Maar niemand heeft behoefte aan de huidige producten,’ zegt ze. Die verrijkten immers enkel de industrie. ‘We kijken vooralsnog altijd puur naar de plant, naar de genetica. Ik raad juist aan om naar buiten te kijken, naar het ecosysteem.’ Want planten zijn teamspelers.
Het doel is vergroening van het conventionele landschap, niet de volledige omschakeling naar biologisch
Wat dat betekent is te zien op een stoffig veld in Brandenburg. Op een warme dag iets eerder in het jaar sjokt Kathrin Grahmann in wandelschoenen door een zonnebloemveld en inspecteert ze de planten. Ze zijn gegroeid tot verschillende hoogtes, wat het oogsten bemoeilijkt. Maar ze dragen allemaal vruchten, volledig zonder pesticiden. ‘Het waren lieveheersbeestjes die hen redden van een bladluizenplaag,’ zegt Grahmann.
De wetenschapper leidt een tienjarig project van het Leibniz Instituut voor Landbouwlandschapsonderzoek, onder de naam Patch Crop. Op 70 hectare bij Müncheberg in Brandenburg worden gerst, koolzaad, soja, tarwe, zonnebloemen, haver, lupinen, maïs en rogge verbouwd.
Daartoe zijn 32 velden aangelegd van elk 76 bij 76 meter. Kleine percelen waarvan de onderzoekers hoge verwachtingen koesteren: ze willen uitzoeken hoe de interactie tussen planten, bodem, nuttige insecten en plagen het ecosysteem versterken. Bovendien werken de onderzoekers nauw samen met robotfabrikanten die kleine, autonome voertuigen ontwikkelen om onkruid te schoffelen en fruit te oogsten.
‘Voor ons is het bijzonder spannend om te zien wat er aan de grenzen van de velden gebeurt,’ zegt Grahmann. De lieveheersbeestjes, bijvoorbeeld, verzamelden zich aanvankelijk op het veld met de voorjaarshaver. Nadat dat gerijpt was, gingen ze naar de zonnebloemen en vonden daar hun volgende grote maaltijd, de bladluizen. Die brengen virussen over en veroorzaken bladverlamming, maar ze hadden geen schijn van kans.
‘Normaal wordt op een dergelijk gebied slechts één gewas geteeld,’ zegt Grahmann. Nuttige insecten zouden er niet lang blijven. Dat is anders bij dit experiment, waar de vruchtwisseling dicht bij elkaar plaatsvindt.
Drones
Maar diversiteit betekent veel werk. Om voordeel te halen uit het multiculturele veld, moet je het eerst begrijpen. En daarom wordt waarschijnlijk geen enkel ander landbouwgebied in Duitsland zo nauwkeurig gemeten als deze grond in Brandenburg. Hier liggen 180 sensoren begraven; zij sturen elk kwartier gegevens over temperatuur en bodemvochtigheid naar een radiomodule. Speciale apparaten – gaschromatografen – analyseren chemische verbindingen, zoals het stikstofgehalte in het sojaveld. Die plant behoort tot de peulvruchten en kan stikstof in de bodem vasthouden, waardoor op kunstmest wordt bespaard. Drones vliegen over de gebieden en observeren de groei en biomassa.
‘Ons doel is om landbouwers wetenschappelijk verantwoorde analyses te bieden die hen in staat stellen aan de EU-regelgeving te voldoen en toch stabiele opbrengsten te realiseren,’ zegt Grahmann. Ze zegt dat vergroening van het conventionele landschap het doel is, en niet de volledige omschakeling naar biologisch.
Op sommige percelen worden kunstmest en pesticiden op de conventionele manier gebruikt. Bij andere wordt de hoeveelheid eerst met een derde, later met de helft verminderd; weer andere hebben extra bloeistroken. De onderzoekers tellen regelmatig hoeveel ongedierte zich op een plant heeft gevestigd. Ze willen drempelwaarden vaststellen. Landbouwers passen vaak uit voorzorg beschermingsmiddelen toe – de duurste vorm van ongediertebestrijding, voor zowel mens als natuur.
De onderzoekers van het Leibniz-Instituut moeten gedurende twee jaar gegevens verzamelen voordat zij deze systematisch kunnen evalueren. Maar er zijn al bemoedigende aanwijzingen. ‘In wintertarwe gebruikten we 30 procent minder bestrijdingsmiddelen en behaalden we dezelfde hoge opbrengsten,’ vertelt Grahmann.
Ludwig Hirschberg is sceptisch als hij zulke cijfers hoort. ‘In een droog jaar kan ik goed zonder pesticiden voor mijn tuinbonen, maar in een nat jaar lukt dat niet,’ zegt hij. Het is een vergissing te veronderstellen dat als iets één jaar werkt, het altijd zal werken, meent hij.
In plaats van algemene verboden zou Hirschberg graag zien dat politici concrete doelen stellen voor de bescherming van soorten. ‘Hoeveel wouwen of brandganzen moeten hier in het district Plön waargenomen worden om te kunnen zeggen dat het niet langer bedreigde soorten zijn?’ Met dergelijke concrete doelstellingen zouden boeren veel meer betrokken en gemotiveerd zijn, meent hij. Daarvoor zouden ze pas echt hard werken.