March 2016
HENDRIK SMITH, bewaringslandboufasiliteerder: Graan SA
Suid-Afrika het waarskynlik nog nooit die uiterste vlakke van weerpatrone en stofstorms ervaar soos in die huidige seisoen nie. Temperature het rekordvlakke bereik te midde van ‘n ernstige droogte oor omtrent die hele somer saaigebied heen. Terselfdertyd het stofstorms mens, dier en plant amper op ‘n weeklikse basis geteister.
Daar is alreeds verskeie teorieë oor hierdie situasie geformuleer, veral oor die omgekrapte weerpatrone. Die mees algemeenaanvaarde teorie is dat ‘n samevloei van drie faktore hierdie uiterste weerstoestande veroorsaak het, naamlik: Aardverwarming, wat alreeds hoër temperature tot gevolg het, die El Niño-effek wat hierdie jaar die ergste tot nog toe is, asook normale weersiklusse, waarvolgens ons nou in ‘n droë siklus is.
Minder is egter geskryf en gesê oor die stofstorms, oftewel die werklike of bydraende oorsaak en impak van die stofstorms. Met hierdie artikel word gepoog om dieper wetenskaplike insigte en oplossings oor die aspekte, wat almal kernbelangrik vir ‘n volhoubare landbousektor is, te bied.
Die artikel probeer verder om op ‘n nuwe manier na die probleem te kyk – wat die oplossing baie logies en haalbaar maak. ‘n Belangrike slotsom is dat landbou, en veral graanprodusente, een van die min praktiese oplossings bied om hierdie massiewe uitdagings van ons tyd reg aan te spreek om ‘n positiewe, langtermynimpak op aardverwarming, grondagteruitgang en biodiversiteitsverlies te maak.
Aardverwarming
Te veel koolstof in die atmosfeer, in die vorm van kweekhuisgasse soos koolstofdioksied (CO2), metaan (CH4) en nitrietoksied (N2O) veroorsaak dat die aarde oorverhit. Globale temperature het gemiddeld met tussen 0,65°C en 1,06°C vanaf 1880 tot 2012 gestyg
(IPCC, 2014).
Hierdie aardverwarming het ‘n sterk invloed op natuurlike stelsels, met gepaardgaande verandering in reënvalpatrone en die verhoogde frekwensie van natuurlike klimaatsgeïnduseerde rampe, soos droogtes en vloede. Die globale mikpunt wat in Desember verlede jaar tydens COP21 deur alle lande ooreengekom is, is om aard verwarming onder 2°C te hou om verdere katastrofiese gevolge te vermy. Daarvoor is drastiese kopskuiwe en praktyk veranderinge oor alle sektore heen nodig, insluitend landbou.
Koolstof is egter nie ons vyand nie, maar die bousteen van lewe op aarde. Dit is egter belangrik dat koolstof so ver as moontlik in ‘n natuurlike balans bly: Twee maal meer koolstof in grond as in die atmosfeer en drie maal meer as in plantegroei.
Die vaslegging van koolstof in die grond
Deur die fotosintetiese proses gebruik plante lugkoolstof (CO2), sonenergie en grondwater om koolhidrate en suikers te produseer, waarvan ‘n aansienlike gedeelte (tot soveel soos 50%) deur die wortels as eksudate uitgeskei word om die spesifieke grondmikrobes waarmee die plantwortels assosieer, te voed in ruil vir die “delging” en voorsiening van minerale voedingstowwe.
Deur die proses skep die natuur ‘n biologies-voordelige, interafhanklike verwantskap tussen plante (bogrondse groei) en die diverse grondmikrobiologiese lewe. Die bekendste van die mikrobiologiese interafhanklike prosesse is die Mycorrhizaeswam wat bo en behalwe die voedingstofvoorsieningsproses ook ‘n uiters koolstof-gekonsentreerde komponent glomalien of “grondgom” produseer wat gronddeeltjies in aggregate bind.
Dit is dus ‘n koolstofvasleggings- en -produksieproses afhanklik van die Mycorrhizae-sisteem wat weer op sy beurt afhanklik is van die oplosbare organiese voedingselemente afkomstig van fotosintese. Die proses staan bekend as die “oplosbare koolstofbrug”, soos beskryf deur Jones (2007).
Die instandhouding van die “oplosbare koolstofbrug” hou dus
‘n reeks voordele in, soos onder andere erosiebekamping, verhoogde vlakke van grondvrugbaarheid en grondwaterhouvermoë, asook uiteindelik veerkragtigheid (resilience) – die vermoë om te herstel na groot versteurings en rampe – ‘n belangrike eienskap van ‘n selfgenererende landboustelsel.
Die afgelope 100 jaar of meer is daar egter ‘n oormaat koolstof as fossielbrandstowwe onttrek, wat ‘n beduidende wanbalans veroorsaak het. Landbou het ‘n verdere groot bydrae gelewer met die vrystelling van hierdie kweekhuisgasse deur die intensivering van diere- en gewasproduksie in reaksie op bevolkingsgroei en ‘n gepaardgaande aanvraag vir landbouprodukte.
Meer as 21% van alle kweekhuisgasse in Suid-Afrika word deur landbou vrygestel (DEA, 2015) waarvan 77% deur diere en 21% deur landbougrond (gewasse) vrygestel word. Maar, alhoewel landbou tans deel is van die probleem, lê een van die min praktiese oplossings, met ander woorde die verwydering van koolstof uit die atmosfeer, in landbougrond, wat dus ‘n kritiese rol (en ge paardgaande geleentheid) vir graanprodusente inhou.
Grond – die probleem en die oplossing
Die groot vraag is: Waarheen verwyder ons die oormaat koolstof in die atmosfeer wat die probleem veroorsaak? Die kort antwoord is reg onder ons voetsole: In die grond. In ‘n organiese vorm in die grond is koolstof ‘n groot deel van die oplossing, solank dit daar bly.
As rofweg 8% van die koolstof wat deur plante gefotosintetiseer word in die grond en in plante bly, sal die globale koolstofvlakke gebalanseer word (Lal et al., 2015). Die proses word kortliks in die blokkie langsaan bespreek.
Die probleem is egter dat hierdie grondkoolstof oor die afgelope 100 jaar ernstig uitgeput is deur bewerking (Du Preez et al., 2011), wat ‘n afwaartse spiraal van grondagteruitgang veroorsaak het (sien Figuur 1).
Dis belangrik om hierdie proses te verstaan en om te keer. Dit is duidelik dat die proses begin met grondversteuring wat onmiddellik die grond belug, die mikrobe-aktiwiteit verhoog en grondorganiese materiaal afbreek, dan ook kweekhuisgasse uitlaat, met gepaardgaande verlies aan grondkoolstof en stikstof.
‘n Hele reeks negatiewe reaksies volg, waarvan die tekens ongelukkig baie duidelik is in die grootste persentasie van ons graangebiede. Volgens Du Preez et al. (2011) word tot en met 70% van grondvrugbaarheid in die bogrond van Suid-Afrikaanse gronde geassosieer met grondorganiese materiaal.
Onlangse studies wys egter dat tussen 46% (Swanepoel et al., 2015), 50% (Du Preez, 2003) en 65% (Lobe et al., 2001) van grondorganiese materiaal in Suid-Afrika se bewerkte gronde verlore is. In gronde wat vir ongeveer 90 jaar bewerk is, is kool stofkonsentrasies verlaag tot 34% van die konsentrasies in die natuurlike grasveld (Lobe et al., 2001). Grondkoolstofvlakke het egter steeds nie gestabiliseer nie as gevolg van die voortdurende verlies van slikdeeltjies en grondorganiese materiaal, wat veral veroorsaak word deur winderosie.
Wiggs en Holmes (2011) se studie van winderosie in die sentrale Wes-Vrystaat toon dat die uiters kwesbare sandgronde, gekombineer met hoë windspoed en kaal grond, uitermatige hoë vlakke van grondverlies veroorsaak, veral vanaf September tot Oktober.
Dit is baie duidelik sigbaar in die stofstorms wat die gebied gereeld teister en vanjaar selfs tot so onlangs soos in Januarie steeds gewoed het (sien Foto 1). Soos reeds genoem is, is hierdie winderosie (stofstorms) geweldig skadelik vir die grond, omdat dit die mees vrugbare deeltjies (slik en grondorganiese materiaal) verwyder en verder bydra tot die afwaartse spiraal van grondagteruitgang.
Tipies sal geërodeerde grond (stof) drie maal meer voedingstowwe en tot vyf keer meer grondorganiese materiaal bevat as grond wat agterbly.
Erosie verlaag ook die diversiteit en hoeveelheid grondorganismes, wat dus die algehele grondbiomassa en produktiwiteit verlaag en uiteindelik ‘n wesenlike invloed het op die diversiteit van plante, diere en mikrobes teenwoordig in die hele ekosisteem (Pimentel, 2006). Verder verlaag dit gewasopkoms en beskadig dit saailinge wat produsente in baie gevalle noodsaak om oor te plant.
Dit hou ook ‘n gevaar in vir motoriste (as gevolg van swak sig) (sien Foto 2) en hou gesondheidsgevare in vir mense en diere. Gronddeeltjies wat oor lang afstande deur winderosie weggevoer word, kan die draers wees van besoedeling, terwyl Griffin et al. (2001) wys dat omtrent 20 menslik-aansteeklike siekte-organismes, soos antraks (miltsiekte) en tuberkulose, maklik met gronddeeltjies deur winderosie vervoer word.
Stof wat ingeasem word, kan ook die respiratoriese stelsel irriteer en gepaardgaande skadelike stowwe kan die effek vererger. Ten laaste dra erosie direk by tot aardverwarming deurdat CO2 aan die atmosfeer vrygestel word wanneer groot hoeveelhede grondorganiese materiaal aan die lug blootgestel word en oksideer.
In bogemelde verband is daar ‘n paar onrusbarende tendense wat hierdie seisoen in die land waargeneem is. Eerstens het die intense sandstorms omtrent oor die hele somersaaigebied voorgekom. In baie gevalle is massiewe skade in kort periodes aangerig en word beraam dat selfs honderde tonne grond per hektaar só verloor is (sien Foto 3 waar waaisand ‘n draadheining binne twee maande bykans kan verberg). Tweedens dui Wiggs en Holmes (2011) se navorsing daarop dat aardverwarming toenemend meer en sterker winde, uitermatige hoë temperature en hewige donderstorms gaan veroorsaak.
Lees in die volgende uitgawe Deel 2 oor bewaringslandbou – die bondgenoot van die produsent, grond en klimaat.
Verwysings
Department of Environmental Affairs (DEA). 2015. Strategic climate policy fund: Improvement of the greenhouse gas emissions inventory for the agricultural sector. Document 1 of SCPF003.
Du Preez, CC. 2003. Volhoubare landgebruik en grondkwaliteit: organiese materiaal as indikator. SA Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie 22, no. 4. ISSN 0254- 3486.
Du Preez, CC, Van Huyssteen, CW and Mnkeni, PNS. 2011. Land use and soil organic matter in South Africa 2: A review on the influence of arable crop production.
S Afr J Sci. 107(5/6), Art. #358, 8 pages. doi:10.4102/sajs. v107i5/6.358.
Griffin, DW, Kellogg, CA and Shinn, EA. 2001. Dust in the wind: Long range transport of dust in the atmosphere and its implications for global public and ecosystem health. Glob. Change Hum. Health 2, 20 – 33.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 2014. Fifth assessment report: Climate change 2014 synthetic report. Available at: https://www.ipcc.ch/report/ar5/ (accessed 20 August 2015).
Jones, C. 2007. Building soil carbon with yearlong green farming. Evergreen Farming Newsletter 08.
Lal, R, Negassa, W and Lorenz, K. 2015. Carbon sequestration in soil. Current Opinion in Environmental Sustainability 15, 79 – 86.
Lobe, I, Amelung, W and Du Preez, CC. 2001. Losses of carbon and nitrogen with prolonged arable cropping from sandy soils of the South African Highveld.
European Journal of Soil Science 52, 93 – 101.
Pimentel, D. 2006. Soil Erosion: A food and environmental threat. Environment, Development and Sustainability 8, 119 – 137.
Swanepoel CM, Van der Laan, M, Weepener, HL, Du Preez, CC and Annandale, JG. 2015. Review and meta-analysis of organic matter dynamics and associated greenhouse gas emissions in cultivated soils in southern Africa. Presentation at the Sustainable Soil Management Symposium 5 – 6 November 2015: Stellenbosch, South Africa.
Wiggs, G and Holmes, P. 2011. Dynamic controls on wind erosion and dust generation on west-central Free State agricultural land, South Africa. Earth Surf. Process. Landforms 36, 827 – 838.
Publication: March 2016
Section: On farm level
