Versnelde verwering in de landbouw: effecten op organische koolstof, bodemvruchtbaarheid en broeikasgasdynamiek

 Promovendus/a: Lucilla Boito

Promotor(en): Sara Vicca

Klimaatverandering vormt een van de meest urgente mondiale uitdagingen en wordt voornamelijk aangedreven door stijgende concentraties broeikasgassen. Om de temperatuurstijging binnen de grenzen van het Parijsakkoord te houden, tonen recente scenarioanalyses aan dat naast snelle emissiereducties ook aanzienlijke verwijdering van CO₂ uit de atmosfeer nodig is. Versnelde verwering (enhanced weathering; EW) van silicaatmineralen is daarbij naar voren gekomen als een veelbelovende strategie voor koolstofverwijdering (CDR). Door de natuurlijke verwering van silicaatgesteenten te versnellen, wordt CO₂ chemisch vastgelegd. Ondanks groeiende interesse bestaan er echter onzekerheden over de interacties met de complexe biogeochemie van landbouwbodems, met name de dynamiek van organische koolstof (SOC), de stikstofkringloop (waaronder N₂O-emissies) en gewasopbrengsten. Dit proefschrift verkent deze onzekerheden via mesocosmos-experimenten en een veldproef in Westmalle, België, waarbij zowel natuurlijke silicaten (basalt, tefriet) als industriële staalslakken werden toegepast.

In alle experimenten verhoogde EW consistent de bodem-pH en de beschikbaarheid van basische kationen, wat het potentieel bevestigt om bodemverzuring tegen te gaan. Daarentegen bleef de respons van gewasbiomassa, nutriëntopname en agronomische prestaties beperkt, wat suggereert dat agronomische voordelen gering zijn in reeds vruchtbare landbouwsystemen. Het proefschrift toont ook aan dat EW de SOC-kringloop beïnvloedt, waarbij biotische interacties sterk bepalend zijn: basalt verminderde de afbraak van bodemorganische stof enkel in mesocosms zonder planten, wat wijst op SOC-stabilisatie. In behandelingen met planten daarentegen verhoogde basalt de activiteit in de rhizosfeer, wat het belang van biologische processen voor de uitkomsten van EW onderstreept.


Daarnaast beïnvloedde EW de stikstofkringloop: vooral staalslakken verhoogden de N₂O-uitstoot, wat een belangrijk aandachtspunt vormt voor de klimaateffectiviteit van de technologie. Hoewel de mobilisatie van zware metalen over het algemeen laag bleef, werd een meetbare stijging van nikkel vastgesteld, wat de noodzaak van voortdurende milieumonitoring benadrukt. Mineralogische verschillen tussen de gebruikte materialen veroorzaakten significante variatie in zowel agronomische reacties als broeikasgasfluxen, wat het belang van zorgvuldige grondstofkeuze onderbouwt. Samengevat tonen de resultaten dat EW kan bijdragen aan SOC-stabilisatie en verzuringsreductie, maar het netto klimaateffect afhankelijk is van de interactie tussen mineralogie, bodemeigenschappen en biologische processen. Het onderzoek onderstreept dat monitoring-, rapportage- en verificatiekaders niet alleen anorganische koolstofvastlegging moeten meenemen, maar ook SOC-dynamiek en niet-CO₂-broeikasgassen zoals N₂O. Hiermee biedt het proefschrift een empirische basis voor de verantwoorde toepassing van EW in agrarische landschappen.