Broeikasgassen in balans? De Zegge als opslagplaats

In het natuurreservaat De Zegge in Geel doet de wetenschappelijke afdeling van ZOO Antwerpen onderzoek naar de uitstoot van broeikasgassen, zoals koolstofdioxide (CO2) en methaangas (CH4). “De Zegge is niet alleen het oudste natuurreservaat van Vlaanderen, het is ook een plaats in ons land waar nog veel levend veen te vinden is in de bodem. Een veengebied is de perfecte – actieve en passieve – opslagplaats voor CO2. Het is dus cruciaal om het gebied te behouden én te weten wat haar impact is op de uitstoot van broeikasgassen”, legt wetenschapper Willem-Jan Emsens van het Antwerp ZOO Centre for Research and Conservation (CRC) uit. Om wetenschappelijk onderbouwde uitspraken te kunnen doet meet hij de emissie van broeikasgassen op twintig locaties in De Zegge. Door deze metingen gedurende het hele jaar in verschillende seizoenen te herhalen en te koppelen aan meteorologische gegevens, kunnen de wetenschappers conclusies trekken over de netto-opname of -uitstoot van broeikasgassen in het gebied.

“Broeikasgassen zijn gassen die van nature in de atmosfeer voorkomen. De twee meest bekende zijn koolstofdioxide en methaangas, maar je hebt bijvoorbeeld ook nog waterdamp. Die broeikasgassen zijn in staat om warmte te absorberen”, vertelt Emsens, die al meer dan 12 jaar actief is als onderzoeker met metingen in veen. “Enerzijds mogen we dus heel dankbaar zijn voor broeikasgassen, want daardoor leven wij in een wereld die bewoonbaar is. Als er geen broeikasgassen zouden zijn, dan zou het veel te koud zijn om te overleven. Anderzijds hebben we op dit moment een ernstig probleem: de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer nemen té snel toe door menselijke activiteiten. Dat is de oorzaak van de globale klimaatopwarming met extreme weerfenomenen tot gevolg.”

Veen als actieve en passieve opslagplaats

Een veengebied zoals De Zegge speelt een cruciale rol in het creëren van een duurzame balans qua broeikasgasuitstoot. “Dat veen is een ideale opslagplaats voor koolstof! Planten nemen koolstofdioxide op, wat daarna wordt omgezet naar koolhydraten, zodat de vegetatie kan groeien. Dat proces is beter bekend als fotosynthese. In de winter sterft een deel van die planten vaak af, bovengronds en deels ook ondergronds. De afgestorven vegetatie gaat dan vervolgens weer afbreken, maar in veengebieden verloopt dat anders dan in andere natuurgebieden. Veengebieden zijn van nature continu nat en zuurstofarm, waardoor de afbraaksnelheid van de afgestorven planten heel traag verloopt. Wanneer er netto meer plantenmateriaal wordt aangevoerd dan wordt afgebroken, is er sprake van ‘actieve veenvorming’. Dan wordt de koolstofdioxide dus actief in de bodem opgenomen en daar opgeslagen in de vorm van organisch koolstof.”

Omdat de meeste van onze veengebieden zijn ontstaan in het begin van het holoceen (10.000 tot 12.000 jaar geleden) is er ondertussen al heel veel koolstof passief opgeslagen in de bodems. “Vroeger, honderden jaren geleden, was een heel groot gedeelte van Vlaanderen nog bedekt door veen dat enerzijds al heel veel koolstof had opgeslagen én anderzijds ook actief CO2 bleef opnemen. Ondertussen is 90 procent van dat veengebied ontgonnen of ontwaterd. Daardoor verdwijnt het veen, lukt actieve opname niet meer en komt er netto erg veel koolstofdioxide vrij. De Zegge is één van de veenrestanten die we momenteel nog hebben in Vlaanderen. Dat hebben we te danken aan het feit dat het natuurreservaat al zolang beschermd wordt. Hier in ons natuurreservaat hebben we lokaal nog twee tot drie meter diep veen dat nog als opslagplaats voor koolstof dient. Het is dus cruciaal dat we blijven monitoren wat de staat van het veen is en hoe het met de broeikasgasbalans gesteld is”, aldus Emsens.

Complexe metingen

Om de koolstofbalans in beeld te brengen meten we regelmatig op twintig verschillende locaties in De Zegge de emissie van broeikasgassen. Het doel is om aan het einde van het jaar de nettobalans op te kunnen maken. Neemt De Zegge als geheel netto nog koolstof op? Of geven we het vrij, omdat het veen te snel afbreekt?

Het stappenplan om de metingen te doen, volgt een vast stramien:

1. Bovenop de bodem zetten we een afgesloten transparante kamer: een cocon waar zonlicht doorheen kan. De kamer is uitgerust met ventilatoren om de lucht te mengen en met sensoren waarmee we doorlopend temperatuur, luchtvochtigheid en lichtintensiteit meten.
2. Daarop sluiten we een broeikasgas-analyzer aan. Met dit apparaat kan elke seconde de concentratie van koolstofdioxide en methaangas gemeten worden.
3. In de analyzer zit een luchtpomp, die ervoor zorgt dat de lucht uit de afgesloten kamer continu wordt rondgepompt. Zo kan er elke seconde bepaald worden wat de broeikasgasconcentratie in de kamer is. Doen we dat ongeveer vier minuten lang, dan weet je of er netto een afname of een stijging van broeikasgassen is.
4. Dan is het tijd voor een analyse. Dankzij de wifi-verbinding in de kamer, komen de data naar de laptops van de wetenschappers, zodat statistische verwerking kan volgen. Als bijvoorbeeld de koolstofdioxideconcentraties afnemen over de tijd heen dan weten we dat er fotosynthese bezig is en dat de planten in die transparante kamer de koolstof dus aan het opnemen zijn. Soms zien we ook het tegenovergestelde: een stijging. Dat wil zeggen dat de ademhaling van de planten en van de bodem hoger is dan de opname van koolstofdioxide uit de lucht. Dan hebben we dus een verlies van koolstof op dat moment.
5. Deze metingen gebeuren niet één keer, maar meerdere keren, weet Emsens: “Als je een inschatting wil maken van de netto-balans van de uitstoot, dan is het heel belangrijk dat je een jaar lang meet en vooral dat je dat ook elk seizoen doet, telkens in het licht en in het donker”, legt Emsens uit.
6. Dan kan je die data koppelen aan meteorologische data van lichtintensiteit en temperatuur om onderbouwde uitspraken te doen over de netto-opname of -vrijgave van de broeikasgassen dat jaar.

Cruciale kennis

Deze metingen zijn belangrijk voor ZOO Antwerpen, zodat men nauwgezet in de gaten kan houden hoe het met de toestand van het veen in De Zegge gesteld is. Ze zijn ook van grote academische waarde in het algemeen en voor het wetenschapscentrum CRC van ZOO Antwerpen, dat nauw samenwerkt met de Universiteit Antwerpen.

“Maar voornamelijk is het werk dat we hier leveren belangrijk voor beleidsmakers. Politici zetten steeds meer in op vernatting van verdroogde veenbodems, maar als er straks vernattingsprojecten gebeuren, is het cruciaal dat er ook gemeten wordt. Enkel zo kunnen we weten of de inspanningen werken of niet”, legt Emsens uit.

Met die onderbouwde informatie hoopt Antwerp Zoo Foundation (AZF, de conservatiestichting, waaronder De Zegge valt) haar veen te redden. Het gebied heeft het immers niet gemakkelijk. “Het natuurreservaat lijdt sterk onder ontwatering. Het veen ligt er relatief droog bij, droger dan ideaal zou zijn. Hoe droger, hoe sneller het veen afbreekt en hoe meer CO2 er weer in de atmosfeer terechtkomt. Mede door de opwarming van de aarde is er daardoor op lange termijn meer nood aan natte natuur, ook in en rondom De Zegge. Het is heel belangrijk dat we met onze metingen veranderingen in de broeikasgasuitstoot meteen kunnen opvolgen.”

Op korte termijn werkt AZF aan het behoud van het bestaande moerasgebied door zo goed mogelijk de eco-hydrologie te beheren. Dat wil zeggen dat ze de manier waarop water in De Zegge opgenomen, verplaatst, gebruikt en verbruikt wordt, gaat beheren en optimaliseren. Op lange termijn wil AZF de landbouwers die actief zijn rond De Zegge, overtuigen om anders te telen en zo de druk op het gebied te verminderen. AZF moedigt hen aan om in te zetten op teelten die in natte omstandigheden succesvol zijn. Zo lopen hun velden (deels) weer onder water en moeten ze daardoor minder water oppompen. Zo wil AZF de landbouw in de periferie op een duurzame wijze laten samenleven met het reservaat. Enkel op deze manier kan De Zegge van de verdroging gered worden samen met haar unieke fauna en flora zoals de roerdomp, de bruine kiekendief, het porseleinhoen, de ringslang, de waterspitsmuis …

Stap verder: grootschalig meetonderzoek

Het blijft niet bij dit onderzoek in De Zegge. “Het emissie-onderzoek wordt ook gekoppeld aan onderzoek naar microbiële gemeenschappen van bacteriën en schimmels in de bodem. Als planten afbreken dan wordt dat voornamelijk gestuurd door grotere organismen zoals regenwormen die het organisch materiaal als het ware in stukjes knippen, maar anderzijds zijn schimmels en bacteriën verantwoordelijk voor de volledige afbraak. In een composthoop waar heel veel zuurstof is gaat dat proces heel snel, maar in een veen is er nauwelijks zuurstof en heel veel water. Daar overleven regenwormen niet en is die microbiële activiteit veel lager, waardoor de opbouw van veen tot stand kan komen.”

Eén grote vraag dient zich aan: kunnen we die bacteriën en schimmels gebruiken als ‘voorspeller’ voor de uitstoot van broeikasgassen? “Door stalen van de bodem te nemen tijdens onze metingen, kunnen we aan de hand van het DNA in het staal (met de metabarcoding-techniek) te weten komen welke microben er in de bodem zitten. We hopen om de samenstelling van die gemeenschap van schimmels en bacteriën te kunnen koppelen aan de hoeveelheid van uitstoot van methaangas. Dat is op internationale schaal nog weinig gelukt, maar het zou wel een wereld van verschil maken. De metingen van broeikasgassen zijn immers heel arbeidsintensief en duur, waardoor je ze nooit op grote schaal kan uitrollen. Als we echter één of andere zogenoemde ‘proxy’ kunnen bedenken, dan kan je op veel grotere schaal inschatten waar en wanneer de broeikasgassen uit de bodem zullen komen.”