In veengebieden werken micro-organismen in stilte aan een proces met grote gevolgen: de afbraak van veen. Voor haar promotieonderzoek aan de Universiteit Utrecht onderzocht PhD Duygu Tolunay hoe waterkwaliteit, zuurstof en bodemstructuur dit proces sturen en waarom zelfs de diepste, nog natte veenlagen niet veilig zijn voor veenafbraak.
Duygu Tolunay – eigen foto
Veen lijkt op het eerste gezicht een gewone natte bodem, maar in werkelijkheid is het een enorme koolstofopslagplaats. Wereldwijd beslaat veen slechts drie procent van het landoppervlak, maar het bevat bijna een derde van de wereldwijde bodemkoolstof. Onder natte omstandigheden gaat de afbraak van plantenresten extreem langzaam. Zodra het veen echter droogvalt, verandert dat: micro-organismen komen tot leven en zetten de opgeslagen koolstof om in CO₂. Door ontwatering ten behoeve van landbouw is dit proces wereldwijd versneld. Ontwaterde veengebieden zijn inmiddels verantwoordelijk voor zo’n 4 tot 6 procent van de menselijke CO₂-uitstoot. En de gevolgen blijven niet bij klimaatimpact: doordat het organisch materiaal verdwijnt, verliest de bodem letterlijk volume, wat leidt tot bodemdaling. “De motor achter bodemdaling is microbiële activiteit,” legt Tolunay uit. “Zodra veen droogvalt, krijgen microben zuurstof en zetten ze eeuwenoude koolstof om in CO₂. Daardoor verliest de bodem volume en komt het land lager te liggen.”
Diepere lagen, onbekende processen
Veel onderzoek richt zich op de bovenste, droge laag van het veen. Tolunay wilde juist weten wat er dieper gebeurt, in de altijd natte zones waar zuurstof nauwelijks aanwezig is. “We weten dat zuurstof afbraak stimuleert,” zegt ze, “maar in diepere lagen spelen andere processen. Ik wilde begrijpen wat micro-organismen daar activeert.”
In het laboratorium voegde ze stap voor stap zuurstof toe aan veenmonsters om de reactie van micro-organismen te volgen. Ze onderzocht daarnaast de invloed van factoren zoals de herkomst van het veen en de samenstelling van het grondwater, in het bijzonder het gehalte ijzer en zwavel. Tolunay werkte op meetlocaties in Assendelft (Noord-Holland) en Rouveen (Overijssel). De verschillen bleken opvallend. “In Assendelft is het grondwater brak en rijk aan zwavel. Daar zagen we een duidelijke correlatie met hogere afbraaksnelheden,” vertelt ze. “In Rouveen is het water zoeter. Daar zijn de micro-organismen minder actief, maar produceren ze meer methaan.” Het toont aan hoe sterk de chemische samenstelling van het water de afbraak beïnvloedt. IJzer en zwavel kunnen onder zuurstofarme omstandigheden de rol van zuurstof deels overnemen, waardoor afbraak zelfs in natte lagen doorgaat.
De hotspot tussen nat en droog
Een andere belangrijke bevinding: de overgangszone tussen nat en droog veen is een echte hotspot voor microbiële activiteit. “Daar wisselen zuurstofrijke en zuurstofarme omstandigheden elkaar af,” zegt Tolunay. “Dat zorgt voor een dynamisch evenwicht in de natte zone, waarin afbraakprocessen verrassend snel verlopen.” Daarnaast blijkt ook compactie een rol te spelen. Door druk van machines of eigen gewicht kan de doorlaatbaarheid van lucht en water afnemen, wat de microbiële activiteit remt. Dit effect hangt af van hoe ver het veen al is afgebroken.
Van laboratorium naar beleid
De resultaten van Tolunay’s onderzoek zijn niet alleen van academische waarde, maar ook praktisch inzetbaar. Haar metingen helpen om CO₂-uitstoot en bodemdaling nauwkeuriger te voorspellen. Samen met onderzoeker Jim Boonman van het Nationaal Onderzoeksprogramma Broeikasgassen Veenweiden (NOBV) ontdekte ze dat redoxmetingen – die de zuurstofhuishouding in de bodem weergeven – een betrouwbare indicator zijn voor emissies. “Met deze data kun je van microschaal naar landschapsschaal werken,” legt Tolunay uit. “Dat is cruciaal om beleid te maken dat echt aansluit bij wat er onder de grond gebeurt.” Toch benadrukt ze dat techniek alleen niet genoeg is. “Bodemdaling is een samenspel van processen als veenafbraak, consolidatie en kruip. Die wisselen elkaar af in belang, afhankelijk van de tijdschaal. Daarom is samenwerking tussen disciplines en met de praktijk onmisbaar.”
Samen sterker: wetenschap en praktijk in één veld
Die brede samenwerking is precies wat het LOSS-programma bijzonder maakt. Het verbindt onderzoekers uit uiteenlopende vakgebieden – van microbiologie tot economie en governance – en brengt hen in contact met boeren, waterschappen en andere betrokkenen. “Door die kruisbestuiving ontstaan echt nieuwe inzichten,” zegt Tolunay. “Sommige ideeën kwamen rechtstreeks voort uit gesprekken met stakeholders. Daardoor ontdekten we bijvoorbeeld het belang van ijzer en zwavel in het grondwater. Zulke verbanden zie je alleen als wetenschap en praktijk met elkaar in gesprek gaan.”
Volgens Tolunay is dat de kracht van het LOSS-programma: het doorbreekt de grenzen tussen disciplines en zorgt ervoor dat kennis direct toepasbaar wordt. “We hebben elkaar nodig om de complexe puzzel van veenafbraak, broeikasgasuitstoot en bodemdaling op te lossen.”
Nieuwe uitdagingen: verzilting en bewustwording
Na haar promotie startte Tolunay bij de Vrije Universiteit, waar ze haar onderzoek voortzet binnen het NOBV. Haar volgende stap is het bestuderen van de invloed van zout water op micro-organismen. “We weten nu dat waterchemie bepalend is voor microbiële activiteit,” vertelt ze. “De vraag is: wat gebeurt er als het grondwater zouter wordt? Dat is vooral relevant voor onze kustgebieden, waar zeewater steeds verder binnendringt.”
Om haar kennis ook buiten de wetenschap te delen, ontwikkelt Tolunay lesmateriaal over bodemdaling en veenprocessen. “Ik wil nieuwsgierigheid wekken,” zegt ze. “Want pas als mensen begrijpen wat er onder hun voeten gebeurt, kunnen we samen aan duurzame oplossingen werken.”
