Het gewas als zonnecollector
In de primaire akkerbouw wordt m.b.v. zonlicht kooldioxide en water omgezet in koolhydraten zoals glucose. Dit proces wordt fotosynthese genoemd. Planten gebruiken de glucose als brandstof voor het maken van alle organische weefsels die uiteindelijk als voedsel of voer dienen. Voor de vorming van deze weefsels heeft de plant, naast koolstof, waterstof en zuurstof nog 6 macro-elementen nodig in grote hoeveelheden (kalium, calcium, magnesium, stikstof, fosfor en zwavel) en 8 micro-elementen in kleine hoeveelheden (molybdeen, nikkel, koper, zink, mangaan, borium, ijzer en chloor). In een hydrocultuur worden al deze elementen kunstmatig toegevoegd aan het water dat als wortelmedium dient. In totaal zijn er dus 17 elementen die essentieel zijn voor plantengroei.
De bodem als hulpbron
Bij de vollegrondsteelt, waarbij de bodem als water- en wortelmedium dient, wordt de bodem geacht een onuitputtelijke bron van micro-nutriënten te zijn. Macro-nutriënten daarentegen moeten regelmatig aangevuld worden want die worden in grote hoeveelheden afgevoerd met het geoogste product ten bate van mens en dier. Naast nutriënten vergt de teelt van een gewas gewasbeschermingsmiddelen om ziekten en plagen het hoofd te bieden.
In een duurzaam systeem is het effect op de omgeving, bijvoorbeeld door lekkage van nutriënten en pesticiden, nihil. De invloedsfeer van de akkerbouwer t.a.v. duurzaamheid binnen de totale voedselketen beperkt zich in hoofdzaak tot de bodem die hij beteelt met zijn gewassen. Een akkerbouwer moet het tot zijn plicht rekenen om de bodem minstens net zo goed achter te laten als hij toen hij hem aantrof. Dit is tevens de belangrijkste bijdrage die een akkerbouwer kan leveren aan een duurzame voedselketen: het intact houden cq verbeteren van de natuurlijke hulpbron, de bodem.
De bodem als bioreactor
De akkerbouwer heeft vooral met één grote kringloop te maken: de ontwikkeling van een gewas en de afbraak van oogstresten. Anders dan in andere schakels van de voedselketen produceert een akkerbouwer weinig afval. Wat vooral overschiet is organisch materiaal en dat wordt ter plekke in de kringloop opgenomen. Zijn voornaamste zorg is om nutriënten en pesticiden binnen het systeem te houden of, in het geval van pesticiden, daar af te breken. Het bodemleven en daarmee samenhangend organische stof speelt hierin een hoofdrol. Hierin onderscheidt de vollegrondsteelt zich van hydrocultures.
Cradle to cradle
Om de kringloop te sluiten moet een akkerbouwer nutriënten aanvoeren. Bij voorkeur zijn dit nutriënten die elders als afval of overschot ontstaan. In dat geval kan hij helpen om de kringloop van een derde sluitend te maken. Bij die derde rust ook de verantwoordelijkheid om er voor zorgen dat zijn afval of overschot aantrekkelijk is voor de akkerbouwer, qua prijs en kwaliteit. Dat is een behoorlijke opgave, aangezien een akkerbouwer steeds beter maatwerk wil en moet leveren om zijn 'eigen' kringloop te sluiten. Om die reden maakt een akkerbouwer nog steeds vooral gebruik van kunstmeststoffen waarvan hij de gift nauwkeurig kan doseren en verdelen. De Snoo et al. stellen in 'Agrarisch Natuurbeheer in Nederland' (2016; p82) dat circuliare economie in de grondgebonden landbouw minder toegevoegde waarde heeft dan in veel andere sectoren omdat zij 'al van oudsher een tamelijk circulair karakter heeft'.
Methoden en middelen schieten te kort
Met de huidige middelen en methoden is een akkerbouwer niet in staat om zijn bodem duurzaam te beheren. De kwaliteit van het 'bodemhuis', d.w.z. de bodemstructuur en de daarmee samenhangende bodemfysische eigenschappen, verslechtert waardoor de bodem zijn functie als groeimedium steeds minder goed kan uitoefenen. Hetzelfde geldt voor bodem-ecosysteemdiensten zoals waterbuffering en -zuivering. Hierover is consensus bij akkerbouwers en bodemspecialisten. Ook het bodemleven, aangewezen op het bodemhuis en voedsel in de vorm van organisch materiaal heeft te lijden van de sluipende achteruitgang van de bodemkwaliteit.
Bodemkwaliteit en kringlopen
Met de afnemende m.n. fysische en -biologische bodemkwaliteit wordt het steeds moeilijker om kringlopen op de akker sluitend te maken. Het vergt steeds meer energie, meer nutriënten en meer gewasbeschermingsmiddelen om het zelfde resultaat te boeken. Door klimaatverandering neemt bovendien het risico op niet-sluitende kringlopen toe. Ketenpartijen bieden akkerbouwers weinig of geen incentives voor duurzaam bodembeheer. Het is niet hun verantwoordelijkheid en vaak zelfs niet in hun belang. De verantwoordelijkheid ligt bij de akkerbouwer en hoort daar feitelijk ook.
De bodem als spil van kringlopen in de akkerbouw
Het plan HW2O van de stichting De Hoeksche Waard op de Kaart is bedoeld om een groep akkerbouwers, in een samenwerkingsverband met ketenpartijen en kennisinstellingen, te ondersteunen bij de ontwikkeling en adoptie van nieuwe technieken en methoden om aan te tonen dat bodembeheer in een moderne bedrijfsvoering anders moet en beter kan.