Issuu

Ecologie&Milieu

Dieter Anseeuw

Agro- en Biotechniek – 1AGLM

campus Roeselare

TEN GELEIDE

Inhoud

In deze cursus komen volgende topics uit de ecologie aan bod: abiotische factoren en natuurlijke hulpbronnen die het voorkomen of de prestaties van organismen bepalen, biotische interacties tussen individuen, populatiedynamiek, levensgeschiedeniskenmerken, gemeenschapsdynamiek en ecosysteemdiensten.

De powerpoint presentaties die bij deze cursus gebruikt worden, bevatten aanvullende illustraties, afbeeldingen of inforgraphics. Deze dienen ter ondersteuning van het tekstmateriaal Je kan de bestanden terugvinden via het Toledo platform.

Bij aanvang van elk hoofdstuk worden de leerdoelen gedefinieerd. Wanneer je een leerdoel als een vraag formuleert, kan je deze als een potentiële examenvraag beschouwen.

Examen

De evaluatie van dit vak zal gebeuren door middel van meerkeuzevragen zonder giscorrectie. Let op: een meerkeuze examen is niet noodzakelijk ‘makkelijker’ dan een examen waar je zelf de antwoorden moet neerpennen. Elk potentieel antwoord bij de meerkeuzevraag bevat mogelijks een kern van waarheid – zij het soms onvolledig of ongenuanceerd – waardoor je het meest correcte antwoord er pas zal uitpikken als je je leerstof voldoende beheert.

Contact

Bij vragen of problemen kan je contact opnemen met Dieter.Anseeuw@vives.be

Natuurlijke hulpbronnen

In tegenstelling tot abiotische omgevingscondities zijn natuurlijke hulpbronnen “uitputbaar”. Natuurlijke hulpbronnen worden geconsumeerd door organismen: bijvoorbeeld voedsel, zoetwaterreserve, fossiele brandstoffen, ertsen, … worden opgenomen en verbruikt door organismen, maar ook territoriumruimte, nestgelegenheid, enz. kunnen als uitputbare natuurlijke hulpbronnen beschouwd worden, want bijvoorbeeld, eens een holletje door een solitaire metselbij is ingenomen, is het niet meer beschikbaar voor andere metselbijen.

Omdat natuurlijke hulpbronnen uitputbaar zijn, zal er een competitie ontstaan tussen organismen voor deze hulpbronnen. Welke soorten de competitie winnen hangt af van de omstandigheden. In ecosystemen waar abiotische stress (zout, droogte, lichtgebrek, …) sterk limiterend werkt in het voorkomen van organismen, zal de competitie voor natuurlijke hulpbronnen tussen soorten minder groot zijn. In de slikken en schorre bijvoorbeeld is er zout water. Er zijn niet veel planten die tegen zout water kunnen De competitie voor licht is hier dus niet zo groot want er groeien geen bomen of stuiken. In een bos waar veel plantensoorten kunnen gedijen daarentegen is er wel veel competitie voor licht en groeiruimte. De natuurlijke hulpbronnen bepalen (doorgaans) de maximale grootte van populaties die een bepaald ecosysteem op duurzame wijze kan dragen, namelijk de draagkracht of draagcapaciteit van een ecosysteem.

1 De bodem

LEERDOELEN

ü Je kan het ruimtebeslag beschrijven dat de voedselproductie momenteel inneemt en hoe dit in de toekomst kan evolueren in het slechtste en beste scenario.

ü Je kan de evolutie van de open ruimte in Vlaanderen duiden en de gevolgen hiervan voor landbouwgronden en -bedrijven toelichten.

ü Je kent de verschillende bodemstreken in Vlaanderen en je kan schetsen hoe deze ontstaan zijn.

ü Je weet wat bodemstructuur is.

ü Je weet wat de verhoudingen vast-lucht-water zijn in een evenwichtige bodem.

ü Je kan toelichten wat de (negatieve) gevolgen zijn van bodemverdichting.

ü Je kan verklaren hoe de drie factoren zwaartekracht (vb. gewicht van de machine), oppervlakte (vb. bandenbreedte en bandenspanning) en bodemvochtigheid de kans op bodemverdichting (druk) beïnvloeden.

ü Je kan de drie speerpunten waarop de Vlaams overheid inzet inzake erosiebeleid voldoende uitgebreid toelichten.

ü Je kan in voldoende detail toelichten waarom zandgronden nutriëntenarm zijn en kleigronden doorgaans voedingsrijk.

ü Je kan in voldoende detail toelichten wat precies het klei-humuscomplex is en wat diens rol inzake bodemvruchtbaarheid inhoudt.

ü Je kan toelichten welke drie componenten moeten bekeken worden om een bodemkwaliteit te beoordelen.

ü Je kent de invloed van de zuurtegraad op de beschikbaarheid van fosfor, calcium, magnesium en aluminium (en de gevolgen daarvan).

ü Je kan kort enkele belangrijke schakels (exudaten, schimmels, bacteriën, nematoden, regenwormen) uit het bodemvoedselweb en hun belang toelichten.

ü Je kent de drie ecologische groepen van de regenwormen.

ü Je kan toelichten hoe op een duurzame manier aan bodembeheer kan gedaan worden.

De bodem lijkt wel een onuitputbaar medium. Zij ligt letterlijk aan onze voeten en is alom tegenwoordig. We kweken bomen en planten in de bodem en we produceren er ons voedsel in. Foodies en oenologen hebben het over de “terroir” wanneer de smaak van voedselproducten of wijn verandert naargelang het soort bodem.

Van alle bewoonbare landmassa op aarde wordt momenteel quasi de helft gebruikt voor landbouwdoeleinden. Daarvan is 69% graasland en 31% akkerland, maar een derde van dat akkerland wordt evenwel gebruikt om voedergewassen te telen voor de veeteelt. Dat houdt dus in dat meer dan 75% van het totale landbouwareaal gebruikt wordt voor de productie van veevoeder (Roser & Ritchie, 2019).

Naar alle verwachting zal de wereldbevolking in de periode 2020 tot 2050 toenemen van 7,7 miljard tot 9,8 miljard. De vraag naar voedsel zal dus nog aanzienlijk toenemen, en daarmee ook de vraag naar landbouwgrond. Het World Resources Institute (WRI, 2019) berekende dat er zonder verdere stijging van de landbouwproductiviteit nog 32 miljoen km² extra landbouwland noodzakelijk zal zijn. Dat komt overeen met drie keer de oppervlakte van de Verenigde Staten, of 85% van de oppervlakte aan bos die ons op aarde nog rest. In het bijzonder optimistische (zeg maar gerust utopische) scenario waarbij de landbouwopbrengsten per hectare in de toekomst verder toenemen met dezelfde snelheid als de voorbije decennia, dan is ‘slechts’ 5,9 miljoen km² extra landbouwgrond nodig, of tien maal de oppervlakte van Frankrijk (Honnay et al., 2020).

Het mag duidelijk zijn dat de bodem wel degelijk een uitputbare en niet-hernieuwbare natuurlijke hulpbron is waar we bijzonder goed zorg moeten voor dragen.

Vlaanderen kent met een zeer hoge bevolkingsdichtheid (487 inwoners per km2, daar waar het Europees gemiddelde op 111 inwoners per km2 ligt). Dit heeft als gevolg dat de druk op de open ruimte de laatste decennia sterk is toegenomen.

2050

Evolutie van het ruimtebeslag versus nog beschikbare open ruimte in Vlaanderen

Grondschaarste heeft zijn gevolgen voor de economische waarde die aan de grond wordt toegekend. De gemiddelde prijs voor bouwgrond kende de voorbije 15 jaar een stijging van maar liefst 257% (ter vergelijking stegen de woningprijzen in diezelfde periode met 143%). Minstens even interessant is om de evolutie van landbouwgrond te bekijken. Ook hier zien we een fikse stijging in de grondprijzen. In de periode 1995 tot 2006 is de prijs voor landbouwgrond verdrievoudigd van gemiddeld 9.727 euro per hectare (een hectare is 100m x 100m of 10.000m2) naar 27.190 euro per ha. In 2018 bedroeg de gemiddelde prijs reeds 52.137 euro per ha, en in de corona-tijd 2020-2021 is de gemiddelde prijs voor landbouwgrond met 10,3% toegenomen. Besef hierbij dat de meest waardevolle akkerbouwpercelen in de zandleemstreek voor prijzen tot wel 120.000 euro per ha van de hand kunnen gaan. Een gevolg van dergelijke prijsevolutie is dan ook dat meer en meer (industriële) investeerders gaan ‘beleggen’ in

landbouwgronden, wat de prijzen nog meer de hoogte in stuwt Landbouwers krijgen in dat geval vaak nog de kans om de gronden terug te pachten. Grotere landbouwbedrijven boeken over het algemeen hogere economische resultaten dan kleinere landbouwbedrijven, waardoor (haast enkel nog) grote bedrijven in staat zijn om te investeren in grond. Wanneer dus een areaal aan landbouwgrond beschikbaar komt, zijn het vooral grote landbouwbedrijven en industriële grondspeculanten die met elkaar in competitie gaan voor de aankoop. Een logisch gevolg is dan ook dat het aantal landbouwbedrijven afneemt, en de gemiddelde bedrijfsgrootte van de overblijvers toeneemt. In Vlaanderen is het aantal landbouwbedrijven met één derde teruggelopen sinds 2005. De gemiddelde bedrijfsgrootte (oppervlakte aan landbouwgrond per bedrijf) is in diezelfde periode met 50% gestegen naar 26,7 hectare per bedrijf.

1.1 Bodemtypes in vlaanderen

De belangrijkste bodemtypes (= bodemtexturen) in Vlaanderen kan men onderbrengen in vier grote bodemstreken. Deze zijn (1) de kustvlakte met duinen, slikken en schorren en polders, (2) de Zandstreek met de zandgronden van de Vlaamse Vallei in West- en Oost-Vlaanderen en van de Kempen, (3) de Zandleemstreek, en (4) de Leemstreek die elkaar opvolgen op het groot heuvelig interfluvium vanaf de kustvlakte tot aan de Maas.

Bodemkaart van Vlaanderen met aanduiding van de kustvlakte en polders (paars), de zandstreek (blauw), de zandleemstreek (oranje) en de leemstreek (rood).

De bodems van de kustvlakte zijn allemaal ontstaan uit mariene (= zee) afzettingen door een afwisseling van zeespiegelstijgingen en -dalingen. De polders worden gekenmerkt door zware kleigronden met her en der lichtere zandgronden (= oude kreken) Door indijking en ontwatering zijn de bodems er sterk ingeklonken en liggen zij tot 5 meter onder het zeeniveau. De duinen beschermen het hinterland van de zee en bevatten kalkrijk zand die soms een heel specifieke (zeldzame) vegetatie huisvest

De andere bodemstreken kennen een veel oudere ontstaanshistoriek. Doorheen de geschiedenis kende ons klimaat een afwisseling van ijstijden en tussenijstijden. Tijdens de ijstijden nam het volume van de ijskappen aan de polen en elders zeer sterk toe. Bij de voorlaatste ijstijd, een goede 200.000 jaar geleden, reikte het ijs zelfs tot in de buurt van Amsterdam. Al dat water, opgeslagen als ijs, werd echter aan de oceaan onttrokken. Hierdoor daalde de zeespiegel drastisch.

Tijdens de recentste, de Pleistocene, ijstijd (die eindigde ca. 10 000 jaar geleden) werd vanuit het toen droge Noordzee bekken (zeeniveau ongeveer 100 m lager dan heden) veel materiaal opgewaaid en in het binnenland afgezet.

Dit eolisch (=door de wind afgezet) materiaal is over het algemeen fijner naarmate het verder van zijn herkomstgebied (het droge Noordzeebekken) is afgezet. In de vlakke gebieden van Laag-België werd eerst het grovere (= zand) materiaal afgezet (= zandstreek), dat geleidelijk overging in iets lichtere en kleinere korrels (bodems die nu behoren tot de zandleemstreek) en het lichtste materiaal (leem) werd afgezet op de heuvelige gebieden van Midden-België. Merk op dat er niet zoiets bestaat als een “kleistreek”. Klei omvat de allerkleinste bodempartikels en worden enkel afgezet in een waterig milieu. Ofwel wordt klei afgezet op een rustige zeebodem (= mariene klei) ofwel is kleiafzetting geassocieerd met een beek, waterloop of rivier (= alluviale klei).

1.2 Bodemstructuur

Met bodemstructuur bedoelen we de manier waarop bodemdeeltjes samenkleven tot zogenaamde “aggregaten”. Daarbij is organische stof een belangrijk bindmiddel De wijze waarop de bodemdeeltjes gerangschikt zijn - afzonderlijk of aan elkaar klevend tot aggregaten - bepaalt het aantal en de vorm van de holtes (poriën) in de bodem en beïnvloedt dus rechtstreeks de verhouding tussen de vaste bodemfractie, lucht en water.

Een gemiddelde bodem bestaat in de toplaag voor zowat de helft uit poriën en de andere helft uit vast materiaal (minerale bodemdeeltjes en organisch materiaal). Van die poriën zijn iets meer dan de helft waterhoudende poriën en iets minder dan de helft luchtporiën. - 10 500 jaar

Wanneer druk wordt uitgeoefend op een bodem zullen de open ruimten wat in elkaar zakken. Een bodem kent een zekere elasticiteit, maar wanneer de uitgeoefende druk groter is dan de draagkracht van de bodem, dan treedt bodemverdichting op. De grond wordt dan dichter, compacter doordat er minder luchtporiën aanwezig zijn. Dit zorgt ervoor dat de bodem minder goed draineert en dus sneller met water verzadigd is De verzadigde bodem versmeert vervolgens tot modder of bagger. Dergelijke structuren treft men vaak aan onder sporen van trekkers en wagens, vooral wanneer onder natte omstandigheden gereden wordt. Wieldruk neemt namelijk af met de diepte, maar dat gebeurt minder snel bij natte bodems. De met water gevulde poriën zijn minder elastisch en geven de druk tot dieper in de bodem door. De grootte van de druk die een bodem ondervindt, hangt af van:

Ø Het gewicht van de trekker of wagen

Ø De bandenspanning en breedte van de band

Ø De vochtigheid van de grond

Een lagere bandenspanning geeft een lagere druk op de grond. Bij brede banden en bij rupsentrekkers en kooiwielen is bij dezelfde belasting de druk op de grond kleiner dan bij smalle banden. Het gewicht wordt daar immers over een groter oppervlak verdeeld. Vele testen toonden aan dat rijden op een juiste (lagere) bandenspanning leidt tot minder insporing, minder wielslip, meer trekkracht en lager verbruik aan brandstof. Het beste is om met minder dan 1 bar bandendruk het perceel te bewerken.

Grote druk in de ondergrond is een ernstige zaak omdat hierdoor ontstane verdichtingen met gewone grondbewerking niet op te heffen zijn. Het aantal bereidingen of de bereden oppervlakte kan men ook reduceren door minder werkgangen of door vaste rijpaden te gebruiken. Loonwerkers hebben dikwijls te maken heeft met grote transportafstanden en maken vaker gebruik van hogere bandenmaten en ook hogere bandenspanning om slijtage te verminderen. Laat daarmee op wanneer zij uw land gaan bewerken en durf eisen stellen. Vaak is de bandenspanning niet aan de werkzaamheden in het veld aangepast. De praktische oorzaak hiervan is dat transport over de weg de lage spanning niet toelaat. Door het monteren van een drukwisselsysteem kan dit probleem omzeild worden. De grote investering in dergelijke systemen is vaak de reden om ervan af te zien. Temeer omdat een goede bodemgesteldheid niet in geld uit te drukken is.

Plantenwortels vinden minder makkelijk hun weg doorheen een gecompacteerde bodem en zullen minder en kortere zijworteltjes vormen. Hoe meer het wortelstelsel in haar ontwikkeling gehinderd wordt, hoe vatbaarder de plant wordt voor stress en ziekten. Bodemverdichting moet ten allen tijde vermeden worden. Bodemverdichting herstellen is mogelijk, maar vele ingrepen blijken in de praktijk maar tijdelijk te helpen. Cruciaal om een bodem ‘gezond’ te houden, is een bestendige aanvoer van organische stof (bladmateriaal, mulch, compost, …). Organisch materiaal is de motor van het bodemleven, en wie anders dan de bodemorganismen zelf kan er zorgen voor een goede leefomgeving. Zie verder.

1.3 Bodemkwaliteit

Wanneer men spreekt over een bodemanalyse, dan denkt men automatisch in de eerste plaats aan de scheikundige grondontleding. De sterke focus op de mineralogische toestand van de bodem heeft veel te maken met de historische ontwikkeling van de bodemkunde die als wetenschappelijk discipline vooral ten dienste stond van het maximaliseren van landbouwoogsten. De chemische eigenschappen van een bodem worden bepaald door middel van een staal dat geanalyseerd wordt in een scheikundig labo. Dit resulteert in een bodemanalyse met een overzicht van de concentraties aan verschillende nutriënten (voedingsstoffen). De fysische eigenschappen van de bodem hebben vooral te maken met de verhouding vast - vloeibaar - gas (vaste materie en poriën gevuld met lucht of water), of dus met de bodemstructuur. Veel fysische kenmerken (o.a. bodemindringingsweerstand, waterinfiltratiesnelheid, aggregaatvorm, aggregaatstabiliteit, …) worden in het veld bepaald en niet via een staal in een labo. Bodembeheerders (zoals landbouwers) zouden daarom moeten beschikken over de nodige kennis om dat zelf te kunnen uitvoeren. Tot slot zijn er de biologische eigenschappen van een bodem. Naast bodemdieren die je kan zien (zoals regenwormen, springstaarten, mieren, …) is er een hele wereld aan organismen die je met het blote oog niet kan waarnemen, waaronder bacteriën, schimmels, protozoa, nematoden, enz. Vooralsnog is het zeer moeilijk om met een objectieve meetmethode de biologische toestand van een bodem correct in te schatten.

1.3.1

Voedselrijke versus voedselarme bodems

Een veel voorkomend mineraal in bodems is kwarts. De meeste zandkorrels bestaan uit dit mineraal. Kwarts (SiO2) is een zeer verweringsbestendig maar ook chemisch inert (= reageert niet) mineraal. Het is opgebouwd uit één Si+4 en twee O-2 ionen, waardoor de molecule SiO2 elektrisch neutraal en zeer stabiel is. Kwarts (en dus zandbodems) is niet in staat om voedingsstoffen (kationen zoals Ca+2, Mg+2, K+, …) uit de bodemoplossing te binden/ vast te houden, wat verklaart waarom zandbodems zeer (voedsel)arme bodems zijn om aan landbouw te doen.

Klei daarentegen is opgebouwd uit verschillende soorten silicaatmineralen. Deze mineralen hebben allen gemeen dat bij het ontstaan van de silicaatstructuren niet alle ionen altijd in de juiste verhouding aanwezig zijn. Hierdoor vertonen kleimineralen een accumulatie van negatieve ladingen. Deze ladingen moeten geneutraliseerd wordt, hetgeen kan gebeuren door positief geladen ionen (kationen) uit de bodemoplossing.

Organisch materiaal in de bodem (humus genoemd) bestaat uit diverse types van organische zuren (eindigend op -COOH), hydroxylverbindingen (-OH) en fenolen

(aromatische verbindingen met een -OH groep), waarvan het proton (H+) bij niet al te zure pH kan dissociëren. Alsdusdanig ontstaat bij deze humusverbindingen een accumulatie van negatieve ladingen, welke kunnen geneutraliseerd worden door kationen uit de bodemoplossing. De humusdeeltjes zullen daarnaast ook een complexvorming aangaan met kleideeltjes. Gezamenlijk spreekt men daarom van het klei-humuscomplex.

De klei- en de humusfractie in een bodem zijn dus de belangrijkste fracie om minerale voedingsstoffen vast te houden. Het klei-humuscomplex is in staat om voedingsstoffen (uitsluitend kationen!) uit de bodemoplossing vast te leggen om ze dan geleidelijk weer af te geven (uitwisselen). Het vermogen om kationen aan te trekken, vast te leggen en terug uit te wisselen noemt men de kationuitwisselingscapaciteit (of in het engels Cation Exchange Capacity CEC). De hoeveelheid klei, het type kleimineraal en het humusgehalte bepalen de grootte van de CEC van een bodem. Hoe meer klei en humus in de bodem, hoe meer voedingselementen de bodem kan vasthouden. Hoe groter de zandfractie (kwarts) in de bodem, hoe minder voedingselementen de bodem kan vasthouden.

Merk op dat anionen (negatief geladen ionen) niet vastgehouden worden door het klei-humus complex. Anionen die niet door planten of micro-organismen worden opgenomen en vastgelegd in hun weefsel zijn onderhevig aan uitspoeling. Vandaar dat nitraat (NO3 -) zo sterk in de aandacht staat in de mestregelgeving. Alle nitraat die op het einde van het groeiseizoen in de bodem aanwezig is, maakt kans om uit te spoelen en eutrofiëring van ons oppervlakte- en grondwater te veroorzaken. Daarom is elk landbouwbedrijf onderhevig aan een controle op nitraatresidu in de percelen in de periode tussen 1 oktober en 15 november. Hierbij wordt de resthoeveelheid nitraat gemeten op verschillende dieptes in de bodem (30, 60 en 90cm) en de (kans op) uitspoeling geëvalueerd. De nitraatresidu moet zich beneden een welbepaalde waarde bevinden, of anders kan de landbouwer gesanctioneerd worden voor het niet naleven van de mestwetgeving.

1.3.2 Bodemerosie

Bodemerosie is een proces waarbij bodemdeeltjes losgemaakt en verplaatst worden door water, wind of bodembewerking. Erosie verwijdert de waardevolste bovengrond welke een hoge proportie heeft aan organisch materiaal en fijnere minerale fracties die de planten voorziet van water en voedingsstoffen. Onder normale omstandigheden, bestaat er een evenwicht tussen bodemvorming en –verwijdering. Wanneer de bodem voldoende bedekt is met vegetatie zal bodemverwijdering slechts een traag proces zijn. Door menselijke activiteit worden de processen echter versneld, waardoor we niet meer spreken van natuurlijke erosie maar van versnelde erosie

Experts bestuderen erosie al jaren. Zij schatten dat in de zandleemstreek elk jaar 5 ton per hectare vruchtbare landbouwgrond verloren gaat; dit komt overeen met een middelgrote container gevuld met de beste grond van het perceel. In de leemstreek loopt dit zelfs op tot 7 à 10 ton per ha. Op zeer erosiegevoelige percelen kan tot meer dan 20 ton kostbare grond per hectare verdwijnen. Dit gebeurt elk jaar opnieuw. Erosie veroorzaakt problemen op de akkers zelf, zoals opbrengstverliezen door het wegspoelen of bedelven van (kiem)planten, en een dalende bodemvruchtbaarheid op lange termijn. Een groot deel van het geërodeerde materiaal zorgt ook voor tal van stroom- afwaartse problemen, zoals modderstromen op wegen en in woonwijken, vervuiling en dichtslibben van waterlopen, verstopping van riolen, en nog veel meer.

Alhoewel het voor elke landbouwer maar al te logisch lijkt dat erosie een probleem is die krachtdadig moet aangepakt worden, tonen gegevens uit verschillende regio’s van Noord-Europa aan dat de frequentie van wateren modderoverlast stroomafwaarts van hellende akkerbouwgebieden toegenomen is over de laatste decennia. Dit wordt vooral toegeschreven aan:

Ø Wijzigingen in het bodemgebruik: toename van teelten die de bodem minder bedekken en/ of vasthouden (zoals erwten, aardappelen, maïs, enz.), het scheuren van weilanden, ...;

Ø De schaalvergroting en intensifiëring in de landbouw: op de steeds groter wordende akkers kan het water ongehinderd afstromen en in kracht toenemen;

Ø Een afname van de bodemkwaliteit: bodems verliezen hun stabiele kruimelstructuur o.m. door een afname van het organische stofgehalte en wijzigingen in het bodemleven en de bodem-pH als gevolg van een verminderd gebruik van stalmest ten voordele van drijfmest, gewijzigde teeltrotaties met minder granen en meer snijmaïs en hakvruchten (minder oogstresten) , intensievere bodembewerking, enz... Bovendien zijn de bodems meer en meer onderhevig aan verdichting door het gebruik van zware landbouwmachines;

Ø Een gebrekkig ruimtelijk beleid, waarbij steeds meer woningen ingeplant worden in gebieden met een hoge kans op overstromingsproblemen.

Om erosie een halt toe te roepen, heeft de Vlaamse overheid een wetgevend kader gecreëerd dat drie grote luiken omvat:

Het Erosiebesluit (Vlaamse Regering, 2010) regelt de subsidiemaatregelen die gemeenten kunnen krijgen van het Departement voor Leefmilieu Natuur en Energie voor het opstellen van een gemeentelijk erosiebestrijdingsplan, het uitvoeren van bepaalde erosiebestrijdingswerken (75% van de totale kosten; de Provincie WestVlaanderen subsidieert hier ook nog eens 15%) en voor de begeleiding door een erosiecoördinator.

Gemeentelijk erosiebestrijdingsplan

Een gemeente kan het erosiebestrijdingsplan zelf opmaken of die opdracht geheel of gedeel- telijk aan een dienstverlener toevertrouwen. Het gemeentelijk erosiebestrijdingsplan bevat minimaal de beschrijving van de knelpunten, de maatregelen en de kostenraming voor de uit- voering van deze maatregelen. De administratie stelt daarvoor een code van goede praktijk ter beschikking. De oppervlakte die in aanmerking komt voor subsidie omvat zones waar bodemerosie en modderoverlast optreden en hun brongebieden.

Erosiecoördinator

Een gemeente kan in samenwerking met minstens één andere gemeente een erosiecoördinator aanstellen. Het betreft een werknemer van een externe dienstverlener, die vertrouwd is met het gebied en over voldoende expertise beschikt op het vlak van erosiebestrijding. De samenwerkende gemeenten moeten beschikken over een goedgekeurd erosiebestrijdingsplan.

De beheerovereenkomsten die individuele landbouwers kunnen aangaan met de Vlaamse Landmaatschappij (VLM) en zo een vergoeding ontvangen voor het nemen van bepaalde kleinschalige erosiebestrijdende maatregelen.

De Nieuwe Randvoorwaarden Erosie: Sinds 2014 werden stapsgewijs verplichtingen opgelegd voor percelen die gelegen zijn in de twee meest risicovolle erosiegevoeligheidsklassen (rood en paars; om te weten in welke klasse jouw percelen zich bevinden, kan men de erosiegevoeligheidskaart raadplegen via www.dov.vlaanderen.be). Voor de andere erosiegevoeligheidsklassen worden ze aanbevolen. De verplichtingen zijn afhankelijk van de erosiegevoeligheidsklasse en de teelt. Enkele voorbeelden van opgelegde verplichtingen zijn: het verplicht inzaaien van

een groenbedekker voor 1 December, verplicht niet-kerende bodembewerking, verplicht behoud van oogstresten, het aanleggen van een grasbufferstrook (een grasbufferstrook ligt dwars op de helling en dient om bodemdeeltjes af te vangen van afstromend water), het aanleggen van een grasgang (een grasgang ligt evenwijdig op de helling en dient om de bodem te fixeren op plaatsen waar steeds erosiegeulen ontstaan), ...

Indeling van Vlaanderen in verschillende erosiegevoeligheidszones

1.4 Het bodemvoedselweb

Voor al het bodemleven geldt: het heeft energie nodig om te overleven. Hoewel enkele bacteriën hun energie uit zwavel, stikstof of zelfs ijzerverbindingen kunnen halen, moeten quasi alle overige organismen hun energie halen uit koolstofverbindingen om te blijven leven. Organische koolstof kan komen uit plantenresten of de uitwerpselen of overblijfselen van andere organismen. Net zoals bovengronds, heerst in de bodem een strijd van eten en gegeten worden. We spreken van een bodemvoedselweb

Planten nemen via hun wortelstelsel water en voedingsstoffen op uit de bodem, maar het grootste deel van de energie genereert de plant uit fotosynthese. Een aanzienlijk deel van de organische verbindingen die planten aanmaken, worden gebruikt om chemische stoffen te produceren die ze via hun wortels uitscheiden. Deze uitscheidingen zijn exudaten. Exudaten komen uit de wortel onder de vorm van koolwaterstofverbindingen (koolhydraten) en proteïnen (eiwitten). De aanwezigheid van exudaten zorgt voor het aantrekken en voeden van specifieke nuttige bacteriën en schimmels in de bodem, die leven van deze exudaten en van afgestorven plantencellen die bij de groei van de wortels vrijkomen. Dit vindt allemaal plaats in de rhizosfeer, een zone die zich ongeveer twee millimeter rond de wortels bevindt.

Onderaan in het bodemvoedselweb bevinden zich de bacteriën en schimmels, die onder meer aangetrokken worden door de wortelexudaten en deze opeten. Op hun beurt worden deze organismen opgegeten door grotere microben, nematoden en protozoa die ze voornamelijk voor de organische koolfstof eten zodat hun metabolisme kan blijven draaien. Alles wat zij niet nodig hebben wordt afgescheiden als afval in een vorme die de planten rechtstreeks kunnen opnemen. Bovendien vindt dit voornamelijk in de rhizosfeer plaats, zodat de plantenwortels er onmiddellijk bij kunnen. Planten hebben als het ware een grote controle op het bodemvoedselweb en doen daar hun voordeel mee. Verschillende soorten organismen mineraliseren verschillende soorten voedingsstoffen. Onderzoek blijkt aan te tonen dat planten kunnen bepalen welke voedingsstoffen zij in de rhizosfeer ter beschikking stellen en dus welke soorten schimmels en bacteriën zij aantrekken. Gedurende het groeiseizoen nemen de populaties van die schimmels en bacteriën toe en weer af, afhankelijk van de hoeveelheid en de soort exudaten die de planten produceren. Dus als je ze hun gang laat gaan, dan produceren planten exudaten waarmee ze specifieke organismen aantrekken (en indirect ook nematoden en protozoa). Hun overleving hangt deels van van de interactie tussen deze microben. Door in te grijpen op het bodemleven (bijv. via bodembewerking, pesticidengebruik, …) beïnvloedt de mens ook (dikwijls ongewild en onbewust) de plantengroei.

De protozoa en nematoden die predateren op de schimmels en bacteriën die door de exudaten worden aangetrokken, worden op hun beurt opgegeten door onder andere geleedpotigen (insecten, mijten, spinnen, springstaarten, …) en regenwormen. Deze staan dan weer op het menu van vogels, mollen en andere dieren.

Tijdens het zoeken naar eten bewegen de leden van een bodemvoedselweb zich doorheen de bodem en beïnvloeden de bodemstructuur. Bacteriën zijn zo klein dat zij zich ergens aan vastplakken, anders spoelen ze weg. Doet doen ze door een slijmlaag te produceren. Een bijkomend effect is dat de bodemdeeltjes ook aan elkaar kleven .

Schimmeldraden groeien ook tussen de bodemdeeltjes, hechten zich eraan vast en rijgen ze aan elkaar tot aggregaten. Wormen, samen met insectenlarven, mollen en andere gravende dieren, maken gangenstelsels waardoor lucht en water de bodem kunnen binnenkomen en weer verlaten.

Wanneer een organisme sterft, wordt het voer voor andere leden van de bodemgemeenschap. Zo worden voedingsstoffen die opgeslagen zitten in het lichaam van een organisme doorgegeven. Van schimmels of bacteriën sterven en ontbinden die in de rhizosfeer kunnen de voedingstoffen opgenomen worden door de plant. Zonder dit voedselweb zouden de meeste belangrijke voedingsstoffen uit de bodem spoelen. Nu blijven ze behouden in de lichamen van het bodemleven. Wanneer men chemische kunstmeststoffen gebruikt, komt een klein deel ervan in de rhizosfeer waar het kan opgenomen worden door de planten, zal een ander deel chemisch kunnen binden op het klei-humus complex, maar zal een aanzienlijk deel verdwijnen in het grondwater. Voor organisch gebonden voedingsstoffen geldt dit niet. Deze zijn ‘geïmmobiliseerd’ zoals dat heet. Als de planten zelf sterven en ontbonden worden, dan worden de voedingsstoffen die zij bevatten opnieuw geïmmobiliseerd in de schimmels en bacteriën waar ze door verteerd worden. In kindertaal zou je kunnen zeggen dat bodemschimmels en bacteriën lijken op kleine mestzakjes, want ze bevatten stikstof en andere voedingsstoffen die ze uit exudaten en ander organisch materiaal halen. De protozoa en nematoden lijken op meststrooiers. Ze komen langs in de rhizosfeer waar ze schimmels en bacteriën eten. Ze nemen die voedingsstoffen op die ze nodig hebben en scheiden de overige voedingsstoffen uit als afval op een andere plaats.

Een gezond bodemvoedselweb is er een dat niet verstoord wordt door ziekteverwekkende organismen. Tenslotte zijn niet alle bodemorganismen heilzaam.

Een grote en diverse bodemgemeenschap kan echter de lastposten in bedwang houden door concurrentie om exudaten of andere voedingsstoffen, lucht, water en ruimte. Er zijn ook nog andere effect: de netten of webben die schimmels rond wortels vormen, dienen als fysieke barrières tegen pathogene schimmels en bacteriën. Bacteriën bevolken oppervlakten zo doeltreffend dat er geen plek meer is voor anderen om zich te hechten. Als iets (bijv. pesticiden) deze schimmels of bacteriën aantast waardoor hun aantallen afnemen, dan kan de plant gemakkelijker aangevallen worden door een ziekteverwekker.

Speciale bodemschimmels, de mycorrhizale schimmels, vestigen zich in een symbiose met plantenwortels, waardoor die niet alleen een fysieke bescherming krijgen, maar ook nog voedingsstoffen aangeleverd krijgen. In ruil voor exudaten leveren deze schimmels water, fosfor en andere voedingsstoffen aan de plant.

Organische stof vormt de motor voor het bodemleven. Samen met huisvesting (een goede bodemstructuur) is voedselvoorziening (organisch materiaal) een belangrijke voorwaarde om biologisch leven te laten floreren. Omwille van zijn complexiteit valt het bodemleven moeilijk te vatten/meten. Veel soorten zijn nog ongekend. Ook genetische profiling laat vaak nog niet toe om tot op soortniveau te gaan. Bovendien verschilt de samenstelling aan bacteriën, schimmels en andere bodemorganismen zeer sterk zowel in tijd (dagcycli, maandcycli, seizoenscycli, …) als in ruimte (een nattere plek, een drogere plek, enkele centimeters dieper tref je al een gans andere gemeenschap aan). Het heeft met andere woorden weinig zin om conclusies te trekken over het bodemleven op basis van een momentopname van enkele soort(en).

Regenwormen zijn voorlopig de meest toegankelijke groep van bodemdieren om te monitoren. Onderzoek heeft ook reeds aangetoond dat het vrij goede bio-indicatoren zijn voor bodemkwaliteit. Regenwormen zijn bijvoorbeeld gevoelig voor bodemeigenschappen zoals luchtvolume, zuurtegraad, vochtigheid, polluenten, enz. In Nederland en België komen zo’n 25-tal verschillende soorten regenwormen voor. Grofweg onderscheiden we vier ecologische groepen: compostwormen (meestal felrood en enkel in composthopen terug te vinden, houden van een warme, vochtige omgeving), epigeïsche regenwormen (kleine strooiselwormen die leven in het bladstrooisel), endogeïsche regenwormen (middelgrote horizontaal gravende bouwvoorwormen die leven van het organisch materiaal in de bodem) en anekische regenwormen (grote dieptependelaars die leven in permanente verticale gangen, vaak meer dan 1 meter diep, en komen eten aan de oppervlakte).

1.5 Bodembeheer in functie van het bodemvoedselweb

De laatste jaren beginnen meer en meer plantentelers, landbouwers en ook tuinaanleggers rekening te houden met de biologische component van de bodem. Gesteund door zowel wetenschappelijk onderzoek als door subsidies om duurzaam te

telen, schakelen kwekers steeds meer groenbemesters, compost, mulch en compostthee in hun dagelijkse praktijk, of verlaten ze zelfs helemaal de conventionele teelttechnieken. Compost, mulch, compostthee en soms mycorrhizale schimmelmengsels zijn de hulpmiddelen om het bodemvoedselweb te onderhouden en beheren. Deze hulpmiddelen voeden de microben die op hun beurt de planten voeden.

Lang voordat het bodemvoedselweb onder de wetenschappelijke aandacht kwam, werd compost al toegepast. Het is een beproefd, effectief middel om planten te laten groeien. Goed gemaakte compost bevat quasi alle bodemvoedselweb organismen: schimmels, bacteriën, protozoa en nematoden; en het bevat heel wat voedingsstoffen die door planten kunnen opgenomen worden. Composteerbare materialen worden vaak in twee categorieën opgedeeld: bruine organische materialen rijk aan moeilijker verteerbare koolstofverbindingen (oa. gevallen bladeren, bast, houtspnippers, twijgen, …) voeden de schimmels; terwijl groene materialen rijk aan stikstof en makkelijk verteerbare suikers (oa. grasmaaisel, onkruid, keukenresten, …) de bacteriën voeden. Het is mogelijk om de materialen zo te kiezen dat het eindproduct van de compostering eerder schimmeldominant, eerder bacteriedominant of uitgebalanceerd is. Mulchen is het aanbrengen van een laag onverteerd (blad)materiaal om de bodem mee te bedekken. Mulch is een vorm van koude compost: het warmt niet op maar zal wel verteren na verloop van tijd. Door verschillende soorten organisch materiaal aan te leveren kan men verschillende leden van het bodemvoedselweb stimuleren. Ook hier geldt dat mulch van gerijpte, bruine organische materialen de schimmels voedt en een mulch van verse, groene organische materialen de bacteriën voedt. Actief beluchte compostthee is een vloeistof die gemaakt wordt door compost (ca. 2,5 kg op 100 liter) in belucht water te laten ‘brouwen’ gedurende 24 à 36 uur. Een goed aangemaakte compostthee bevat dezelfde nuttige organismen als de compost waaruit hij gemaakt is. Compostthee kan ook op de plantenbladeren gespoten worden, wat lijkt te resulteren in een concurrentiestrijd tussen nuttige organismen in de compostthee en de pathogenen op het blad om voedsel en ruimte. In de boomkwekerij wordt dit reeds door een aantal telers frequent toegepast. Commercieel beschikbare mycorrhizale schimmelpreparaten kunnen toegediend worden aan de zaden of de wortels van de planten. Door deze sporen toe te voegen kan de symbiose met deze schimmels hersteld worden waar zij ontbreken.

Het stimuleren van het bodemvoedselweb leidt niet alleen tot gezondere, productievere planten, maar planten lijken ook beter om te kunnen met droogtestress tijdens droge periodes.

2 Water

LEERDOELEN

ü Je kan duiden hoe schaars beschikbaar zoetwater is voor de mens

ü Je kan de verschuivingen in het neerslagregime in Vlaanderen toelichten (totale neerslag, zomertekorten, piekneerslag, …)

ü Je kan duiden waarom Vlaanderen zeer kwetsbaar is inzake waterbeschikbaarheid.

ü Je kan het begrip urban heat island uitgebreid toelichten.

ü Je kan toelichten hoe het is gesteld in Vlaanderen met onze grondwatervoorraden en met onze diep bodemwatervoorrraden, en je kan duiden hoe we hier het beste kunnen aan werken.

ü Je kan het probleem (en de evolutie) van eutrofiëring voor Vlaanderen schetsen en de voornaamste oorzaken toelichten.

ü Je kan de verschillende stappen van de waterzuivering benoemen en beschrijven.

ü Je kan het proces van nitrificatie en van dentrificatie in detail beschrijven.

2.1 Water: tekort of teveel?

Ongeveer 71% van het aardoppervlak is bedekt met water. Bijna alle water zit in de oceanen. Het grootste deel is dus zoutwater en slechts 2,5% is zoet water. Amper 0,26% van deze zoetwatervoorraad is rechtstreeks beschikbaar (bereikbaar en niet te veel vervuild) voor menselijke consumptie. Water is dus een schaars goed.

Alhoewel je zou denken dat het in Vlaanderen veel of voldoende regent, horen we de laatste jaren – als gevolg van de klimaatverandering – wel vaker berichten over droogteproblemen, neerslagverandering en te lage grondwaterstanden. Bekijk hierover de video van prof. Marijke Huysmans op de website van Universiteit van Vlaanderen

https://www.universiteitvanvlaanderen.be/college/hebben-we-echt-een-tekort-aangrondwater

Het watersysteem in Vlaanderen kent de laatste decennia toenemende neerslagtekorten tijdens het hydrologisch zomerseizoen (Willems et al., 2020).

Bovendien vertoont de hydrologische cyclus meer intensieve piekregens, waarbij veel neerslag op korte tijd valt, wat frequentere problemen oplevert voor de stedelijk rioleringssystemen (Willems et al., 2012)

Opmerkelijk is dat Vlaanderen, omwille van zijn hoge bevolkingsdichtheid (dus hoog waterverbruik) en afwezigheid van grote rivieren zeer slecht scoort op vlak van waterbeschikbaarheid. Met een waterbeschikbaarheid van 1480 m3 per persoon per jaar staat Vlaanderen er zelfs slechter voor dan diverse Zuid-Europese landen, die nochtans gekenmerkt worden door warme, droge zomers.

De versnelde afvoer van regenwater door de rechtgetrokken en ingedijkte rivieren, de vele grachtensystemen en drainagesystemen om akkers te ontwateren, de vele gecompacteerde bodems en de hoge urbanisatiegraad maken Vlaanderen bijzonder kwetsbaar voor toenemende droogte. Wereldwijd zijn er maar 22 landen met een grotere waterstressindex dan België (World Resources Institute, 2019)

De natuurlijke hydrologische cyclus zal onder invloed van urbanisatie wijzigingen vertonen in neerslag (precipitatie) en verdamping (evaporatie). Dit staat ondermeer in verband met het urban heat island (stedelijk warmte eiland) effect. Het urban heat island effect duidt op het karakteristieke warmtepatroon dat een stedelijke nederzetting vertoont in vergelijking met het omgevende platteland en werd reeds in de vroege 19de eeuw wetenschappelijk beschreven door de meteoroloog Howard (1818-1820). Steden vertonen een temperatuur die gemiddeld 5 à 10°C hoger ligt dan het omringende platteland. Dit komt doordat steden, opgetrokken uit beton, baksteen

en andere materialen die makkelijk warmte absorberen, sneller opwarmen en die warmte ook trager terug afgeven, dan rurale oppervlakten, waar planten via o.a. bladreflectie en evapotranspiratie de temperatuurvariaties meer matigen In dit warmere stedelijk microklimaat zullen bodems en andere oppervlakten meer water verdampen, en ook planten en bomen zullen meer transpireren om hun temperatuur onder controle te houden en in hun vochtbehoefte te voldoen. Verder is aangetoond dat ter hoogte van grote steden de neerslaghoeveelheid gemiddeld lager is dan in het omliggende platteland, waar de koelere lucht gaat condenseren en sneller aanleiding geeft tot neerslagvorming dan boven de warmere stad.

Een ander belangrijk effect van urbanisatie is dat neerslagwater minder makkelijk kan insijpelen en een grotere run-off veroorzaakt in vergelijking met ruraal gebied. Dit kan ertoe leiden dat bij intensieve neerslag piekvolumes niet door de antropogeen aangelegde drainagesystemen kunnen vervoerd worden met (lokale) overstromingen als gevolg.

Verharding belemmert de infiltratie van neerslagwater. In combinatie met de verminderde neerslag en de versnelde afvoer van (regen)water door het rioleringstelsel resulteert dit in een reductie van het grondwaterpeil in stedelijke

gebieden. Behalve de belemmerde infiltratie waardoor watervoerende lagen nauwelijks of niet worden aangevuld, worden aquifers ter hoogte van een stad immers ook veelvuldig aangeboord om water op te pompen. Deze verdroging van de ondergrond kan ook belangrijke geomorfologische gevolgen met zich meebrengen: Zo is Venetië door het oppompen van grondwater al 22 cm gezakt sinds 1900 (als gevolg van het inklinken van de venige ondergrond) en doen zich de laatste decennia (in combinatie met El Nino) steeds vaker overstromingsproblemen met zeewater voor.

De grondwaterstanden in Vlaanderen worden éénmaal per maand online gepubliceerd en kan men bekijken via https://www.dov.vlaanderen.be/portaal/?module=verkenner à grondwater à grondwateronderzoek à grondwaterstandindicator

De laatste jaren is het aandeel van zeer lage freatische grondwaterstanden vaak erg hoog. Percentages boven de 40%, 50% of zelfs hoger zijn de laatste jaren vaak bereikt. Sinds 2017 zien we veel vaker hoge percentages zeer lage grondwaterstanden. De 16 hoogste waarden vinden we allemaal in de laatste drie jaar. Sinds juni 2018 zien we bovendien geen percentages meer onder de 15% terwijl voordien het merendeel van de maanden een waarde onder de 15% had (Huysmans, 2020a).

In het voorjaar en zomer merken we de laatste jaren meer droogtedagen (zie eerder) maar op jaarbasis valt er in België nog steeds ongeveer evenveel regen (820mm) als voorheen (KMI). Dit betekent dat de regen meer geconcentreerd en op korte tijd valt. Zoals eerder aangegeven, ligt de combinatie van een groot waterverbruik (oppompen) en een grotere run-off (snellere waterafvoer en minder infiltratie in de bodem) aan de basis van de alsmaar zakkende freatische grondwaterstanden. Annabel Vaessens, onderzoekster aan de Vrije Universiteit Brussel, berekende hoe de grondwaterstanden in de ondiepe ondergrond in de provincie Limburg zouden veranderen als we meer of minder gaan oppompen of als er meer water kan infiltreren om het grondwater te voeden. Als we 20% minder zouden oppompen, zou de grondwatertafel in de provincie Limburg gemiddeld 5 cm stijgen. Als de grondwatervoeding met 20% zou stijgen door meer infiltratie, dan zou de gemiddelde grondwaterstand in de ondiepe watervoerende lagen in de provincie Limburg met 55 cm stijgen. Elf keer zoveel dus als bij 20% minder oppompen. In Vlaanderen wordt gemiddeld ongeveer 10% van de grondwatervoeding opgepompt. 20% van de infiltratie is dus veel meer water dan 20% van het opgepompte volume grondwater. Daarom hoeft het niet te verbazen dat we (in Vlaanderen) best inzetten op het meer vasthouden van water en laten infiltreren in de bodem (Huysmans, 2020b)

Diep grondwater in watervoerende lagen of aquifers reageert veel trager op wat er aan de oppervlakte gebeurt, zoals de verminderde infiltratiecapaciteit van onze bodems of op droogte. Het duurt tientallen jaren vooraleer de effecten daarvan merkbaar worden in de diep grondwaterreserves. Het diep grondwater werd/wordt echter wel sterk aangesproken (opgepompt) door bepaalde industriële actoren, zoals de textielindustrie en de diepvriesindustrie, twee sectoren die sterk vertegenwoordigd zijn in de provincie West-Vlaanderen. Er is de laatste decennia zo veel diep grondwater opgepompt dat ook die reserves sterk zijn afgenomen. Het herstel van deze diep grondwatervoorraden is niet evident en neemt tientallen jaren in beslag. Diep in de ondergrond van West-Vlaanderen hebben we dus te kampen met ernstige verdroging,

waardoor het beleid beslist heeft om nog nauwelijks of geen (nieuwe) vergunningen af te leveren om diep grondwater te mogen oppompen.

2.2 Eutrofiëring/vervuiling

Uiteraard is iedereen het erover eens dat we over zuiver water moeten kunnen beschikken. Anderzijds is in het dichtbevolkte Vlaanderen de impact van menselijke activiteiten (industrie, landbouw, houshoudens, …) op het oppervlaktewater niet weg te denken. Daarom zijn minimum vereisten vooropgesteld waaraan oppervlaktewater moet voldoen (zie cursus Wetgeving > VLAREM). Een belangrijk wetgevend kader is de Europese Kaderrichtlijn Water die moet zorgen voor het veiligstellen van de watervoorraden en waterkwaliteit in Europa en tevens de gevolgen van overstromingen en droogte wil afzwakken. Volgens de Europese regels moesten onze wateren tegen 2015 schoon zijn. Bovendien mag er geen verdere achteruitgang van de waterkwaliteit meer zijn. Dit werd door Vlaanderen niet behaald (zie hieronder). Intussen bevinden we ons al in de derde (!) uitstelperiode en worden we geacht om tegen 2027 over een goede waterkwaliteit te beschikken.

In Vlaanderen werd deze kaderrichtlijn vertaald in het decreet Integraal Waterbeleid. De Vlaamse Milieu Maatschappij (VMM) is de overheidsinstantie die de kwaliteit van ons milieu (dus ook het water) monitort en hierover rapporteert. Ondanks dat de algemene fysico-chemische kwaliteit van het oppervlaktewater in Vlaanderen er de laatste decennia op vooruitgegaan is, is er momenteel nauwelijks nog verbetering merkbaar. Meer zelfs, de meetgegevens van 2018 toonden aan dat bij maar liefst 38% van de meetpunten (tegenover 28% het jaar ervoor) te veel nitraat en fosfaat in het water werd aangetroffen. Vlaanderen komt hiermee echt in de problemen. WestVlaanderen kende de sterkste toename van het aantal overschrijdingen met 70% in het Leiebekken en 62% in het Ijzerbekken. De voornaamste oorzaak van de te hoge nitraat en fosfaatconcentraties in het oppervlaktewater valt te zoeken bij het mestgebruik in de landbouw (VMM, 2019). Ondanks de MAP regelgeving, die soms reeds als zeer streng wordt ervaren, blijkt er nog steeds te veel uitspoeling van meststoffen in het oppervlaktewater op te treden. Daartegenover staat dat de uitstoot door bedrijven en gezinnen naar het oppervlaktewater wel degelijk verder verminderde in 2019 (VMM, 2020a). Desalniettemin doen onze buurlanden met een rioolzuiveringsgraad van 99% voor Nederland en 97% voor Duitsland het opmerkelijk beter dan Vlaanderen waar slechts 83% van het rioolwater gezuiverd wordt vooraleer het in een waterloop terecht komt.

Percentage van de metingen met overschrijding van de normen (VMM, 2019)

Het probleem van een te hoge concentratie aan nitraat en fosfaat (= eutrofiëring) in het oppervlaktewater is dat dit aanleiding geeft tot een sterke algengroei en in warme periode zelfs algenbloei. Ondergedoken waterplanten gaan afsterven door lichtgebrek in deze groene soep. Samen met de opstapeling van afgestorven organisch materiaal op de bodem leidt dit bij momenten tot zuurstoftekort en vissterfte. Algenbloei, met name wanneer blauwalgen zich exponentieel gaan vermenigvuldigen, kan leiden tot een hoge aanwezigheid van giftige eiwitten (toxines), waardoor het water noch gedronken noch bezwommen mag worden.

2.3 Waterzuivering

Zoals eerder beschreven is slechts 0,26% van de zoetwatervoorraad makkelijk bereikbaar en niet (te veel) vervuild om te kunnen dienen voor menselijke consumptie. Het is dan ook cruciaal om zorg te dragen voor de kwaliteit van de beperkte zoetwaterreserve die er is. Het zuiveren van ons afvalwater alvorens te lozen, is dan ook een must, die in de VLAREM wetgeving is ingeschreven Velen onder jullie zullen hetzij professioneel, hetzij privé voor jullie aquarium, vijver of IBA (Individuele Behandeling voor Afvalwater) vroeg of laat wel eens in contact komen met waterzuivering. Het werkingsprincipe van waterzuivering is relatief eenvoudig en bestaat steeds uit minstens twee stappen, eventueel nog gevolgd door een derde zuivering.

Mechanische vuilverwijdering

De eerste stap in de waterzuivering is steeds een mechanische verwijdering van de grotere en kleinere (zwevende) vuildeeltjes. Dit kan gebeuren door middel van een bezinkingsbekken waar het (zwevend) vuil sedimenteert en geregeld verwijderd wordt, een vortex (wervelfilter), een zeef(bocht), een trommelfilter, borstels, sponsen, en dergelijke meer. Het doel van de mechanische filterstap is om (1) (organisch) afval uit het water te verwijderen vooraleer het kan ontbinden en (2) om verstopping te voorkomen van de biologische filter in de volgende stap van de waterzuivering. Dit is ook de énige stap in de waterzuivering waar afval effectief verwijderd wordt uit het water. In feite lost dit het probleem niet op, want men blijft nog steeds over met het vast afval/slib dat ergens gestort moet kunnen worden. Het afvalprobleem wordt dus eigenlijk letterlijk en figuurlijk verlegd.

Voorbeeld van een zeefbocht en een trommelfilter als mechanisch filtratie stap

Biologische zuiveringstap

Tijdens de biologische zuivering zorgen aerobe micro-organismen voor de afbraak van de organische vuilvracht en de omzetting (geen verwijdering!) van nutriënten Grofweg onderscheiden we hierbij twee processen:

- Oxidatie: in een zuurstofrijke omgeving (vandaar eerst de mechanische filtering: om verstopping en zuurstofloze condities in deze stap te vermijden) breken micro-organismen organische koolstofverbindingen en eiwitverbindingen af. Dit resulteert in de vorming van CO2, nitraat (middels het proces van nitrificatie, zie kader) en minerale bestanddelen.

- Biosynthese: de micro-organismen gebruiken de organische vuilvracht als voeding en zetten een deel hiervan om in nieuw celmateriaal. Bij een hoge vuilvracht zal de biomassa (actief slib) snel toenemen en dient deze geregeld verwijderd en ergens gestort te worden.

Nitrificatie

Bij afbraak van organische eiwitten komt ureum vrij dat vervolgens verder afbreekt tot ammonium (NH4 +). Ammonium is voor veel hogere organismen sterk (vanaf 0,05 mg/l) dodelijk toxisch. Nitrificatie is het proces waarbij het giftige ammonium door aerobe bacteriën in twee stappen wordt omgezet naar het veel minder giftige nitraat.

- Bacteriesoorten van het geslacht Nitrosomonas verzorgen de eerste stap, namelijk de omzetting van ammonium (NH4 +) naar nitriet (NO2). Nitriet is ongeveer tien keer minder toxisch dan ammonium.

- Bacteriesoorten van het geslacht Nitrobacter zorgen voor de tweede stap, namelijk de ontzetting van nitriet naar nitraat (NO3 -). Nitraat is ongeveer 10.000 keer minder toxisch dan ammonium.

- De totale reactievergelijking van de omzetting van ammonium tot nitraat is dus: NH4 + + 2O2 -> NO3 - + 2H+ + H2O

Tertiaire zuivering

Dit is de nabehandeling van het afvalwater. Afhankelijk van de noodzaak kunnen hier verschillende behandeling (naéén) plaats vinden.

Zo kan men het opgestapelde nitraat uit de biologische waterzuivering uit het water verwijderen door omzetting naar N2 gas via het proces van denitrificatie (zie kader).

De uitstoot van N2 naar de lucht werkt niet vervuilend voor de lucht aangezien die grotendeels uit N2 gas is samengesteld.

Denitrificatie

Tijdens het proces van denitrificatie zullen bacteriën in zuurstofloze omstandigheden nitraat (NO3) en nitriet (NO2) gebruiken als zuurstofbron en omzetten naar gasvormig stikstof (N2). Het stikstofgas ontsnapt uit het water naar de lucht. Lucht bestaat voor 78% uit N2 en voor 21% uit O2 (zuurstof). N2 is dus absoluut geen vervuilende stof in de atmosfeer.

Soms wordt in de tertiaire zuivering gebruik gemaakt van membraanfilters of ijzerchelaat om fosfaat actief uit het water te verwijderen.

In bepaalde omstandigheden is het noodzakelijk om een bepaalde bacteriologische en microbiologische zuiverheid te behalen. Dan zal men het water ‘ontsmetten’, dus afdoden van bacteriën, schimmels en virussen. Klassiek gebeurt dit door het water te behandelen met chloorhoudende middelen, met actieve radicalen (zoals ozon O3 of waterstofperoxide H2O2) of met UV-licht (het UV-C licht dringt door tot in het DNA van

de bestraalde micro-organismen en daardoor worden deze onherstelbaar beschadigd).

Actieve koolfilters worden dan weer ingezet om organische geur- en kleurstoffen uit het water te adsorberen aan het oppervlak van de actieve kool.

Bronnen

Ameryckx J, Verheye W, Vermeire R (1985) Bodemkunde. Uitgever J. Ameryckx, 255pp.

Baeteman C. (2007) De ontstaansgeschiedenis van onze kustvlakte. De Grote Rede (18), VLIZ, Oostende

Honnay O, d’Hoine P, Pattyn B (2020) Uitdagingen voor het verduurzamen van het mondiale voedselsysteem. Wetenschap in een veranderende wereld. Lessen voor de XXIste eeuw, Vol 26, pp 185-206.

Huysmans, M (2020a) Hoe uitzonderlijk zijn zeer lage grondwaterstanden in Vlaanderen? Online geraadpleegd via https://grondwatermythes.blogspot.com

Huysmans, M (2020b) Minder oppompen of meer infiltratie? Hoe verhoog je de grondwaterstand het meest? Online geraadpleegd via https://grondwatermythes.blogspot.com

Raworth K (2017) Doughnut economics: seven ways to think like a 21st century economist. Vermont: White River Junction. ISBN 9781603586740.

Reece JB, Campbell NA (2011) Campbell Biology. Boston, Benjamin Cummings.

Rockström J, Steffen W, Noone K, Persson A, Stuart Chapin III F, Lambin EF, Lenton TM, Scheffer M, Folke C, Schellnhuber HJ, Nykvist B, de Wit CA, Hughes T, van der Leeuw S, Rodhe H, Sörlin S, Snyder PK, Costanza R, Svedin U, Falkenmark M, Karlberg L, Corell RW, Fabry VJ, Hansen J, Walker B, Liverman D, Richardson K, Crutzen P, Foley JA (2009) A safe operating space for humanity. Nature 461: 472-475.

Roser M, Ritchie H (2019) Yields and land use in agriculture. Published online at OurWorldInData.org Retrieved from: https//ourworldindata.org/yields-and-land-usein-agriculture

Schneiders A, Alaerts K, Michels H, Stevens M, Van Gossum P, Van Reeth W, Vught I (2020) Natuurrapport 2020: feiten en cijfers voor een nieuw biodiversiteitsbeleid. INBO, 360 pp.

Sumption KJ, Flowerdew R (1985) The ecological effects of the decline in rabbits (Oryctolagus cuniculus L.) due to myxomatosis. Mammal Review 15(4): 151-186.

VMM (2019) Nutriënten in oppervlaktewater in landbouwgebied – resultaten MAPmeetnet 2019-2020. Vlaamse Milieumaatschappij.

VMM (2020a) Jaarverslag Water 2019 – syntheserapport. Vlaamse Milieumaatschappij.

VMM (2020b) Uitstoot en luchtkwaliteit in Vlaanderen. Evaluatie 2020. Vlaamse Milieumaatschappij.

Willems P, Olsson J, Arnbjerg-Nielsen K, Beecham S, Pathirana A, Gregersen IB, Madsen H, Nguyen VTV (2012) Impacts of climate change on rainfall extremes and urban drainiage systems.

Willems et al. (2020) Uitwerking van een reactief afwegingskader voor prioritair watergebruik tijdens waterschaarste. Vlaamse Overheid.

World Resources Institute (2019) Creating a sustainable food future: a menu of solutions to feed nearly 10 billion people by 2050. Washington, WRI.