VIVES - bachelor groenmanagement via afstandsonderwijs - groenmanagement - bodemkunde

Bodemkunde studiegebied biotechniek bachelor in de agro- en biotechnologie afstandsonderwijs academiejaar 2022-2023

60

7

Fysische eigenschappen van de bodem De bodem is een variabel mengsel van vaste bestanddelen die bestaan uit mineralen en organische bestanddelen, van water en lucht. De bodem heeft dus een 3-fasig systeem omdat het een mengsel is van vaste stoffen, vloeibare substanties en gas.

De fysische eigenschappen van de bodem hebben vooral te maken met onder meer de draagkracht, drainage, vochthoudend vermogen, plasticiteit, doordringbaarheid voor wortels, verluchting en het bijhouden van plantenvoedende bestanddelen. Er zijn twee belangrijke fysische eigenschappen die in dit hoofdstuk zullen benadrukt worden, namelijk de bodemtextuur en de bodemstructuur.

Bodemtextuur heeft te maken met de afmetingen van de deeltjes waarbij vooral de relatieve proporties van de partikels van verschillende afmetingen in een bepaalde grond van belang is.

Bodemstructuur geeft de schikking weer van de bodemdeeltjes in groepen of aggregaten.

7.1

Textuur of korrelgroottesamenstelling Door de verwering of afbrokkeling van het moedergesteente valt dit uiteen in deeltjes van verschillende diameter. Zo maakt men in de eerste plaats en onderscheid tussen een grove (diameter > 2 mm) en fijne fractie of rijne aarde (diameter < 2 mm). De fijne fractie wordt verder onderverdeeld in: - zand (diameter tussen 50 µm en 2 mm) - leem (diameter tussen 2 µm en 50 µm) - klei (diameter < 2 µm) Alle deeltjes met een diameter kleiner dan 20 µm worden afslibbare deeltjes genoemd. Het is de relatieve verhouding van de drie fracties zand-leem-klei die de textuurklasse van een bodem bepaalt.

Verweringsmateriaal dat los komt uit het onderliggend gesteente kan ofwel ter plaatse blijven liggen ofwel verder getransporteerd worden. Hierbij gebeurt een natuurlijke sortering van de korrels. De afstand die deze afleggen hangt af van twee factoren, nl. de korrelgrootte (hoe groter de korrel, hoe zwaarder) en de snelheid van het transportmiddel (water of wind; hoe groter de snelheid, hoe verder de korrel vertransporteerd zal worden). Materiaal dat zich over lange afstanden in de lucht of water boven de bodem beweegt, noemt men zwevend; het betreft in hoofdzaak klei- en leemdeeltjes die honderden kilometers kunnen afleggen. Zandkorrels bewegen zich in lucht of water Bodemkunde

D. Anseeuw

61

overwegend sprongsgewijze over de bodem, dit springend of salterend materiaal kan zich matig ver verplaatsen. Grint, keien en ander grof materiaal is te grof en verplaatst zich rollend over de bodem en legt slechts beperkte afstanden af.

De grove delen (grint) zijn volledig inactief in de bodem. Meestal verminderen ze aldus de landbouwwaarde van de grond. Zanddeeltjes hebben in vergelijking met de andere fijne fracties grotere afmetingen en daardoor weinig relatieve oppervlakte. Omwille van deze kleine relatieve oppervlakte spelen deze zanddeeltjes ook een weinig belangrijke rol in de chemische en fysische activiteiten van de bodem. Zandkorrels bestaan grotendeels uit kwarts (SiO2), een bijna onverweerbaar mineraal, dat quasi geen voedingsstof voor planten inhoudt of kan fixeren. Anderzijds verhogen zanddeeltjes, wanneer ze in een kleine verhouding aanwezig zijn, de grootte van de open ruimte tussen de bodemdeeltjes en vergemakkelijken ze de beweging van lucht en drainagewater.

Leem bezit een grotere relatieve oppervlakte dan zand, heeft een snellere verweringsgraad en heeft een vluggere afgave van voedingsstoffen aan planten. Leemdeeltjes hebben tevens een groter waterhoudend vermogen.

Kleideeltjes hebben een nog grotere relatieve oppervlakte en chemische activiteit. Leem- en kleideeltjes bevatten mineraalkorrels (vb. veldspaat, glimmer) die nog verweerbaar zijn en die bij hun afbraak bepaalde voedingsstoffen voor planten, zoals vb. K+, afgeven. Voor de landbouw zijn deze afgiften van beperkt belang vermits men nu beschikt over scheikundige meststoffen. Belangrijker is de eigenschap van deze kleinste bodempartikels (vnl. kleifractie) om voedingsstoffen bij bemesting te kunnen vastleggen om ze nadien aan de plantenwortels af te geven. De kleideeltjes kunnen ook water opnemen en afgeven waardoor ze zwellen en krimpen.

7.2

Textuurbepaling De bodemmineralen zijn vaak onderling tot kruimels of aggregaten verenigd door bindmiddelen zoals CaCO3, kleimineralen, siliciumzuur, humus of Fe en Al hydroxiden. Om de textuur van een bodem te bepalen dienen deze bindmiddelen vooraf vernietigd of verwijderd te worden. Voor de textuurbepaling wordt gewoonlijk uitgegaan van 20 g luchtdroge grond die - eerst door zeving ontdaan wordt van bestanddelen > 2mm; - vervolgens behandeld wordt met verdund HCl bij kooktemperatuur om CaCO3 te ontbinden en Fe(OH)3 op te lossen; - toevoeging van Na-oxalaat om de vrijgekomen Ca-ionen neer te slaan.

Bodemkunde

D. Anseeuw

62

Na deze voorbehandeling volgt de scheiding van de bodemdeeltjes in een aantal fracties met welbepaalde diameter. De bodemsuspensie wordt verdund tot een volume van 500 ml en over een zeef van 50 µm gegoten en nagespoeld; de achtergebleven mineralen worden gedroogd en gewogen. Dit geeft de zandfractie 50-2000 µm.

De resterende bodemsuspensie bevat de leem- en kleifractie. Bij routine onderzoek worden deze niet gescheiden maar gravimetrisch of densimetrisch bepaald door sedimentatie. Beide methoden zijn gebaseerd op de wet van Stokes die de valsnelheid van vaste deeltjes in een vloeistof bepaalt.

7.3

Grafische voorstelling van de textuur De meest gangbare voorstelling van de korrelgroottesamenstelling van een bodem is een driehoeksgrafiek. Hierbij wordt de som van de respectievelijke gehalten aan klei, leem en zand gelijkgesteld aan 100% en wordt het percentage van deze drie fracties uitgezet in een gelijkzijdige driehoek waarvan elk hoekpunt 100% voorstelt van één van de fracties. Let wel: deze voorstellingswijze houdt enkel rekening met de fijne fractie van de bodem (kleiner dan 2mm) en laat derhalve de grint- en stenenbijmenging buiten beschouwing. Naargelang de proporties van de 3 fracties worden internationaal 12 textuurklassen onderscheiden. Dit wordt geïllustreerd in onderstaande figuur.

Figuur 34: Internationale textuurdriehoek met textuurbenamingen (silt = leem; clay = klei, sand = zand)

Bodemkunde

D. Anseeuw

63

7.4

Textuurklassen Internationaal worden 12 textuurklassen afgebakend binnen de textuurdriehoek. Veel landen hebben echter een eigen nationale driehoek ingevoerd met een eenvoudiger indeling. In België worden slechts 7 textuurzones onderscheiden volgens de limieten aangeduid in onderstaande Figuur 35.

Figuur 35: Belgische textuurdriehoek en –classificatie

De zeven textuurklassen die in België onderscheiden worden, worden aangeduid door een specifieke hoofdletter. Onderstaande Tabel 6 geeft hiervan een overzicht.

Tabel 6: Granulometrische samenstelling van de Belgische textuurklassen

Textuurklasse Zand Lemig zand Lichte zandleem Zandleem Leem Klei Zware klei

Symbool Z S P L A E U

Zand (%) 90 75 60 30 5 35 15

Leem (%) 8 20 35 60 85 35 50

Klei (%) 2 5 5 10 10 30 15

Onder de term textuurprofiel verstaat men de verticale opeenvolging van grondsoorten tot op 120 cm diepte. Soms komt slechts één grondsoort voor, dan is het textuurprofiel homogeen. In andere gevallen bestaat de bodem uit twee of meer grondsoorten die elkaar opvolgen, vb. een zandige bovengrond

Bodemkunde

D. Anseeuw

64

rustend op een klei-ondergrond, leem op lemig zand, klei op veen, enz. In Hoog-België bevatten de autochtone verweringsgronden een zeker gehalte aan grove bestanddelen (diameter > 2 mm) zoals grint, steenbrokken, enz.

Wanneer hun gehalte meer dan 15% bedraagt spreekt men van stenige leemgronden (symbool G) en wordt ook de aard van de stenige bijmenging aangeduid.

In het Belgisch systeem (let wel: dit is niet overal zo) worden de bodems altijd volgens de textuur van de bovengrond gedefinieerd. Met een zandgrond bedoelt men dus een grond waarvan de bovenste laag uit zand bestaat, ook al zou op 20 cm diepte en kleilaag voorkomen. In zo’n geval zal de ondergrond met de kleitextuur aangeduid worden als substraat. Men onderscheid volgende losse substraten: s- : zandsubstraat (groepeert de texturen Z, S en P) l- : leemsubstraat (groepeert de texturen L en A) u- : kleisubstraat (groepeert de texturen E en U) w- : klei-zandsubstraat v- : veensubstraat (ondergrond V) g- : grintsubstraat

7.5

Belang van de bodemtextuur De bodemtextuur is een zeer belangrijke parameter van de grond en daarom op de bodemkaart aangeduid. Het praktisch belang van de korrelgroottesamenstelling kan als volgt samengevat worden: 1. De textuur van de oppervlaktelaag beïnvloedt de bewerkbaarheid.

Lichte zandgronden (vb. Kempen) zijn makkelijker te bewerken dan zwaardere leemgronden (vb. Haspengouw) of kleigronden (vb.

Polders).

2. De korrelsamenstelling beïnvloedt het poriënvolume, de ruimte die tussen de deeltjes overblijft, en dus ook de bodemverluchting en bodemdrainage. Kleiige bodems zijn sterk onderhevig aan erosie en dichtslempen en vertonen meestal verschijnselen die verband houden met gebrekkige waterbeweging en verluchting. De zandfractie maakt als het ware het skelet van de bodem uit.

3. Omdat de textuur de vochttoestand van de grond mee bepaalt, heeft deze een invloed op de bodemopwarming. Zandige droge gronden zullen sneller opwarmen dan kleiige bodems.

4. Omwille van zijn specifieke uitwisselingseigenschappen kan klei minerale voedingsstoffen vasthouden en zand niet. Daardoor zijn kleiige gronden potentieel rijker dan zandgronden. Hun

Bodemkunde

D. Anseeuw

65

gemiddelde opbrengst en de waaier van teelten die ze kunnen dragen zal derhalve groter zijn.

5. Een aantal culturen vragen specifieke grondsoorten. Vb. Asperge groeit best op droge (lemig-)zandgronden zonder storende lagen; Azalea verkiest een (matig) droge zandgrond, Begonia een matig droge licht-zandleemgrond. Voor sommige groenten in open lucht (schorseneren, wortelen, kolen, prei) schijnen licht-zandleemgronden het best te zijn, andere verkiezen een iets zwaardere bodem.

7.6

Structuur Met bodemstructuur bedoelen we de manier waarop bodemdeeltjes zich in aggregaten hebben verenigd (daarbij is organische stof een belangrijk bindmiddel), de stabiliteit van de aggregaten en de manier waarop die aggregaten in de ruimte gerangschikt zijn. De wijze waarop de grondkorrels gerangschikt zijn - afzonderlijk of aan elkaar klevend tot aggregaten - bepaalt het aantal en de vorm van de holtes (poriën) in de bodem (macroporositeit) en beïnvloedt dus rechtstreeks (samen met de textuur) de verhouding tussen de vaste bodemfractie, lucht en water.

Structuur is moeilijk te kwantificeren (maar wel te evalueren, zie verder bij structuurbeoordeling). Soms worden benaderende maten gehanteerd zoals volumedichtheid (schijnbaar soortelijk gewicht, zie verder). Hoe meer deeltjes er in een standaardvolume bodem aanwezig zijn, hoe groter de volumedichtheid. Een onbetreden bodem (in een natuurlijke omgeving) heeft een lagere volumedichtheid dan een betreden bodem, want de deeltjes zijn “los gestapeld” en nog niet samengedrukt door externe druk. Een dergelijke bodem zal gemakkelijk verdicht worden, want als de gaatjes worden opgevuld, kunnen er meer kleine deeltjes in dat volume geperst worden. Een bodem met veel aggregaten heeft een lagere volumedichtheid.

In de eerste plaats moet de bodemstructuur via directe observatie in het bodemprofiel beschreven worden. De structuurtoestand kan zich wijzigen in de loop van het jaar of onder invloed van de mens, vb. door toevoeging van humus of kalk of door bodembewerking. De structuur van de bovengrond (korrel-/kruimelstructuur) is relatief onstabiel en gemakkelijk door de mens te beïnvloeden; de structuur van de ondergrond daarentegen (blokkige, prismatische, platige, massieve structuur) is over het algemeen veel compacter en is niet zo gemakkelijk door de mens te veranderen. Ze beïnvloedt in hoofdzaak het vochtprofiel van de bodem.

De structuur wordt beschreven op basis van de graad van ontwikkeling van de aggregaten (en hun kwaliteit), hun vorm en hun grootte. De bodem kan weinig

Bodemkunde

D. Anseeuw

66

of in tegendeel sterk gestructureerd zijn. Hoe meer de bodem bestaat uit goed herkenbare en bestendige aggregaten, hoe meer de bodem gestructureerd is.

Naargelang de graad van de ontwikkeling van structuur kan men “geen”, “zwak”, “matig” of “sterk” onderscheiden. Een bodem, soms beschreven als “zonder structuur/ structuurloos”, is “massief” wanneer de grond een vaste massa lijkt (continu, zonder zichtbare afzonderlijke kluiten) of is in tegendeel “loskorrelig“ wanneer de bodemdeeltjes geen neiging hebben om zich met elkaar te binden (bijvoorbeeld, droog zuiver zand die tussen de vingers vloeit).

Wanneer men uit een goed gestructureerde bodem wat grond losmaakt, bestaat het vooral uit niet gebroken volledige aggregaten en weinig uit niet verbonden deeltjes. Het betreft een stevige en duurzame vorm van kluitvorming. Een bodem met eerder fijne en weinig aaneengehechte kluitjes is minder gestructureerd.

Naargelang de vorm van de aggregaten kan men 4 hoofdtypes onderscheiden (zonder te vergeten dat op het terrein vaak tussenvormen gevonden worden).

Er wordt een onderscheid gemaakt tussen een structuur die sferisch of kruimelig is (de aggregaten zijn korrelig, nagenoeg bolvormig of “afgerond”), blokkig (de aggregaten zijn veelvlakkig met min of meer scherpe ribben en hoeken), prismatisch (de aggregaten zijn van elkaar gescheiden door smalle spleetjes), en plaatvormig (de aggregaten zijn opeengestapelde en vaak overlappende fijne plaatjes). Terwijl de beweging van water in een bodem met een korrelige structuur goed mogelijk is, is deze gering in een blokkige structuur en een prismastructuur, en moeilijk in een bodem(-horizont) met plaatstructuur. Men kan stellen dat in de eerste 10 cm van het bodemprofiel 50% van de aggregaten een kruimelige vorm moet bezitten, 30% een tussenvorm “korrelig-blokkig” en 20% een blokkige vorm. In de laag 10-20 cm is het best dat ten minste 25% gestructureerd is onder de kruimelige en “afgerond-blokkige” vorm. Verder, tot een diepte van 50 cm zou 25% van de kluiten een kruimelige of “korrelig-blokkige” vorm moeten bezitten.

De grootte van de aggregaten weerspiegelt de verbrokkeling ten gevolge van bijvoorbeeld grondbewerkingen in de landbouw. Een te verregaande verkruimeling van de bovenste centimeters werkt verslemping in de hand wat de luchtuitwisseling verhindert (en bijvoorbeeld tot zuurstofgebrek bij het zaaigoed leidt) en verhoogt de kans op erosie. Daar tegenover staat dat te grote kluiten een goed contact tussen het zaad en de bodem in de weg staat, evenals tussen de wortels en de bodem (dus een mindere opname van water en nutriënten), en leidt tot het sneller opdrogen van de bovenlaag.

De staat binnenin de bodemkluiten is een belangrijke parameter van de structuur: de hardheid van de kluiten, de porositeit zichtbaar met het blote oog (van belang zijn poriën die continu zijn), de aanwezigheid van barsten (bijvoorbeeld ten gevolge van vorst) of van kloofjes (ten gevolge van droogte),

Bodemkunde

D. Anseeuw

67

het uitzicht van breukvlakken (oneffen of vlak), de kleur aan het oppervlak en binnenin (uniform of gevlekt, donkergekleurd of min of meer oranjebruin of blauwgrijs), de aanwezigheid van oogstresten, gangen van regenwormen, en de begroeiing door wortels, …

Bijvoorbeeld, indien kluitjes van meer dan 3 cm effen vlakken bezitten en indien ze moeilijk verpulverbaar en niet poreus zijn, zijn ze ondoordringbaar voor wortelharen en regenwormen, wat ongunstig is. Daartegenover, kluiten met een grote porositeit, met oneffen vlakken en die gemakkelijk verpulverbaar zijn, zijn doordringbaar en laten een goede werking van de bodem toe: deze toestand moet bewerkstelligd worden om goede landbouwopbrengsten te verkrijgen met een minimum aan externe hulpmiddelen (meststoffen, water, fytoproducten, …).

Figuur 36: Structuurtypen

7.7

Structuurverval versus structuurverbetering In de bovengrond bestaat gewoonlijk een mengsel van korrel- en kruimelstructuur. Het komt er voor de land-/tuinbouwer in de eerste plaats op aan om door gepaste maatregelen de kruimelstructuur de bovenhand te laten krijgen. Merk op dat de huidige gemechaniseerde grondbewerking vaak in de eerste plaats als een onkruidbestrijdingsmiddel wordt aangewend en slechts Bodemkunde

D. Anseeuw

68

in de tweede plaats als structuurbevorderend middel. In feite is ze in vele gevallen zelfs meer structuurafbrekend dan structuurbevorderend. Dit is voornamelijk het geval waar weinig organisch materiaal in de bodem wordt ingewerkt en waar te dikwijls met te zwaar materiaal op te nat land gereden wordt. Bodembewerking gebeurt best wanneer de bodem net niet meer plastisch is, dus bij een vochtgehalte net onder de uitrolgrens (zie Tabel 7).

Het spreekt vanzelf dat dit het grootste belang heeft bij zware klei- en leemgronden.

Tabel 7: toestand en gedrag van de bodems tijdens de bewerking bij verschillende vochtgehaltes

Vochtgehalte

Toestand bodem Hard brokkelig

Gedrag bij bewerking Korsten

Niet plastisch

Kruimels, schollen

Taai plastisch

Verslempen

Week plastisch

Verslempen

Kleverig-visceus Dikvloeiend

Ineenvloeiend compacte massa

Omslagpunt > Uitrolgrens > Kleefgrens > Vloeigrens > tot

De mechanismen van structuurvorming zijn complex en vaak niet helemaal gekend. Belangrijke factoren bij het verbreken/verkruimelen van het oorspronkelijk compact en homogeen uitgangsmateriaal zijn onder andere de aard en oorsprong van het moedermateriaal, fysische en biochemische processen van bodemvorming die leiden tot de synthese van klei en humus, klimaat, opgeloste zouten, accumulatie en afbraak van organische stof, …

Elk mechanisme dat breuklijnen veroorzaakt en de deeltjes voor- en achterwaarts plaatst en daardoor de contacten verhoogt, bevordert verkruimeling: afwisselend droogte en vocht, vorst en dooi, fysische activiteit van bodemorganismen en wortels, grondbewerking, afbraak van organische stof, micro-organismen, … Het voordeel van ploegen van bepaalde zware gronden in de herfst (met het oog op de vorstwerking in de winter) en het gunstig effect van een zachte regen op kluiten zijn reeds lang gekend als gunstig voor het zaaibed.

7.7.1

Gevolgen van structuurverval Op regionaal/nationaal niveau Verminderde infiltratie capaciteit - Grond blijft te nat, weinig bergingscapaciteit - Oppervlakkige afvoer - Belasting oppervlaktewater met nutriënten, mest, agro-chemicaliën Bodemkunde

D. Anseeuw

69

- Piekafvoeren - Minder aanvulling grondwater - Erosie en modderstromen Slechte structuur, dicht en nat - Achteruitgang bodemvruchtbaarheid - Hogere N2O emissies - Nadelig voor biodiversiteit Op perceelsniveau Grond blijft te nat - Niet tijdig berijdbaar of bewerkbaar - Gevoelig voor verder structuurbederf - Slecht natuurlijk herstel - Natschade gewas (anaerobie) - Ondiepe beworteling - Schadelijk voor het bodemleven (cf. slechts natuurlijk herstel) - Denitrificatie - Erosie Grond wordt te hard - Ondiepe beworteling - Slechte benutting van water en nutriënten - Droogteschade - Slecht voor bodemleven

7.7.2

Effect van organische stof De organische stof bindt niet alleen de korrels tot aggregaten (kleefmiddel), maar verlucht en verruimt de bodem waardoor de porositeit toeneemt.

Plantenwortels bevorderen deze granulatie door hun afbraak in de bodem en door de krachtige actie van de wortels wanneer ze door de bodem bewegen.

Slijmstoffen en andere microbiële producten bevorderen kruimelvorming en stabilisatie van de gevormde aggregaten. Het behoud van het organische stofgehalte in de bodem is dus van groot belang, niet alleen chemisch en biologisch, maar ook fysisch!

(Merk op: ploegen à organische stofgehalte↓ door versnelde oxidatie à aanvullen!)

7.7.3

Effect van geadsorbeerde kationen Aggregaatvorming wordt beïnvloed door de aard van de kationen die op de bodem colloïden zijn geadsorbeerd. Wanneer vb. vooral natrium geadsorbeerd is, zijn de deeltjes gehydrateerd en dit resulteert in een zeer

Bodemkunde

D. Anseeuw

70

ongewenste dichtgeslempte bodemstructuur (vb. overstroming van polders met zeewater).

In tegenstelling daarmee wordt bij adsorptie van calcium de granulatie bevorderd door flocculatie. Dit doet zich voor als de colloïdale stof samengebracht wordt in vlokken, hetgeen een structuur veroorzaakt die wel wenselijk is (vb. bodem bekalken leidt tot kruimelige structuur).

Vb. Na-verzadigde kleiige polderbodems bekalken met CaSO4 leidt tot adsorptie van Ca2+ op de kleipartikels ten koste van Na+ dat zal gebonden worden tot Na2SO4 en in oplossing weggespoeld wordt.

Meerwaardige kationen (Ca+2,Mg+2, Fe+2, …) acteren tevens als bruggen tussen de bodemklei alsook de organische stof waardoor klei-organische stof complexen worden bevorderd.

7.7.4

Effect van bodembewerking Ploegen heeft zowel positieve als negatieve effecten op de bodemstructuur.

Het onmiddellijk effect is meestal gunstig omdat het kluiten opbreekt, de organische stof in de bodem mengt een het zaaibed voorbereidt. Op lange termijn heeft ploegen een nadelig effect op de kruimelstructuur; in de eerste plaats door het storen en schudden van de grond waardoor de oxidatie van de organische stof versnelt en ten tweede doordat stabiele aggregaten afgebroken worden door met zware uitrusting op de bodem te komen.

Hierdoor treedt bodemverdichting (bodemcompactie of -compactering) op.

Compactie net onder de ploegvoor noemt leidt tot de vorming van een zogenaamde ploeglaag of ploegzool, zie Figuur 37. Onderzoek toont aan dat een (ooit) verdichte bouwvoor nog jaren daarna, zelfs al werd de grond bewerkt, de opbrengst kan beïnvloeden.

Figuur 37: Compacte laag (ploeglaag of ploegzool of traffic pan) door veelvuldig bewerken van akker. Het ontstaan van dergelijke compacte laag verhindert doorgroei van plantenwortels.

Bodemkunde

D. Anseeuw

71

In de biologische landbouw probeert men structuurvorming door het bodemleven te bevorderen door het niet te verstoren en gevormde gangen intact te laten. Doorlopende verticale gangen bevorderen de waterinfiltratie, capillaire werking en de wortelgroei. Niet kerende grondbewerking en/of ondiep (10-20 cm) ploegen doet dit zoveel mogelijk. Uit onderzoek blijkt dat ook in de gangbare landbouw er omstandigheden zijn die ondiep(er) werken aantrekkelijk maken.

7.7.5

Samenvatting verslechteren/verbeteren bovengrondstructuur Bij het verslechteren van de bodemstructuur gaat men van een gunstige kruimelstructuur over naar een ongunstigere korrelstructuur. Er heeft structuurverval plaats. Dit kan ondermeer gebeuren door: - Fysische oorzaken: grote druk, slagregen, te veel ploegen/eggen - Biologische oorzaken: te weinig organische stof, wateroverlast voor het bodemleven - Chemische oorzaken: Na-houdende meststoffen, overstroming door zeewater Het verbeteren van de bodemstructuur komt neer op het bevorderen van de kruimelstructuur en de stabiliteit van de kruimels te verzekeren: - Fysische maatregelen: grondbewerking in gunstige omstandigheden, een goede drainage, breken van de ploegzool, vorst - Biologische maatregelen: toedienen van organische stof, vruchtafwisseling, bedekken van de bodem ook tijdens de winter - Chemische maatregelen: bekalken van de bodem, gebruik van pesticiden beperken ifv bodemleven

7.8

Structuurbeoordeling De bodemstructuur is een belangrijke factor in het landbouwpotentieel van een perceel. Verschillende elementen kunnen wijzen op een structuurprobleem van een perceel (of deel van een perceel) : - de nood om meer te bemesten wat toch slechts tot een gemiddelde opbrengst leidt; - het uitvoeren van grondbewerkingen vraagt meer kracht van de tractor; - het moeilijk kiemen van het zaad, en het langzaam uitgroeien van een gewas; - de heterogeniteit in de kleur en in de hoogte van het gewas; - het regelmatig ontstaan van plassen, en hun aanhoudende aanwezigheid.

Het is belangrijk en nuttig om de bodemstructuur te kunnen evalueren, met goedkope en relatief eenvoudige middelen. Het doel bestaat vooreerst uit de detectie van verdichte lagen, min of meer ondoordringbaar voor water en lucht Bodemkunde

D. Anseeuw

72

en die de ontwikkeling van de wortels belemmeren. Verder kunnen de grootte, de vorm, het uitzicht van de vlakken, en de kleur van de bodemkluiten, de aanwezigheid van gewasresten, de ontwikkeling en de vorm van de wortels, het aantal regenwormen en hun gangen, de vochtigheid van de bodem, … bepaald worden. Het betreft een morfologisch onderzoek van de bodem. De “methode met de prikstok/penetrometer”, de “profielput”, en de “drop-test” zijn hiertoe uitermate geschikt en makkelijk zelf uit te voeren. Gezien de bodem de basis vormt van alles binnen de primaire productie en de aanleg, zou minstens 1x tot 2x (voor en na de oogst) per jaar een morfologische controle van de bodemstructuur moeten gebeuren. Een bodem kan je het best beoordelen in de lente of de herfst : de grond is (nog) voldoende vochtig, de structuur goed zichtbaar en de beworteling (reeds) duidelijk Er kan op verschillende manieren een indruk verkregen worden van de structuur van een bodem. In de eerste plaats kan dat door over de bodem te lopen. Voelt de bodem hard aan en geeft zij een dof geluid, dan is de structuur dicht en vast. Zak je wat weg in de grond of voelt de grond zacht en verend aan, dan heeft men te maken met een losse, kruimelige structuur. Met een prikstok kan je de weerstand beoordelen die je ondervindt wanneer je dieper in de bodem dringt. Wanneer zich een gecompacteerde laag voordoet, ondervindt je dat aan een plots verhoogde weerstand, die – eens voorbij de harde laag – weer wat afneemt.

Verder komt men een en ander te weten door een plak grond af te steken en van een hoogte (ca. 1 meter) te laten openvallen, de zogenaamde drop-test.

Meestal gebruikt men voor de droptest de bovenste 25cm van de bodem, wat overeenkomt met de diepte van een spade. De grond valt dan langs zijn natuurlijke breukvlakken en structuurelementen uiteen. Hieraan kan men de reeds eerder genoemde factoren die voor de beoordeling van de structuur van belang zijn, aflezen (vb. vorm en grootte van de structuurelementen, te kleine of te grote binding tussen de structuurelementen, poriënvolume en poriënverdeling, kleihuidjes, …). De breukvlakken zelf geven een eerste belangrijke aanwijzing. Zijn deze scherp en hoekig, dan hebben we met een minder goede structuur te doen. Zijn ze echter afgerond en ‘bloemkoolachtig’ dan is de structuur veel beter.

Met een profielput beoordeel je de bodemstructuur in de bouwvoor en in de bodemlagen eronder. Je kan de invloed van de landbouwuitbating op de wortelontwikkeling van de gewassen, het bodemleven en de toestand van de vaste structuurelementen (aard van de kluitjes) in de verschillende lagen van de bewerkte bodem bepalen. Graaf een put van 150 x 50 x 50 cm. Wanneer je ziet dat de beworteling dieper gaat, graaf de put dan ook dieper. Het is aangeraden om de profielput loodrecht op de rijrichting van het perceel te graven. Let er op om de bodemstructuur van de wand die nader zal

Bodemkunde

D. Anseeuw

73

onderzocht worden niet te beschadigen. Betrappel de grond niet die zich boven diezelfde wand bevindt.

In de meeste profielen zie je een duidelijke horizontale gelaagdheid: de bodemhorizonten (zie eerder). Beschrijf de volgende lagen van het bodemprofiel : - het zaaibed, in de bovenste centimeters; - de bouwvoor, 15 tot 30 cm dik naargelang de uitgevoerde bodembewerkingen : deze laag bevat het meeste organisch materiaal en is het sterkst doorworteld; verticaal zie je de sporen van de grondbewerkingen uit het verleden (verschillende “werkhorizonten”) en zijdelings waar de landbouwvoertuigen gereden hebben; - een eventuele ploegzool, min of meer zichtbaar en enkele centimeters dik, is gecompacteerde laag (door landbouwvoertuigen) die niet weggewerkt wordt doordat op die diepte geen bodembewerkingen gebeuren; - de onderliggende bodemlagen : deze lagen worden niet bewerkt tijdens normale grondbewerkingen zoals het ploegen en het voorbereiden van het zaaibed (tenzij bij diepgronden), maar spelen echter een belangrijke rol in de opname van water en nutriënten door diepwortelende gewassen, evenals in de drainage en de opstijging van water door capillariteit.

Door verticaal (en horizontaal) met de punt van je zakmes of een prikstok in de wand van de profielput te prikken, kan je nagaan of er lagen of plaatsen zijn met een grotere dichtheid of als er eventueel een ploegzool aanwezig is.

Ook kan je zien of de verschillende bodemlagen een (duidelijk) verschillend vochtgehalte bezitten. Door uit de wand van de put op verschillende diepte kluitjes uit te steken en open te breken, kan je de bodemstructuur op verschillende diepte beoordelen. Zowel de vorm (kruimels, afgeronde blokken en scherpe blokken, prisma’s en platen) als de porositeit geven een indicatie van bodemverdichting, doorwortelbaarheid en waterdoorlaatbaarheid. Maar ook de kleur levert ons interessante informatie. De bodemkleur wordt vooral bepaald door de aanwezige organische stof en ijzerverbindingen. Organische stof kleurt de bodem (donker)bruin. In een goede grond gaan homogeen gekleurde horizonten vloeiend in elkaar over. Blauwgrijze vlekken (gereduceerde ijzerverbindingen) wijzen op zuurstofloze omstandigheden : dit belemmert de wortelgroei en remt de afbraak van organische meststoffen (dierlijke mest) en gewasresten. Vlekken of lagen van blauwgrijze kleur wijzen vaak op een ondiepe grondwaterstand. Roestvlekken (geoxideerde ijzerverbindingen) wijzen op (min of meer locale) zuurstofrijke omstandigheden en op een fluctuerende grondwaterstand. Als een laag verdicht is kan hij een blauwbruine kleur hebben.

Bodemkunde

D. Anseeuw

74

Tenslotte bekijken we ook de wortelontwikkeling van aanwezige planten of gewassen. Bekijk hoe de wortels de grond doorgroeien en wat ze allemaal op hun weg tegenkomen. De wortelontwikkeling wordt beoordeeld op basis van de mate van wortelintensiteit en worteldiepte in de verschillende lagen, het type wortels (‘actieve wortels zijn fris wit, oude wortels zijn verkurkt en bruin, fijne haarwortels, aangetaste wortels), de vorm van het wortelgestel (een gestoorde of geknikte groei kan wijzen op structuurproblemen, Figuur 38).

Beoordeel tevens de activiteit van het bodemleven in de profielput. Zie je verticale wormgangen? Doorboren ze de ploegzool? Ontdek je mestbollen van kevers?

Figuur 38: Effect van een compacte laag op beworteling

Wie nog verder de bodemstructuur meer in detail wil evalueren, kan ook de stabiliteit van de bodemaggregaten analyseren. Neem daarvoor kleine kluiten uit de laag tussen 1,5-10cm diepte (gebruik niet de kluiten die aan het bodemoppervlak liggen, maar start van 1,5cm diepte). Laat de kluiten (minstens 24u) drogen, leg ze vervolgens op een zeef en dompel ze onder in water voor minimum 5 minuten. Doe dit vijf keer na elkaar. Vervolgens kan je met onderstaande tabel evalueren of je bodemaggregaten voldoende stabiel zijn om een goede structuur te bieden aan je bodem.

Bodemkunde

D. Anseeuw

75

7.8.1

Bodemverdichting Bodemverdichting speelt zich af onder de grond en is dus weinig zichtbaar.

Toch kan men waarnemen wanneer zich bodemverdichting voordoet. Er is dan plasvorming, een zwakke opkomst of gewasgroei en een zeer oppervlakkige wortelgroei op een verdichte bodem. Gewassen hebben een goed ontwikkeld wortelstelsel nodig om de nutriënten en vochtvoorraad in de bodem ten volle te kunnen benutten. Wanneer gewaswortels zich door een verdichte bodemlaag niet goed kunnen ontwikkelen krijg je lagere opbrengsten en een verminderde productkwaliteit. Als verdichting bovendien de waterbeweging in de bodem bemoeilijkt kan dat leiden tot zowel wateroverlast als watertekort voor de gewassen. Andere gevolgen van bodemverdichting zijn meer afspoeling, meer erosie en minder bodemleven.

Wanneer druk wordt uitgeoefend op een bodem, opgebouwd uit een skelet van mineralen-humus aggregaten met daartussen kleinere en grotere poriën, holten en scheuren, zullen de open ruimten wat in elkaar zakken. Om bodemverdichting te voorkomen mag de druk uitgeoefend niet hoger zijn dan de draagkracht. Is de druk niet te groot en van korte duur, dan is de grond in staat om de druk op te vangen door een zekere elasticiteit. Bij een grotere druk kunnen echter kleine gronddeeltjes in de holten tussen de grotere worden geperst. De grond wordt dan dichter, compacter. De druk kan zelfs zo groot worden dat het bodemskelet hiertegen niet meer bestand is en ineen stort. Zandige grond gaat in een ‘dichte pakking’ zitten, bij kleiige gronden treden ook nog eens vervormingen op. In aanwezigheid van vocht, raakt de grond in deze toestand gemakkelijk geheel verzadigd met water doordat het aandeel aan grote, makkelijk drainerende poriën (zie hoofdstuk 10!) verminderd is. De verzadigde bodem versmeert dan 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 (Figuur 39), maar dat gebeurt minder snel bij natte bodems (Figuur 41, Figuur 42). De grootte van de druk die de grond ondervindt, hangt af van: - Het gewicht van de trekker of wagen (Figuur 39) - De bandenspanning en breedte van de band (Figuur 40) - De vochtigheid van de grond (Figuur 41 en Figuur 42) 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 (Figuur 40). Het gewicht wordt daar immers over een groter oppervlak verdeeld. 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

Bodemkunde

D. Anseeuw

76

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.

Figuur 39: Drukafname in de bodem bij belasting (van lichte naar zware belasting, banden alle met dezelfde bandenspanning)

Figuur 40: Bij eenzelfde belasting dringt de druk (let op de profielen) dieper door in de ondergrond wanneer de band smaller is.

Soepele banden met een groot luchtvolume zijn vriendelijk voor onze gronden (maar ook voor het brandstofverbruik) mits ze een lage spanning hebben. Uit een onderzoek van IMAG bleek dat een bodemdruk van maximaal 0,5 bar is toegelaten op bouwland in het voorjaar en een maximum van 1 bar in andere seizoenen of omstandigheden.

Bodemkunde

D. Anseeuw

77

Figuur 41: Bij vochtige bodems dringt de druk dieper door tot in de ondergrond

Figuur 42: Bij eenzelfde belasting dringt de druk dieper door in de ondergrond naarmate de vochttoestand van de bodem toeneemt.

De gevoeligheid (of draagkracht) van een bodem voor compactie hangt dus onder meer af van de bodemtextuur, het bodemvochtgehalte en de belasting.

Voor Vlaanderen is een kaart opgemaakt die de gevoeligheid voor bodemverdichting (als de berekende waarde voor de structurele sterkte uitgedrukt in kPa) weergeeft, zie Figuur 43.

Bodemkunde

D. Anseeuw

78

Figuur 43. Gevoeligheidskaart voor bodemverdichting in Vlaaderen als de berekende waarde voor de structurele sterkte PCS (kPa) (Van der Vreken et al., 2009)

Vaak gestelde vragen (FAQs) m.b.t. bodemverdichting (Van Holm et al., 2011) Waarom is verdichting slecht voor de beworteling?

Een groeiende wortel moet bodemdeeltjes opzij duwen. Dat kan zolang er voldoende poriën zijn, zodat die deeltjes kunnen opschuiven. Wanneer echter door verdichting de deeltjes zodanig dicht gestapeld zijn dat de meeste poriën verdwenen zijn, kunnen ze geen plaats meer ruimen voor de wortels. Voor de wortels dicht aan de oppervlakte kunnen de bodemdeeltjes nog naar boven geduwd worden, maar in diepere lagen is in alle richtingen geen uitweg meer.

Een groeiende plantenwortel heeft bovendien water en zuurstof nodig, en daarvoor zijn voldoende poriën nodig, die ook nog met elkaar verbonden moeten zijn.

Is een vochtige grond niet zachter en gemakkelijker te doorwortelen?

Omdat water dienst doet als smeermiddel, is de weerstand in een natte bodem lager. Maar ook dan neemt de weerstand toe met de diepte. Maar als het water stagneert op een verdichte laag is er in deze zone onvoldoende zuurstof en groeien de plantenwortels niet. Als veel poriën met water gevuld zijn zal de wortel niet verder groeien door gebrek aan zuurstof.

Is bodemverdichting omkeerbaar?

Eens er verdichting van de diepere lagen is, zal deze niet opgeheven worden zonder verregaande ingrepen. Verdichting treft eerst en vooral de grootste poriën, maar door allerlei bodemkundige processen, vergroot de kans dat geleidelijk aan ook de kleine poriën zullen dicht gedrukt worden of dichtslibben of door chemische verbindingen samenklitten. Een voorbeeld

Bodemkunde

D. Anseeuw

79

daarvan is de vorming van ijzerzandsteen zoals in een podzol bodem. In de loop van de jaren onderzoek, rijst het vermoeden dat door het intensief breken van aggregaten in de bouwvoor geen enkele vorm van grondbewerking de verdichting volledig kan herstellen. Dit is het geval als de grond meerdere keren per jaar wordt bewerkt (volle gronds groenten) ook wanneer de machines aangedreven zijn of wanneer de rijsnelheid te hoog is. Maar er zijn weinig methodes om aggregaten van diverse grootte te bestuderen.

Mijn bodemanalyseformulier geeft slechts 1 textuurklasse op voor mijn veld.

Hoe weet ik dan of de bodem gevoelig is voor verdichting?

Lichtere (zandige) bodems zijn minder gevoelig voor verdichting dan de zwaardere leem en kleibodems. Bij een zelfde drainage klasse kunnen zandbodems dus langer bereden worden zonder kans op verdichting. Deze gevoeligheden werden in kaart gebracht door Van Der Vreken et al. (2009) voor Vlaanderen (Figuur 43). Streken met een leem of kleitextuur vertoonden een grotere gevoeligheid voor verdichting. Op het niveau van een veld bestaan er zones met verschillend textuur (vb. kleikoppen in de Polders).

Daardoor kan het resultaat van een uniforme bodembewerking verschillen tussen die zones. Een bekend voorbeeld is het zich vast rijden van een trekker in een polderbodem in een zone met een dikkere kleilaag gelegen naast de zandruggen, door loonwerkers niet bekend met het veld. De kennis van de bedrijfsleider van het veld kan de staalnemer sturen om eenmalig aparte stalen te nemen van de verschillende zones, waarna de textuurverschillen kunnen vastgelegd worden.

Hoe kan ik op zeker spelen en verdichting vermijden?

Omdat er veel soorten banden en drukken mogelijk zijn, geldt de algemene regel om lagedrukbanden te gebruiken en die dan ook bij lage druk in te zetten. 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 1,5 of 1 bar bandendruk het perceel te bewerken. Dit is vooral zo wanneer de bodem (te) vochtig wordt. De tabellen die de bandenfabrikanten meeleveren tonen de aanbevolen wiellasten aan. Het zal echter tijd en inspanningen vergen om dit in de praktijk toe te passen.

Wat is een goede bodemdichtheid?

Hierboven werd uitgelegd dat goed bodemmanagement (structuur bevorderend beheer zoals inbreng van organisch materiaal; enkel bodembewerking indien nodig en in de aangepaste omstandigheden) en natuurlijk herstel (door vorstwerking, regenwormwerking, doorworteling, enz.) moeten zorgen voor een bouwvoor die optimale beworteling toelaat.

Bodemkunde

D. Anseeuw