Erosieproefvelden Zuid-Limburg

Frans Kwaad,
fysisch geograaf

Home

Contact


Voor foto's van een erosiegebeurtenis en schade door bodemerosie zie:

 Soil Erosion Images
 Soil Conservation in Europe
 

Inleiding

Bodemerosie is een versnelde vorm van het wegspoelen van grond door regenwater of het wegwaaien van grond. Het doet zich voor op in cultuur gebracht land, en veroorzaakt daar veel schade. Ook buiten de landbouw kan veel schade optreden, in de vorm van water- en modderoverlast. In feite is deze zgn. 'offsite'-schade de belangrijkste vorm van schade, in ieder geval op korte termijn. De schade binnen de landbouw is beperkt op korte termijn. Dit betekent een sterke rem op de bereidheid van boeren om maatregelen tegen erosie op hun land te nemen, terwijl die toch nodig zijn om 'offsite'- schade tegen te gaan. Voor veel meer hierover zie de site: Economic costs of erosion.

Bodemerosie doet zich wereldwijd voor. Het is in principe wel bekend wat de oorzaak van bodemerosie is, nl. verwijdering van de natuurlijke vegetatie, en onder welke omstandigheden het optreedt, maar niet met welke snelheid. De snelheid is sowieso (veel) hoger dan onder natuurlijke condities, maar we zouden graag met enige nauwkeurigheid kunnen voorspellen, hoevéél bodemverlies er precies optreedt onder een gegeven regenbui op een gegeven hellend stuk land met een gegeven begroeiing. Als we dat zouden kunnen, dan zouden we de boeren daarmee een middel in handen kunnen geven om doelgericht erosieremmende maatregelen te nemen op hun bedrijf. Er zijn, wat dat betreft, wel globale stelregels, zoals de grond zoveel mogelijk bedekt houden met groeiend gewas, gewasresten of een onder- of tussengewas, en/of het aanpassen van de wijze en het tijdstip van grondbewerking of het zelfs geheel of gedeeltelijk achterwege laten van grondbewerking, zgn. 'conservation tillage' of 'zero tillage'. In de natuur wordt de grond ook niet bewerkt. 

Op de voorspelling van de erosienelheid is al vele jaren het bodemerosieonderzoek voornamelijk gericht geweest, tot nog toe echter zonder bevredigend resultaat. Er zijn diverse zgn. erosiemodellen ontwikkeld, maar geen ervan voorspelt de mate van erosie met een bevredigende nauwkeurigheid. Het meest bekende en oudste erosiemodel is de zgn. 'Universal Soil Loss Equation, USLE'. De ontwikkeling daarvan is al begonnen in de jaren '40 op erosieproefvelden in de USA. Het wordt nog steeds toegepast. Je kunt er het gemiddelde jaarlijkse bodemverlies van een hellende akker door regen mee berekenen. Je moet daarvoor natuurlijk wel bepaalde dingen weten. De USLE ziet eruit als volgt:

     A = RKLSCP
A = gemiddeld jaarlijks bodemverlies
R = regenfactor
K = bodemfactor
L = hellinglengtefactor
S = hellingsghoekfactor
C = gewasfactor
P = maatregelfactor

Om A te berekenen moet je dus getalwaarden invoeren voor de genoemde factoren. Hoe kom je aan die waarden voor een bepaalde akker in een bepaalde streek in een bepaald land? De waarden van de factoren zijn overal anders, behalve L en S. Ze verschillen van land tot land, van plaats tot plaats, van gewas tot gewas en per teeltwijze van het gewas incl. de wijze van bodembewerking en de daarvoor gebruikte machines. Voor ieder landbouwgebied op aarde moeten dus de waarden van de R-, K-, C- en P-factoren opnieuw worden vastgesteld. De waarde van de R-factor wordt berekend uit langjarige neerslaggegevens, de waarde van de K-factor uit een aantal eigenschappen van de grond en de waarde van de C- en de P-factor door onderzoek op proefvelden. De waarden van de L- en S-factor (hellinglengte en hellingshoek) zijn niet lokatiegebonden. Deze zijn bepaald door onderzoek op proefvelden met verschillende hellinglengten en hellingshoeken.

Deze manier van werken wordt genoemd de empirische of proefondervindelijke werkwijze. Die werkwijze is zeer arbeidsintensief en tijdrovend. De resultaten zijn niet overdraagbaar van de ene plaats naar de andere. De metingen moeten steeds opnieuw worden uitgevoerd bij de invoering van een nieuwe gewas of bij verandering van de werkwijze van de boer. En bij de empirische aanpak worden de optredende processen, krachten en weerstanden buiten beschouwing gelaten. Het is een zgn. 'black box'-benadering, waarbij aan de hand van metingen op proefvelden een statistische relatie wordt vastgesteld tussen de genoemde factoren en de gemeten bodemverliezen. Om deze redenen is men al langere tijd bezig om de erosiesnelheid op een andere manier te voorspellen, nl. door wél uit te gaan van de optredende processen en krachten en de weerstand van de bodem. Dat zijn de zgn. 'physically based' of 'process based' erosiemodellen. Een bekend model uit deze categorie is het WEPP-model (Water Erosion Prediction Project) uit de USA. Voor Zuid-Limburg is het LISEM-model ontwikkeld (Limbourg Soil Erosion Model).

De 'process based' modellen zijn ook bedoeld om de erosie tijdens één bepaalde regenbui te berekenen, dus niet een langjarig gemiddelde. Maar daarbij loop je aan tegen het probleem dat de omstandigheden op een akker dynamisch zijn in ruimte en tijd. Dat maakt het voorspellen van de erosiesnelheid zo lastig. Velerlei omstandigheden spelen een rol bij bodemerosie en die veranderen tijdens een regenbui en in de loop van het groeiseizoen. Hoe kom je dan aan getalwaarden voor de variabelen in je model?

Een grote onbekende is nog steeds het optreden van rillerosie. Rills zijn kleine erosiegeultjes. Wanneer en waar vormen zich rills en wat is hun onderlinge afstand? Daar zijn we nog steeds niet achter. Dat is een belangrijke hinderpaal bij onze pogingen om de mate van erosie te voorspellen m.b.v. 'process based' modellen. Rillerosie is nl. een belangrijke vorm van bodemerosie. Een groot deel van het bodemverlies door bodemerosie komt op rekening van rillerosie.

Er rijzen nog andere vragen, zoals:
1. Bodemerosie kan niet volledig worden uitgebannen op landbouwgrond. Wat is dan een aanvaardbare mate van bodemerosie, de zgn. 'soil loss tolerance'?
2. Moeten we ons bij de bestrijding van bodemerosie richten op de veel voorkomende kleinere erosiegebeurtenissen of op de zeldzame grote gebeurtenissen? Zijn daarvoor dezelfde of verschillende maatregelen nodig? Vergelijk dit met de bescherming tegen overstroming door de zee met een zgn. herhalingstijd van eens in de 10.000 jaar in Nederland. Hoe groot is de schade, als zoiets gebeurt en hoe is de verhouding kosten-baten?      

Erosieproefvelden zijn een belangrijk hulpmiddel bij het onderzoek. Op erosieproefvelden kunnen verschillende maatregelen worden uitgeprobeerd en vergeleken. Ze dienen ook voor de toetsing van modeluitkomsten. Hieronder wordt getoond, hoe dat in zijn werk gaat.


 

Overzicht van de eerste serie van 12 proefvelden met drie teeltsystemen van snijmais en een braakveld, aangelegd in drievoud om statistische toetsing van de verschillen mogelijk te maken, lokatie Proefboerderij Wijnandsrade, 1986. Een deel van de geërodeerde grond blijft achter in de opvang- en verzamelgoten die direct aansluiten aan de proefvelden (rechts). Vandaar loopt het afstromende water en meegevoerde grond door pijpleidingen over de wendakker voor de tractor naar opvangbakken voor water en geërodeerde grond (onder de oranje dekzeilen). De grond is löss. De proefvelden werden eens in de vier weken bezocht. Het opvangsysteem was ontworpen om max. 200 mm neerslag te kunnen verwerken.

 
 

Bewerking van een proefveld met de rotorkopeg. Links en rechts liggen geploegde proefvelden.

 
 

Inzaai van mais op een proefveld

 
 

Plaatsing van de meetopstellingen op de eerste serie van 12 proefvelden.

 

  Erosieproefveld

  Erosieproefveld - Soil loss plot - Experimental plot - Runoff plot




Proefveld met opvanggoot

 
 

Opvanggoot met deksel

 
 

Opvanggoot (zonder afdekking) met opgevangen sediment. Een ander deel van de geërodeerde grond wordt door het afstromende water meegevoerd naar een systeem van opvangbakken.

 
 
 


Proefveld met opvangsysteem voor water en geërodeerde grond, voorzien van pluviograaf, meetgoot en peilschrijver.

 
 


Drietraps opvangsysteem van water en sediment met spleetverdelers om 10% te bemonsteren en zijgootjes om 90% te laten weglopen.

 
 

Opvangsysteem van water en sediment met peilschrijver.
Collecting and recording system was designed for 4 weeks and max. 200 mm rainfall.





  Multislot divisor
Spleetverdeler voor het nemen van een 10% monster - Multislot divisor for 10% runoff sampling



Er ging ook wel eens wat mis. Sometimes things went wrong:


Zuid-Limburg proefveld

Grondwater in de kuil waar geen ondiep grondwater bekend was (schijngrondwater?)
Groundwater in the pit where no groundwater was known to occur (perched water table?)


Zuid-Limburg proefveld

Grondwater in de kuil waar geen ondiep grondwater bekend was (schijngrondwater?)
Groundwater in the pit where no groundwater was known to occur (perched water table?)



Zuid-Limburg proefveld

Opvangbakken gaan drijven door grondwater
Floating runoff container in groundwater



Zuid-Limburg proefveld

  Stormschade
Damage by gale wind



Tweede serie van 24 proefvelden (8 systemen in drievoud) met regensimulator, 1990.
This second series of 24 plots (8 cropping sytems in triplicate) was under constant surveillance.

 
 


Regensimulator in bedrijf

 
 

Bord met uitleg bij de proefvelden

 

Een artikel met een beschrijving van de teeltsystemen en resultaten van het onderzoek is te vinden op  Kwaad-VanDerZijp-VanDijk-1998 .

In 1990 is door het Landbouwschap een Erosieverordening uitgevaardigd met teeltvoorschriften waaraan de boeren in Zuid-Limburg zich moeten houden. De laatste herziening van de verordening kan worden gevonden door te klikken op Verordening Erosiebestrijding Zuid-Limburg 2013.