Frans Kwaad,
fysisch geograaf

Home

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 - Soil loss plot - Experimental plot - Runoff plot

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.

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

 
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:

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?)




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?)

Opvangbakken gaan drijven door grondwater
Floating runoff container in groundwater

  Stormschade
Damage by gale wind

Bord met uitleg bij de proefvelden

Voor een beschrijving van de teeltsystemen en resultaten van het onderzoek ga naar Kwaad-VanDerZijp-VanDijk-1998 .

Hier volgt een samenvatting van de proefveldresultaten (bron):

Inleiding
Bodemerosie en wateroverlast zijn milieuproblemen die zich voordoen in het heuvelland van Zuid-Limburg. Door te telen in een bodembedekker vermindert de erosiegevoeligheid van de bieten- en de maïsteelt. Dit gaat echter ten koste van de opbrengst. In samenwerking met de Universiteit van Amsterdam is door de proefboerderij Wijnandsrade onderzocht hoe teelttechnische maatregelen zowel ten aanzien van de opbrengst als ten aanzien van de erosiebeperking kunnen worden geoptimaliseerd.

Proefopzet
Proeven werden aangelegd in bieten en bij de continuteelt van snijmaïs. In de objecten werden diverse manieren van grondbewerking, zowel in de zomer als gedurende de winter, met elkaar vergeleken. Op twee manieren zijn erosiemetingen verricht: bij natuurlijke neerslag (jaarrond bij maïs) en bij gesimuleerde neerslag (in het voorjaar bij maïs en suikerbieten). Metingen bij regensimulatie boden de mogelijkheid om buien met extreem veel neerslag te simuleren.

Resultaten
De erosiebeschermende teeltsystemen bleken onder extreme omstandigheden effectiever dan bij natuurlijke neerslag. Erosie gedurende de winter bij continuteelt snijmaïs kon effectief worden voorkomen door het uitvoeren van een grondbewerking in de herfst. Hierdoor werd de afstroming van water met 95% gereduceerd. Het bodemverlies werd daardoor met 87% teruggebracht. Het maakte hierbij niet uit of er wel of geen bodembedekker was ingezaaid. Wel beperkte deze bodembedekker erosie in het erop volgende voorjaar. Door de teelt van een bodembedekker droogde de bovenlaag van de bouwvoor in het voorjaar trager op. Inzaai in de bodembedekker leidde tot een lager plantaantal en een wat tragere opkomst bij maïs en bieten door het langer nat en koud blijven van de bodem. De teelt van de bodembedekker had geen meetbare invloed op de bodemvruchtbaarheid. Inzaai in een bodembedekker zonder zaaibedbereiding leidde zowel bij maïs als bieten tot een 5% lagere opbrengst en iets mindere kwaliteit. Het bodemverlies werd er in het voorjaar sterk door beperkt. De afvoer van water werd enigszins verminderd. Komt de bodembedekker door omstandigheden niet aan bedekking van de bodem toe, dan leidde dat tot een toename van zowel waterafvoer als van bodemverlies. Door in de bodembedekker een bewerking uit te voeren, kon het negatieve effect op de opbrengst teniet worden gedaan. De bescherming tegen erosie nam daarmee echter af. Werd deze bewerking uitgevoerd met behulp van een paraploeg of zaairijfrees dan leidde dat nog steeds tot een aanzienlijke beperking van het bodemverlies. Door oppervlakkig een volvelds zaaibedbereiding uit te voeren, nam de afstroming van water toe. Bodemverlies werd hierbij onder extreme omstandigheden toch nog sterk beperkt (tot 70%). Gemeten bij natuurlijke neerslag was de bodemafvoer echter slechts 20% lager dan bij de gangbare teeltwijze. Een alternatief voor de inzaai in een bodembedekker is het aanbrengen van een strodek. Dit gaf een sterke afname van erosie. De afvoer van water werd met 80% verminderd; de afvoer van grond met eveneens 80%. Voordeel bij dit systeem is dat de gangbare teeltwijze kan worden gevolgd. Bovendien wordt de afstroming van water in dit systeem aanzienlijk verminderd. De teelt van bieten en maïs in een bodembedekker vraagt een aangepaste teeltwijze. Zaaimethode, grond bewerking, bemesting, plaag- en onkruid bestrijding zijn afwijkend van de gangbare teeltwijze. Wordt in de bodembedekker in het voorjaar nog volvelds een grond bewerking uitgevoerd, dan zijn nauwelijks aanpassingen nodig.

Conclusies
- Grondbewerking in de herfst, dat wil zeggen ploegen of stoppelbewerking, geeft een zeer sterke vermindering van de afstroming van water en grond gedurende de winter.
- De teelt van rogge als bodembedekker in de continueteelt van maïs levert als gevolg van late inzaai en trage begingroei gedurende het grootste gedeelte van de winter nauwelijks aanvullende bescherming.
- Inzaai van een roggebodembedekker kan ertoe leiden dat het perceel in het voorjaar later bewerkbaar is als gevolg van het trager opdrogen van de bodem. Onder extreme omstandigheden van neerslag wordt een reductie van ruim 10% bereikt. Er blijkt een verschil te bestaan tussen rogge en gele mosterd. Een gele mosterdbodembedekker gaf onder extreme omstandigheden een reductie van meer dan 50%.
- Deze teeltwijze geeft een behoorlijke opbrengstreductie (5%), vraagt een aangepaste (duurdere) teeltwijze (zaaitechniek, onkruidbestrijding, plaagbestrijding, aangepaste bemesting en een beperking van de toepassingsmogelijkheden van drijfmest). Een niet geslaagde bodembedekker leidt bij deze teeltwijze tot een toename van erosie ten opzichte van de gangbare praktijk. Het is dus van groot belang om niet alleen een bodembedekker in te zaaien, maar vooral om daadwerkelijk ook een bodembedekking te verkrijgen.
- Door toepassing van een oppervlakkige grondbewerking (paraploeg, zaai rijfrees of oppervlakkige zaaibed bereiding) bij de teelt in een bodembedekker kan opbrengstderving worden voorkomen. De effectiviteit tegen erosie neemt ten opzichte van inzaai zonder zaaibed af, maar blijft aanzienlijk beter dan de gangbare teeltwijze. Naarmate de bodem intensiever is bewerkt, neemt de bescherming af. Het gebruik van de zaai rijfrees geeft een afname van het bodemverlies van 70-80%, de paraploeg van 40-60% en een volvelds oppervlakkig zaaibed 20-70%. Onder extreme omstandigheden van neerslag is de werking effectiever dan onder minder extreme, natuurlijke omstandigheden. Afstroming van water wordt niet of nauwelijks beperkt. De benodigde aanpassingen bij de teeltwijze zijn beperkt.
- Een alternatief voor de teelt in een bodembedekker is het opbrengen van bodembedekkend materiaal nadat de meeste bewerkingen zijn uitgevoerd. Dit kan in de vorm van stro. De teelt kan dan bijna geheel volgens de gangbare wijze worden uitgevoerd. In de proeven werd een bedekking van drie ton verhakseld stro per ha aangebracht. Dit leidt tot een aanzienlijke afname van de afvoer en een zeer aanzienlijke vermindering van het bodemverlies zonder dat dit ten koste gaat van de opbrengst. Hoe de verdeling van stro onder praktijkomstandigheden uitvoerbaar is en wat de invloed op de insporing is, moet nog nader worden bekeken. Het heeft duidelijke voordelen boven de inzaai in een bodembedekker omdat in dit systeem niet alleen het bodemverlies, maar ook de afvoer van water wordt beperkt.