Bodemverdichting door gemechaniseerde houtoogst: noodzakelijk kwaad of vermijdbare schade?
Evy Ampoorter Kris Verheyen
http://dfwm.ugent.be/lavobo/
1. Inleiding •
Evolutie oogstmethoden
productiviteit ↑, veiligheid ↑, lichamelijke belasting ↓ Hoge gewichten: potentieel nadelige gevolgen voor de bodem Duurzaam bosbeheer?
1. Inleiding Bodemverdichting = proces waarbij bodemaggregaten afgebroken en bodemporiën samengedrukt of vernietigd worden (Fisher & Binkley 2000) I. Abiotische impact
Groeiplaats Opstand
T0
Karakteristieken houtoogst
Houtoogst
T1
Groeiplaats en opstand II. Biotische • textuur impact • bodemvochtgehalte Abiotische impact • interne bodemsterkte (‘precompression stress’) •• porositeit bodemorganisch materiaal Biotische impact: • poriëncontinuïteit Herstel Herstel • bodemzuurtegraad T T0’ 1’ verluchting • optandstype zaailingen bulkdensiteit • diameterklasse boomgroei indringingsweerstand • aantal bomen/ha samenstelling kruidlaag wijziging processen • macrofauna (vb.chemische regenwormen) … Houtoogst • micro-organismen •… III.(contactdruk) Herstel • machine • intensiteit berijden
2. Abiotische impact Bodemverdichting = proces waarbij bodemaggregaten afgebroken en bodemporiën samengedrukt of vernietigd worden (Fisher & Binkley 2000) I. Abiotische impact
Groeiplaats Opstand
T0
II. Biotische impact
Karakteristieken houtoogst
Houtoogst
T1
Herstel
T1’
III. Herstel
Herstel
T0’
2.1 Abiotische impact: bodemeigenschappen gewijzigd •
Poriënvolume/-verdeling
•
Bulkdensiteit poriën samengedrukt macroporiën meso- en microporiën Indringingsweerstand droge massa/volume Totaal poriënvolume ↓ Volume ↓ want samengedrukt densiteit ↑ Opslagcapaciteit weerstand water tegen indringen van object (vb.boomwortel) Ernst wijziging? Verdichting bodempartikels dichter Poriëncontinuïteit Poriënvolume ↓ opslagcapaciteit water ↓ bijeen minder plaatsTeepe vooretwortelgroei weerstand ↑ Ampoorter (2010) al. (2004) et al. Infiltratiesnelheid onafhankelijk watervan afname poriënvolume!! kleiner verschuiving vancontinu bodempartikels/-aggregaten Verluchting poriën bodem en minder continuïteit ↓ infiltratiesnelheid ↓ Chemischeporiën processen minder continu Gasuitwisseling verstoord gewijzigde lucht- en vochtbalans Overschot CO↓, aan O2!!! 2, tekort mineralisatie N-beschikbaarheid ↓, N O emissie ↑, …
•
• • • • •
2
Ampoorter al. (2007) Ampoorter et et al.Goris (2007) Robbie (2005)
2.2 Abiotische impact: beïnvloedende factoren •
Textuur Vaak aangenomen: fijne texturen gevoelig, grove texturen ongevoelig Ook zandbodems gevoelig!!! Vb. Ampoorter et al. (2007) Invloed textuur afhankelijk van bodemvochtgehalte Medium-fijne textuur (klei, fijne leem)
1
2
3
1: weinig verdichting, ± gn bodemverplaatsing 2: verdichting maximaal 3: weinig verdichting, grote bodemverplaatsing
Hillel (1998) Ampoorter et al. (2010)
2.2 Abiotische impact: beïnvloedende factoren •
Textuur Vaak aangenomen: fijne texturen gevoelig, grove texturen ongevoelig Ook zandbodems gevoelig!!! Vb. Ampoorter et al. (2007) Invloed textuur afhankelijk van bodemvochtgehalte Grove textuur (zand) Verdichting minimaal bij intermediaire vochtgehaltes Combinatie verdichting-bodemverplaatsing bij lage en hoge vochtgehaltes Verdichting ook mogelijk in verzadigde toestand (brede, lege poriën)
2.2 Abiotische impact: beïnvloedende factoren •
Textuur/bodemvochtgehalte
•
Interne bodemsterkte (‘precompression stress’) Afhankelijk van initiële verdichting, vochttoestand,…vb.: Verdichte bodem smalle poriën meer weerstand tegen verdere verdichting hogere bodemsterkte! Fijne texturen bij laag vochtgehalte/ grove texturen bij intermediair vochtgehalte: grote cohesie tussen bodemdeeltjes hogere bodemsterkte!
Verdichting enkel als toegepaste kracht > interne bodemsterkte!!
Ampoorter (2011)
2.2 Abiotische impact: beïnvloedende factoren •
Textuur/bodemvochtgehalte
•
Interne bodemsterkte (‘precompression stress’)
•
Gehalte bodemorganisch materiaal Verbetering bodemstructuur verdichting ↓ Bodemzuurtegraad Meest kwetsbaar als 4.5 < pH < 5.5
•
2.2 Abiotische impact: beïnvloedende factoren •
Eigenschappen machines Bodemcontactdruk druk per eenheidsoppervlak, bepaald door: Gewicht (+) Aantal banden (-) Afmetingen banden (-) Bandendruk (+) Rupsbanden (-) (voorwaarde: volledig contact met de bodem) Opm: statische vs dynamische belasting!
Ampoorter (2011)
2.2 Abiotische impact: beïnvloedende factoren •
Eigenschappen machines Bodemcontactdruk Intensiteit berijden Eerste passage verdichting hogere interne bodemsterkte meer weerstand tegen verdere verdichting afname invloed met ↑ passages (logaritmisch verband) als interne bodemsterkte > toegepaste kracht: gn invloed meer Onafhankelijk van bodemtextuur
Brais & Camiré (1998)
3. Biotische impact Bodemverdichting = proces waarbij bodemaggregaten afgebroken en bodemporiën samengedrukt of vernietigd worden (Fisher & Binkley 2000) I. Abiotische impact
Standplaats Bestand
T0
II. Biotische impact
Karakteristieken houtoogst
Houtoogst
T1
Herstel
T1’
III. Herstel
Herstel
T0’
3.1 Biotische impact: bodemfauna •
Directe beschadiging
•
Tekort aan O2 (door slechte verluchting)
•
Hinderen van bewegingen Vb. graafactiviteiten van regenwormen: hogere indringingsweerstand, kleinere poriën meer kracht nodig om doorheen bodemstructuur te bewegen
•
Impact soortafhankelijk (tolerantie verdichting, anoxische toestand)
Gevolg: wijziging van gemeenschappen
3.2 Biotische impact: kruid-/struik-/boomlaag •
Wortelgroei verhinderd: impact op groei en overleving!
•
Noodlimieten aan poriën met voldoende zuurstof, MAAR Ruwe opgesteld ↓ poriënvolume Absolute bulkdensiteit > 1300 kg/m³ Invloed textuurbodemsterkte: duwkracht ter hoogte van worteltop beperkt ↑interne Toename bulkdensiteit > 15% > 2-3 MPa verluchting Indringingsweerstand ↓ O2impact gehaltedus door slechte Biotische variabel (textuur, soort, …) Ampoorter et al. (2011)
• •
[O2] < 6-10% Bovendien: groei nog mogelijk via bodemscheuren, [CO2] > 0.6-0.7% Macroporositeit < 10%
oude wortelkanalen,…
MAAR: slechts indicatie (vb. ↓ poriëncontinuïteit zonder verdichting, soortafhankelijk,…)
Fijne texturen (fijne leem, klei): negatieve invloed Grove texturen (grof leem, zand): neutrale tot positieve invloed effect verdichting gecompenseerd door betere vochttoestand!!!
4. Herstel Bodemverdichting = proces waarbij bodemaggregaten afgebroken en bodemporiën samengedrukt of vernietigd worden (Fisher & Binkley 2000) I. Abiotische impact
Standplaats Bestand
T0
II. Biotische impact
Karakteristieken houtoogst
Houtoogst
T1
Herstel
T1’
III. Herstel
Herstel
T0’
4.1 Herstel: snelheid •
Herstelsnelheid
Gn herstel macroporositeit/bulkdensiteit over 10 jaar (Rab, 2004) Volledig herstel na 20-30 jaar (Tiarks et al., 1997) Nog duidelijke verschillen bulkdensiteit na 25-32 jaar (Anderson et al., 1992) Dieper dan 40cm permanent (Hakansson & Reeder, 1994) In diepe lagen 50-100 jaar (Greacen & Sands, 1980)
Variatie in resultaten maar algemeen traag herstel!!! •
Situatie Vlaanderen 8-10 jaar tussen 2 exploitaties Indien geen volledig herstel in tussenperiode accumulatie van effecten (lange termijn impact) ruimtelijke uitbreiding (indien gn vaste ruimingspistes)
Ampoorter (2011)
4.2 Herstel: mogelijke processen •
Kunstmatig Ploegen, frezen,…
•
Nadelig voor bodemfauna, wortels,… Kostprijs
Natuurlijk Indien voldoende water Bevriezen en smelten van bodemwater Zwellen en krimpen van kleipartikels Indien voldoende kleigehalte Biologische activiteit Indien goede bodemcondities Penetratie wortels: verhoging porositeit en poriëncontinuïteit Bodemfauna (vooral diepgravende regenwormen): betere bodemstructuur Zandbodems? Graven Sneller natuurlijk herstel? Fragmentatie en ondergraven van strooisel Bodems nuvaakBijdrage te zuur bodemaggregatie voor diepgravende regenwormen (pH < 4-5) Boomlaag: mengen met soorten die goed strooisel produceren + ev. extra bekalken (Ampoorter et al., 2011)
MAAR: blijft traag proces + herstelsnelheid verschilt ts bodemvariabelen Verdichting zo veel mogelijk vermijden!!! Machines concentreren (herstel ts pistes ipv uitbreiding verdichting)
5. Aanbevelingen bosbeheer •
Plannen van exploitaties Textuur: alle texturen kwetsbaar! in functie van vochtgehalte:
Medium-fijne texturen: droge toestand Grove texturen: niet kurkdroog, niet verzadigd
Interne bodemsterkte: reeds verdichte bodems:
Extra verdichting kleiner of afwezig MAAR gevoelige variabelen (vb. poriëncontinuïteit, O2) wel beïnvloed Geen rekening houden met interne bodemsterkte!
Machines: streven naar minimale contactdruk
Ampoorter et al. (2007)
Gewicht zo laag mogelijk (aanpassen aan type werk) Veel banden met grote bandbreedte en lage druk (contactopp. ↑), ev. rupsen Indien mogelijk combineren met takkenmat (naaldhout)
Intensiteit berijden: belangrijke invloed eerste passage
•
Gebruik standaard permanente ruimingspistes gn verdere ruimtelijke uitbreiding van verdichting herstel tussen pistes mogelijk (anders cumulatie gevolgen over volledige bestand)
Algemeen bosbeheer Streven naar een menging met boomsoorten die hoogkwalitatief strooisel leveren om natuurlijk herstel te versnellen
Bodemverdichting door gemechaniseerde houtoogst: noodzakelijk kwaad of vermijdbare schade? Noodzakelijk kwaad MAAR sterk te beperken in ruimte en gradatie
Zichtbare en niet-zichtbare gevolgen (gevoelige indicatoren zoals [O2] wel beïnvloed ook al is verdichting miniem) vaste ruimingspistes (invloed eerste passage, ruimtelijke beperking + herstel) beperk schade op ruimingspistes door eigenschappen machines en tijdstip exploitatie te controleren
Bedankt voor uw aandacht!
