Relatie tussen grondbewerking, bodemleven & bodemstructuur

Bijeenkomst praktijknetwerk NKG, Lelystad

19/12/2011

19 december 2011

Relatie tussen grondbewerking, bodemleven & bodemstructuur

Mirjam Pulleman Vakgroep Bodemkwaliteit Wageningen Universiteit

Inhoud 1. Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit 2. Bodemleven en bodemstructuur 3. Onderzoek niet-kerende grondbewerking 4. Nieuwe projecten 5. Discussie

Mirjam Pulleman, Wageningen Universiteit

1


19/12/2011

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit

    

Duurzaam bodemgebruik (landbouw): Minder afhankelijkheid van olie (diesel, N stikstof) Klimaatbestendig Meer biologische plaagbestrijding en ziektewering Laag verlies van organische stof en nutrienten Behoud/verbetering van bodem(kwaliteit) op lange termijn => Grotere rol voor biodiversiteit & ecologische processen in plaats van externe inputs


    

Belang van ondergrondse biodiversiteit: Meeste diversiteit aan soorten zit onder de grond Belang voor koolstof en nutrientenkringloop op aarde Helpt plantenwortels bij opname van nutrienten Regulatie van ziekten en plagen Menging van organische stof en bodemstructuur


2


19/12/2011

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit herbivoren schimmeleters

microben

littereters

Bacterie-eters

carnivoren

Functionele groepen in de bodem Mais

Groenbemester

Strooisel afbrekers

Mycorrhiza schimmels

N-fixing Bacteria

Pathogenen, plaaginsecten Predatoren, parasieten, antagonisten

Rhizosfeer Biota

Macrofauna – Ecosysteem ingenieurs – Regenwormen – Termieten, mieren


Bron: Swift (2002)

3

19/12/2011

Figuur: http://www.ecpa.eu/files/gavin/soil_bio_and_ag_012_ web.pdf


Bodemecosysteem ingenieurs


4


19/12/2011


     

Diversiteit? Wat is belangrijk?: Biodiversiteit vaag begrip? Aantallen soorten en hoeveelheden per soort Activiteit Functies Meerdere soorten vervullen dezelfde functies onder andere omstandigheden (“functionele redundantie”) Biologische indicatoren

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit • < 1% van bodemgewicht bestaat uit levende organismen

Others Nematodes Protozoa Algae

Regenwormen

• Zélfs in intensief gebruikte landbouwgronden zoals in Nederland is de ondergrondse soorten diversiteit relatief hoog

Bacterien

Schimmels

Relatieve hoeveelheden aanwezig in de bodem (biomassa) Figuur: J.W. van Groenigen


5


19/12/2011

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit Nederlandse landbouwgronden: • 3-8 soorten regenwormen • 18-40 soorten microarthropoden (springstaarten, mijten) • 6-10 soorten potwormen • ca. 30 families van nematoden (aaltjes) • pissebedden, miljoen/duizendpoten • ?? soorten bacterien, schimmels

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit Weerbaarheid: Waartegen? Chemisch Fysisch Biologisch Alles hangt met elkaar samen Figuur: Zanen et al. FAB en een weerbare bodem


6


19/12/2011

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit Weerbaarheid is ook: - Waterberging - Bewerkbaarheid - Productiecapaciteit op lange termijn en bij veranderende omstandigheden Foto BASIS @ PPO Lelystad 9/2011 (M. Pulleman)

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit Effecten intensieve landbouw BD & weerbaarheid: - Sommige soorten kunnen elkaars functie vervangen (redundantie) -> geen effect op bodemproces, bv afbraak OS, mineralisatie -> relatief hoge weerbaarheid tegen verstoring - Andere processen zijn afhankelijk van beperkt aantal soorten en dus wél gevoelig voor verstoring -> bv regenwormen, bodemstructuur


7


19/12/2011

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit Beperkte kennis van bodembiodiversiteit: •

Soorten? -> kweekbaar in laboratorium?

•

Functies?

•

Effecten van Bodembeheer

•

Met name gunstige organismen Figuur: http://www.ecpa.eu/files/gavin/soil_bio_and_ag_012_web.pdf

Duurzaam bodemgebruik en biodiversiteit Stimuleren ondergrondse biodiversiteit, algemeen: •

Aanvoer organische stof (mest, gewasresten)

•

Bodem bedekt houden (groenbemesters)

•

Minder bodemverstoring

•

Niet kerend

Foto: Pauw et al. (Biokennis)


8


19/12/2011

Bodemleven en bodemstructuur

Fotos: M. Pulleman (boven), J. Bloem (onder)

Foto rechts: LBI; Prins et al., 2008


9


19/12/2011


Na 23 dagen........

Bodemleven en bodemstructuur Akkerland, Zeeland Mn25a

Permanent grasland, Zeeland Mn25a

1 mm

Fysicogene macrostructuur

Biogene macrostructuur Foto’s: Pulleman et al. (2005)


10


19/12/2011

Bodemleven en bodemstructuur Akkerland, Zeeland Mn25a

biogeen

Permanent grasland, Zeeland Mn25a

ca. 4mm Aggregaten zijn samenklonteringen van bodemdeeltjes en organisch materiaal. Uitwerpselen van regenwormen (biogene aggregaten) zijn vooral na indrogen stabiel en kunnen bijdragen aan de porositeit en een betere kruimelstructuur van de bodem. Aggregaten kunnen ook door fysische processen gevormd worden. Veelal bevatten de aggregaten die door regenwormen zijn gevormd nog veel organisch materiaal. Door de beschermende eigenschappen van het aggregaat, kan deze organische stof op langere termijn bewaard blijven.

fysicogeen

biogeen

fysicogeen Foto’s: Pulleman et al. (2005)


Worm-worked soil (volume %)

60

40

0-10 cm 10-20 cm

20

0 Conventional Arable

Organic Arable

Permanent Pasture

Pulleman et al. 2003. Soil Use & Management


11


19/12/2011

Bodemleven en bodemstructuur No worms

“Pendelaars” Anecic

Aporrectodea longa

Epigeic

Lumbricus rubellus

Endogeic

Aporrectodea caliginosa

Figuur: JW van Groenigen

Earthworm ecological groups

“Pendelaars”


12


19/12/2011

Onderzoek NKG Hendrix et al 1986:  Hoge afbraaksnelheden en mineralisatie in geploegde bodems => Bacterie gedomineerd voedselweb.  Lagere afbraaksnelheden en hogere nutrienten immobilizatie => Meer schimmelgedomineerd voedselweb  Ploegen bevordert voedselwebs die bestaan uit organismen met kleine lichaamsgrootte, snelle reproductie, en hoge metabolische activiteit, snelle verspreiding en omnivore eetpatronen (Andren and Lagerlof, 1983; Steen, 1983).

Onderzoek NKG Roots

Plant Parasitic Nematodes

Natuurlijke systemen

Prostigmatic + Mesostigmatic mites

Fungivores Nematodes Astigmatic Mites

Fungi Recalcitrant OM

Predatory Collembolans

Oribatidae Juveniles Oribatidae Adults

Uropodinae

Collembolans Predatory Nematodes

Labile OM Enchytraeids

Omnivorous Nematodes Glucose

Bacteria

Bacteriovores Nematodes Flagellates

Landbouwsystemen, geploegd


Amoebae

13


19/12/2011

Onderzoek NKG

Earthworm abundance (no. m-2)

Onderzoek NKG 250

0-15 15-30 cm

200

6 jr

150

100

50

0 CONV-RES

CONV+RES

CA

Treatment Castellanos et al 2012 data from Central Mexico (direct seeding)


14


19/12/2011

Onderzoek NKG

Castellanos et al 2012; Aggregaatstabiliteit Data from Central Mexico (direct seeding)

Onderzoek NKG 25

During crop cycle After tilla ge

Time-to-pond (s)

20

15

10

5

0 CONV-RES

CONV+RES

CA

Treatment Castellanos et al 2012 data from Central Mexico (direct seeding)


15


19/12/2011

Onderzoek NKG

Aantallen regenwormen (ind m-2) Duitsland (alleen graangewassen, na 10 jr)

Ernst and Emmerling 2009

Onderzoek NKG Frankrijk:

(Niet kerende grondbewerking, cultivator 7 cm, na 5-7 jr) Capowiez et al 2009


16


19/12/2011

Onderzoek NKG

Capowiez et al 2009

Onderzoek NKG Nederlandse situatie? - Koel, vochtig klimaat - Rooigewassen - Zware machines m.n. bij oogst - Biologische bedrijven (onkruiden) - Relatief grote bodemverstoring, ook bij NKG


17


19/12/2011

Onderzoek NKG Project WU-Bodemkwaliteit: - BASIS + praktijkbedrijven, biologisch en gangbaar - 5 jaar (2009-2013) - Regenwormen, hoeveelheden en soorten - Bodemstructuur (stabiele aggregaten) - Waterberging en –retentie (infiltratie, pF curve) - Organische stof - Andere bodemorganismen (bv. mycorrhiza schimmels)

Onderzoek NKG 37,8 m 1 1 2

3,15 m

2 3 3

4 4

CC

CC

CC

CC

18,90 m

9

10

11

12

6,30 m

SRC POM SRC

POM POM SRC

servicestrip/borderstrip SRC POM

4 5 6

servicestrip

servicestrip

borderstrip

28,35 m

1 2 3

7 8

Joost van Strien, i.s.m. Bert Vermeulen Regenwormenbemonstering BASIS

3,15 m


18


19/12/2011

Onderzoek NKG Earthworm abundance as effected by tillage system BASIS

Earthworm abundance (/m 2)

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Organic summer 2009

Organic fall 2009

Organic fall 2010 M

Conventional Conventional summer 2009 fall 2009 NIT

Conventional fall 2010

ST

Voorlopige data, Crittenden et al.

Onderzoek NKG Earthworm abundance as effected by tillage system

BASIS

Earthworm abundance (/m 2)

500

A

450 400 350 300 250

B

200

B

150 100 50 0 Organic summer 2009

Organic fall 2009

Organic fall 2010 M

Conventional Conventional summer 2009 fall 2009 NIT

Conventional fall 2010

ST

Voorlopige data, Crittenden et al. Mirjam Pulleman, Wageningen Universiteit

19


19/12/2011

Onderzoek NKG Taxonomic Richness Summer Sampling Lelystad Organic Earthworm species

Functional Group

Minimum tillage

Lelystad Conventional

Non-inversion tillage

Standard tillage

Minimum tillage

Noninversion tillage

Standard tillage

Aporrectodea rosea

Endogeic

+

-

+

+

+

+

Allolobophora chlorotica

Endogeic

-

-

-

+

-

-

Aporrectodea calignosa

Endogeic

+

+

+

+

+

+

Aporrectodea longa

Anecic

-

+

-

-

-

-

Lumbricus rubellus

Epigeic

+

+

+

-

+

-

Eiseniella tetraedra

Epigeic

+

+

+

-

-

-

4

4

4

3

3

2

Total species richness

Voorlopige data, Crittenden et al.

Aantallen regenwormen 300 Ploegen Niet-kerend

(wormen m-2)

250 200 150 100 50 0 DG (jr 1)

HS (jr 2)

CS (jr 2)

WM (jr 1)

Gemiddeld over 4 bedrijven

Voorlopige data 2009/10 , Crittenden et al. Mirjam Pulleman, Wageningen Universiteit

20


19/12/2011

Biomassa regenwormen 100 Ploegen Niet-kerend

(g m-2)

80 60 40 20 0 DG (jr 1)

HS (jr 2)

CS (jr 2)

WM (jr 1)

Gemiddeld over 4 bedrijven

Voorlopige data 2009/10 , Crittenden et al.

Voorlopige data 2009/10 , Crittenden et al. Mirjam Pulleman, Wageningen Universiteit

21


19/12/2011

Nieuwe projecten 1. SUSTAIN (SKB) – Frankrijk (Bretagne en Nederland) => Effecten NKG op: - Bodembiodiversiteit - Ecosysteemfuncties - Economische evaluatie 2. AIO, “Biodiversiteit werkt” - Regenwormen verspreiding - Rol van verstoring (bv ploegen) - Rol van semi-natuurl. habitat (bv randen)

Hartelijk dank!

Vragen, Discussie?


22

Relatie tussen grondbewerking, bodemleven & bodemstructuur

Recommend Documents