In het kader van deze studie werd een aantal aan bodemverdichting gerelateerde fysische
bodemkwaliteitsindicatoren geselecteerd. Ervaring leert dat het niet volstaat één enkele indicator te bepalen om een onderbouwde uitspraak te doen over de toestand van bodemverdichting, maar dat een combinatie van indicatoren noodzakelijk is. Dergelijke indicatoren moeten toelaten om de risico’s van bodemverdichting op zowel opbrengstderving als milieuschade in te schatten. Ze dienen zich te richten op landbouwproductiviteit, biodiversiteit, bodemerosie, afstroming en uitloging van nutriënten en agrochemicaliën, droogte en overstromingsgevaar. Ze zijn dan ook een maat voor mechanische weerstand t.a.v. beworteling enerzijds en de lucht- en waterhuishouding anderzijds. Dit is o.i. de eerste studie die op dergelijke schaal de verdichtingstoestand in Vlaanderen bestudeert.
4.6.1
Indringingsweerstand
De indringingsweerstand (mechanische weerstand, penetratieweerstand) is de meest gebruikte grootheid om bodemsterkte in te schatten en kan worden gelinkt aan de weerstand die wortels moeten overwinnen om doorheen de bodem te groeien (Lipiec en Hatano, 2003). Het is ook een indirecte maat voor bodemstructuur. De indringingsweerstand is wel afhankelijk van het
bodemvochtgehalte en dient best te worden bepaald nabij zogenaamde veldcapaciteit. Een te hoge indringingsweerstand resulteert in oppervlakkige wortelgroei, waardoor de opname van water en voedingstoffen belemmerd wordt. Als grenswaarde voor de indringingsweerstand Iw worden in de literatuur verschillende waarden vermeld (startend vanaf 2 MPa, Huber et al., 2008), waarbij
Iw 3 MPa de meest gehanteerde is (Håkansson en Lipiec, 2000). Ten Cate et al. (1995) vermelden
als kritische grens voor beworteling een indringingsweerstand van 2,5 tot 3,0 MPa en voor zandgronden zelfs 3 tot 5 MPa indien er een stelsel van voldoende grote poriën aanwezig is. Bovendien is de kritische grens gewasafhankelijk. In deze studie werd verder als compromis een grenswaarde van 3 MPa gehanteerd, wat iets strenger is dan de waarde van 2 MPa toegepast bij de selectie van de percelen.
4.6.2
Bulkdichtheid
De bulkdichtheid (schijnbare dichtheid, schijnbaar soortelijk gewicht, droog volumegewicht) is een directe maat voor bodemverdichting. Het is de droge massa (bij 105 °C) per bulkvolume. In het Envasso-project rond bodemkwaliteitsindicatoren (Huber et al., 2008) werden voor bodemverdichting de volgende grenswaarden voor bulkdichtheid voorgesteld:
BD 1,75 – 0,009 klei Mg m-3 voor klei > 17,5%,
BD 1,60 Mg m-3 voor klei ≤ 17,5%.
Een bulkdichtheid van 1,6 Mg m-3 komt overeen met een poriënvolume van 0,40 m3 m-3. Kleibodems hebben van nature hogere poriënvolumes en dus lagere bulkdichtheden, vandaar de correctie.
4.6.3
Luchtcapaciteit
De luchtcapaciteit is het luchtgevulde-poriëngehalte bij een bepaalde vochttoestand. Het is het poriënvolume min het volumetrisch vochtgehalte bij een bepaalde bodemvochtspanning. Hiervoor wordt doorgaans uitgegaan van nattere omstandigheden, zoals in het voorjaar of najaar, typisch overeenkomend met vochtspanningen tussen -50 en -100 hPa (resp. pF 1,7 en 2,0). In theorie is het poriënvolume gelijk aan het volumetrisch vochtgehalte bij verzadiging. Deze laatste wordt dan ook vaak gebruikt i.p.v. het poriënvolume bij de bepaling van de luchtcapaciteit. Gelet op de mogelijkheid van luchtinsluiting bij het verzadigen van een bodemmonster werd in deze studie gebruikgemaakt van het poriënvolume (zie ook Huber et al., 2008). Als grenswaarde voor luchtcapaciteit LC wordt
algemeen LC 0,10 m3 m-3 aangenomen (Reynolds et al., 2009; Huber et al., 2008). Lagere waarden
kunnen leiden tot een zuurstoftekort waardoor het gewas beschadiging oploopt en opbrengsten dalen (Reynolds et al., 2009). In o.a. het Envasso-project rond bodemkwaliteitsindicatoren (Huber et al., 2008) werd een vochtspanning van -50 hPa vooropgesteld voor de berekening van de grenswaarde. Deze waarde werd ook in deze studie aangewend.
4.6.4
Verzadigde doorlatendheid
De verzadigde doorlatendheid (verzadigde hydraulische geleidbaarheid/conductiviteit, permeabiliteit) is enerzijds een maat voor het gemak waarmee water de bodem binnendringt, zich in de bodem verplaatst en eruit draineert (Reynolds et al., 2008). Anderzijds is het een indirecte indicator voor de bodemstructuur (Pulido Moncada et al., 2014), gezien haar waarde in sterke mate wordt bepaald door het volume macroporiën, de connectiviteit tussen de poriën en de tortuositeit (mate van kronkeling) van de water- (en lucht)wegen. Bodemverdichting in de boven- en ondergrond reduceert het volume macroporiën en de verbondenheid tussen de poriën, en verhoogt de tortuositeit. Dit kan resulteren in een verlaging van de infiltratiecapaciteit, die wordt bepaald door de doorlatendheid van de
bovengrond, maar ook door deze van de onderliggende lagen in de ondergrond (Hillel, 1998). Hierdoor zal bij hevige neerslag meer water stagneren of oppervlakkig afstromen, waardoor de kans op
bodemerosie en overstromingen toeneemt. Een lagere infiltratiecapaciteit doet daarenboven ook de kans op verdroging toenemen. Anderzijds wordt de doorstroom- en drainagecapaciteit van de bodem beperkt waardoor ze (typisch in het voor- en najaar) langer nat blijven.
O.a. Lebert et al. (2003) en Reynolds et al. (2008) stelden voor de verzadigde doorlatendheid Ks een grenswaarde voor van Ks 10 cm d-1, waaronder gewassen schade kunnen oplopen t.g.v. gebrekkige
verluchtiging en zuurstoftekort, de berijdbaarheid van de bodem beperkt is en oppervlakkige afstroming en bodemerosie verhoogd optreden. Ook het Envasso-project stelde deze waarde voorop (Huber et al., 2008). Gezien Ks standaard wordt uitgedrukt bij 20 °C, werden in deze studie de met KSAT bepaalde Ks genormeerd naar 20 °C.
4.6.5
Macroporiënvolume
Naast bovenstaande bodemkwaliteitsindicatoren die in het Envasso-project werden vooropgesteld als minimaal te bepalen voor het inschatten van het effect van bodemverdichting op bodemkwaliteit, wordt vaak ook nog het macroporiënvolume vermeld (Reynolds et al., 2009).
Het macroporiënvolume geeft het volume aan grote (macro)poriën t.o.v. het bulkvolume van de bodem weer en wordt gedefinieerd als het poriënvolume min het volumetrisch vochtgehalte bij een bepaalde bodemvochtspanning. Als vochtspanning wordt tegenwoordig vooral een waarde van -10 hPa genomen (Jarvis, 2007; Reynolds et al., 2008), wat via de capillariteitsvergelijking overeenkomt met een equivalente poriëndiameter van 0,3 mm. Net zoals bij luchtcapaciteit werd in deze studie het poriënvolume gebruikt en niet het volumetrisch vochtgehalte bij verzadiging. Reynolds et al. (2009) stelden een grenswaarde macPOR 0,04 m3 m-3 voor als criterium waarbij snelle drainage van