Effecten van grondbewerking op bodem en productie

Grondbewerking is een essentiële maatregel in een goed beheer van de bodem. Grondbewerking in Nederland is echter intensief, vooral met het vele ploegen. Dit heeft een aantal negatieve effecten op de bodem, zoals een grotere afbraak van organische stof, meer insporing en minder bodemleven. Minder intensieve grondbewerking, bijvoorbeeld met niet-kerende grondbewerking eventueel in combinatie met vaste rijpaden, heeft deze nadelen niet. Wel zijn er andere nadelen als een lastigere onkruidbestrijding en het maken van een goed zaai- of plantbed.

Goede bodem basis voor goede opbrengst

De bodem is de basis voor een goede opbrengst en kwaliteit van gewassen. De chemische, biologische en fysische eigenschappen van de bodem bepalen de randvoorwaarden voor plantengroei: de beschikbaarheid van zowel nutriënten, water en lucht als ook het onderdrukken van plantenziekten. Hoe beter die randvoorwaarden, des te minder hoeft de teler te doen om tot een goede gewasopbrengst te komen.

De kwaliteit van de bodem staat echter onder druk. Nauwe rotaties geven meer risico op bodemgebonden ziekten en plagen. Schaalvergroting leidt tot verminderde aandacht per vierkante meter en versleping van bodemziekten. Zware mechanisatie en het laat in het seizoen oogsten onder slechte omstandigheden bederven de bodemstructuur. Onvoldoende aanvoer van organische stof en micronutriënten leiden tot een afnemende bodemvruchtbaarheid.
Het lastige is dat veranderingen in de bodemkwaliteit zich vaak langzaam voltrekken en hierdoor lang onopgemerkt kunnen blijven. Vroeg of laat wordt echter een grens bereikt waarbij ook de productiviteit afneemt. Een duurzaam beheer van de bodem zorgt voor handhaving van het productievermogen op de lange termijn.

Er gebeurt momenteel veel onderzoek naar het verbeteren van de bodemkwaliteit. In een serie van drie artikelen willen we de laatste stand van zaken uit het onderzoek geven over welke maatregelen kunnen worden genomen. Dit artikel is gericht op grondbewerking. De andere artikelen zijn gericht op maatregelen voor [INVALID URL] en voor [INVALID URL].

Effecten van grondbewerking

Onder grondbewerking kunnen we de hoofdgrondbewerking verstaan (ploegen of spitten), zaai-, poot- of plantbedbereiding en alle overige bewerkingen (bijv. schoffelen). Er zijn verschillende redenen om een hoofdgrondbewerking uit te voeren:

• Onderwerken van gewasresten, groenbemesters of mest;
• Openbreken van storende lagen;
• Zorgen voor voldoende verwering van de grond.

Wereldwijd gezien wordt er steeds minder grond geploegd. Meestal wordt ploegen vervangen vanwege de erosiegevoeligheid van geploegde grond. Verder is het brandstofverbruik lager en de machinecapaciteit groter wanneer er niet geploegd wordt. Ook veranderen bodemchemische, fysische en biologische eigenschappen van de grond wanneer deze niet meer intensief bewerkt (geploegd) wordt.
Het effect van grondbewerking op bodem en productie wordt in dit artikel geïllustreerd door het vergelijken van ploegen met niet-kerende grondbewerking (NKG). De toepasbaarheid van NKG in de Nederlandse akkerbouw wordt onderzocht en de eerste ervaringen worden hier gepresenteerd. De onderzoeksvraag is of de potentiële voordelen van NKG ook in Nederland van toepassing zijn. In het buitenland wordt NKG vooral toegepast bij maaigewassen (graan, mais, soja). In Nederland spelen rooigewassen, zoals aardappel, peen, uien en suikerbieten juist een grote rol.

Grondbewerking is een onderdeel van het hele teeltsysteem. Vooral de vruchtwisseling legt een basis voor een goede bodemstructuur. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om afwisseling van rooivruchten en maaivruchten, ruimte voor groenbemesters en voorkomen van te veel oogstmomenten onder slechte omstandigheden. Daarnaast hebben andere maatregelen effect op bodemstructuur, zoals het gebruik van organische mest.

Effect van grondbewerking op structuur

Intensieve grondbewerking onder te droge en zeker onder te natte omstandigheden is slecht voor de bodemstructuur. Door versmering bij de bewerking kan de waterdoorlatendheid stagneren. Tevens zorgt het gebruik van zware machines voor bodemverdichting.

Met niet-kerende grondbewerking in combinatie met weinig berijding van de bodem wordt de grond minder intensief bewerkt en is het mogelijk om de bodemkwaliteit te verbeteren. Het beperken van de bodemverdichting door (zware) mechanisatie is hierbij wel een belangrijk onderdeel, omdat er bij NKG minder mogelijkheden zijn om storende lagen op te heffen. Voordeel van NKG is dat poriën meer intact blijven en dat bodemleven mogelijkheden krijgt om te overleven, waardoor de bodembiodiversiteit toeneemt. Het bodemleven zorgt ervoor dat de bodemstructuur van binnenuit verbeterd wordt, waardoor geen ingrijpende mechanische handelingen nodig zijn. Door kerende grondbewerking worden poriën vernield en bodemleven kan massaal afsterven door de bewerking. Verder zorgt NKG voor een grotere draagkracht van de bodem. De instandhouding van poriën zorgt voor meer stabiliteit van de grond en daarmee minder insporing van de grond bij berijding. NKG verbetert de vochthuishouding, omdat de aansluiting van boven- en ondergrond minder verstoord wordt. Daarmee is de waterinfiltratiesnelheid hoger. In geploegde grond is de infiltratiesnelheid over het algemeen lager. Dit komt door de verstoring van aansluiting met de ondergrond en door de fijnere grond is er meer kans op interne slemp, wat de waterafvoer stagneert.

Beperken van de grondbewerking en het bedekt houden van de bodem noemt men ook wel 'Conservation Agriculture'. Het bedekt houden van de bodem door middel van groenbemesters of gewasresten is een maatregel die vooral winderosie voorkomt. Daarnaast geven de gewasresten bescherming tegen neerslag en dienen ze als voedsel voor bodemorganismen. De keuze van groenbemesters en het omgaan met gewasresten is belangrijk voor de zaai- en plantbedbereiding van het volggewas. Het bedekt houden van de bodem in de winter en een vroege zaaibedbereiding gaan niet zo maar samen. Er zal op een andere manier met gewasresten en groenbemesters omgegaan moeten worden dan men tot nu toe gewend is in een ploegsysteem. Hierbij horen zowel andere soorten groenbemesters als andere manieren van vernietigen en onderwerken.

Met gebruik van vaste rijpaden wordt de bodem tussen de wielsporen verder ontzien. Vaste rijpaden wil zeggen dat de rijpaden van trekkers en andere werktuigen altijd en elk jaar op dezelfde plek liggen in een perceel en de grond er tussen niet bereden wordt. De wielsporen zelf hebben uiteindelijk een slechte structuur, omdat deze jaar op jaar bereden worden en de bodem hier nauwelijks de kans krijgt om te herstellen. Aangezien er een deel van het oppervlak door de vaste rijpaden in beslag wordt genomen, zal er gekozen moeten worden voor een zo efficiënt mogelijke benutting van de resterende oppervlakte. Vandaar een zo groot mogelijke spoorbreedte. In de praktijk wordt over het algemeen in dit systeem in Nederland gebruik gemaakt van een spoorbreedte van 315 of 320 cm, omdat met deze trekkers en werktuigen vervoer over de weg mogelijk is. Naast deze spoorbreedte zijn natuurlijk ook 150 cm of 225 cm spoorbreedtes mogelijk, maar dit kost meer ruimte aan rijpaden. Wel moeten alle machines worden afgestemd op de gekozen werkbreedte. Een mogelijkheid om toch gebruik te maken van rijpaden en de bodemoppervlakte optimaal te benutten, is het gebruik van vaste rijpaden in combinatie met grotere werkbreedte. Hiervoor is er geen (dure) aanpassing nodig van de spoorbreedte van de trekker.

Elke vorm van grondbewerking heeft zijn eigen effect op de bodemfysische eigenschappen van de grond. Zo geeft ploegen een andere verdeling van de grond-water-luchtverhouding dan NKG (figuur 1). Bij ploegen is het aandeel grond lager en het aandeel lucht groter dan in het minimale (niet geploegde object). Het vochtaandeel is lager in geploegde grond; dat blijkt ook uit vochtmetingen genomen in de laag 0-30 cm in het voorjaar. Dit heeft consequenties voor de opwarming van de grond en het optimale tijdstip voor grondbewerking waarvoor de grond voldoende droog moet zijn. Geploegde grond is duidelijk vroeger te bewerken door het lagere vochtgehalte en sneller opgewarmd dan niet geploegde grond.

Het hogere aandeel lucht in geploegde grond wordt voornamelijk veroorzaakt door het grotere aandeel van grote poriën. Dit heeft voordelen voor de beluchting van de grond en de vroegheid in het voorjaar, maar kent ook nadelen. Grote poriën zijn instabieler en kunnen makkelijker in elkaar gedrukt worden bij belasting. Bovendien hebben grote poriën geen capillaire werking, wat van invloed is op de vochtigheid van de grond in het voorjaar. Al na twee jaar kan er een verschil te bemerken zijn in draagkracht. Hierdoor is de grond bij NKG berijdbaar zonder dat er veel insporing (en daardoor structuurbederf) te verwachten is in vergelijking met geploegde grond. In afbeelding 2 is het verschil in insporing na de uienoogst duidelijk zichtbaar.

Door het ploegen van de grond kunnen storende bodemlagen doorbroken worden. Bij de overstap naar NKG zal het vooral in de eerste jaren nodig zijn om storende lagen te doorbreken door het woelen van de grond. Dit kan alleen onder goede omstandigheden gebeuren vanwege het grote risico op versmering.

Effect van grondbewerking op bodemvruchtbaarheid en bemesting

Organische stof is van belang voor bodemaspecten als structuur, verkruimelbaarheid, slempgevoeligheid en vochthoudend vermogen. Grondbewerking heeft invloed op de verdeling van de organische stof over het bodemprofiel en daarmee op bodemkwaliteit. Organische stof blijft in de toplaag en heeft daardoor invloed op de bodemstructuur in deze laag. In principe kan de afbraak van organische stof worden verminderd door de grond minder intensief te bewerken, bijv. door niet of minder diep te ploegen. Onderzoeken laten dan ook verschillende resultaten zien. In veel onderzoeken wordt een toename van organische stof gevonden, maar er zijn ook voorbeelden waarbij er geen toename van organische stof wordt gevonden. Feit is wel dat er minder stikstof beschikbaar is de eerst jaren na het stoppen met ploegen. Bij elke bewerking zal een deel van de organische stof mineraliseren. De stikstof die daarbij vrijkomt kan benut worden door de plant, tenzij de bewerking ver buiten het groeiseizoen plaatsvindt. Dan is er wel risico van uitspoeling van de gemineraliseerde stikstof. De voor de plant beschikbare stikstof zal door niet meer ploegen afnemen door de verminderde mineralisatie, maar de totale voorraad aan stikstof in de bodem zal toenemen (figuur 2).

Uit onderzoek blijkt dat de stikstofbehoefte van gewassen de eerste jaren na het stoppen met ploegen 30 kg N/ha hoger ligt. Daarna neemt de mineralisatie toe en komt voor de plant beschikbare stikstof op het niveau van geploegde grond.

Met het ploegen van de grond wordt de organische stof die in de loop van het groeiseizoen is opgebouwd door gewasresten herverdeeld in de bouwvoor. Bij niet ploegen van de grond zal het organisch stofgehalte dan ook vrij snel oplopen in de bovenlaag (figuur 3).

Effect van grondbewerking op opbrengst

Een goed bewortelbare bodem is essentieel voor een goede plantengroei. Bij voldoende beschikbare mineralen en water zal een storende bodemlaag en daardoor verstoorde beworteling niet snel naar voren komen. Onder extreme omstandigheden, zoals droogte en wateroverlast, komt een slecht wortelstelsel naar voren. Het is belangrijk ervoor te zorgen dat de bouwvoor zoveel mogelijk doorworteld kan worden, niet alleen door hoofdwortels maar ook door de fijnere wortels. Wortels zoeken de weg van de minste weerstand en het is een illusie te denken dat wortels verdichte bodemlagen kunnen opheffen.
Regenwormen daarentegen kunnen dit wel. Oude wormengangen bieden plantenwortels de gelegenheid om verdichte bodemlagen te overbruggen. Hoe meer wortels, hoe beter aanwezige voedingsstoffen en vocht door de plant opgenomen kunnen worden. Helaas is er in de Nederlandse bodems vaak sprake van 'slapende grond'. Dit is grond waar de plantenwortels niet in kunnen komen, maar waar zich wel voeding bevindt. Het is zaak deze grond te ontsluiten. Het vermijden van compactie van de bodem door gebruik van vaste rijpaden en lage druk of rupsbanden draagt hieraan in sterke mate bij.
Naast het aspect van het belang van een goede beworteling voor de opname van vocht en voedingsstoffen zorgen wortels voor de aanvoer van organische stof in de diepere bodemlagen. Tevens zorgen wortels voor het instandhouden van grote en fijne poriën door de bezetting van aanwezige poriën, ook na de oogst. Wortelresten dienen daarnaast als voedselbron voor bodemleven.
Niet-kerende grondbewerking stimuleert het bodemleven en heeft een positief effect op bodemkwaliteit. Dit betekent niet dat NKG zorgt voor meeropbrengsten. Door een moeizamere zaaibedbereiding en hogere onkruiddruk wordt er in proeven nog geen meeropbrengst gerealiseerd of is er zelfs sprake van een lagere opbrengst. Dit is sterk gewasafhankelijk.

Effect van grondbewerking op maatschappelijke diensten

Minimale bodembewerking heeft een positief effect op bodemleven en op de vergroting van de biodiversiteit (zie ook artikel ‘Bodemleven van belang voor goede opbrengst’).

Water wordt een steeds belangrijker gegeven. Wanneer een bodem een goede opdrachtigheid bezit en in staat is om water snel op te nemen (hoge infiltratiesnelheid), zal een bodem beter aangepast zijn aan verwachte veranderende klimaatomstandigheden (droogte en zware regenbuien). Een betere waterhuishouding zorgt voor minder uit- en afspoeling van nutriënten. Voor een goede opdrachtigheid is een fijnmazig netwerk van poriën nodig van hangwater tot in de bouwvoor en voor waterinfiltratie is vooral een verticaal netwerk van poriën van belang. De opdrachtigheid van de bodem zal beter zijn wanneer de bodemstructuur in goed conditie is. Voor een goede opdrachtigheid is een voldoende fijnmazig netwerk van fijne poriën noodzakelijk. Hiermee kan er een aanvoer zijn van vocht uit het hangwater en grondwater.

Minimale bodembewerking zorgt voor een lagere afbraak van organische stof, waardoor minder CO2 in de atmosfeer komt. Dit is positief voor beperking van effecten van klimaatverandering. Ook zorgt de organische stof voor een betere binding van voedingselementen, waardoor minder verliezen optreden.