Close Menu

Bodem

Bepalende bodemeigenschappen

De bodem vormt in zowel de land- en bosbouw als in bij ontwikkeling en beheer van natuurkwaliteit de basis. De bodem is het deel van de ondergrond waar als gevolg van de bodemvormende factoren moedermateriaal, klimaat, topografie, biologische activiteit en tijd veranderingen hebben plaatsgevonden. De veranderingen zijn onder andere zichtbaar in de vorming van een bodemprofiel met bodemhorizonten. Daarnaast bestaan ‘vaaggronden’ zoals in stuifzanden, kwelders of natte veengronden, in deze bodem is nauwelijks sprake van een profiel met horizonten.

Bodemprocessen zijn onder andere afbraak van organische stof, humusvorming, veraarding (van veen bij drooglegging), verzuring (uitspoeling van bufferstoffen). De aard en de snelheid van deze processen zijn afhankelijk van fysische (temperatuur, water), chemische (zuurstof, mineralen) en biologische (schimmels/bacteriën, bodemfauna) factoren. 

Op deze pagina volgen in het kort de belangrijkste bodemeigenschappen die bepalend zijn voor ontwikkeling of behoud van bepaalde vegetatie (meer informatie over bodemvorming in relatie toto natuur is onder andere te vinden op de website van Kennisplatform Bodem en natuur )

Organische stof
Het uitgangsmateriaal van organische stof in de bodem is vers organisch materiaal, zoals bladeren en takken en dode planten en dieren. Dit organisch materiaal wordt in de bodem door micro-organismen afgebroken. Wanneer dit vers organisch materiaal door de afbraak onherkenbaar is geworden, spreken we van organische stof in de bodem. Organische stof is een complex mengsel van koolstofhoudende verbindingen en bestaat gemiddeld voor ongeveer 50% uit organische koolstof.
Tijdens de afbraak van vers organisch materiaal spelen er twee processen: mineralisatie en humificatie. Bij mineralisatie komt een aantal nutriënten (stikstof, fosfor, kalium, calcium, magnesium, zwavel, sporenelementen) en CO2 vrij. Door humificatie wordt een deel van het vers organisch materiaal omgevormd tot organische stof in de bodem. De organische stof in de bodem wordt op zijn beurt afgebroken door micro-organismen en ondergaat opnieuw mineralisatie en humificatie. 
Door een verdere humificatie van organische stof wordt een meer stabiele fractie van organische stof gevormd. Organische stof wordt dan ook vaak opgesplitst in een gemakkelijk afbreekbare fractie (= labiele fractie) en een moeilijk afbreekbare fractie (= stabiele fractie of humus). Deze stabiele fractie mineraliseert veel trager dan de gemakkelijk afbreekbare fractie.

[figuur]

Humusvormen
Humus is organische stof waarvan de gemakkelijk verteerbare delen al zijn afgebroken door bacteriën en schimmels. In een gezonde bodem is hierdoor de bovenste laag donkerder van kleur dan de onderliggende lagen. Hoe zwarter de kleur, hoe hoger vaak het humusgehalte.

Er worden een 4-tal typen humus onderscheiden. In relatief mineraalrijke bodems met veel bodemfauna treffen we een humusvorm aan de sterk gemengd is met het minerale deel van de bodem en dat, qua nutriënten en mineralen, goed weer op te nemen is door de plant: de zogenaamde mull-humus. In de iets armere bossen op bijvoorbeeld zandgronden is er wel degelijk nog een vrij hoge bodemfauna activiteit. Veel van de humus bevindt zich in de bodem in de vorm van uitwerpselen van de bodemfauna, de zogenaamde moder-humus. In de zure ecosystemen, zowel nat als droog, is de bodemfauna zeer beperkt en is het strooisel lastig verteerbaar door onder andere de dikke bladhuid van heide en naaldbomen. Het organisch materiaal is vrijwel niet gemineraliseerd en ook vrijwel niet gemengd met de minerale ondergrond. Er is hier sprake van mor of ruwe humus. Als gevolg van bodemvormende processen kan onder zure omstandigheden het organisch materiaal uitspoelen en dieper weer inspoelen als zogenoemde amorfe humus.

Bodembiodiversiteit
Bacteriën, schimmels, protozoën, springstaarten, aaltjes, regenwormen en bodeminsecten spelen een grote rol bij de afbraak van organisch materiaal en de vorming van de bodem. Wormen en schimmels vormen gangen in de grond waardoor lucht, organisch materiaal en andere nutriënten door de bodem worden verspreid. Afgestorven plantmateriaal wordt door composteerders verwerkt tot voedzame grondstof. Alle organismen hebben complexe relaties met elkaar en hun natuurlijke leefomgeving. Vooral in het gebied rond de plantenwortel, de zogenaamde rhizosfeer, leven miljoenen schimmels en bacteriën die voedingsstoffen uitwisselen met elkaar en de planten. Bij veel bomen is bijvoorbeeld de symbiose met mycorrhizaschimmels essentieel om bepaalde voedingsstoffen uit de bodem te kunnen halen.  

Door de grote verscheidenheid in bodems is ook de juiste bodembiologie per bodemtype en hydrologie anders. Onder aerobe condities speelt de dynamiek in het omzetten van organische stof een belangrijke rol in de beschikbaarheid van nutriënten in de bodem. Organische stof in de bodem kan langzaam en snel afbreekbaar zijn. In combinatie met de zuurgraad van de bodem heeft dit grote invloed op het bodemleven wat wordt aangetrokken: snel afbreekbare organische stof, vooral bestaande uit afgestorven plantmateriaal en mest, trekt vooral bacteriën en wormen aan, die zich in neutraal-basische condities snel kunnen voortplanten en makkelijk groeien. Moeilijk afbreekbare organische stof, dat veel lignine kan bevatten, trekt daarentegen juist vooral schimmels aan, die enzymen uitscheiden en zo langzaam koolstof uit de organische stof kunnen onttrekken voor hun eigen groei. Schimmels gedijen beter bij een zuurder milieu. Overigens is onder anaerobe condities de relatie tussen bodemleven en organische stof heel anders. Er is minder sprake van mineralisatie, maar wel van opbouw van stabiele humusvormen. Een stabiel natuurlandschap heeft een hogere mate aan moeilijk afbreekbaar koolstof en zal daarom vooral schimmels in de bodem hebben, terwijl in een landbouwsysteem dat veel met bemesting werkt vooral bacteriën worden gevonden.

Nutriënten- en mineralenkringloop
Aanwezigheid van nutriënten en mineralen is sterk bepalend voor de aanwezige flora en fauna. Het nutriëntenleverend vermogen van de bodem bepaalt, samen met de pH, de vochttoestand en de hoeveelheid licht, hoe goed een bepaalde plantensoort kan gedijen. Arme zandgronden hebben van nature een ander landschap dan rijke kleigronden. 
Nutriënten kunnen gebonden zijn aan het klei-humuscomplex. Daar vindt uitwisseling van nutriënten plaats. Daarnaast liggen nutriënten opgeslagen in organisch materiaal. Als organisch materiaal dat voldoende nutriënten bevat wordt afgebroken, komen nutriënten vrij. Door het verhogen van de pH door bijvoorbeeld te bekalken wordt he bodemleven gestimuleerd, breekt er meer organische stof af en kunnen nutriënten beschikbaar komen voor de plant. Ook de vochttoestand is bepalend voor het vrijkomen en transporteren van nutriënten naar de plant.
De term ‘mineraal’ heeft in de bodemkunde een andere betekenis dan in de fysiologie of voedingswetenschappen. Op deze website wordt de term ‘mineralen’ volgens de bodemkundige definitie gebruikt, in de betekenis van vaste kristallijne en soms ook amorfe verbindingen, zoals veldspaten (Na-K-Ca-Al silicaten) of het fosfaatmineraal apatiet. De term ‘nutriënten’ reserveren we voor anorganische plantenvoedingsstoffen, waarbij N, K, Ca, Mg, P en S wel als ‘macronutriënten’ worden aangeduid. Een deel van deze voedingsstoffen komt vooral door verwering van mineralen beschikbaar. 

Lees meer in de OBN-Nieuwsbrief winter 2016, Themanummer Bodem in balans


Zuurgraad en buffercapaciteit
De zuurgraad is sterk bepalend voor de overlevingsstrategie van met name de aanwezige planten Bodems in Nederland verschillen van nature sterk in zuurgraad (pH) door verschil in aanvoer van zuur dan wel basisch (grond)water in de buffercapaciteit van het bodemmateriaal. De buffercapaciteit geeft de mate aan waarin een bodem in staat is te compenseren voor veranderingen in zuurconcentraties. Bufferende stoffen als calcium (Ca), magnesium (Mg), mangaan (Mn) en silicium (Si) spelen hierbij een rol. 

De buffercapaciteit staat in relatie tot verwering van mineralen in de bodem. Verwering is een proces dat van nature optreedt door koolzuur dat geproduceerd wordt in de bodem door plantenwortels en micro-organismen. Hierdoor verweren basische kationleverende mineralen in alle bodems. Normaal gaat dit zeer langzaam. Door de zeer hoge verzurende depositie van de afgelopen 5-6 decennia is deze verwering van mineralen echter veel sneller verlopen. Voor veel bodems in met name het droge zandlandschap betekent dit dat de voorraad mineralen die basische kationen levert aan het bodemadsorptiecomplex sterk verlaagd is of zelfs bijna helemaal uitgeput. 

Afhankelijk van de pH kent de bodem verschillende buffersystemen. 

  •  Bij bodem pH-waarden hoger dan pH 6,2 hebben we te maken met (bi)carbonaatbuffering. Afhankelijk van de concentraties aan bufferende stoffen en de concentraties zuur blijft de pH hierbij constant.
  • Wanneer in de bodems geen carbonaat meer aanwezig is, komt de bodem in het kation-uitwisselings-buffertraject (calciumbuffertraject) terecht (pH van 4,5 en 6,5). Kationbuffering komt tot stand doordat kleimineralen en organisch materiaal aan hun oppervlak licht negatief elektrisch geladen zijn (het bodemadsorptiecomplex). Positief geladen (kat)ionen als calcium, magnesium en kalium worden hierdoor aangetrokken en hieraan geadsorbeerd. Bij verzuring kan dit complex bijdragen aan verwijdering van waterstofionen uit het bodemvocht door deze uit te wisselen tegen de kationen. Is het bodemadsorptiecomplex verzadigd met waterstofionen, dan daalt de pH.
  • Beneden een pH van ongeveer 4,5 gaan aluminium(hydr)oxiden, die over het algemeen in aanzienlijke hoeveelheden aanwezig zijn, in oplossing. Hiermee is het aluminiumbuffertraject bereikt. 
  • Daalt de pH nog verder (onder pH 3) dan wordt het ijzerbuffertraject bereikt waarbij als gevolg van de zeer zure omstandigheden de oplosbaarheid van ijzer(hydr)oxides toeneemt.

De grootte van het bodemadsorptiecomplex en de mate waarin dit complex bezet is met basische kationen (de basenverzadiging), bepalen hoeveel zuur er geneutraliseerd kan worden alvorens aluminium en vervolgens ijzer in oplossing gaan in het bodemvocht.
Bodems rijk aan organische stof en lutum hebben vanwege hun grote kationadsorptiecapaciteit een grote buffercapaciteit.