Baanbrekend in de bodem

Wat is er zo bijzonder aan RhoC? “De sensor is snel en eenvoudig in gebruik en je weet direct in het veld de uitslag. De klassieke wetenschappelijke methode om de bulkdichtheid van een bodem te bepalen, duurt zo’n vijf uur per meetpunt en vindt gedeeltelijk in het lab plaats. Daarmee is het een dure methode. En het laat duidelijke schade achter in het land: een dichtgegooide kuil bij ieder meetpunt,” legt Karin uit. “Met de RhoC kan op termijn iedereen de bulkdichtheid van een bodem vaststellen, gewoon in het veld. Binnen tien minuten en je maakt alleen een gutsgat van 3 cm doorsnede.”

Eerst een korte les bulkdichtheid. Het is een maat voor de hoeveelheid vaste deeltjes, zoals zandkorrels en kleiplaatjes, en de tussenliggende poriën per volume-eenheid. Dit wordt ook wel de Rho (ρ) Coefficient genoemd en is waar de naam RhoC sensor vandaan komt. De dichtheid is onder andere essentieel bij het berekenen van de koolstofvoorraad in de bodem. Hoe minder ruimte tussen de vaste deeltjes, hoe compacter de grond en hoe hoger de bulkdichtheid. Dat staat bekend als een verdichte bodem. En die bodemverdichting kan in landbouwbodems grote consequenties hebben.

Verdichting: minder opbrengst en meer negatieve gevolgen

Ongeveer 50% van de landbouwbodems in Nederland heeft te maken met enige vorm van verdichting op 30 tot 45 cm onder het maaiveld. Dit bemoeilijkt wortelgroei. “We weten dat een verdichte bodem 10 tot 40% minder opbrengst geeft. Maar bodemverdichting wordt nauwelijks gemeten, omdat de klassieke meetmethode zoveel nadelen heeft. En verdichting kan zeer lokaal zijn, dus een meting op de ene plek van een perceel zegt niets over de verdichting twintig of dertig meter verderop,” legt Karin uit. “En toch is het ontzettend interessant voor boeren om de mate van verdichting van hun percelen te weten. Want dan kunnen ze gerichte maatregelen nemen om verdichting op te heffen of te voorkomen.”

Bodemverdichting heeft meer negatieve gevolgen. Het zorgt voor minder waterinfiltratie, waardoor plassen op het land blijven staan. Ook leidt minder waterinfiltratie tot afspoeling van nutriënten en gewasbeschermingsmiddelen naar het oppervlaktewater. Daarnaast heeft een verdichte bodem een lager waterbergend vermogen en een lager vochtleverend vermogen. Beide kan problematisch zijn bij weersextremen. Tot slot leidt verdichting ook tot een afname van de bodembiodiversiteit.

Niemand weet hoe verdicht hun bodem is

“Niemand weet hoe groot het probleem van verdichting is,” stelt Karin. “Het is een onderbelicht thema en omdat de klassieke meetmethode in de praktijk niet wordt gebruikt, zijn er weinig harde data beschikbaar.” Zie daar de oplossing-in-ontwikkeling: de RhoC!

In het puntje van de guts bevindt zich de eigenlijke sensor. “Met een klein beetje gammastraling kun je binnen tien minuten de mate van verdichting vaststellen.” Karin is enthousiast: “Echt, iedereen kan hiermee werken! De gammastraling is heel laag, daar zijn geen speciale veiligheidsmaatregelen voor nodig.” Dan realistisch: “Je moet wel een recht en stabiel gutsgat maken om de sensor in te laten zakken.” Het ontwerp wordt momenteel nog verder doorontwikkeld. Straks wordt de RhoC van titanium. “Hufterproof.”

Breed praktijkgericht onderzoek bij het lectoraat

De RhoC is niet het enige waar Karin zich mee bezig houdt bij het lectoraat ‘Duurzaam bodembeheer’. “We zijn bezig met allerlei praktijkgerichte projecten, waarbij we optrekken met wetenschappelijk onderzoek door universiteiten en kennisinstellingen.” Zo loopt er nu een onderzoek naar het maken van organische stofkaarten op basis van satellietbeelden. Hierbij zijn de universiteit van Leuven, het Nutrienten Management Instituut (NMI) en een aantal provincies betrokken. “Die laatste zijn vooral geïnteresseerd vanwege hun bodembeleid: zij willen graag kunnen sturen op verhoging van de organische stof in de bodem.”

Een ander project gaat over regeneratieve landbouw. Karin: “Hier werken we met de vier groene hogescholen aan een vraagstuk vanuit het ministerie van LVVN. We onderzoeken waarom en hoe boeren regeneratieve landbouw aanpakken, welke kansen en belemmeringen er zijn en in hoeverre de investeringen worden terugverdiend. Dit is weer een heel andere tak van sport, waarin ook studenten een deel van het onderzoek doen.”

‘Is dit niet wat voor jullie?’

“Maar van alle projecten is de RhoC wel een beetje mijn kindje,” bekent Karin. Ze vertelt hoe de sensor op haar pad kwam. “Een aantal jaar geleden hebben we geprobeerd of we bulkdichtheid konden meten met een combinatie van allerlei bestaande methoden en databases. Helaas, dat lukte niet. Maar via die pogingen kwamen we in contact met Medusa Radiometrics in Groningen. Zij hadden eerder een prototype van de bulkdichtheidssensor ontworpen voor metingen op de bodem van de Waddenzee. Een enorm gevaarte. ‘Is dit niet wat voor jullie?’ vroegen zij.” En inderdaad, dat bakbeest kon vlot de bulkdichtheid meten in landbouwpercelen.

Inmiddels zijn er allerlei aanpassingen aan dit apparaat gedaan, waarmee het een stuk handzamer werd. Ook is er een vochtsensor ingebouwd om de uitslag te corrigeren voor het vochtgehalte, zodat de RhoC direct de droge bulkdichtheid meet.

Validatie

Toen kwam de proef op de som: werkt de RhoC net zo goed als de conventionele en specialistische methode? Daarvoor ging Karin aan de slag. “We hebben op twee percelen op twee grondsoorten, zand en klei, metingen gedaan waarbij we de sensor hebben vergeleken met de klassieke methode.” Bij deze validatie bleek dat de nauwkeurigheid van de RhoC vergelijkbaar is met die van de klassieke methode. Die laatste geeft in 9% van de gevallen een meetfout, bij de RhoC is dat 15%. “Maar omdat de sensor makkelijk en snel in het gebruik is, kun je de hogere foutmarge van de RhoC eenvoudig compenseren met extra metingen,” aldus Karin.

Artikel

Tijdens het internationale Wageningen Soil Conference in 2023 gaf Karin een masterclass over het meten van bulkdichtheid. “Dat was mooi, want ik kon de deelnemers ook meenemen het veld in. Daar kon ik laten zien wat de RhoC kan in vergelijking met andere meetmethoden. Er was veel belangstelling, de sensor werd echt omarmd door de deelnemers.”

Deze masterclass had nog een staartje: Karin werd uitgenodigd om een artikel te publiceren in European Journal of Soil Science. Ze glimt: “Mijn artikel verscheen in een special issue van het wetenschappelijke tijdschrift. Toen heb ik het helemaal geweten! Tot aan Zuid-Amerika toe, kreeg ik reacties en werd er geïnformeerd naar de RhoC. Vooral wetenschappers zijn zeer geïnteresseerd, omdat het meten van bulkdichtheid wereldwijd nog zo’n onontgonnen gebied is.”