1. Home
2. Nieuws
3. De bodem en zijn acroniemen

De bodem en zijn acroniemen

28/04/2021 - 00:00

De bodemkunde zit vol acroniemen! We bespreken er 11 in detail in dit blogartikel. Van pH tot pF, van CEC tot HC. Netjes opgelijst, in duidelijke taal uitgelegd en rijkelijk geïllustreerd.

Laten we starten met een definitie:

Een acroniem of "letterwoord" is een afkorting, die wordt uitgesproken als een woord. Elke letter stelt een apart woord voor, zoals in een initiaalwoord.

De bodemkunde zit vol acroniemen! We bespreken de meest gebruikte termen in detail , netjes gerangschikt in alfabetische volgorde:

1. CEC
2. EC
3. HC
4. NPK
5. OM
6. PAW
7. pF
8. pH
9. VC
10. VP
11. WRC

---

pH

De pH is een maat voor de zuurtegraad of alkaliniteit van een bodem.

De pH schaal is logaritmisch en omgekeerd evenredig met de concentratie van waterstofionen (H+) in een oplossing. De pH schaal gaat van 1 to 14.

• Een pH van 7 is "neutraal". Dit betekent dat er evenveel waterstofionen in de oplossing zitten als hydroxide ionen (OH-). Water bijvoorbeeld heeft een pH van 7, want als het opsplitst komt er telkens 1 waterstofion vrij en 1 hydroxide ion.
• Is de pH lager dan 7, dan spreken we van "zuur". In de oplossing zitten er nu meer waterstofionen dan hydroxide ionen (H+ > OH-). Of anders gezegd: als een molecule waterstofionen vrijstelt in water, dan is het een zuur. Hoe meer waterstofionen de molecule vrijstelt, hoe zuurder en hoe lager de pH.
• Is de pH hoger dan 7, dan spreken we van "basisch" of "alkalisch". Er zitten nu meer hydroxide ionen in de oplossing dan waterstofionen (OH- > H+). Deze OH- ionen zullen zich binden met H+ om water te vormen (H20). Net omdat er dus waterstofionen worden gebruikt, zal het aantal waterstofionen in de oplossing dalen. De oplossing wordt dus minder zuur en dus meer basisch. Hoe meer hydroxide ionen een molecule vrijstelt, hoe meer alkalisch de oplossing wordt.

Onderstaande tabel toont de pH-waarde van een aantal veel voorkomende oplossingen:

De bodem pH is heel belangrijk voor de plantengroei:

• Sommige planten verkiezen een zure omgeving, andere een meer alkalische. De meeste gazongrassen bijvoorbeeld groeien het best bij een pH tussen 6,0 en 7,0.
• Bepaalde ziektes gedijen net wanneer een bodem te zuur of te basisch is.
• De pH bepaalt in grote mate de beschikbaarheid van de voedingsstoffen in de bodem.

De meeste gewassen verkiezen een neutrale of licht zure pH, omdat de oplosbaarheid van de nutriënten die belangrijk voor een gezonde plantengroei het hoogst is bij een pH tussen 6,3-6,8. Sommige planten houden meer van meer zure (bv. aardappelen en aardbeien) of meer basische (bv. brassicas of kolen) groeiomstandigheden.

Wanneer de pH onder de 5,5 valt, dan worden de meeste macro-elementen (stikstof (N), fosfor (P), kalium (K), zwavel (S), magnesium (Mg) en calcium (Ca)) onoplosbaar en kunnen ze bijgevolg niet meer opgenomen worden door de wortels. Dit geldt ook voor sommige micro-elementen.

• macro-elementen: dit zijn de "hoofdelementen", waarvan de plant er veel nodig heeft om te kunnen groeien;
• micro-elementen: deze elementen zijn ook belangrijk voor de plantengroei, maar de planten hebben er enkel kleine hoeveelheden van nodig;

Veel positief geladen ionen (of "kationen" zoals zink (Zn2+), aluminium (Al3+), ijzer (Fe2+), koper (Cu2+), kobalt (Co2+) en mangaan (Mn2+)) zijn wel oplosbaar en dus plantbeschikbaar bij een pH lager dan pH 5,0. Maar hun aanwezigheid kan net te hoog worden en dus vanaf een bepaald niveau toxisch. Omgekeerd, in meer alkalische omstandigheden zijn ze minder beschikbaar, waardoor er gebreksverschijnselen kunnen optreden bij de planten.

Onderstaande tabel illustreert hoe de pH de beschikbaarheid van voedingstoffen beïnvloed:

---

CEC

De CEC of de kationenuitwisselingscapaciteit, in het Engels cation exchange capacity genoemd, is de capaciteit van de bodem om kationen uit te wisselen.

De kleimineralen en het organisch materiaal in de bodem hebben negatief geladen plaatsen aan hun oppervlak. Ook plantenwortels hebben een netto negatieve elektrische lading.

Net zoals bij een magneet zullen positief geladen deeltjes (kationen) door deze negatieve ladingen worden aangetrokken. Sommige van deze kationen zijn cruciaal voor de plant:

• magnesium (Mg2)+,
• kalium (K+),
• ammonium (NH4+) en
• calcium (Ca2+).

Eenvoudig gezegd: bodems met een hoge CEC zijn "vruchtbaarder", net omdat ze meer van deze kationen kunnen uitwisselen. Er is steeds nood aan evenwicht: kationen wedijveren voor een plaatsje op die negatief geladen plaatsen. Wordt er m.a.w. een kation uit het complex verwijderd, dan wordt diens plaats meteen ingenomen door een ander kation. Sommige kationen zijn sterker gebonden dan andere: die zijn dan ook moeilijker uitwisselbaar.

CEC wordt gemeten in meq/100g. De CEC van een bodem is hoger als ook het gehalte klei en organisch materiaal hoger is.

De CEC van een bodem kan verhoogd worden door er bodemverbeteraars met een hoge CEC in te mengen. De CEC-waarde van TerraCottem bedraagt meer dan 150 meq/100g. Dit komt vnl. door de hoge CEC van de dragermaterialen en vooral door de waterabsorberende polymeren (hydrogels of waterkristallen). Dit zijn gecrosslinkte polymeerketerns met talloze negatieve geladen groepen op hun chemische structuur:​

Er is een rechtstreeks verband tussen de pH van een bodem en de CEC. De CEC zal op haar laagst zijn bij een pH tussen 3,5-4,0. Net omdat er een verband is tussen beide, is het aangeraden om de CEC te meten bij een neutrale pH (pH7). Opmerking (zie de figuur hieronder): bij een lage pH is het ook mogelijk dat er enkele positief geladen plaatsen ontstaan op welbepaalde kleimineralen. Deze kunnen dan negatief geladen ionen (anionen) uitwisselen zoals bv. chloride (Cl-) en sulfaat (SO42-).

Bodemkationen kunnen ingedeeld worden in 2 groepen:

1. "Basische kationen": ammonium (NH4+), calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), kalium (K+), en natrium (Na+) (*)
2. "Zure kationen": aluminium (Al3+) en waterstof (H+)

De adjectieven "basisch" en "zuur" refereren naar het effect van de kationen op de bodem pH. Een bodem met veel zure kationen op de kleideeltjes zal een lage pH hebben. Omgekeerd, in bodems met een hoge pH zullen er veel basische kationen op het bodemcomplex zitten.

(*) In tegenstelling tot ammonium, calcium, magnesium en kalium is natrium geen essentieel element voor de planten. Bodems met een te hoog gehalte aan natrium kunnen saliniteitsproblemen hebben.

---

NPK

NPK staat voor stikstof (nitrogen (N)), fosfor (phosphorus (P)) en kalium (potassium (K)). De 3 letters worden steeds gevolgd door 3 cijfers, bv. 20-8-5, wat staat voor het percentage van deze componenten in het product.

Om helemaal accuraat te zijn:

• N is het gewichtspercentage elementaire stikstof in het product;
• P is het gewichtspercentage difosforpentoxide P2O5 in het product. P2O5 bestaat uit 56,4% elementaire zuurstof en 43.6% elementaire fosfor. Dus om het gewichtspercentage elementaire fosfor in het product te kennen moet je de P - waarde vermenigvuldigen met een factor 0,436.
• K is het gewichtspercentage kaliumoxide K2O. K2O bestaat uit 17% elementaire zuurstof en 83% elementaire kalium. Dus ook hier: om het gewichtspercentage elementaire kalium in het product te kennen moet je nog de K - waarde vermenigvuldigen met 0,83.

"Omhoog, omlaag en rondom"

Dit is een goed ezelsbruggetje om de functie van elk element te onthouden:

• Omhoog = stikstof (N). Stikstof helpt de plant met de bovengrondse groei. Stikstof is grotendeels verantwoordelijk voor het groene gebladerte en weelderig groene gazons.
  • Dat is ook de reden waarom je op zakken met onderhoudsmeststof voor gazon vaak een NPK-waarde kan zien met een hoog eerste cijfer, bv. 20-5-8.
• Beneden = fosfor (P). Fosfor, het middelste cijfer, is grotendeels verantwoordelijk voor de wortelgroei, alsook voor de ontwikkeling van bloemen en vruchten.
  • Een meststof voor bloeiende planten zal daarom een hoog middelste cijfer hebben.
  • Dit geldt ook voor startmeststoffen voor gazons.
• Rondom = kalium (K). Kalium is belangrijk voor de algemene gezondheid van de plant. Het draagt bij tot de vorming van sterke plantencellen. Zo is de plant beter beschermt tegen hitte / koude, plagen en ziektes.
  • Wintermeststoffen hebben om die reden een hoog gehalte aan kalium.

---

OM

Het organisch materiaal in de bodem bestaat uit resten van planten en dieren, in verschillende stadia van ontbinding, uit cellen van micro-organismen en uit verschillende types afbraakstoffen.

Er kan onderscheid gemaakt worden tussen "levend" en "dood" organisch materiaal:

• "Levend": plantenwortels en dieren. Deze laten ook organische stoffen achter in de bodem, die uiteindelijk deel zullen uitmaken van de organisch materiaalcyclus.
• "Dood", met daarin 3 subgroepen:
  • Actief organisch materiaal:
    • Bestaat voornamelijk uit verse resten van planten en dieren, die relatief snel afbreken (van een paar weken tot een paar jaar).
    • Wordt gekenmerkt door een hoge biologische activiteit.
  • Passief organisch materiaal of humus:
    • ​Dit is niet biologisch actief, m.a.w. bevat weinig voedsel voor bodemorganismen.
    • Het duurt vele honderden tot duizenden jaren om volledig af te breken.
  • Traag organisch materiaal zit tussen actief en passief organisch materiaal in.
    • Het bestaat voornamelijk uit "detritus", dit zijn gedeeltelijk afgebroken cellen en weefsels die slechts geleidelijk afbreken.
    • De volledige afbraak kan duren van een paar jaar tot een paar decennia.

Er zijn 4 hoofdprocessen in de organisch materiaalcyclus in de bodem. Allemaal hangen ze af van bodemmicro-organismen:

1. afbraak van organisch restmateriaal,
2. vrijgave na nutriënten (mineralisatie),
3. vrijgave van koolstofdioxide (ademhaling), en
4. transfer van koolstof van de ene "poel" met organisch materiaal naar een andere.

Humus is dus het "eindproduct" van de afbraak van organisch materiaal. Het geeft de bodem zijn donkerbruine kleur. Over het algemeen is humus het hoofdbestanddeel van het totaal gehalte aan organisch materiaal.

Humus bestaat uit:

• Humuszuren
• Fulvinezuren
• Humine

Het meeste organisch materiaal heeft een plantaardige oorsprong:

• Dit plantaardig materiaal bestaat ook grotendeels uit water, nl. 60-90%.
• De overige droge stof bestaat uit koolstof (C), zuurstof, waterstof en kleine hoeveelheden zwavel (S), stikstof (N), fosfor (P), kalium (K), calcium (Ca) en magnesium (Mg). Deze nutriënten zijn heel belangrijk voor de plantengroei.

Dit brengt ons meteen bij de voordelen van organisch materiaal:

• Zorgt voor voedingsstoffen. Deze voedingselementen komen vrij als het organisch materiaal wordt afgebroken door de micro-organismen. Omdat deze afbraak een langzaam proces is, is organisch materiaal een bron van traagwerkende nutriënten.
• Verbeterd de bodemstructuur. Wanneer organisch materiaal wordt omgezet tot humus zullen deze humusmoleculen de zand-, leem- en kleikorrels (alsook ander organisch materiaal) "cementeren" in bodemaggregaten, die niet oplossen in water. Dit cementerend effect, samen met het wevend en bindend effect van plantenwortels en het mycelium van fungi, zorgen voor de "structuur" van de bodem.
• Verbeterd de drainage. De relatief grote aggregaten hebben een groot poriënvolume waardoor water en lucht makkelijk kan passeren. (*)
• Houdt water vast. De aggregaten kunnen ook relatief makkelijk grote hoeveelheden water vasthouden en verhogen zo de waterretentie van de bodem.
• Verhoogt de kationenuitwisselingscapaciteit. Humus heeft een enorm groot oppervlak, dat negatief geladen is. Hierdoor kunnen positief geladen deeltjes (kationen, zoals magnesium (Mg2)+, kalium (K+), ammonium (NH4+) en calcium (Ca2+)) worden aangetrokken, vastgehouden en uitgewisseld tot op het moment dat de plant ze nodig heeft. Kleimineralen hebben deze capaciteit ook, maar humus heeft een veel hogere CEC dan de meeste kleimineralen.

---

WRC

De waterretentiecapaciteit (WRC) is de capaciteit van een bodem of product om fysisch water te kunnen vasthouden.

De WRC wordt vaak uitgedrukt als v/v (volumepercentage) of w/w (gewichtspercentage).

Twee factoren hebben een heel grote invloed op de waterretentie van een bodem:

• de bodemstructuur en
• de hoeveelheid organisch materiaal.

Bodems met veel kleine deeltjes (leem en klei) hebben een relatief groter totaal oppervlak dan bodems met veel grote korrels (zand). Een groter oppervlak laat op zijn beurt dan weer toe om meer water vast te houden. Op basis van het percentage zand, leem en klei in een bodem kunnen we 12 textuurgroepen onderscheiden. Die worden visueel voorgesteld in een textuurdriehoek:

Deze 12 bodemtypes hebben een verschillende waterretentiecapaciteit:

---

pF

De relatie tussen het volumetrisch vochtgehalte in de bodem en het waterpotentiaal (d.i. de zuigkracht die de bodem uitoefent op dat water) wordt voorgesteld in een waterretentiecurve of pF-curve.

De term pF is afkorting voor "Potenz" (of "exponentiëren") en "Freier energie" (of "vrije energie").

• Op de X-as staat het volumetrisch vochtgehalte;
• Op de Y-as het logaritme met grondtal 10 van de zuigkracht, uitgedrukt in centimeters "waterhoogte".

Kijk je even naar deze video? De spons stelt de bodemmatrix voor:

Doordat de waterretentiecapaciteit sterk afhankelijk is van de bodemtextuur (en het gehalte aan organisch materiaal), zal de vorm van de pF-curve ook veranderen i.f.v. de bodemtextuur. Een algemene vorm voor een klei-, leem- en zandbodem ziet er zo uit:

• Een verzadigde bodem heeft een pF die 0 benadert.
• Onder invloed van de zwaartekracht zal drainagewater uit de grootste poriën wegstromen, tot wanneer een evenwicht wordt bereikt bij +/- pF2. Dit punt noemt men veldcapaciteit (VC).
• Wanneer planten water opnemen, wordt er meer water verwijderd uit de bodem: de pF neemt verder toe. Bij pF4.2 is het resterende water zo sterk gebonden aan de bodemmatrix, dat het niet langer kan worden opgenomen door de plant. Dit punt noemt men het verwelkingspunt (VP).
• De hoeveelheid water tussen pF2 (VC) en pF4.2 (VP) noemt met het beschikbaar water (PAW, uit het Engels: Plant Available Water).
• Een ovendroog bodemstaal heeft een pF7: er zit geen water meer in.

De hoeveelheid beschikbaar water in een kleibodem is veel groter dan in een zandbodem:

Dit is ook de reden waarom een kleibodem met 20% water er in "droog" zal aanvoelen en een zandige bodem met 10% water "vochtig". De WRC van bodems kan je verhogen door er speciaal voor dit doel bestemde bodemverbeteraars aan toe te voegen.

Om te besluiten:

• de totale waterretentiecapaciteit WRC van een bodem is niet direct gerelateerd aan de hoeveelheid beschikbaar water voor de plant (PAW).
• de hoeveelheid plant beschikbaar water in een bodem is het volume water dat in de bodem achterblijft na vrije drainage, minus de hoeveelheid water dat te sterk gebonden is aan de bodemmatrix.

Onderstaande figuur toont voor elk van de 12 bodemtypes de hoeveelheid PAW:

---

EC

De elektrische geleidbaarheid of EC (uit het Engels: Electrical Conductivity) is een maat voor de hoeveelheid zouten in een bodem (het zoutgehalte van de bodem).

De elektrische geleidbaarheid geeft ons enkel een idee van de totale hoeveelheid zouten, niet van welke zouten er specifiek aanwezig zijn.

Het is een heel belangrijke parameter m.b.t. de gezondheidstoestand van een bodem. De EC heeft nl. effect op:

• de opbrengst van gewassen,
• de keuze voor bepaalde gewassen,
• de beschikbaarheid van voedingsstoffen en
• het microbieel bodemleven.

Als de EC te hoog is, dan zal die de waterbalans in de bodem verstoren en plantengroei inhiberen.

Bodems met een hoog zoutgehalte komen van nature voor in aride en semi-aride gebieden. Maar ook de mens kan het zoutgehalte in een bodem verhogen door een slechte gewaskeuze, een verkeerde irrigatie, ondoordacht landgebruik en overdosering (of verkeerd gebruik) van meststoffen en compost.

De elektrische geleidbaarheid in een bodem wordt uitgedrukt in μS/cm (of mS/cm), dS/m of ppm:

• 1 dS/m = 1000 μS/cm (= 1 mS/cm) = 640 ppm (als EC < 5 dS/m);
• 1 dS/m = 800 ppm (als EC > 5 dS/m);

Zowel de bodemtextuur als de CEC hebben een effect op de EC:

• Bodems met veel kleinere bodemdeeltjes (een hoog kleigehalte) geleiden meer elektrische stroom dan bodems met veel grote korrels (silt en zand).
• Bodems die voornamelijk bestaan uit kleimineralen met een hoge CEC zullen een hogere EC vertonen dan bodems met kleimineralen met een lage CEC.

Op basis van de EC - waarde kan je de saliniteit onderverdelen in een aantal klasses:

De zouttolerantie van een plant is het maximaal zoutgehalte dat de plant kan weerstaan, zonder dat er symptomen optreden van verminderde groei of productie:

• De FAO heeft een heel uitgebreide lijst van de zouttolerantie van verschillende gewassen;
• Gelijkaardige lijsten bestaan ook voor sierplanten;

HC

De hydraulische geleidbaarheid of HC (uit het Engels: hydraulic conductivity) van een bodem is diens vermogen om water door te laten, onder verzadigde of bijna verzadigde omstandigheden.

De hydraulische geleidbaarheid is een "debiet" en wordt daarom uitgedrukt in het volume water per eenheid van tijd.

Vaak wordt de hydraulische geleidbaarheid gelijkgesteld aan de infiltratiesnelheid, maar vanuit wetenschappelijk standpunt is dit niet helemaal juist:

• De hydraulische geleidbaarheid is eigen aan een bodem en kan variëren naargelang de mate van verzadiging:
  • De hydraulische geleidbaarheid in de onverzadigde zone is niet gelijk aan de verzadigde hydraulische geleidbaarheid (Ks) in de verzadigde zone;
• De infiltratie snelheid zegt iets over de instroom van het water: hoe snel dringt het water in de bodem.
  • Misschien wordt het duidelijker met een voorbeeld. Stel je een lichte regenbui voor met druilige regen. De meeste bodems zullen al dat water makkelijk kunnen opnemen. De infiltratiesnelheid is hier gelijk aan de regenintensiteit, niet aan de hydraulische geleidbaarheid van de bodem. Het is beter om te spreken van de infiltratiecapaciteit: de maximale snelheid waarmee het water in de bodem kan dringen.

De infiltratiecapaciteit zal veranderen gedurende een fikse regenbui of irrigatie. In het begin zal die infiltratiesnelheid vrij hoog zijn om dan af te nemen. Op een bepaald moment zal de waterstroom een evenwicht bereiken. De instroom bij dat evenwicht is ongeveer gelijk aan de verzadigde hydraulische geleidbaarheid. En het is net dat evenwicht of die verzadigde hydraulische geleidbaarheid Ks, die we willen kennen.

De verzadigde hydraulische geleidbaarheid Ks wordt uitgedrukt in mm/u of cm/u en is sterk afhankelijk van de bodemtextuur én -structuur:

• Water zal sneller stromen door de grote poriën in een zandbodem dan door de kleinere poriën in een kleibodem.
• In gecompacteerde bodems, met weinig structuur, zal de Ks laag zijn.
• Afhankelijk van de hoeveelheid en type kleimineralen kunnen bepaalde kleibodems bij droogte sterk krimpen en scheuren. Die scheuren zijn snelwegen voor water. Die kleibodems zullen m.a.w. een hoge infiltratiesnelheid hebben in droge omstandigheden, maar een lage wanneer vochtig (de scheuren zijn weer dicht).

Beheerspraktijken die het gehalte aan organische stof in de bodem, de bodemaggregatie en de porositeit verbeteren, kunnen ook de infiltratie verbeteren.

Onderstaande video demonstreert de werking van een dubbele ring infiltrometer met een variabele waterhoogte:

Op basis van de infiltratiesnelheid kan de volgende indeling worden gemaakt:

Het belang van de infiltratiesnelheid

• Is de infiltratiesnelheid te laag dan zal plasvorming ontstaan, run-off en bodemerosie.
• Is de infiltratiesnelheid te hoog, dan kunnen voedingsstoffen uitspoelen.

Beheerspraktijken kunnen de infiltratie verbeteren:

• Sportvelden worden idealiter op zandprofielen opgebouwd om een hoge infiltratiesnelheid en optimale drainage te bekomen. Zo kan er worden (verder) gespeeld tijdens intense regenbuien.
• In de landbouw moet het ploegen weldoordacht gebeuren om de bodemstructuur niet te vernietigen en compactie te veroorzaken. Bodembedekkers zijn een goed hulpmiddel om de impact van regendruppels op de naakte bodem te voorkomen en zo korstvorming en bodemerosie te minimaliseren.

Ken je iemand die dit artikel ook graag zou lezen? Deel gerust: