Comparative impact of four walnut based intercropping systems on soil physical properties and aggregate stability

In de wereld van de landbouw wordt de grond onder onze voeten vaak behandeld als een statisch platform, een eenvoudig podium waarop gewassen groeien. Toch is de bodem een levende, ademende structuur, bijeengehouden door kleine klontjes die aggregaten worden genoemd. Wanneer deze klontjes stabiel zijn, creëren ze een netwerk van poriën waardoor water kan wegzakken en wortels diep kunnen uitspreiden. Als de bodem verdicht is of de klontjes uit elkaar vallen, wordt het land hard, stroomt water over het oppervlak weg en hebben planten moeite om te groeien. Boeren en bosbouwers weten al lang dat het samen planten van verschillende gewassen, een praktijk genaamd intercropping, kan helpen. Door bomen te mengen met kortere planten, kunnen ze de gezondheid van het land verbeteren, maar de specifieke manieren waarop verschillende plantenpartners de fysieke samenstelling van de bodem veranderen, zijn tot nu toe enigszins onduidelijk gebleven. Het begrijpen van hoe deze partnerschappen precies werken, is essentieel voor het duurzaam verbouwen van voedsel en hout, vooral in regio's waar het klimaat nat is en het land steil is.

Een team onderzoekers van de Sichuan Landbouwuniversiteit zette zich in om deze verborgen mechanica binnen een jonge walnootboomgaard te ontdekken. Ze wilden zien hoe het planten van vier verschillende gewassen onder de walnootbomen de bodem zou veranderen vergeleken met het alleen laten groeien van de bomen. De studie vond plaats in een heuvelachtig gebied met een subtropisch moessoklimaat, waar walnootbomen in 2016 waren geplant. Om hun ideeën te testen, richtten de wetenschappers percelen aan waar de walnootbomen alleen werden gekweekt, en andere percelen waar de bomen werden gecombineerd met gember, zoete aardappel, soja of aardappel. Deze percelen werden met dezelfde zorg behandeld wat betreft water en plagen, om ervoor te zorgen dat eventuele verschillen in de bodem voortkwamen uit de gewassen zelf. Na verloop van tijd groeven ze de aarde in om monsters te verzamelen, waarbij ze alles maten, van hoe dicht opeengepakt de bodem was tot hoe goed deze water kon vasthouden en hoe stabiel de kleine klontjes bleven.

De resultaten toonden aan dat alle gemengde gewassystemen de bodem verbeterden in vergelijking met de walnootbomen die alleen groeiden, maar één partner viel eruit als de meest effectieve. De percelen waar gember naast de walnootbomen werd geteeld, vertoonden de meest dramatische verbeteringen. In deze gemberpercelen werd de bodem minder compact, met een dichtheid die daalde naar 1,09 gram per kubieke centimeter in de bovenste laag, vergeleken met 1,40 gram per kubieke centimeter in de percelen met alleen walnootbomen. Deze versoepeling van de aarde creëerde meer ruimte voor lucht en water. De totale hoeveelheid lege ruimte, of porositeit, in de gemberpercelen steeg naar 50,8 procent, aanzienlijk hoger dan de 41,1 procent die in de controlepercelen werd gevonden. Deze extra ruimte betekende dat de bodem veel meer water kon vasthouden; het natuurlijke watergehalte in de gemberpercelen werd bijna verdubbeld, bereikend tot 182,2 procent, terwijl de controlepercelen slechts 95,8 procent vasthielden.

Naast het vasthouden van water, bouwden de gemberpercelen ook een sterkere bodemstructuur op. De onderzoekers maten de stabiliteit van de bodemklontjes door te kijken hoe goed ze weerstand boden tegen uiteenvallen wanneer ze nat werden. De gemberpercelen produceerden de grootste en meest stabiele klontjes, waarbij de gemiddelde grootte van deze waterbestendige aggregaten groeide naar 2,51 millimeter, opgelopen van 1,63 millimeter in de percelen met alleen walnoot. Deze stabiliteit is cruciaal omdat het voorkomt dat de bodem wegspoelt tijdens hevige regenval. De gemberplanten bereikten dit door een dicht netwerk van fijne wortels uit te sturen, die fungeerden als een levende lijm die de bodemdeeltjes aan elkaar bond. De studie vond dat de hoeveelheid fijne wortelbiomassa in de gemberpercelen het hoogst was van alle gewassen, bereikend tot 0,70 ton per hectare, en deze wortelmassa was sterk verbonden met de toename van de organische koolstof in de bodem, het donkere, voedselrijke materiaal dat het bodemecosysteem voedt.

Hoewel gember de duidelijke winnaar was voor de algehele bodemstructuur, hadden de andere gewassen hun eigen sterktes. De soja-percelen produceerden de meeste bladstrooisel, met 1,25 ton per hectare dat op de grond viel, wat een belangrijke bron van voedingsstoffen is. De soja-percelen blonken ook uit in het leveren van stikstof, een vitale voedingsstof voor plantengroei, waarschijnlijk omdat soja het natuurlijke vermogen heeft om stikstof uit de lucht te halen en in de bodem op te slaan. De percelen met zoete aardappel en aardappel verbeterden de bodem ook vergeleken met de controle met alleen walnootbomen, maar hun voordelen waren minder uitgesproken dan die van de gember en de soja. De onderzoekers berekenden een uitgebreide score om de systemen te rangschikken, waarbij het gembersysteem de eerste plaats bezette, gevolgd door soja, zoete aardappel, aardappel en tot slot de walnootbomen die alleen groeiden.

De studie onthulde ook een fascinerend patroon in de manier waarop koolstof in de bodem wordt opgeslagen. De onderzoekers vonden dat de hoeveelheid organische koolstof in de bodemklontjes een "V"-vorm volgde afhankelijk van de grootte van de klont. De grootste klonten, die groter zijn dan vijf millimeter, bevatten veel koolstof, net als de allerkleinste klontjes, die kleiner zijn dan 0,25 millimeter. De middelgrote klontjes bevatten minder. Dit suggereert dat de grote klonten vers plantaardig materiaal, zoals de gemberwortels, vasthouden, terwijl de kleine klontjes oudere, stabielere koolstof bevatten die chemisch aan mineralen is gebonden. Dit onderscheid helpt te verklaren waarom het gembersysteem zo effectief was; de dichte wortels voedden waarschijnlijk de grote klonten, waardoor een beschermende omgeving werd gecreëerd voor verse koolstof die uiteindelijk deel van de langetermijnvoorraad in de bodem zou kunnen worden.

Uiteindelijk biedt dit onderzoek een duidelijke gids voor boeren die walnootboomgaarden beheren in soortgelijke klimaten. Het laat zien dat het simpelweg planten van een gewas onder de bomen niet genoeg is; de keuze van het gewas doet er diep toe. Gember komt naar voren als een krachtig middel voor de rehabilitatie van de bodem, het verbeteren van het vermogen om water vast te houden en het opbouwen van een stabiele structuur die erosie weerstaat. Soja biedt een sterk alternatief voor degenen die de stikstofniveaus willen verhogen. De studie benadrukt dat deze bevindingen specifiek zijn voor de omstandigheden van deze jonge boomgaard in een moessonregio, en dat de resultaten kunnen variëren in andere bodems of bij oudere bomen. Echter, de kernboodschap is robuust: door zorgvuldig de juiste plantenpartner te selecteren, kunnen boeren de fysieke gezondheid van hun land actief vormgeven, waardoor een eenvoudige boomgaard verandert in een veerkrachtiger en productiever ecosysteem.