Agroforestry en klimaatmitigatie & -adaptatie

Het introduceren van bomen op het veld of in de weide beïnvloedt op korte of langere termijn de bodem, de waterhuishouding, het (micro)klimaat, de biodiversiteit, andere ecosysteemfuncties. Over die effecten leest u ook meer in deze infofiche.

Op dezelfde manier heeft agroforestry dus ook een impact op klimaatmitigatie (voornamelijk via koolstofopslag) en klimaatadaptatie (voornamelijk via wijzigingen in het microklimaat, waterhuishouding en erosiereductie).

Omgekeerd heeft een veranderend klimaat ook een invloed op de performantie van agroforestry systemen zelf, en bijvoorbeeld ook op boomsoortenkeuze.

Klimaatmitigatie

Koolstofopslag in bodem en biomassa

Bomen kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan het verhogen van de bodemorganische koolstof maar ook aan de opslag van koolstof in de biomassa van de bomen zelf (bovengronds en ondergronds).

Om te weten hoe groot het effect op bodemkoolstofgehalte precies is voor landbouwpercelen in onze contreien, werd in 2015 en 2016 de koolstofvoorraad in de bodem bepaald op 11 akkerbouwpercelen met relatief volgroeide bomenrijen (15 tot 47 jaar oude populieren (Populus x canadensis) en een gemiddelde leeftijd van 25 jaar) in België. Hierbij werd in de bouwvoor (0-23 cm diepte), op een afstand tussen 2 en 30 m van de populierenrijen, een gemiddelde toename in organische koolstof gevonden van 5.3 ton/ha in vergelijking met een controlezone zonder bomenrij (zie figuur). Dit komt overeen met een gemiddelde stijging van 0.21 ton C/ha/jaar, wat in lijn ligt met resultaten uit de literatuur uit Frankrijk en Canada. Uit metingen op jonge agroforestry-percelen (boomleeftijd 3 à 5 jaar) bleek dat dit effect de eerste jaren nog niet waarneembaar is. De verhoging naast oudere bomen is voornamelijk te verklaren door input van organisch materiaal via bladval, en in mindere mate door takval. In principe kan ook de afbraak van fijne boomwortels hieraan bijdragen. Dit effect wordt echter verondersteld beperkt te zijn aangezien boomwortels in agroforestry-systemen eerder de diepere bodemlagen opzoeken om competitie met het gewas te vermijden en omdat deze lagen minder of niet verstoord worden door perceelsbewerkingen. Hoewel geen metingen uitgevoerd werden op graslandpercelen blijkt uit buitenlands onderzoek dat agroforestry ook hier aan koolstofopbouw kan bijdragen.

Links: Gebruikte proefopzet voor het bepalen van de bodemparameters. Loodrecht op de bomenrij en op een rand zonder bomenrij als controle werden transecten aangelegd, langs dewelke op verschillende afstanden tot de bomenrij bodemstaalnames en staalnames voor gewasopbrengst gebeurden. Rechts: Bodemorganische koolstofgehalte in functie van de afstand tot de rand van het perceel, met bomenrij (rode lijn) en zonder bomenrij (controle; blauwe lijn). De lijnen zijn gemodelleerde trends op basis van de gemeten bodemorganische koolstofwaardes (punten). Data PhD Paul Pardon.
Links: Gebruikte proefopzet voor het bepalen van de bodemparameters. Loodrecht op de bomenrij en op een rand zonder bomenrij als controle werden transecten aangelegd, langs dewelke op verschillende afstanden tot de bomenrij bodemstaalnames en staalnames voor gewasopbrengst gebeurden. Rechts: Bodemorganische koolstofgehalte in functie van de afstand tot de rand van het perceel, met bomenrij (rode lijn) en zonder bomenrij (controle; blauwe lijn). De lijnen zijn gemodelleerde trends op basis van de gemeten bodemorganische koolstofwaardes (punten). Data PhD Paul Pardon.

Koolstofopslag voorspellen via de rekentool CARAT

Bovenvermelde cijfers slaan weliswaar enkel op de koolstofvoorraad in de bouwvoor nabij populierenrijen, en kwantificeren dus een heel specifieke situatie. Bovendien is de opslag in de biomassa van de bomen zelf hier niet meegenomen. De totale koolstofopslag in agroforestrysystemen is zeer situatie specifiek en bijgevolg moeilijk te veralgemenen. Dit onder meer door het effect van boomdichtheid, boomsoort, boomleeftijd en bodembeheer.

De Bodemkundige Dienst van België, ILVO en Fornalab - UGent, allen partners van het Consortium Agroforestry Vlaanderen, ontwikkelden daarom de koolstofrekentool CARAT. Door middel van deze tool kan een betere inschatting gemaakt worden van de te verwachten koolstofopslag in de bomen en in de bodem van een specifiek agroforestryperceel doorheen de tijd. Hierbij wordt onder meer rekening gehouden met de geselecteerde boomsoort(en), de plantafstanden en het bodemtype.

Meer info over deze tool vind je hier.

Klimaatmitigatie

Water

Een belangrijke voorwaarde voor een performant agroforestry-systeem is dat de bomen hoofdzakelijk bodemwater en nutriënten aanspreken die anders niet door het landbouwgewas gebruikt zouden worden, of zelf positief bijdragen aan een verhoogde waterbeschikbaarheid. Veldonderzoek naar agroforestry-systemen is recent aan een opmars bezig maar onderzoek waarbij de interactie tussen bomen en gewas op het vlak van wateropname becijferd wordt, is op dit moment nog beperkt, zeker in gematigde klimaten.

Bomen kunnen via hun wortelsysteem een belangrijke invloed uitoefenen op het bodemvochtgehalte. Zeker daar waar de waterbeschikbaarheid gedurende het groeiseizoen beperkt is, kunnen de bomen en het gewas met elkaar in competitie treden voor water, zo bleek uit eerder onderzoek. Anderzijds kunnen de bomen net ook zorgen voor een hogere waterbeschikbaarheid voor het gewas doordat de boomwortels water uit diepere bodemlagen opnemen en nabij het oppervlakte terug vrijgeven. Ook door hun schaduwworp en het creëren van een microklimaat (zie verder) met een hogere luchtvochtigheid kan de evapotranspiratie nabij de bomen dalen waardoor het bodemvochtgehalte hoger blijft. Ten slotte kan ook preferentiële afstroming van regenwater langs de boomstam er voor zorgen dat het bodemvochtgehalte nabij de bomen toeneemt.

Ons onderzoek naar de invloed van agroforestry op waterhuishouding is in volle ontwikkeling.

We pikken dit onder meer op in het kader van de Europese projecten DIGITAF en AFAKTIVE.

Enkele eerste vaststellingen? Zie ook dit projectrapport over de impact van agroforestry op waterhuishouding.

Microklimaat

De aanwezigheid van bomen op het veld heeft verder ook een invloed op temperatuur en op windsnelheid, -richting en -turbulentie. Bomen worden dan ook vaak beschouwd en aangeplant als een buffer tegen extreme temperaturen of als een windscherm.

Windscherm

Individuele hoogstammige bomen, maar vooral lijnvormige hagen, heggen en houtkanten kunnen worden aangeplant als een windscherm. Vooral in open gebieden, bv. de poldervlaktes in Vlaanderen, kunnen deze een belangrijke rol vervullen. Zo zorgt het reduceren van de windsnelheid voor een minder snelle uitdroging van bodem en gewas en voor minder winderosie en/of legering van het gewas, wat op grotere percelen zelf kan leiden tot hogere opbrengsten. Maar een windscherm zorgt ook voor een betere beschutting van dieren met een buitenloop. Zeker kippen en varkens zijn hier erg gevoelig aan.

De efficiëntie van het windscherm hangt af van zijn externe structuur (hoogte, lengte, breedte, oriëntatie, continuïteit en vorm) maar evenzeer van de interne structuur, dat wil zeggen zijn “porositeit”. Die porositeit wordt onder meer bepaald door de soortenkeuze, de afstand tussen de individuele bomen, het aantal bomenrijen in een houtkant en/of het onderhoud (snoei). Een zeer dichte haag heeft bv. een lage porositeit en resulteert in stilstand van de lucht nabij het windscherm, waarbij de volledige luchtstroom over de bomen wordt geleid. Een halfopen heg of houtkant of een bomenrij met ondergroei heeft dan weer een hogere porositeit, waarbij de lucht weliswaar wordt afgeremd maar voor een aanzienlijk deel ook door de houtige structuur wordt geleid.

De omvang van de beschutte zone achter het windscherm is proportioneel aan de hoogte ervan. De beschutting kan merkbaar zijn tot een afstand van 4 tot 30 keer de hoogte van het windscherm, afhankelijk van de porositeit.

Onvoldoende continuïteit in het windscherm, bv. de aanwezigheid van openingen in een houtkant, kan leiden tot (ongewenste) luchtturbulenties omdat de lucht zich concentreert in die gaten en er versnelt.

Tot slot is de efficiëntie van het windscherm doorgaans het grootst wanneer deze loodrecht op de dominante windrichting wordt geplant, tenzij er goede redenen zijn voor een andere oriëntatie, bv. wanneer men specifiek een koude noordenwind wil temperen bij fruitproductie.

Temperatuur

De schaduwwerking van de bomen en de gewijzigde luchtcirculatie beïnvloeden de temperatuur van lucht en bodem op een agroforestry perceel. Het Franse project ‘Parasol’ heeft daar recent in meer detail naar gekeken, vooral met het oog op hittestress bij schapen. De condities die binnen dit project bestudeerd werden zijn vergelijkbaar met die in Vlaanderen, zeker wanneer we de twee meest recente droge en warme zomers in beschouwing nemen.

Resultaten geven aan dat op perceelsniveau de gemiddelde dagtemperaturen niet noodzakelijk verschillen in aan- of afwezigheid van bomen. Anderzijds, wanneer in meer detail naar het dagverloop van de temperatuur gekeken wordt, stelt men vast dat de bomen de meest extreme temperaturen zullen bufferen. Op de warmste uren van de dag is het gemiddeld 3 tot 6 °C koeler op de agroforestry locaties. ’s Nachts stelt men een omgekeerd effect vast, met iets hogere temperaturen onder de bomen. Vanzelfsprekend zijn de exacte effecten afhankelijk van de precieze omstandigheden (boomdensiteit en –leeftijd, ligging en expositie van het perceel, …). Hoewel nog verder te bestuderen, toont dit het potentieel aan om bv. op laagstam- of kleinfruitplantages beter gebufferd te zijn tegen nachtvorst in het voorjaar.

De bodemtemperatuur wordt beïnvloed door de luchttemperatuur alsook door het type bedekking op de bodem. De aanwezigheid van bomen laat een snellere opwarming toe bij aanvang van het seizoen en een frisser klimaat in de zomerperiode.

Meer lezen? Zie ook de website van het project AForClim.

Erosie

Op hellende en erosiegevoelige percelen heeft agroforestry een sterk potentieel om erosieproblemen te reduceren, zowel bovengronds (via de permanente vegetatieve structuur onder de bomen of bomenrijen) als ondergronds (via de beworteling en verbeterde bodemstructuur). Met name die doorworteling en het bodemleven spelen een cruciale rol, waarbij een netwerk van kanaaltjes ontstaat waarlangs het afstromende water kan infiltreren. Op dezelfde manier neemt het waterbergend vermogen van de bodem toe.

Heel wat maatschappelijke kosten kunnen hiermee gereduceerd worden: denk aan de gevolgen van overstromingen maar ook de afvoer van slib dat terecht komt op fietspaden en wegen, in sloten en rivieren, tuinen en zelfs huizen.

De mate waarin agroforestry daadwerkelijk zal bijdragen tot erosiereductie, hangt vanzelfsprekend sterk af van de oriëntatie van de bomenrijen, de boomsoortenkeuze, maar vooral ook de invulling en het beheer van de ondergroei in de boomstrook.

Een bijzondere vorm van agroforestry waarbij sterk wordt ingespeeld op de erosiewerende functie, is de toepassing van ‘contourboslandbouw’. Die term verwijst naar systemen waarbij aan agroforestry gedaan wordt volgens een lijnvormig ontwerp en waarbij de lijnen de contouren van het landschap of het perceel volgen. Een toepassing hiervan kan interessant zijn om neerslagwater gelijkmatig te verspreiden en te laten infiltreren, zodat te natte valleien en droge heuvelruggen vermeden worden. Naast het vermijden van erosie, resulteert dit in een substantieel grotere opslagcapaciteit van water in de bodem, hetgeen een bijzondere troef kan vormen in tijden van langdurige droogte. De basis voor dit systeem wordt gevormd door de aanleg van zogenaamde swales of greppel-berm structuren op het perceel. Een swale bestaat uit een greppel om water te verzamelen, gevolgd door een kleine berm of aardwal heuvelafwaarts er direct naast. Bij contourboslandbouw wordt dan op die berm een meerjarige, houtige vegetatie aangeplant. We herhalen: cruciaal hierbij is dat de swales aangelegd worden parallel met de hoogtelijnen.

In de greppel wordt het afstromende water opgevangen, waarna het kan infiltreren in de bodem. Ook het sediment en de nutriënten die aanwezig zijn in het water kunnen op die manier infiltreren en komen niet in het oppervlaktewater terecht, waar ze zouden bijdragen aan eutrofiëring. Stroomafwaarts van een swale zal het debiet van afstromend water lager zijn, waardoor er minder erosie is. De greppels kunnen ook zodanig zijn aangelegd dat het teveel aan water wordt weggeleid naar een reservoir waar het beschikbaar blijft voor later gebruik.

Swales met fruitbomen op de percelen van Rik Delhaye, pionier contourboslandbouw in Westouter (foto: Jeroen Watté, Wervel 2014 CC BY-SA).
Swales met fruitbomen op de percelen van Rik Delhaye, pionier contourboslandbouw in Westouter (foto: Jeroen Watté, Wervel 2014 CC BY-SA).


Meer lezen? Zie ook het projectrapport ‘contourboslandbouw’ op de website Agroforestry Vlaanderen.
We werken verder op dit topic binnen het project AFAKTIVE.


Boomsoortenkeuze in een veranderend klimaat

De klimaatverandering is de laatste jaren ook meer en meer voelbaar in Vlaanderen: langdurige droogteperiodes en hittegolven komen steeds vaker voor. Als gevolg hiervan is boomsoortenkeuze geen makkelijke opgave. Het wordt namelijk steeds zekerder dat dergelijke droogteperiodes en hittegolven in de toekomst nog vaker zullen voorkomen. Het is echter moeilijk om op lange termijn de gevolgen hiervan voor boomsoorten te voorspellen.

In deze kennisfiche presenteren we een aantal boomsoorten die volgens wetenschappelijke literatuur en veldwaarnemingen zeer waarschijnlijk geschikt zullen blijven voor Vlaanderen, met het oog op agroforestry. We richten ons op boomsoorten die in staat zijn om een doorgaande stam te ontwikkelen en dus geschikt zijn voor hoogwaardige toepassingen.