Klimaatmitigatie en -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 agroforestry systemen: wat leren we uit de literatuur?

Bomen kunnen een belangrijke bijdrage leveren op vlak van koolstofopslag en dus klimaatmitigatie. Bomen op het veld verhogen de bodemorganische koolstof via onder meer bladval, maar slaan natuurlijk ook koolstof op in hun eigen biomassa, en dit zowel bovengronds als ondergronds.

Over hoeveel koolstof het nu juist gaat, beschrijven we in deze literatuurstudie (2023).

Koolstofopslag meten op terrein: hoeveel koolstof brengen bomen in de bodem?

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.

Koolstofopslag voorspellen: 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.

Klimaatadaptatie

Het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) zesde evaluatierapport (AR6) definieert ‘climate impact drivers’ als omstandigheden van het fysieke klimaatsysteem (bijv. gemiddelden, gebeurtenissen, extremen) die een invloed hebben op de samenleving en/of op ecosystemen, inclusief landbouwsystemen. Zeven van die drivers zijn met name relevant in deze context: gemiddelde opwarming, hitte-extremen, koude-extremen, gemiddelde neerslag, zware neerslag, droogte en zware windstormen. Het IPCC AR6 identificeerde ook de waargenomen effecten en verwachte risico's van de climate impact drivers (zie onderstaande tabel), waarbij veel effecten of risico's meerdere ‘drivers’ hebben die elkaar kunnen beïnvloeden en zo de potentiële effecten kunnen verergeren of beperken. Wat betreft klimaatadaptatie, zijn we met name geïnteresseerd in de veerkracht van agroforestry systemen ten opzichte van die ‘climate impact drivers’ en hun geassocieerde waargenomen effecten en verwachte risico's.

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.

Door de bodem nabij de bomen de eerste jaren na aanplant diep te bewerken en een diepwortelend gewas in te zaaien, dwing je de boomwortels de diepte in. Zo verminder je watercompetitie met andere gewassen. Meer praktische tips vind je hier terug.

Licht

In onze contreien wordt de verminderde lichtinval nabij bomenrijen gezien als één van de belangrijkste beperkingen voor de ontwikkeling van gewassen in de onderetage. De meeste agronomische studies laten inderdaad een systematische afname van de uiteindelijke opbrengst zien naarmate de schaduw toeneemt, zo ook ons eigen onderzoek.

Hoewel dit effect in eerder onderzoek grondig is geëvalueerd voor een reeks akkerbouwgewassen, zowel door empirische studies als door modelleringswerk, moet er nog meer werk worden verricht om praktische inzichten te verwerven in hoe het ontwerp van en de soortencombinaties binnen agroforestry systemen kunnen worden aangepast om dit negatieve effect van schaduw te verminderen. Een belangrijk aspect in deze zoektocht is de selectie van aangepaste gewassoorten en -variëteiten. Contextspecifieke klimaatomstandigheden, maar ook andere aspecten zoals bodemgesteldheid, beschikbaarheid van voedingsstoffen, risico's op plagen en ziekten, moeten in rekening worden gebracht bij deze zoektocht naar aangepaste variëteiten. Daarom heeft ILVO in 2021 samen met Inagro en Praktijkpunt Landbouw Vlaams-Brabant een programma opgezet om gewassoorten, variëteiten en mengsels uit te testen voor agroforestry omstandigheden die typisch zijn voor België. In een lange-termijn experimentele opstelling werd een kunstmatige schaduwconstructie geïnstalleerd, waarmee we het lichteffect kunnen isoleren en het effect ervan op gewasopbrengst en microklimaat monitoren. Meer details daarover lees je hier.

De interactie tussen de beschikbaarheid van licht en water in agroforestry systemen is complex en tot op heden onvoldoende gekarakteriseerd, vooral in een gematigd klimaat. Bovendien spelen er zowel faciliterende als concurrerende interacties die variëren in tijd en ruimte, wat het moeilijk maakt om de algemene impact van de bomenrij in agroforestry systemen op de productiviteit van gewassen te beoordelen. In een gematigd klimaat wordt concurrentie om licht en water vaak gezien als factoren die de productiviteit van gewassen verminderen. Deze concurrentie is het meest uitgesproken op korte afstand van volwassen bomen. Toch leert praktijkervaring dat agroforestry tijdens warme droge periodes net een positief effect kan hebben op de opbrengst van het eenjarige gewas, door de evapotranspiratie van het gewas, de verdamping van de bodem en de thermische stress te verminderen. Bovendien toonden sommige studies ruimtelijke complementariteit aan in de wortelgroei van bomen en gewassen tijdens droge periodes, wanneer diepe bodemwatervoorraden beschikbaar zijn, en concurrentie tussen beide in meer vochtige omstandigheden. De combinatie van deze positieve en negatieve effecten suggereert dat er omslagpunten zijn, waar bomen geen negatief effect meer hebben op de gewasopbrengst en de gewasopbrengst positief beginnen te beïnvloeden, of andersom.

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 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 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.

In het Vlaamse project Weidescherm onderzochten BOS+ en ILVO hoe het welzijn van runderen, schapen en paarden op een natuurlijke manier te garanderen in de weide. Er werd onderzocht wat het effect is van extreme weersomstandigheden op het welzijn van buitendieren, welke voorkeuren ze zelf hebben op vlak van beschutting, microklimaat of voederwaarde en welke boom- en struiksoorten minder geschikt of zelfs giftig zijn. Omdat niet alle bomen elke standplaats even goed verdragen (bv. door wind of betreding), namen we ook dit aspect mee tijdens het onderzoek. Raadpleeg hier het uitgebreide wetenschappelijk eindrapport of de samenvattende brochure.

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.

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.