Geschiktheid van potentiële bodemverbeteraars in de sportveldsector

Transcriptie

1 Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar Geschiktheid van potentiële bodemverbeteraars in de sportveldsector Lennert Nachtergaele Promotor: Prof. dr. ir. Wim Cornelis Tutor: ir. Davy Ottevaere Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van Master in de bio-ingenieurswetenschappen: Land- en Waterbeheer

2

3 Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar Geschiktheid van potentiële bodemverbeteraars in de sportveldsector Lennert Nachtergaele Promotor: Prof. dr. ir. Wim Cornelis Tutor: ir. Davy Ottevaere Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van Master in de bio-ingenieurswetenschappen: Land- en Waterbeheer

4

5 De auteur en de promotor geven de toelating dit werk voor consultatie beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit dit werk. The author and the promotor give the authorization to consult and to copy parts of this work for personal use only. Any other use is limited by the Laws of Copyright, particulary concerning the obligation to mention the source when reproducing parts of this work. Gent, juni 2016 De Auteur: De Promotor: De Tutor: Lennert Nachtergaele Prof. Dr. ir. W. Cornelis Ir. Davy Ottevaere

6

7 WOORD VOORAF Van de eerste woorden in deze scriptie wil ik graag gebruik maken om enkele mensen te bedanken die bijgedragen hebben in de totstandkoming van dit eindwerk. Om te beginnen wil ik graag mijn promotor, Prof. dr. ir. Wim Cornelis, bedanken voor zijn bijdrage tijdens dit onderzoek. Hij heeft me de kans gegeven om deze masterproef te voltooien en gaf me interessante tips en ondersteuning waar nodig. Ook wil ik hem graag bedanken om me mee te nemen naar de eerste sportveldendag in Lokeren, waardoor ik volledig verkocht was aan dit onderwerp. Verder wil ik graag ir. Davy Ottevaere bedanken voor de begeleiding tijdens het onderzoek. Zijn gedeelde passie voor voetbal en sportvelden sprak me enorm aan en hield me gemotiveerd. Zijn ervaring met grasproeven heeft me ontzettend geholpen om op een goede manier verschillende resultaten te verzamelen en te verwerken. Mijn dank gaat ook uit naar Maarten Volckaert voor de hulp en begeleiding tijdens de verschillende analyses in het labo op de faculteit. Vervolgens wil ik mijn vrienden op school bedanken voor de onvergetelijke jaren die we beleefd hebben in onze studententijd. We zaten allemaal in hetzelfde schuitje bij het schrijven van onze thesis, waardoor we veel steun hadden aan elkaar. Bedankt voor de ontelbare, leuke momenten. Tot slot wil ik graag mijn ouders en zus bedanken voor de onvoorwaardelijke steun en het vertrouwen doorheen mijn studententijd. Bedankt voor alle kansen die ik gekregen heb en voor alle goede raad die jullie me hebben gegeven. Dankjewel mama, papa en Marlies. Bij het indienen van deze masterproef komt het studentenleven stilaan op zijn einde. Men zegt dat dit de beste periode is van je leven, maar dit is iets wat de toekomst nog zal moeten uitwijzen. Het waren in ieder geval onvergetelijke jaren. Lennert Nachtergaele 3 juni 2016 ii

8 SAMENVATTING Elke sportclub waarbij een grasveld vereist is, zoals een voetbal- of golfclub, streeft naar een kwaliteitsvolle, degelijke grasmat. De aanleg en het onderhoud van dergelijke sportvelden heeft een belangrijke impact op de groei en de kwaliteit van het gras. Bij de meeste sportclubs worden de budgetten voor aanleg en onderhoud op voorhand vastgelegd, waardoor er weinig ruimte is voor extra inspanningen om een zo goed mogelijke grasmat te realiseren. Met extra inspanningen wordt o.a. bodemverbetering bedoeld. In België wordt dit slechts heel sporadisch toegepast. De kostprijs is meestal een doorslaggevende factor bij de aanleg van sportvelden en er is vaak een gebrek aan kennis, zowel bij de aannemers, die de velden aanleggen, als bij de opdrachtgevers. In deze masterproef werd getracht op de markt aanwezige bodemverbeteraars in kaart te brengen en werd nagegaan welke best geschikt zijn voor introductie in de sportveldsector. Er werd onderzocht welke effecten dergelijke bodemverbeteraars teweeg brengen op de gras- en wortelgroei en op de fysische eigenschappen van een zandige bodem. Er werden verschillende metingen uitgevoerd om de droge stof-opbrengst, worteldichtheid, bodembedekking, water use efficiency en microbiële biomassa te bepalen, verder werd de doorlatendheid, vochtretentie en bodemdichtheid bepaald. De uitvoering van het onderzoek gebeurde in potproeven bij serrecondities. Verder werd er een kostprijsanalyse opgesteld, waarin de totale kostprijs berekend werd om dergelijke producten in te werken in de toplaag van een sportveld. Aansluitend bij dit onderzoek werd een hybridemat nader bekeken. Er werd een horizontaal gelegen, gemaasd worteldoek, bestaande uit kunststofvezels, aangebracht op verschillende dieptes en er werd nagegaan hoe dit doek de gras- en wortelgroei beïnvloedt, zowel zonder en met de toevoeging van een bodemverbeteraar, met name TerraCottem Turf. Uit de resultaten bleek dat verschillende bodemverbeteraars wel degelijk een positief effect induceren op de eerder vermelde parameters. Onder meer GFT-compost, TerraCottem Turf, zeoliet, polymeren en gedroogd slib (residuen uit het waterzuiveringsproces) vertoonden veel potentieel om te introduceren in de sportveldsector. Andere verbeteraars bleken noch een positief, noch een negatief effect te hebben. De resultaten van enkele parameters bleken ook sterk afhankelijk te zijn van andere factoren, die niet rechtstreeks het gevolg waren van de ingewerkte bodemverbeteraars. De aanwezigheid van het worteldoek had in de meeste gevallen weinig invloed op de gras- en wortelgroei, ook de diepte speelde hierbij amper een rol. Enkel na toevoeging van TerraCottem Turf bleek het doek toch een remmende werking te hebben. TerraCottem Turf bracht wel telkens een positief effect teweeg. In dit onderzoek dient er te worden opmerkt dat de afwezigheid van compactie en betreding, iets wat onvermijdelijk is in de praktijk bij sportvelden, een vertekend beeld kan geven van enkele verkregen resultaten. In de toekomst moet blijken of de positieve resultaten van de verschillende verbeteraars uit dit onderzoek wel degelijk behouden blijven bij veldcondities. iii

9 INHOUDSOPGAVE Hoofdstuk 1 Inleiding... 1 Hoofdstuk 2 Literatuurstudie Bedrijfsachtergrond: TerraCottem Bedrijfsvoorstelling Bodemverbeteraars Anorganische bodemverbeteraars Organische bodemverbeteraars Samengestelde bodemverbeteraars Hybridesystemen voor sportterreinen Kwaliteit van de grasmat Keuze van de grassoort Factoren die de grasgroei beïnvloeden Wortelgroei Microbiële biomassa Bemesting Fysische karakteristieken van het groeimedium Opbouw van de toplaag Dichtheid van de toplaag De waterberging Doorlatendheid van de toplaag Hoofdstuk 3 Materialen en methode Proefopzet van het onderzoek Locatie Opbouw en dimensionering van de gebruikte potten Zandtype (M32 Sibelco zand) Ingewerkte bodemverbeteraars Behandelingen Lano-hybridesysteem Groeicondities Fysische bodemkarakteristieken Bodemdichtheid Vochtgehalte Doorlatendheid iv

10 Vochtretentiecurves Gras- en wortelgroei Droge stof-opbrengst Worteldichtheid Bodembedekking De nutriënten- en watergift Watergift Bemesting Water use efficiency (WUE) Microbiële biomassa Statistische dataverwerking Hoofdstuk 4 Resultaten De gras- en wortelgroei Droge stof-opbrengst Worteldichtheid WUE Bodembedekking Microbiële biomassa Fysische bodemkarakteristieken Doorlatendheid Vochtretentie Bodemdichtheid Kostprijsanalyse Hoofdstuk 5 Discussie De gras- en wortelgroei De grasgroei Worteldichtheid Microbiële biomassa, bodembedekking en WUE Fysische bodemkarakteristieken Interpretatie in relatie tot veldcondities en de praktijk Hoofdstuk 6 Conclusie Hoofdstuk 7 Bibliografie Hoofdstuk 8 Annex Productvoorstelling Lineaire regressie DS vs. VG Worteldichtheid v

11 8.4. Waterverbruik Bodembedekking Vochtretentie Technische fiches vi

12 AFKORTINGEN TCU: TerraCottem Universal TCC: TerraCottem Complement TCT: TerraCottem Turf CEC: Kationenuitwisselingscapaciteit (Cation Exchange Capacity) BV: Bodemverbetering OM: Organisch Materiaal USGA: United States Golf Association WTR: Water Treatment Residuals DS: Droge Stof SAP: Super Absorbent Polymer PAM: Polyacrylamide WUE: Water Use Efficiency PWP: Permanent verwelkingspunt (Permanent Wilting Point) FC: Veldcapaciteit (Field Capacity) GFT: Groente-, Fruit- en Tuinafval LAI: Leaf Area Index VG: vers gewicht LSD: least significant difference NPK: Stikstof-Fosfor-Kalium SD: Standaarddeviatie SE: Standard Error SED: Standard Error of the Difference VF: Vegetation Fraction PAWC: Plant-beschikbaar water (Plant Available Water Content) M50: Mediaan van de korrelgrootteverdeling V: Volume (m³) ρ: Bodemdichtheid (Mg/m³) θ v : Volumetrisch vochtgehalte (m³/m³) θ g : Gravimetrisch vochtgehalte (g/g) ψ m : Matrixpotentiaal pf: Log(-h) h: Drukhoogte (cm) K s : Hydraulische geleidbaarheid (cm/u) C microbial : Microbieel koolstofgehalte (mg/g) K c : Correctiefactor voor microbiële biomassa T: Temperatuur ( C) Q: debiet (m³/s) vii

13 Hoofdstuk 1 Inleiding Elke sportclub die haar sport beoefent op een grasveld, zoals een voetbal- of golfclub, streeft naar een kwaliteitsvolle, goede grasmat. De manier waarop deze aangelegd en onderhouden wordt, heeft een belangrijke impact op de groei en de kwaliteit van het gras. Bij veel sportclubs liggen de budgetten voor aanleg en onderhoud vast, waardoor er weinig ruimte is voor extra inspanningen om een zo goed mogelijke grasmat te realiseren. Een belangrijk onderdeel van deze extra inspanningen is bodemverbetering. In België wordt dit weinig tot niet toegepast. Om de kosten te drukken, wordt meestal geopteerd om de bestaande bodem, waarop het grasveld wordt gezaaid, te verschralen met een bepaalde hoeveelheid zand. Zo wordt een zandige ondergrond met toch wat organisch materiaal, afkomstig uit de oorspronkelijke bodem, die dan als bodemverbetering moet dienen, verkregen. Het kostenplaatje is dus in de meeste gevallen de doorslaggevende factor bij de aanleg en het onderhoud, wat bijvoorbeeld in Engeland veel minder het geval is door de grote budgetten van de sportclubs. Wie in België een project voorlegt aan een sportclub of gemeente voor aanleg van een grasveld, inclusief bodemverbetering en zand, prijst zich boven de concurrentie en wat in de meeste gevallen de kans op het verwerven van het project heel sterk reduceert. Vaak is er een gebrek aan kennis, zowel bij de aannemers, die de velden aanleggen, als bij de opdrachtgevers. Het aanbod aan bodemverbeteraars is enorm, maar er zijn nauwelijks vergelijkende studies waarin het effect van verschillende bodemverbeteraars op de fysische bodemkenmerken van de toplaag van natuurgrasvelden, op de gras- en wortelgroei én op de waterproductiviteit wordt onderzocht (Shaddox, 2004), en al zeker niet voor in Vlaanderen verdeelde producten. Ook is het van een aantal bodemverbeteraars niet duidelijk of het financieel haalbaar is om ze op te nemen in het lastenboek voor aanleg van een sportveld. Naast bodemverbeteraars worden tegenwoordig ook synthetische materialen aangeboden om de grasmat te versterken, o.a. door het inbrengen van een horizontaal gelegen, gemaasd doek. Het uiteindelijke doel is om een bepaalde hoeveelheid kunstgrasvezels tussen het natuurlijk gras aan te brengen. Zo ontstaat een hybride-grasmat die nog steviger en sterker is dan een natuurlijk grasveld. Wat het effect van de doeken op de gras- en wortelgroei is, al dan niet in combinatie met een bodemverbeteraar, is echter niet duidelijk. In deze masterproef wordt getracht de op de markt aanwezige bodemverbeteraars in kaart te brengen en wordt, als globale doelstelling, nagegaan welke het best geschikt zijn voor introductie 1

14 Hoofdstuk 1: Inleiding in de sportveldsector. Specifieke onderzoeksvragen waarop deze masterproef zal trachten een antwoord te formuleren zijn: Hoe beïnvloeden bodemverbeteraars de fysische bodemkenmerken van de toplaag van natuurgrasvelden? Wat is het effect van bodemverbeteraars op de gras- en wortelgroei? Is het financieel haalbaar om dergelijke bodemverbeteraars te introduceren in de sportveldsector? Hoe beïnvloedt een horizontaal gelegen, gemaasd doek de gras- en wortelgroei, zowel met en zonder toevoeging van een geselecteerde bodemverbeteraar? Speelt de diepte van het doek hierbij een rol? Dit onderzoek wordt uitgevoerd in samenwerking met TerraCottem BVBA, een bedrijf dat verschillende bodemverbeteraars produceert. De meeste bodemverbeteraars en de gemaasde doeken getest in deze masterproef waren echter rechtstreeks afkomstig van hun specifieke producent. Hoofdstuk 2 van dit werk bevat een literatuurstudie waarin verschillende verbeteraars onder de loep worden genomen. Er wordt nagegaan hoe ze worden toegediend en wat hun oorsprong en functie in de bodem precies is. Verschillende bodemkarakteristieken, die belangrijk zijn voor een kwaliteitsvolle grasmat, worden besproken. De bodembedekking, worteldichtheid, bovengrondse biomassa, doorlatendheid, microbiële biomassa, het waterverbruik en de vochtretentie komen aan bod. Aansluitend wordt een hybridesysteem nader bekeken. Hoofdstuk 3 bevat de gebruikte materialen en methoden tijdens de proeven en de proefopzet van het experiment. Hoofdstuk 4 geeft vervolgens de resultaten weer, waarbij er wordt nagegaan of er significante verschillen zijn tussen de verschillende bodemverbeteraars a.d.h.v. een statistische variantieanalyse (ANOVA), dit zowel tussen de verbeteraars onderling als in vergelijking met de referentietoestand (puur zand). In hoofdstuk 5 wordt de discussie gevoerd over de verkregen resultaten van dit onderzoek en wordt er een link gelegd met conclusies uit de literatuur. Hoofdstuk 6 bevat de eindconclusies van het onderzoek, in hoofdstuk 7 kan de bibliografie teruggevonden worden en in hoofdstuk 8 de annex. 2

15 Hoofdstuk 2 Literatuurstudie 2.1. BEDRIJFSACHTERGROND: TERRACOTTEM BEDRIJFSVOORSTELLING TerraCottem BVBA is een Belgisch bedrijf dat zich gespecialiseerd heeft in bodemverbeteringstechnologie. Er is ook een internationale tak, TerraCottem International SL, gevestigd in Spanje. De TerraCottem-bodemverbeteraar ontstond door een onderzoeksprogramma in 1983 onder leiding van Prof. Dr. Willem Van Cotthem en een team van onderzoekers van het laboratorium plantmorfologie, systematiek en ecologie van de Universiteit Gent (TerraCottem, 2015). Het onderzoek bestond erin planten te kweken in de Sahel-regio in Afrika met de bedoeling waterverlies te reduceren. Een grote verscheidenheid aan materialen en hun effecten op de plantengroei werden hierbij bestudeerd, o.a. compost, hydro-absorberende polymeren, turf, zeoliet, etc. Uit het onderzoek werd duidelijk dat door het mengen van verschillende hydroabsorberende, substantiële en wortelgroei-stimulerende componenten, een superieure bodemverbeteraar ontstond, met name de TerraCottem-bodemverbeteraar. Dit product bestaat uit een mengsel van meer dan 20 componenten die nauw samenwerken om de groeicondities in de bodem en de plantengroei te stimuleren (Danneels & Van Cotthem, 1994) (TerraCottem, 2015). Het bedrijf TerraCottem werd opgericht in 1993 waarbij de wetenschappelijke kennis, vergaard aan de universiteit, op de markt werd gebracht samen met de nodige bronnen om de TerraCottembodemverbeteraar te produceren en te commercialiseren op een globale schaal. Vandaag wordt de TerraCottem-technologie verdeeld in meer dan 40 landen wereldwijd (TerraCottem, 2015). TerraCottem biedt drie verschillende producten aan (zie annex 8.1.) BODEMVERBETERAARS Bodemverbeteraar: stof die gebruikt wordt om de bodem kwalitatief beter te maken. (Pidpa-waterlexicon, 2007) A soil conditioner is defined as a substance that improves the physical properties of soil. Soil conditioners include both synthetic and natural products. (Wallace & Terry, 1998) Soil conditioners are substances that improve the physical properties of soils and promote plant growth (Deying et al., 2014) 3

16 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie Bovenstaande definities van bodemverbeteraars tonen niet duidelijk aan wat hun precieze functie is. Uiteraard beogen bodemverbeteraars wel een positief effect te induceren op verschillende aspecten van de bodem. Hierbij kan een onderscheid gemaakt worden tussen enerzijds fysische, anorganische bodemverbeteraars, waarin geen basisbemesting aanwezig is, en anderzijds (gedeeltelijk) organische bodemverbeteraars, waarin wel verschillende voedingstoffen aanwezig zijn. Een bodemverbeteraar zal, algemeen gezien, trachten de fysische (en soms ook chemische) eigenschappen van de bodem te verbeteren. Het uiteindelijke doel is om te compenseren voor de niet-optimale toestand van de bodem, die een limiterende werking kan hebben op de ontwikkeling van de plant. Bodemverbeteraars zullen voornamelijk volgende aspecten in de bodem trachten te verbeteren (Coello & Piqué, 2016): de waterretentiecapaciteit: zandige (grof-getextureerde) bodems hebben vaak een tekort aan bodemaggregaten en hebben daardoor een verminderd waterbergend vermogen, de bodemdoorlatendheid en structuur: zware (fijn-getextureerde) bodems (met hoge kleigehaltes) zijn vaak gevoelig aan compactie, wat een negatief effect heeft op de doorlatendheid en aeratie in de bodem, het nutriëntengehalte in de bodem: bodemverbeteraars kunnen de nutriëntenretentiecapaciteit verhogen en de beschikbaarheid van nutriënten verbeteren door een verhoging van de kationenuitwisselingscapaciteit (CEC). Bodemverbeteraars werden al uitgebreid geïntroduceerd in de landbouwsector sinds de jaren 50. Bij sportvelden wordt de toplaag vaak verwijderd en vervangen door zandrijke media om verdichting te vermijden en de drainage te verbeteren. Nadelen van zandrijke toplagen zijn echter de lagere water- en nutriëntenbergingscapaciteit, een hogere evaporatie, een lager organisch materiaalgehalte en ze zijn minder vruchtbaar dan leem- en kleibodems. Anorganische of organische bodemverbeteraars kunnen in deze zandrijke toplagen worden geïntroduceerd om het plant-beschikbaar water en de CEC te verhogen en tegelijkertijd de drainage en aeratie voldoende hoog te houden (Al-Omran et al., 2002; Deying et al., 2014) ANORGANISCHE BODEMVERBETERAARS Verschillende studies over het gebruik van anorganische bodemadditieven bij grassportvelden, voornamelijk golfterreinen, werden uitgevoerd. Deze kunnen financieel aantrekkelijk zijn doordat ze o.a. de frequentie van irrigeren sterk kunnen beperken. Bovendien hebben ze, in vergelijking met organische bodemverbeteraars, vaak een langere levensduur (Shaddox, 2004). Anorganische bodemverbeteraars zullen in eerste instantie trachten de fysische bodemkarakteristieken te verbeteren. Een studie van Githinji et al. (2011) concludeerde dat de toevoeging van verschillende anorganische bodemverbeteraars, met o.a. zeoliet en diatomiet, de fysische en hydraulische eigenschappen in de wortelzone van de bodem significant verbetert. Concreet werd een verhoging vastgesteld van het volumetrisch watergehalte en de wateropslag in de toplaag en werd de drainage gereduceerd. Een onderzoek van Deying et al. (2014) vertoonde gelijkaardige resultaten na de inwerking van anorganische bodemverbeteraars in een zandige bodem van een golfterrein. Maar anorganische substanties in de bodem kunnen ook een positief effect induceren op de plantengroei. De inwerking van hydro-absorberende polymeren, een synthetisch vervaardigd, 4

17 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie anorganisch product, veroorzaakte een significante verhoging van de droge stof-opbrengst, de hoogte, de bladwijdte en het aantal maïskolven van maïsplanten (El-Rehim et al., 2004). Synthetische bodemverbeteraars zijn anorganische verbeteraars, maar niet alle anorganische bodemverbeteraars zijn synthetisch. Verschillende studies zijn uitgevoerd over het gebruik van natuurlijke (anorganische) afzettingsmaterialen, die de bodemproductiviteit kunnen verhogen. (Al- Omran et al., 2002). In deze studie worden enkele natuurlijke afzettingsmaterialen en gesteenten opgenomen die als anorganische bodemverbeteraar worden aangeboden, met name zeoliet, lava, diatomiet en bentoniet. Alsook wordt er een synthetisch vervaardigd product getest, namelijk hydroabsorberende polymeren. Zeoliet Zeolieten en zeoliet-rijke materialen beslaan een breed gamma aan poreuze, kristallijne gesteenten. Hun structuur is voornamelijk gebaseerd op een netwerk van tetraëders waarin zich vele kanalen en holtes bevinden. Er zijn al ruim 80 verschillende structuurtypes vastgesteld bij zeolietgesteenten (Ramesh et al., 2015). Zeoliet wordt wereldwijd ontgonnen uit verschillende mijnen, o.a. in India, Italië en Iran. Een aantal studies hebben aangetoond dat zeoliet-rijke gesteenten toegepast kunnen worden als bodemverbeteraar. Door hun sterk poreus karakter hebben zeolieten een groot contactoppervlak en een hoge CEC (Shaddox, 2004). Zeolieten zijn in staat, door hun hoge CEC, verschillende kationen uit te wisselen met ammonium (NH 4 ) uit de bodemoplossingen, om het dan opnieuw geleidelijk aan vrij te geven onder gunstige condities. Een gecontroleerde NH 4 -vrijlating zorgt voor optimale groeicondities voor de plant en vermijdt eutrofiëring en uitspoeling van nitraat (NO - 3 ) (Malferrari et al., 2013). Een zandige bodem heeft immers een groter risico op uitspoeling van nitraat en door toevoeging van zeoliet aan de bodem kan dit gereduceerd worden via volgende mechanismen (Sepaskhah & Barzegar, 2010): vastlegging van ureum in de poriën van de zeolietkristallen, vermindering van transformaties van ureum via nitrificatie, een vermindering van het nitrificatieproces door NH 4 -absorptie van zeoliet. Zeoliet, waarvan clinoptiloliet het meest gebruikt wordt voor landbouwkundige doeleinden, induceert ook een positief effect op de waterretentiecapaciteit (Shaddox, 2004). Een studie van Sepaskhah & Barzegar (2010) op een zandige bodem heeft aangetoond dat het waterverbruik tussen verschillende stikstofdoseringen bij rijstplanten amper verschilt. Echter, bij verschillende zeolietdoseringen werd vastgesteld dat het waterverbruik sterk reduceerde, waarbij de grootste reductie overeen kwam met de hoogste zeolietdosering (8 ton ha -1 ). Dit was voornamelijk te wijten aan de hoge waterabsorptiecapaciteit en de hydratatie/dehydratatie-eigenschappen van zeoliet. Figuur 1 toont het effect van twee soorten zeoliet op de waterretentiecurve, i.e., het vochtgehalte in functie van de drukhoogte, van een zandbodem. Zeoliet verhoogt de waterretentiecapaciteit en het vochtgehalte bij een bepaalde drukhoogte van een zandige bodem (Shaddox, 2004). 5

18 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie Figuur 1: Vochtretentiecurve van een zandige toplaag na toevoeging van zeoliet (clinoptiloliet) volgens een verhouding 85/15 in volume (Shaddox, 2004). Lava Lavagesteente kan in verschillende vormen aangetroffen worden: puimsteen, vulkanische as, puzzolaan, perliet, vulkanische klei, etc., elk met hun specifieke eigenschappen. Lavagesteente bestaat voornamelijk uit kiezelzuur (SiO 2 ), alsook bepaalde hoeveelheden calcium, fosfor, magnesium en kleimineralen (van Straaten, 2002; Marti & Ernst, 2005). Lavagesteenten zijn voornamelijk nuttig om de bodemporositeit te verhogen. Puimsteen en (geëxpandeerd) perliet worden vaak aangeprezen als bodemverbeteraar om de fysische eigenschappen van de bodem te verbeteren. Zo wordt beweerd dat vulkanische gesteenten de bodem verlichten, de bodembeluchting verbeteren en de nutriënten- en waterretentiecapaciteit verhogen. Puimsteen, ingewerkt in de bodem, kan dienen als nutriëntenregulator van vloeibare meststoffen. Geëxpandeerd perliet kan tot 20 keer zijn oorspronkelijk volume uitzetten. In de bodem is het in staat om bodemverdichting tegen te gaan, kan het de waterretentiecapaciteit verhogen en de drainage verbeteren (van Straaten, 2002; Marti & Ernst, 2005). Diatomiet Diatomiet of diatomeeënaarde bestaat uit gemalen fossielen van kiezelwieren. Dit zijn eencelligen met een exoskelet uit kiezelzuur (SiO 2 ) die zowel in zoet- als zoutwater voorkomen. Na het afsterven van de cellen blijft enkel een kiezelschaaltje over dat bewaard wordt in het sediment, waarbij de grootte kan variëren tussen 10 en 100 µm. Diatomiet is een volledig natuurlijk product ontgonnen uit de bodem van rivieren, meren en zeeën (Shaddox, 2004). Diatomiet heeft een hoge doorlatendheid, een hoge porositeit en is chemisch inert, waardoor het niet afbreekt in de bodem. Uit onderzoek blijkt dat diatomeeënaarde een positieve invloed heeft op de waterbergingscapaciteit en doorlatendheid van zandrijke bodems bij golfterreinen (Al- 6

19 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie Ghouti et al., 2003; Deying et al., 2014). Figuur 2 illustreert de invloed van diatomeeënaarde op een zandige toplaag. De waterretentie en het vochtgehalte bij een bepaalde drukhoogte verhogen na toevoeging van diatomiet. De meeste zandrijke golfterreinen, waarvan de opbouw gelijkaardig is aan voetbalterreinen, worden gestabiliseerd met organisch materiaal (OM), vaak door toevoeging van turf, om de nutriënten- en waterbergingscapaciteit te verhogen (Shaddox, 2004). Diatomiet kan beschouwd worden als een anorganische bodemverbeteraar en als alternatief voor turf. Zoals eerder vermeld is diatomiet inert, waardoor het ongevoelig is aan biologische degradatie. Dergelijke producten blijven langer in de bodem aanwezig dan organische bodemverbeteraars (Bigelow et al., 2001). Figuur 2: Vochtretentiecurve van een zandige toplaag na toevoeging diatomiet volgens een verhouding 85/15 in volume (Shaddox, 2004). Bentoniet Bentoniet is een natriumrijke kleisoort die in de meeste gevallen een vulkanische oorsprong heeft. Het belangrijkste mineraal dat in bentoniet-afzettingen voorkomt, is montmorilloniet (Martí & Ernst, 2005). Dit natuurlijk materiaal heeft een hoge CEC en een hoge ionen-adsorptiecapaciteit. De retentie van potentiële sporenelementen (Zn, Fe, Mn) door bentoniet kan een positieve invloed hebben op de groei van de plant (Iskander et al., 2011). Bentoniet, toegevoegd aan een zandige bodem, kan de retentie en de beschikbaarheid van bodemvocht gevoelig verhogen, alsook de snelheid van het neerwaarts watertransport reduceren zodat de uitspoeling van nutriënten wordt verhinderd. Een studie met twee kleisoorten in verschillende doseringen op een zandige bodem, met name Bentonite ( low-grade bentonite ) en Aquagel ( high-grade bentonite ), heeft een positief effect aangetoond op de beschikbare hoeveelheid water (bepaald als het verschil in watergehalte bij -10 cm en cm) (Al-Omran et al., 2002), zoals weergegeven in Figuur 3. Een studie van Das & Dakshinamurti (1975) onderzocht de doorlatendheid van een zandleembodem 7

20 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie na toevoeging van bentoniet. De doorlatendheid daalde van 4,92 x 10-1 cm/uur (controle) naar 3,93 x 10-1 cm/uur (1% bentoniet) en 2,21 x 10-1 (2% bentoniet). Figuur 3: Beschikbare hoeveelheid water van een zandige bodem behandeld met vier doseringen van twee bentoniet-kleiafzettingen (Bentonite en Aquagel) (Al-Omran et al. 2002). Een studie van Heijnen (1992) toont aan dat de toevoeging van bentoniet aan een lemig-zandige bodem Rhizobium sp. beschermt tegen predatie van protozoa. Bentoniet kan dus de overlevingskansen van verschillende bacteriën in de bodem vergroten, wat een positief effect heeft op de aanvoer van nutriënten, op de biologische controle van pathogenen en de stimulatie van de groei van de plant. Polymeren Hydro-absorberende polymeren (SAP s) zijn functionele macromoleculen die in staat zijn om bepaalde hoeveelheden water te absorberen. Wanneer de poedervormige SAP s in water ondergedompeld worden, transformeren ze in hydrogel. Deze gel kan het geabsorbeerde water vertraagd vrijlaten in het groeimedium. Synthetische polymeren worden meer gebruikt dan natuurlijke polymeren door hun resistentie tegen natuurlijke degradatie (Parvathy et al., 2014). Super-absorberende hydrogel, op basis van polysachariden, wordt vaak gezien als een ecologisch en economisch alternatief voor bodemverbetering, voornamelijk door zijn niet-toxiciteit, biodegradatie en beschikbaarheid (Guilherme et al., 2015). Polymeren kunnen water absorberen tot 1000 keer hun oorspronkelijk gewicht en grootte. De toevoeging van deze polymeren in de bodem kan dus de waterbergingscapaciteit en nutriëntenefficiëntie verhogen, alsook het waterverlies verminderen. In een studie van Xi Li et al. (2014) wordt aangetoond dat alle behandelingen met polymeren, toegevoegd aan een leembodem (Luvisol), resulteren in een significante verhoging van de waterbergingscapaciteit en de microbiële activiteit. Ondanks de verhoging van de waterberging werd echter geen verhoging 8

21 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie van het plant-beschikbaar water vastgesteld, waardoor de invloed van SAP s op de gewasgroei eerder minimaal was. El-Rehim et al. (2004) toonden echter aan dat de toevoeging van polymeren in de wortelzone de gewasproductiviteit van maïsplanten gevoelig verhoogde. Verschillende studies hebben aangetoond dat een te grote hoeveelheid aan hydrogelpartikels nefast kan zijn voor de waterinfiltratie. Zo kan een gel shell ontstaan die de oppervlakkige waterafvoer verhoogt. Een correcte dosering is dus aangewezen (Wei & Durian, 2014). De grotere dimensies van de gezwollen hydrogel verhogen de porositeit van de bodem. Het uitzetten en krimpen van SAP s door absorptie en evaporatie van water verhoogt het luchtgehalte in de bodem, zodat meer zuurstof beschikbaar is voor de wortels (Parvathy et al., 2014) ORGANISCHE BODEMVERBETERAARS Organische bodemverbeteraars zijn gevormd uit koolstof-houdende materialen die vaak makkelijker en sneller afbreken dan synthetische materialen en die, na afbreken of stabilisatie, humus aan de bodem toevoegen. Humus is de relatief immune, gedeeltelijk afgebroken, donkerbruine substantie met een complexe chemische en fysische structuur. OM in de bodem is cruciaal voor de fysische en chemische eigenschappen die de vruchtbaarheid en gewasproductie in stand moeten houden. Organische additieven kunnen enerzijds de waterbergingscapaciteit en gewasproductiviteit verhogen en anderzijds de bodemdichtheid verlagen (Stratton & Rechcigl, 1998). OM heeft een positief effect op de vorming van bodemaggregaten, gezien het fungeert als een bindmiddel voor kleipartikels (Lal & Shukla, 2004) Turf Turf is het meest gebruikte organisch bodemadditief op golfterreinen. Turf, ook wel gedroogd veen genoemd, is een natuurlijke grondstof die ontmijnd wordt in koele, overstroomde gebieden. De lage temperaturen, die de microbiële activiteit verlaagt, en de anaerobe omstandigheden zorgen voor een accumulatie van turf in dergelijke veenbodems. De fysische en chemische eigenschappen van turf zijn sterk afhankelijk van de omgevingsfactoren en het moedermateriaal. Ondanks deze verschillen werden er door Shaddox (2004) geen afwijkingen geobserveerd in kwaliteit van de grasmat, wanneer verschillende soorten turf aan zand werden toegevoegd. Turf kan gezien worden als een bron van organisch materiaal, waardoor via mineralisatie veel meer N vrijkomt dan in een schrale zandgrond (Visscher, 2010). De Amerikaanse Golffederatie (USGA) raadt aan om turf toe te voegen volgens een volumetrische verhouding van 85% zand en 15% turf, met als door (Shaddox, 2004) genoteerde positieve gevolgen: vrijkomen van oplosbare nutriënten en geleidelijke vrijlating van nutriënten door microbiële degradatie, verhoging van de CEC voor de retentie van nutriënten en chemische buffering, verhoging van de vochtretentie, door een verhoging van de totale bodemporositeit. Maar, zoals elke organische bodemverbeteraar, is turf onderhevig aan biologische degradatie. Afbraak van turf kan op lange termijn nadelige gevolgen hebben voor de grasmat (Shaddox, 2004). Lokale schaarste van turf en stijgende kosten voor transport zorgen ervoor dat ook andere materialen onderzocht moeten worden als alternatief (Carlile et al., 2015). 9

22 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie Compost Compost is een donkerbruin tot zwart, 100% natuurlijk, kruimelig, humusrijk product bestaande uit plantaardige resten en vervaardigd na een composteringsproces (Stratton & Rechcigl, 1998; Vlaco vzw, 2015). Het composteringsproces houdt in dat verschillende micro-organismen, aanwezig op het OM, het plantaardig materiaal (o.a. tuinafval) afbreken. Dit afbraakproces kan perfect gecontroleerd worden door optimalisatie van verschillende parameters zoals het zuurstof- en vochtgehalte. Na enkele maanden is al het OM uit het plantaardig materiaal afgebroken. Wat overblijft, kan gezien worden als compost, een organische bodemverbeteraar (Vlaco vzw, 2015). Een studie van Dudeck (1997) testte de fysische karakteristieken van verschillende soorten compost, die dienden als groeimedium voor St. Augustinusgras (Stenotaphrum secundatum). Vergeleken met de controlebehandeling, een pure zandgrond, hadden alle composttypes een lagere dichtheid, een hoger OM-gehalte en een hogere retentie voor beschikbaar water. Deze eigenschappen van compost kunnen de nadelige gevolgen van een zandige toplaag voorkomen. De Bodemkundige Dienst van België voerde een 14-jarig onderzoek uit over het effect van compostgebruik op de fysische en biologische bodemkwaliteit op een lichte leembodem. Hiervoor werden verschillende doseringen van GFT-compost gebruikt. Uit de resultaten bleek dat deze GFTcompost de basisbemesting deels kan vervangen (P, K en Mg). Door de toevoeging van OM in de bodem werd de bodemvruchtbaarheid en kwaliteit gevoelig verbeterd. Deze verbetering was zowel chemisch, door vasthouden en vrijgeven van nutriënten, als fysisch, door een verbeterde bodemstructuur en aggregaatvorming, en ook biologisch, door een verhoogde microbiële activiteit. Ook kon er een significante verhoging van de infiltratiesnelheid, waterbergend vermogen en waterbeschikbaarheid vastgesteld worden na toevoeging van compost op een lichte leembodem (Elsen, 2011). Onderzoek aan het Proefcentrum voor Groententeelt op een zandige bodem toonde dan weer aan dat jaarlijkse compostdosissen, met o.a. GFT-compost, na 9 jaar slechts gedeeltelijk positieve resultaten oplevert. Compost verhoogt de macroporositeit en het vochtgehalte bij verzadiging en verlaagt de bodemdichtheid van een zandige bodem, maar deze verbetering is onvoldoende op lange termijn (Arthur et al., 2011). Kokosvezels Kokospalmen groeien voornamelijk in tropische en subtropische gebieden. Daar worden ze gezien als de belangrijkste palmboomsoort voor allerlei doeleinden, o.a. voedsel- en houtproductie, olie, cosmeticaproducten, etc. (Ghavami et al., 1999). Omdat turf geen hernieuwbare bron is, worden kokosvezels vaak naar voren geschoven als vervangmateriaal. Deze kokosvezels worden geëxtraheerd uit het dikke omhulsel (mesocarp) van de kokosvrucht en hebben verschillende eigenschappen die de vervanging van turf zou kunnen rechtvaardigen: een hoge waterbergingscapaciteit, goede drainage, fysisch resistent (tegen samendrukking), duurzaam zonder ecologische gevolgen en een trage natuurlijke decompositie (Meerow, 1994). De vezels zijn 50 tot 350 mm lang en bestaan voornamelijk uit lignine, tannine, cellulose en pectine. Het hoge gehalte aan lignine verklaart waarom kokosvezels veel trager afbreken dan andere natuurlijke vezels en dus langer werkzaam blijven in de bodem (Hejazi et al., 2012). 10

23 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie Kokosvezels hebben een hoge treksterkte, voornamelijk in natte condities, wat het mogelijk maakt om de bodem te verstevigen. Dit zorgt ervoor dat de bodem meer weerstand kan bieden tegen schuifkrachten en verdichting, alsook de doorlatendheid kan verbeteren (Hejazi et al., 2012). Figuur 4 toont de interactie van natuurlijke vezels en een drogende bodem. De vezels zetten uit doordat ze water absorberen, waardoor de bodem errond gedeeltelijk wordt weggeduwd. Na het drogen verliezen de vezels het vocht en krimpen ze opnieuw tot hun oorspronkelijk volume. Zo ontstaan kleine poriën rond de vezels. Dit bevordert het water- en luchttransport (Ghavami et al., 1999). Figuur 4: De interactie van natuurlijke vezels en een drogende bodem (Ghavami et al., 1999). Gedroogd slib Gedroogd slib (WTR) is het eindresultaat van een waterzuiveringsproces. Dit slib bevat humines, fulvinezuren en ijzer (Fe), die essentieel zijn voor de groei van de plant. Een aantal studies hebben aangetoond dat slib een positieve invloed heeft op de waterhuishouding en beluchting van de bodem (Asghari et al., 2011). Ook wordt de gewasgroei gestimuleerd door de inwerking van gedroogd slib. Een onderzoek van Shaddox (2004) over de droge stof-opbrengst met Bermudagras heeft aangetoond dat potten met gedroogd slib een droge stof-opbrengst hadden van 26 g pot -1, terwijl de controlebehandeling slechts 15 g pot -1 produceerde. Dit werd grotendeels verklaard door de hoge gehaltes aan N, P, K, Ca, Mg en Fe in het slib (Shaddox, 2004). De toevoeging van gedroogd slib wordt meer en meer overwogen doordat het de bodemvruchtbaarheid potentieel kan verhogen, maar ook door een vermindering van beschikbare afzettingsmogelijkheden voor slib. Het kan gezien worden als een duurzame manier om nutriënten en OM in het slib te recycleren. Maar het gebruik van gedroogd slib houdt enkele gezondheidsrisico s in door de aanwezigheid van pathogenen, zware metalen en organische polluenten (Armenta et al., 2012) SAMENGESTELDE BODEMVERBETERAARS TCT TerraCottem Turf is specifiek ontwikkeld voor gebruik in grassportvelden. De TerraCottembodemverbeteraar is een mengsel van meer dan 20 synthetische substanties, bestaande uit o.a. hydro-absorberende polymeren, groeistimulatoren, en minerale en organische meststoffen (Danneels & Van Cotthem, 1994). Figuur 5 toont de samenstelling van TCT. Er werden humuszuren 11

24 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie toegevoegd in vergelijking met de originele formule van TerraCottem Universal (TCU) en het dragermateriaal is zeoliet (clinoptiloliet) (Ottevaere, 2011). Figuur 5: Samenstelling van TCT (Ottevaere, 2011). Studies van Danneels & Van Cotthem (1994) en Lobo et al. (2012) hebben aangetoond dat toevoeging van TCU een significante verbetering van de bovengrondse biomassa en water use efficiency (WUE) oplevert in experimenten met groene peper, maïs en bonen in zowel potexperimenten als op een zandige bodem. TCT versnelt de kieming van de graszaden na zaaien en zorgt voor een sneller contact van de graszoden met de bodem. Het verhoogt de waterretentie en de CEC en zorgt voor een efficiënter meststoffengebruik (Ottevaere, 2011) HYBRIDESYSTEMEN VOOR SPORTTERREINEN Een breed gamma aan versterkende synthetische materialen werd al geïntroduceerd in de sportveldsector om de grasmat te versterken en te verbeteren. Deze materialen bestaan meestal uit plastiek of kunststofvezels. Er kunnen twee grote groepen onderscheiden worden. Enerzijds hybridesystemen die een horizontale laag vormen op of onder het terreinoppervlak, waar de wortels doorheen kunnen groeien en anderzijds systemen die gemengd of ingewerkt zijn in de wortelzone (Baker, 1997; McNitt & Landschoot, 2005). Dergelijke synthetische materialen kunnen door verschillende mechanismen in staat zijn om de bespelingsintensiteit en kwaliteit van de grasmat te verbeteren (Baker, 1997; McNitt & Landschoot, 2005): door de belasting op het terrein beter te verspreiden, waardoor de impact van bodemverdichting gereduceerd wordt, door verminderde effecten van schuifkrachten, door bescherming van het (kroon)weefsel van de grasplant, door een verbeterde grip op het veld als gevolg van de interactie tussen de synthetische vezels en de studs van de spelers. In deze studie wordt gefocust op een hybridesysteem die een horizontale laag vormt onder het terreinoppervlak. Dit hybridesysteem is een combinatie van natuurlijk gras, kunstgras en versterkende materialen onder het terreinoppervlak. 12

25 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie 2.4. KWALITEIT VAN DE GRASMAT KEUZE VAN DE GRASSOORT Een grasveld met sportieve doeleinden zal bijna altijd bestaan uit een mengsel van grassoorten. Het aanbod aan grassoorten is hiervoor enorm. Dergelijke mengsels zorgen in theorie voor een buffer tijdens perioden van stress, doordat het de stabiliteit en veerkracht van de grasmat verbetert. Vaak geldt dat de sterkte van één soort, de zwakte van andere soorten compenseert (Reheul, 2006). De combinatie van Engels raaigras (Lolium perenne L.) met veldbeemdgras (Poa pratensis L.) is een aangewezen keuze voor de aanleg van een sportveld. Engels raaigras is de meeste verkochte grassoort in West-Europa en verdraagt het betreden relatief goed, maar heeft het voornamelijk in de winter moeilijk. De aanwezigheid van veldbeemdgras is nodig om verschillende open plekken in de grasmat te bezetten en vertoont een uitstekende tolerantie tegen betreden. Maar, in tegenstelling tot Engels raaigras, heeft deze soort tijd nodig om zich te ontwikkelen omwille van een langzaam kiemproces en trage begingroei. Hier knelt het schoentje vaak: het veld zou in principe een 3 à 4-tal maanden tijd moeten krijgen na het inzaaien, maar dit gebeurt amper in de praktijk waardoor het veldbeemdgras onvoldoende aanwezig is (Reheul, 2006). Bij grassoorten voor sportvelden is de opbrengst en voederwaarde (bij begrazing) van weinig belang en komen andere eisen aan bod die nauwer verbonden zijn met de esthetische waarde en het onderhoudsen gebruiksgemak. Zo wordt o.a. aandachtig gekeken naar de kleur, zodedichtheid, droogtetolerantie, ziekteresistentie, bladtextuur en betreding. Vaak worden onrealistische eisen verwacht zonder de fysiologische beperkingen van een grasveld mee te rekenen, de ontwikkeling van kunstgras is grotendeels opgekomen door de tekortkomingen van levend gras (Morris & Shearman, 1998; Reheul, 2006) FACTOREN DIE DE GRASGROEI BEÏNVLOEDEN De belangrijkste omgevingsfactoren die de kieming en groei van grassoorten beïnvloeden zijn temperatuur, vochtgehalte, lichtintensiteit, wind, bodem en geografie. Hiervan zijn bodem en geografie meest stabiel. De andere factoren variëren constant. Aangezien de klimatologische factoren en omgevingscondities in grote mate voorspeld kunnen worden voor verschillende seizoenen en locaties, zijn er optimale groeiperiodes ontwikkeld voor verschillende grassoorten in variërende klimatologische regio s (Watschke & Shmidt, 1992). In deze studie wordt er gefocust op de lichtintensiteit, de temperatuur en het vochtgehalte DE LICHTINTENSITEIT De hoeveelheid licht die op het gras invalt, is van groot belang voor de kwaliteit en groei van de grasmat. De duur van de instraling, de frequentie en de golflengte van het licht zijn de belangrijkste factoren. Als het gras onderhevig is aan een lagere lichtintensiteit, dan kan (Ottevaere & Gabriels, 2000): 13

26 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie de biomassaproductie verminderen, de hoeveelheid bladeren afnemen, er een meer verticaal groeipatroon van de grasmat ontstaan, het watergehalte van de plant toenemen en de transpiratie en respiratie verminderen. De mate waarin het grasveld onderhevig is aan schaduw is belangrijk. Tribunes, gebouwen, bomen en dergelijke kunnen de grasmat een geruime tijd in de schaduw zetten, voornamelijk tijdens lage zonnestanden in de winter. Hierdoor ontstaat er een tragere dooi en een vermindering van de grasgroei en bodembedekking. Er kunnen zich allerlei mossen en wieren nestelen in de grasmat op plaatsen waar de grasplanten zwakker zijn en gevoeliger worden voor betreding en bladziekten. Een samenloop van deze kwalen is vaak terug te vinden in gesloten stadions (Baker, 1995; Reheul, 2006). Een vertraagde groei, vochtige bodemcondities, lagere temperatuur en hoge relatieve vochtigheid kunnen de ziektegevoeligheid van de grasmat verhogen (Ottevaere & Gabriels, 2000) DE TEMPERATUUR Zoals bij alle planten hebben ook grassoorten een optimale temperatuur voor zowel de boven- als ondergrondse groei. Voor veldbeemdgras (Poa pratensis L.) werd de optimale temperatuur vastgelegd tussen 21 C en 27 C. De groei daalt sterk wanneer temperaturen boven 30 C worden bereikt. De kritische temperatuur bedraagt 38 C, waarboven er geen grasgroei meer mogelijk is. Dergelijke hoge temperaturen zijn in onze regio s echter zeldzaam (Ottevaere & Gabriels, 2000). Engels raaigras (Lolium perenne L.) sterft gemakkelijk af bij strenge wintervorst en is weinig droogtetolerant. Bij een lange, intensieve droogte kan de groei volledig stilvallen (Reheul, 2006). De combinatie lichtintensiteit/temperatuur is ook van belang en varieert sterk tussen het voorjaar en het najaar. De optimale temperatuur voor de grasgroei ligt lager bij een lage lichtintensiteit en hoger bij een hoge lichtintensiteit. Bij de combinatie van hoge temperaturen en lage lichtintensiteit zal de assimilatie klein zijn en is de ademhaling van het gras relatief belangrijk, met als gevolg dat in het najaar de groei zal verminderen. Dus voor de grasproductie zal in het voorjaar de temperatuur eerder remmend werken en in het najaar de lichthoeveelheid (Visscher, 2010) HET VOCHTGEHALTE Een grasplant heeft water nodig voor de fotosynthese. Een tekort aan water zorgt voor een groeireductie, waarbij de bladgroei meer gehinderd wordt dan de wortelgroei. De huidmondjes sluiten zich om verdamping tegen te gaan en de opname van stikstof en andere essentiële elementen gaat moeizamer (Visscher, 2010; Vreman et al., 2015). Er kan een (ecologische) zomerdepressie in de grasgroei vastgesteld worden en voornamelijk in juli, augustus of september kan de grasmat onderhevig zijn aan droogte (Reheul, 2006). Gedurende het groeiseizoen, gaande van maart tot oktober, is er in onze regio s vaak een tekort aan neerslag. Dit tekort houdt in dat de referentie-gewasverdamping hoger is dan de beschikbare hoeveelheid neerslag. Maar dit tekort leidt nog niet direct tot droogte aangezien het bodemvochtgehalte het tekort kan compenseren. 14

27 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie Op zandgronden is deze bodemvochtvoorraad echter snel verbruikt, waardoor sportvelden vaak worden beregend. Irrigatiesessies hebben ook een financiële impact. Deze impact kan zo klein mogelijk gehouden worden door het aantal irrigatiesessies te minimaliseren, waarbij er rekening gehouden moet worden met de verschillende bodemeigenschappen, die betrekking hebben op de vochtvoorziening, bij de aanleg van grassportvelden (Visscher, 2010; Timmerman & Gabriels, 2011). Er kunnen ook nadelige gevolgen ontstaan voor de kwaliteit van de grasmat door te snel en teveel beregenen. Wanneer minder water beschikbaar is, in droge perioden, ontstaat een beter ontwikkeld wortelgestel en een sterkere graszode. Teveel beregenen kan leiden tot een verzwakking van de grasmat. Door een tekort aan zuurstof zal de wortelgroei afnemen, met als gevolg dat ongewenste grassoorten zich kunnen vestigen (Visscher, 2010; KNVB, 2015). Een droge toplaag is niet per definitie een droog veld. (KNVB, 2015) WORTELGROEI De scheut/wortelverhouding wordt herhaaldelijk verstoord door het vele maaien. In een wortelzone met een sterk ontwikkelde doorworteling zal het water in de bodem volledig gebruikt kunnen worden, waarbij de maximale diepte tot waar graswortels kunnen groeien ongeveer 50 cm bedraagt. Meer dan 90% van de wortelmassa bevindt zich in de bovenste 5 cm van de bodem (van Wijk, 1980). Een zandige toplaag heeft een goede aeratie, wat cruciaal is voor de zuurstoflevering aan de wortels (Timmerman & Gabriels, 2011). Graswortels vormen een barrière tegen externe invloeden, zoals bodemverdichting en schuifkrachten, en verhogen de stabiliteit van de toplaag. Open plekken in de grasmat, waar dus weinig tot geen wortels aanwezig zijn, zijn veel minder beschermd. De grasbedekking van een voetbalveld zou niet onder de 20 à 30% mogen dalen (Timmerman & Gabriels, 2011). De graswortels zijn zeer gevoelig aan afnames in lichtintensiteit en lage temperaturen, met als gevolg dat de graszoden makkelijker kunnen loskomen en moeilijker herstellen door de schuifkrachten van de studs van voetbalschoenen en slidings van de spelers (Reheul, 2006) MICROBIËLE BIOMASSA Ondanks de verschillende voordelen die een zandige toplaag biedt, hebben dergelijke artificiële opgebouwde bodems initieel een minder aanwezige microbiële gemeenschap dan natuurlijke bodems, voornamelijk door hun lagere gehaltes aan OM en klei. De toevoeging van OM heeft eerder al aangetoond dat het de microbiële activiteit kan verhogen (Kaminski et al., 2004). Microorganismen in de bodem hebben een invloed op de beschikbaarheid van N, voornamelijk door mineralisatie- en immobilisatieprocessen. De balans tussen deze twee processen is afhankelijk van de kwaliteit van het OM en de mate van het microbieel leven in de bodem (Shi et al., 2006) BEMESTING Het basisprincipe van de bemesting van grassportvelden is: er wordt aan de grond teruggegeven wat er door de grasgroei uit verdwijnt. (Ottevaere & Gabriels, 2000) 15

28 Hoofdstuk 2: Literatuurstudie Een juiste bemestingsmethode is cruciaal voor een kwaliteitsvolle grasmat en wordt gezien als één van de belangrijkste onderhoudsmaatregelen. Het toedienen van een voldoende hoeveelheid op de juiste tijdstippen bevorderd de dichtheid en het vermogen om te herstellen van de grasmat (Ottevaere & Gabriels, 2000). Dit herstel is mogelijk door de opgestapelde reserves, maar bij een te hoge stikstofbemesting en een productief voorjaar kunnen deze reserves snel verdwijnen. Zo ontstaat een risico op zomersterfte met veel open plekken als gevolg, zeker in combinatie met laat maaien (Reheul, 2006). Op basis van een bodemanalyse kan er een onderhoudsbemesting voor een specifiek veld opgesteld worden. In de praktijk wordt hiervoor meestal een NPK-meststof (N: stikstof, P: fosfor en K: kalium) gebruikt (Ottevaere & Gabriels, 2000) FYSISCHE KARAKTERISTIEKEN VAN HET GROEIMEDIUM De toplaag kan beschreven worden als de laag die direct in aanraking komt met of onder invloed staat van de voeten of schoenen van de spelers (Stuurman, 1970). De toplaag van het terrein, die dient als groeimedium voor het gras, heeft verschillende vitale functies voor het aanleggen en behouden van een kwaliteitsvolle grasmat. In de natte winteromstandigheden moet ze de uitgeoefende krachten kunnen opvangen zodat bespeling mogelijk is en blijft, wat dient te resulteren in een minimale beschadiging van het groeimedium. Ook moet de toplaag het overtollige regenwater opvangen en snel transporteren naar diepere lagen. De toplaag bepaalt dus in grote mate de doorlatendheid, die voldoende groot moet zijn om plasvorming en versmering te voorkomen. In de zomer, met eerder droge omstandigheden, wordt er gestreefd naar een optimale vochtvoorziening zodat de grasmat voldoende kan herstellen. (Boekel et al., 1980; Ottevaere & Gabriels, 2000) OPBOUW VAN DE TOPLAAG Bij de aanleg van een grassportveld zal in meeste gevallen het gehalte aan OM en kleideeltjes in de toplaag moeten dalen, en er wordt daarvoor zand geopteerd. Dit zand moet aan specifieke eisen voldoen. Dergelijke zandige toplagen moeten o.a. zorgen voor een voldoende en blijvende doorlatendheid van de bodem, een voldoende waterberging in de bodem, die onmiddellijk beschikbaar is, en ze moeten stevig zijn (in tegenstelling tot een toplaag met veel klei). De eerste en derde eigenschap zijn onafhankelijk van de dikte van de toplaag, terwijl de tweede dit niet is (Ottevaere & Gabriels, 2000). Deze eigenschappen hangen nauw samen met de kwaliteit van het zand (Boekel et al., 1980). GANDA-criteria Aan de Universiteit Gent werden verschillende criteria opgesteld voor de opbouw van grassportvelden, ook wel de GANDA-criteria genoemd (Ottevaere & Gabriels, 2000; Timmerman & Gabriels, 2011): Maximaal 10% leem en klei (<50 µm) in de toplaag. De toplaag moet dus 90% of meer zand bevatten. Dit werd vastgelegd om een goede drainage van de toplaag te verkrijgen. 16