IAEA helpt bij vaststellen en beperken bodemerosie

Bodemerosie, de meest voorkomende vorm van bodemaantasting, is een proces waarbij de bovenste laag van de bodem, waaruit planten het grootste deel van hun voedingsstoffen en water halen, wordt verwijderd. Wanneer deze vruchtbare laag, de zogeheten bovengrond, wegschuift, neemt de productiviteit van het land af en verliezen boeren een essentiële hulpbron voor de voedselproductie.

In tegenstelling tot de wind of de zon is de bodem een eindige, niet-hernieuwbare hulpbron, die in een alarmerend tempo achteruitgaat. Verschillende vormen van bodemaantasting treffen ongeveer 1,5 miljard mensen, vooral in ontwikkelingslanden. Maar de bodem heeft een onverwachte bondgenoot - de nucleaire wetenschap. Nucleaire technieken kunnen deskundigen helpen de oorzaken en mechanismen van bodemerosie beter te begrijpen, erosiehaarden te identificeren en het effect van verschillende landbeheerspraktijken op de erosiesnelheid te beoordelen, om de bodem weerbaarder te maken tegen de effecten van klimaatverandering en de bodem voor de toekomst te beschermen.

Met behulp van nucleaire technologie, zoals de fall-out radionuclide (FRN)-techniek en de compound specific stable isotope (CSSI)-techniek, helpt de IAEA bodemerosie te beoordelen, zodat de juiste strategieën ter bescherming van de bodem kunnen worden toegepast. Samen met de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) helpt de IAEA landen hun capaciteit te versterken om nucleaire en isotopentechnieken te gebruiken om bodemerosie te bestrijden, de bodemrijkdommen in stand te houden en een duurzame landbouwproductie te ondersteunen.

Wat zijn de oorzaken? Wat zijn de effecten?

 Hoewel bodemerosie een natuurlijk proces is en op alle continenten voorkomt, hebben menselijke activiteiten dit proces sterk versneld. In het algemeen komt bodemerosie meer voor op steile, hellende terreinen. Vaak wordt bodemerosie veroorzaakt door natuurlijke factoren, zoals sterke wind of hevige regenval; niet-duurzame menselijke activiteiten, zoals ontbossing of onjuist landbeheer, kunnen dit proces echter met twee tot drie ordes van grootte versnellen. Bodemerosie maakt het land kwetsbaar voor het verlies van vruchtbare bovengrond en dit vormt, samen met het verlies van de bijbehorende voedingsstoffen en chemische stoffen, een bedreiging voor de landbouwproductie, de voedselzekerheid en het milieu, vooral de watervoorraden. De bodem is de bron van maar liefst 95 procent van ons voedsel, dus de gezondheid en beschikbaarheid ervan zijn van invloed op de kwaliteit en kwantiteit van de voedselproductie. Ongeveer een kwart van de wereldbevolking is rechtstreeks afhankelijk van voedsel dat wordt geproduceerd op aangetaste grond, en elk jaar neemt het tempo van de aantasting toe, waardoor wereldwijd jaarlijks miljoenen hectaren grond verloren gaan.

Hoe kunnen nucleaire technieken helpen?

Geërodeerde grond kan zich generaties lang niet meer aanvullen, en daarom is het belangrijk de mate van bodemerosie en -depositie te beoordelen, het landbeheer te verbeteren en maatregelen voor bodembehoud te nemen. Dit is waar nucleaire technieken kunnen helpen. De FRN- en CSSI-technieken worden het meest gebruikt om bodemerosie aan te pakken. De FRN-technieken helpen om de mate van bodemerosie te bepalen en te kwantificeren, terwijl de CSSI-methode de gebieden aanwijst die het meest door erosie worden getroffen. Op basis van de resultaten van deze kerntoepassingen kunnen bodembeschermingsmaatregelen worden uitgevoerd, zoals terrassen, contourgewassen, strookgewassen, minimale grondbewerking, geen grondbewerking, mulching, bedekkingsgewassen, erosieranden en erosievoren.

Fall-out radionuclide (FRN)-methode

FRN's zijn over de hele wereld verspreid. Het meest voorkomende FRN is cesium-137 (Cs-137), dat voornamelijk vrijkwam bij kernwapentests in de jaren 1950-1960. Het is in de atmosfeer over de hele wereld verspreid, vervolgens door regen neergeslagen en na verloop van tijd in de bovengrond opgenomen.Hoewel de hoeveelheid FRN's in de bodem zeer klein is en onschadelijk voor de mens, kan zij worden gemeten met gevoelige gammaspectrometrie en kunnen de hoeveelheden worden gebruikt om de snelheid van bodemerosie te schatten. Wanneer de bovengrond door erosie wordt aangetast, daalt de Cs-137-concentratie, met als gevolg dat waar geërodeerde grond wordt afgezet, de Cs-137-concentratie toeneemt. Door de herverdeling van het FRN te volgen kunnen deskundigen bepalen hoeveel grond op een bepaalde plaats is weggehaald en op een andere plaats is terechtgekomen. Om de gegevens te interpreteren moet een plaats worden vastgesteld die niet door erosie of afzetting is getroffen. Deze locatie, waar de hoeveelheid FRN alleen door radioactief verval is verminderd, vormt de uitgangssituatie. De geërodeerde en gedeponeerde locaties worden vervolgens vergeleken met de referentielocatie om de hoeveelheid geërodeerde of gedeponeerde grond te berekenen.

Samenstellingsspecifieke stabiele isotopenmethode (CSSI)

De FRN-technieken bestrijken veel, maar niet alle dimensies bij de beoordeling van bodemerosie. Daarom wordt bij de identificatie van de oorsprong van sedimenten en erosiehaarden in grotere gebieden, zoals stroomgebieden, gebruik gemaakt van de compound-specifieke stabiele isotopenmethode (CSSI) - deze werd speciaal voor deze doeleinden ontwikkeld. De CSSI-techniek meet de stabiele isotoop koolstof-13 (C-13) om verschillende bronnen van organisch materiaal in de bodem te onderscheiden. Dit komt doordat elke plant een andere C-13-signatuur heeft, die in de bodem wordt bewaard wanneer plantenweefsels vergaan. Dit maakt het mogelijk de ecosystemen en het landgebruik te identificeren die bijdragen tot de organische stof in de bodem. Voor C-13-analyse zijn bestanddelen van plantenweefsel nodig, die stabiel zijn en niet in de bodem vergaan. Vetzuren, afkomstig van plantenwortels, zijn het meest geschikt voor dit doel. Wanneer plantenweefsels vergaan, gaan de vetzuren deel uitmaken van de organische stof in de bodem. Zij hebben unieke stabiele isotopensignaturen, die kunnen worden geanalyseerd en gebruikt als vingerafdrukken.

Het complete artikel is te vinden op de website van de IAEA.

Illustratie: A. Vargas/IAEA