Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Na het optreden van hevige regenbuien meldt men in de pers regelmatig gevallen van overstromingen, modderoverlast of dichtgeslibde wateropvangbekkens. Het wegspoelen van de vruchtbare bodemtoplaag kan op termijn ook leiden tot het verminderen van de bodemkwaliteit en tot verwoestijning van droogtegevoelige gebieden, zoals Mediterraan Europa. Door het nemen van site-specifieke maatregelen waarbij men meer vegetatie laat groeien, kan men verhinderen dat in Mediterrane gebieden de schaarse, vruchtbare bodem wegspoelt en dat het landschap verder verschraalt. Het onderzoek naar de effecten van planten op bodembescherming tegen erosie door afstromend water spitste zich in het verleden vaak alleen toe op de effecten van de bovengrondse delen van de plant. Dit onderzoek ging na wat de rol van plantenwortels is in het verhinderen van geul- en ravijnerosie. Bovendien werd in deze studie een methode ontwikkeld om planten te beoordelen op basis van hun geschiktheid om geul- en ravijnerosie tegen te gaan, rekening houdend met zowel bovengrondse als ondergrondse planteigenschappen. De resultaten van laboratorium experimenten bevestigen dat bodems die doorworteld zijn meer weerstand bieden tegen erosie door geconcentreerde afvoer in vergelijking met bodems zonder wortels. Wanneer de worteldensiteit in de bodemtoplaag toeneemt, daalt het relatief bodemverlies exponentieel. Reeds bij een worteldensiteit van 2 kg m-3 worden bodemverliezen verminderd met 99% voor grassen en met 97% voor fijne penwortels in vergelijking met wortelloze bodems. Boven een bepaalde worteldensiteit, zijnde 2 tot 5 kg m-3, stagneert de toename in het bodemversterkend effect van wortels. Deze studie toont eveneens aan dat de wortelarchitectuur een belangrijke rol speelt in het erosiereducerend potentieel van plantenwortels tijdens geconcentreerde afvoer. Planten met een fijn vertakt wortelsysteem zijn het meest effectief. Voor planten met een penwortel neemt de geschiktheid om bodemerosie door geconcentreerde afvoer te verminderen af met toenemende worteldiameter. Het bodemverlies wordt maar met 50 % verminderd voor bodems met een worteldensiteit van 2 kg m-3 bestaande uit dikke penwortels met een diameter van 0.010-0.015 m. Naast worteldensiteit en worteldiameter, beïnvloeden ook andere plant-, bodem-, en stromingseigenschappen, zoals plantoriëntatie, bodemtextuur en de sleepkracht van de stroming de capaciteit van wortels om erosie door geconcentreerde afvoer te verminderen. De effecten van wortels op het verhogen van de bodemweerstand tegen geul- en ravijnerosie konden in deze studie gemodelleerd worden door het aanpassen van de bodemcohesie waarden en de daaraan verbonden losmaak efficiëntie parameter van het bodemerosiemodel EUROSEM. De geschiktheid van 25 typische Mediterrane gras- of struiksoorten om ravijnerosie onder controle te houden werd in deze studie beoordeeld op basis van gemeten worteldensiteit en worteldiameter informatie. De resultaten tonen aan de meeste onderzochte Mediterrane grassen zeer effectief zijn voor het beschermen van de bodem tegen geul- en ravijnvorming. Ook struiken zoals Anthyllis cytisoides , het kruid Plantago albicans en de bies Juncus acutus zijn door hun hoge stengel- en worteldensiteit geschikt voor het bestrijden van erosie door geconcentreerde afvoer. Om de stabiliteit van de bodem langsheen steile hellingen of ravijnwanden te verhogen zijn dieper wortelende plantensoorten zoals de struiken Salsola genistoides en Anthyllis cytisoides meer geschikt. Voor het stabiliseren van oevers en tijdelijke rivierbeddingen worden Retama sphaerocarpa en Juncus acutus aanbevolen. Het combineren van (1) een grassoort met een hoog potentieel om de weerstand van de bodem tegen geconcentreerde afvoer te verhogen en dat eveneens geschikt is om veel sediment tussen zijn stengels te vangen met (2) een struik die veel weerstand biedt tegen de stroming en de bodem tot op grotere diepte versterkt met zijn wortels of het gericht aanplanten van grassen in zones van geconcentreerde afvoer en diep wortelende struiken op steile hellingen wordt aanbevolen voor het herstel van gedegradeerde gebieden. De grassen Stipa tenacissima en Lygeum spartum , de struik Salsola genistoides en de bies Juncus acutus werden als beste planten geselecteerd om geul- en ravijnerosie in Mediterrane gebieden te bestrijden. Dit onderzoek leidde tot een methode om na eenvoudige metingen en berekeningen van zowel bovengrondse als ondergrondse planteneigenschappen, de geschiktheid van planten voor erosiecontrole ook in andere gebieden te begroten. Soil erosion by water is considered to be the dominant erosion process in Mediterranean environments, leading to land degradation and desertification. Of all water erosion processes, gully erosion is responsible for significant on-site soil losses and off-site consequences such as sediment deposition in river channels and flooding. Reducing gully erosion is needed to overcome these problems and to prevent further degradation. The use of natural vegetation has been suggested as the way forward to manage the degradation problems within the Mediterranean region. Previous studies have shown that vegetation reduces water erosion to a large extent. However, research on the effects of plants on soil erosion mainly focused on the effects of the above ground biomass, while much less attention has been paid on the role of the below ground biomass. This study aimed at quantifying the effects of plant roots on the resistance of topsoils to incisive water erosion processes. Moreover, a methodology was developed to select suitable plants for rill and gully erosion control taking into account both above ground as well as below ground plant characteristics. Laboratory experiments revealed that root-permeated topsoils are much more resistant during concentrated flow erosion as compared to rootless topsoils. With increasing root density, relative soil detachment rate decreases exponentially. At a topsoil root density of 2 kg m-3 relative erosion rates are reduced to almost zero (i.e. 0.001 for fibrous roots, 0.03 for fine tap roots growing in a silt loam soil) as compared to bare, rootless topsoils with similar soil conditions and tested under the same circumstances. Beyond a certain root density, i.e. 2 to 5 kg m³, the increase in soil erosion resistance reaches a limit. While previous studies never investigated the impact of root type on the erosion-reducing potential of plants roots, this study reveals that roots reduce erosion rates differently depending on their root architecture. Fibrous root systems are most effective in reducing concentrated flow erosion rates. For tap root systems, the erosion-reducing potential becomes less when root diameter increases. Soil loss from topsoils permeated with tap roots is only reduced with 50% as compared to bare topsoils when topsoil root density amount to 2 kg m-3 and mean root diameter varies between 0.010-0.015 m. Apart from root density and root diameter, also other plant, soil and flow variables such as plant orientation, soil texture and flow shear stress affect the erosion-reducing potential of plant roots during concentrated flow erosion. The effects of roots on the resistance of the topsoil to concentrated flow erosion can be incorporated in the EUROSEM model by adjusting the soil cohesion value and the corresponding soil detachment efficiency coefficient. The erosion-reducing potential of 25 typical Mediterranean matorral species was predicted in this study using root density and root diameter information. The results indicate that plant roots can have a very large effect on soil erosion resistance and that this effect is largely dependent on plant species. It can be concluded that most grasses are very effective for preventing topsoils from being eroded by concentrated flow. Their high stem density, resulting in a reduction of runoff velocity and a decrease in erosivity combined with their dense network of fine roots in the topsoil offers a good protection to concentrated flow erosion. But also some shrubs, such as Anthyllis cytisoides , the herb Plantago albicans and the rush Juncus acutus are suitable to prevent soil erosion by concentrated flow, because of their high stem and root density. To improve slope stability on steep slopes or gully walls, deep-rooted species providing a high reinforcement at larger soil depth and hence preventing shallow mass movements, such as Salsola genistoides or Anthyllis cytisoides are preferred. To stabilize riverbanks and ephemeral channel bottoms, Retama sphaerocarpa and Juncus acutus are put forward. A combination of species, i.e. a grass having a high potential to resist concentrated flow erosion and a high ability to trap sediments and a shrub with a high resistance to removal and a high potential to improve slope stability, or the allocation of species to specific target areas (e.g. grasses in concentrated flow zones and on terrace walls, deep-rooted species to stabilize gully walls) is proposed to mitigate erosion by concentrated flow and further soil degradation. The grasses Stipa tenacissima and Lygeum spartum and the shrub Salsola genistoides were selected as the most suitable plant species for rill and gully erosion control. This study resulted in a methodology, which is based on simple measurements and calculations of above ground as well as on below ground plant characteristics, that allows one to assess the suitability of plant species for rill and gully erosion control in other regions as well.

Academic collection --- 911.2 --- Physical geography --- Theses