Het onderzoeksproject, van de start tot en met het eindrapport

Het begin

In het voorjaar van 2018 zijn de natuurlijke bodemverbeteringsmaterialen aangebracht op beide proefpercelen; op een melkveehouderij en een fruitteeltbedrijf.

Tussentijdse resultaten

29 november 2018: het Tussentijds verslag bodemonderzoek is hier te downloaden. De statistiek is hier te downloaden. Heel in het kort: Er kunnen in dit stadium van het pilot onderzoeksproject beslist geen conclusies getrokken worden. Er zijn ook veel afnames waargenomen in aantallen bodemdiertjes, wormengewicht en in de fysisch-chemische bodemkwaliteit. Naar alle waarschijnlijkheid zijn deze het gevolg van de 3 maanden lange droogte die in de zomer van 2018 plaatsgevonden heeft. In dit geval laat het onderzoek vooral effecten zien van extreem weer, dat steeds meer zal optreden als gevolg van de klimaatverandering. De droogte-effecten maskeren eventuele effecten van de bodemverbeteringsmaterialen. Als er al toenames ten opzichte van het voorjaar zijn waargenomen, zijn deze kleiner (vooral bij de bodemdiertjes) dan bij dergelijke metingen in andere jaren, bij andere projecten.

In het voorjaar van 2019 zijn opnieuw de natuurlijke bodemverbeteringsmaterialen aangebracht op de proefpercelen op beide bedrijven.

29 november 2019: het volgende tussentijds verslag bodemonderzoek is hier te downloaden. De statistiek is hier te downloaden. Ook in 2019 is er een droge zomer geweest, zij het minder droog dan die van 2018. Maar ook uit de september-metingen van 2019 zijn nog geen conclusies te trekken.

In het voorjaar van 2020 zijn opnieuw bemonsteringen gevolgd door metingen gedaan, om te vergelijken met de nulmeting, die in het voorjaar van 2018 gedaan is, dus in hetzelfde seizoen. Er zijn in het voorjaar van 2020 dan ook geen bodemverbeteringsmaterialen aangebracht. Hier volgt een samenvatting van het hele driejarige onderzoek  in het Engels en in het Nederlands. Hier is het volledige eindrapport te downloaden. Dit is gepresenteerd op de eindbijeenkomst bij Waterschap Rivierenland op vrijdag 25 september 2020.


Circular management of fruit cultivation soil and animal husbandry soil for vital soil life and a future-proof Rivierenland (in the Netherlands) – Pilot research project at two farms, 2018-2020.

In 2018-2020 research has been done into the possibilities for improvement of soil life and physical-chemical circumstances in agriculture by application on the soil surface of natural materials as sources of organic matter and minerals, originating from the region (in this case Rivierenland, a region in the river delta of the Netherlands) where the farms are situated. These materials are cut green material, horse manure and leaves which have been composted together to a basic compost, and mud dredged from the rural ditches (ditch mud). The ditch mud has been contributed by the Water Board of Rivierenland. Besides these two materials Bokashi has been purchased. Bokashi is fermented organic matter. EM (Effective Micro-organisms) is added to the organic matter to optimize lactic fermentation. These three materials have been applied as such and also as combinations of Bokashi or compost and slurry from water channels (ditch mud). Some of these materials have been combined with a material carrying (very weak) electromagnetic resonance frequencies (the frequency catalyst), re-emitted by the carrier material. The producer claims these frequencies work as a catalyst that positively affects soil life. For this reason we have included this frequency catalyst in the research project.

This research project is a very small pilot study without repeats at just 2 farms: a fruit cultivation farm and a cow dairy farm. For this reason no statistics can be applied for each soil treatment, except for some statistics at a modest scale (Principal Component Analysis and averaging of categories) to find out whether patterns exist in measured parameters in relation to the soil treatments. At each farm a plot has been divided into 10 experimental sub plots of which one was the control (untreated) and the other 9 the different treatments. The treatments have been given in April, 2018 and in March, 2019. The purpose of this small pilot project was to find out whether one or some of the treatments would have a clearly stimulating effect on soil life, chemistry and physics, in order to use these treatments in a future research project with repeats of each treatment and a randomized placement of the differently treated sub plots.

After a soil fertility analysis of untreated soil and a sensory review of the soil improvement materials, samples from the upper 20 cm soil have been taken four times. The first time (the baseline measurement) was in March, 2018, the following times in September, 2018, September, 2019 and (without a third treatment) in March, 2020. Most soil organisms can be expected to live in the upper 20 cm soil. The soil samples have been analyzed for many species of soil fauna, earthworms, physical-chemical properties (through electrochemical measurements) and, as an experimental method, also chromatograms have been made and reviewed.

All analysis results have been collected and plotted as a function of time. The differences of the effect measurements with the baseline measurements have been put through a Principal Component Analysis (PCA) in order to find out which treatments and organisms could be best combined into categories.

The relatively small effects of the frequencies prompted us to average similar treatments with and without frequencies. Further, two categories have been made of the organic soil improvement materials (the composts with or without ditch mud) and the mineral soil improvement material (ditch mud) because each category seemed to have its own effect. Finally the soil fauna (excluding the earthworms as these have been measured differently) has been divided into ‘swimmers’ (organisms living in water) and ‘crawlers’ (organisms living in/on dry soil), because the numbers of each of these two categories varied in about the same way as a function of time. In this way these combinations better illustrated the variation during the different soil sampling rounds.

During the baseline measurement at each of the two farms already a large variation was measured among the sub plots. This baseline variation changed in the course of the project. This made it difficult to assign the observed changes to the soil treatments. Also, the effects were probably partly camouflaged by the dry summers of 2018 and 2019. However, some interesting effects of the treatments have been observed as described in this report.

In the course of this two-year research project an increase has been observed in the numbers of flagellates, ciliates and earthworms. In the earthworm population especially the numbers of juvenile endogeic earthworms increased. It was also measured that most of the nutrients were released by symbionts that also used the highest percentage of oxygen and caused the largest decrease in pH, compared to the decomposition of organic matter. This occurred in the soil samples from all sub plots and indicated a high symbiont activity in the soils of both farms. However, it seems the Bokashi and the basic compost with or without ditch mud stimulated the population growth of earthworms, ciliates, testacea, pot worms, springtails and mites. Immediately after each dry summer (in 2018 and 2019) rains returned from mid-August, which may have caused an increased microbial action in the September soil samples from both farms. Besides this there was a decrease in nematodes over the 2 years which was possibly due to the two dry summers.

Conclusions: Because repeats of the different 10 sub plots were lacking at each of just two different farms it is difficult to draw any conclusions, but in general it seems that Bokashi and basic compost with or without ditch mud stimulate soil life: earthworms, ciliates, testacea, pot worms, springtails and mites. Ditch mud in itself did not have much effect on the soil organisms, even though it contained some organic material. The regional ditch mud in 2019 contained less organic material than that of 2018. In any case, the ditch mud did not have a negative effect on the soil ecology. From the frequency catalyst at best only a very small effect may have been observed. This pilot project unintentionally shows the influence of the dry summers of 2018 and 2019. It can possibly contribute to ideas for responding to droughts and other extreme weather by choosing between the different soil improvement materials.

This pilot project resulted in an advice for a scientific follow-up research project including a longer duration and sufficient repeats of each soil treatment with randomized placement of the differently treated sub plots in each plot. Also a homogeneous plot is required.



Circulair fruitbodem- en veeteeltbodembeheer voor een vitaal bodemleven en een toekomstbestendig Rivierenland    –                         

Pilot onderzoeksproject op twee bedrijven, 2018-2020.

In 2018-2020 is er een onderzoek gedaan naar mogelijkheden voor verbetering van het bodemleven en de fysisch-chemische omstandigheden in de landbouw door het bovengronds opbrengen van natuurlijke materialen als bronnen van mineralen en organische stof, die in de regio Rivierenland waar de agrarische bedrijven gevestigd zijn, vrij komt. Deze materialen zijn maaisel, paardenmest en blad waar compost (basiscompost) van gemaakt is en modder, gebaggerd uit sloten (slootmodder) en verkregen van Waterschap Rivierenland. Daarnaast is Bokashi compost aangeschaft. Bokashi is gefermenteerd organisch materiaal. EM (Effectieve Micro-organismen) zijn toegevoegd aan organisch materiaal om melkzure gisting te optimaliseren.  Deze drie materialen zijn als zodanig gebruikt en ook in combinaties van Bokashi of compost met slootmodder. Verder zijn enkele van deze materialen gecombineerd met een dragermateriaal met (zeer zwakke) elektromagnetische resonantiefrequenties (de frequentie-katalysator), die door de drager worden uitgezonden. Van deze frequenties wordt beweerd dat deze werken als een katalysator, het bodemleven gunstig beïnvloeden. Om deze reden hebben we deze frequentie-katalysator meegenomen in het onderzoek.

Dit onderzoek is een zeer kleinschalige pilot zonder herhalingen op slechts 2 bedrijven; een fruitteeltbedrijf en een veeteeltbedrijf. Daarom is er per bodembehandeling geen statistiek mogelijk, wel op bescheiden schaal (Principal Component Analysis en het middelen van categorieën bodembehandelingen en bodemorganismen) om erachter te komen of er patronen bestaan in de gemeten parameters in samenhang met de bodembehandelingen. Per bedrijf is een perceel opgedeeld in 10 proefvakken, waarvan één de controle was en de andere 9 de verschillende behandelingen. De behandelingen zijn uitgevoerd in april 2018 en maart 2019. Het doel van dit kleinschalige pilot project was om erachter te komen of één of meerdere bodembehandelingen een duidelijk stimulerend effect hadden op het bodemleven en op de chemische en fysische omstandigheden in de bodem, om deze behandeling(en) in een toekomstig onderzoeksproject in te zetten, met herhalingen per behandeling en een gerandomiseerde plaatsing van de verschillend behandelde proefvakken.

Na een bodemvruchtbaarheidsanalyse van nog niet behandelde grond en een zintuiglijke beoordeling van de bodemverbeteringsmaterialen zijn er vier keer bodemmonsters genomen van de bovenste 20 cm grond. De eerste (de nulmeting) vóór de eerste behandelingsronde in maart 2018, daarna in september 2018, september 2019 en (zonder bodembehandeling) in maart 2020.  In de bovenste 20 cm kunnen de meeste bodemorganismen verwacht worden. De bodemmonsters zijn geanalyseerd op vele soorten bodemfauna, regenwormen, fysisch-chemische eigenschappen (middels elektrochemische metingen) en als experimentele methode zijn er eveneens chroma’s gemaakt en beoordeeld.

Alle analyseresultaten zijn bijeengebracht en uitgezet als functie van de tijd. De verschillen van de effectmetingen met de nulmeting zijn onderworpen aan een Principal Component Analyse (PCA), om erachter te komen welke behandelingen en organismen het best bijeen gebracht konden worden in categorieën.

De relatief kleine effecten van de frequenties waren aanleiding om gelijke behandelingen met en zonder frequenties te middelen. Vervolgens zijn van organische bodemverbeteraars (composten met of zonder slootmodder) en de minerale bodemverbeteraar (slootmodder) twee categorieën gemaakt omdat deze elk hun eigen effect leken te hebben. Tenslotte is de bodemfauna (exclusief de regenwormen omdat deze in een andere grootheid gemeten zijn) ingedeeld in ‘zwemmers’ (in water levende diertjes) en ‘kruipers’ (in/op droge grond levende diertjes) omdat hun aantallen per categorie op ongeveer dezelfde manier varieerden in de loop van de tijd. Deze samenvoegingen illustreerden zo beter de variatie bij de verschillende bodemmonster rondes.

Bij de nulmeting waren er per bedrijf al grote verschillen te meten tussen de proefvakken. Deze basisvariatie veranderde ook in de loop van het onderzoek. Dat maakte veranderingen toewijzen aan de behandelingen erg lastig. Verder werden de effecten waarschijnlijk deels gemaskeerd door de droge zomers van 2018 en 2019. Toch zijn er wel interessante veranderingen bij de bodembehandelingen waargenomen en beschreven in dit rapport.

In de loop van dit 2 jaar durende onderzoek is een toename waargenomen in de aantallen zweephaardiertjes, trilhaardiertjes en regenwormen. Van de regenwormen populatie namen vooral de aantallen juveniele bodembewoners toe. Er is ook gemeten dat de meeste nutriënten vrijgemaakt werden door symbionten, die ook de hoogste percentages zuurstof gebruikten en de grootste pH dalingen veroorzaakten, vergeleken met de afbraak van organisch materiaal. Dit gebeurde in de bodemmonsters uit alle proefvakken en wees op een hoge activiteit van de symbionten op beide boerderijen. Maar het lijkt erop dat de Bokashi en de basis compost met of zonder slootmodder de populatiegroei stimuleert van regenwormen, trilhaardiertjes, huisjesamoeben, potwormen, springstaarten en mijten. Onmiddellijk na iedere droge zomer (in 2018 en 2019) begon het vanaf half augustus weer te regenen, wat waarschijnlijk een toegenomen microbiële actie veroorzaakt heeft in de september-bodemmonsters van beide bedrijven. Hiernaast werd er in de loop van de 2 jaar een afname waargenomen in de aantallen aaltjes, wat mogelijk veroorzaakt werd door de twee droge zomers.

Conclusies: Door het ontbreken van herhalingen van de  verschillende 10 proefvakken op elk van slechts twee verschillende bedrijven is het moeilijk conclusies te trekken, maar in het algemeen lijken vooral Bokashi en de basiscompost, al of niet gemengd met slootmodder, het bodemleven te stimuleren: regenwormen, trilhaardiertjes, huisjesamoeben, potwormen, springstaarten en mijten. Slootmodder alleen heeft niet veel effect op het bodemleven, al zat ook hier wat organisch materiaal in. De slootmodder uit de regio van 2019 bevatte minder organisch materiaal dan dat van 2018. In ieder geval heeft de slootmodder geen negatief effect op de bodemecologie. Er is mogelijk hooguit zeer weinig effect gemeten van de frequentie-katalysator. Dit pilot project laat onbedoeld de invloed zien van de droge zomers van 2018 en 2019 en kan wellicht bijdragen tot ideeën hoe er met keuzen tussen verschillende bodemverbeteringsmaterialen ingespeeld kan worden op droogtes en ander extreem weer.

Uit dit pilot project is een advies gekomen voor een wetenschappelijk vervolgproject met onder andere een langere looptijd en voldoende herhalingen per bodembehandeling en gerandomiseerde plaatsing van de verschillend behandelde proefvakken in ieder perceel. Tevens is dan een homogeen perceel gewenst.