< Terug naar vorige pagina
Project
Transport van opgelost Silicium in bovenstroomse bekkens met verschillend landgebruik.
Opgelost Silicium (Si) is een belangrijk nutriënt in natuurlijke watersystemen. Rivieren voeren Si af naar de oceanen. De Si-afvoer door rivieren is afhankelijk van het landgebruik: bossen voeren meer Si af dan landbouwgebieden. Hypotheses over de oorzaken hiervoor werden opgesteld maarzelden geanalyseerd.
Biogeen Si (BSi) is een belangrijke bron van opgelost Si in bodems. Omdat er meer BSi in bosbodems is dan in akkers, wordt het verschil in hoeveelheid BSi in de bodem als hoofdoorzaak gegevenvoor de verschillen in Si-afvoer. Deze hypothese werd in deze studie door een uitlogingstest bevestigd. Ons experiment bewees dat BSi in bodemskinetisch oplost, in tegenstelling tot andere bodemmineralen. In bodemsdie door intensieve landbouw bewerkt werden, werd geen kinetische reactie geobserveerd: de kleine hoeveelheid BSi (2-3 mg Si g-1 bodem) is er inert geworden.
Op basis van een litteratuurstudie werd een conceptueel model opgesteld. Dit bewees dat ook andere factoren de Si-afvoer beïnvloeden. De uitlogingstest toonde aan dat de bodem pH en de stroomsnelheid ook bepalend waren. BSi loste zich meer op in zure bosbodems (<4) dan in neutrale akkerbodems. Veranderingen van stroomsnelheid met een factor2.5 genereerde een verandering in Si flux met een iets kleinere factor dan 2.5 in akkerbodems, waar reacties in evenwicht waren. In bosbodems was de variatie in Si-afvoer minder groot (factor 1.36-2.10) bij variatieaan stroomsnelheid. Bodemwater werd in situ bemonsterd. Chemische analyses van het bodemwater bewezen dat de biogeochemische cyclus van Si in verschillende types landgebruik door verschillende processen gecontroleerd worden. In bossen kan opgelost Si complexeren met Al. Kleiprecipitatieen/of -oplossing (smectiet, illiet) beïnvloeden er hoogswaarschijnlijk ook de Si cyclus. In akkers zijn hydrologische condities belangrijker: het bodemwatergehalte en de Si-concentraties vertonen er een inverse correlatie.
Dankzij de procesmatige analyse van Si-afvoer door bodems kon een kwantificatiemodel in de software HP1 opgesteld worden. Dit numerieke model koppelt zowel geochemische als transportberekeningen. Metdit model werd de kinetische reactie van BSi gesimuleerd en het effect van recente ontbossing geëvalueerd. Omdat stroomsnelheid verhoogt na ontbossing, verlaagt de hoeveelheid BSi dat oplost maar verhoogt de totale Si-afvoer. Ons model toonde aan dat de kleistabiliteit in bossen door dechemische samenstelling van de regen beïnvloed wordt. Langs het afvoerpad zou Si kunnen neerslaan. In één van de bestudeerde bekkens slaatSi neer als opal-CT, waardoor de Si-afvoer met 25% vermindert.
Tenslotte werden de Si-fluxen doorheen de bodems met verschillend landgebruikvergeleken. Ontbossing verhoogde de Si-afvoer met 66%. De ontwikkeling van landbouw verminderde de Si-afvoer met 33% in het weiland en met 44% in de akker ten opzichte van de afvoer in het bos.
Onze studie bewijst dat de Si-afvoer gecontroleerd wordt door meerdere factoren die afhankelijk zijn van het landgebruik, regionale geochemische parameters (neerslag van opal-CT) en hydrologische condities. Si-afvoer uit bodems is hethoogst uit bossen door de hoge fractie BSi in de bodem en de zuurtegraad. Na ontwikkeling van intensieve landbouw worden bodems neutraal, veranderen de fluxen water die erdoor stromen, vermindert de BSi-fractie en wordt deze minder reactief.
Biogeen Si (BSi) is een belangrijke bron van opgelost Si in bodems. Omdat er meer BSi in bosbodems is dan in akkers, wordt het verschil in hoeveelheid BSi in de bodem als hoofdoorzaak gegevenvoor de verschillen in Si-afvoer. Deze hypothese werd in deze studie door een uitlogingstest bevestigd. Ons experiment bewees dat BSi in bodemskinetisch oplost, in tegenstelling tot andere bodemmineralen. In bodemsdie door intensieve landbouw bewerkt werden, werd geen kinetische reactie geobserveerd: de kleine hoeveelheid BSi (2-3 mg Si g-1 bodem) is er inert geworden.
Op basis van een litteratuurstudie werd een conceptueel model opgesteld. Dit bewees dat ook andere factoren de Si-afvoer beïnvloeden. De uitlogingstest toonde aan dat de bodem pH en de stroomsnelheid ook bepalend waren. BSi loste zich meer op in zure bosbodems (<4) dan in neutrale akkerbodems. Veranderingen van stroomsnelheid met een factor2.5 genereerde een verandering in Si flux met een iets kleinere factor dan 2.5 in akkerbodems, waar reacties in evenwicht waren. In bosbodems was de variatie in Si-afvoer minder groot (factor 1.36-2.10) bij variatieaan stroomsnelheid. Bodemwater werd in situ bemonsterd. Chemische analyses van het bodemwater bewezen dat de biogeochemische cyclus van Si in verschillende types landgebruik door verschillende processen gecontroleerd worden. In bossen kan opgelost Si complexeren met Al. Kleiprecipitatieen/of -oplossing (smectiet, illiet) beïnvloeden er hoogswaarschijnlijk ook de Si cyclus. In akkers zijn hydrologische condities belangrijker: het bodemwatergehalte en de Si-concentraties vertonen er een inverse correlatie.
Dankzij de procesmatige analyse van Si-afvoer door bodems kon een kwantificatiemodel in de software HP1 opgesteld worden. Dit numerieke model koppelt zowel geochemische als transportberekeningen. Metdit model werd de kinetische reactie van BSi gesimuleerd en het effect van recente ontbossing geëvalueerd. Omdat stroomsnelheid verhoogt na ontbossing, verlaagt de hoeveelheid BSi dat oplost maar verhoogt de totale Si-afvoer. Ons model toonde aan dat de kleistabiliteit in bossen door dechemische samenstelling van de regen beïnvloed wordt. Langs het afvoerpad zou Si kunnen neerslaan. In één van de bestudeerde bekkens slaatSi neer als opal-CT, waardoor de Si-afvoer met 25% vermindert.
Tenslotte werden de Si-fluxen doorheen de bodems met verschillend landgebruikvergeleken. Ontbossing verhoogde de Si-afvoer met 66%. De ontwikkeling van landbouw verminderde de Si-afvoer met 33% in het weiland en met 44% in de akker ten opzichte van de afvoer in het bos.
Onze studie bewijst dat de Si-afvoer gecontroleerd wordt door meerdere factoren die afhankelijk zijn van het landgebruik, regionale geochemische parameters (neerslag van opal-CT) en hydrologische condities. Si-afvoer uit bodems is hethoogst uit bossen door de hoge fractie BSi in de bodem en de zuurtegraad. Na ontwikkeling van intensieve landbouw worden bodems neutraal, veranderen de fluxen water die erdoor stromen, vermindert de BSi-fractie en wordt deze minder reactief.
Datum:1 okt 2009 → 10 dec 2014
Trefwoorden:Dissolved silicon, Biogenic, Mineral, Transport, Land use, Upslope cathment
Disciplines:Geologie
Project type:PhD project