Grondradar maakt wortelgestel van bomen in Pijnven inzichtelijk

29/10/2021

Wortels zijn allesbepalend voor de gezondheid en levensduur van bomen. Naast het verzekeren van stabiliteit en toevoer van voedingsstoffen, is de staat van wortels cruciaal in het functioneren van bomen binnen hun bredere ecosysteem. Dit functioneren wordt bepaald door een samenspel van bodem, hydrologie en de soort-specifieke kenmerken van boomwortelarchitectuur.
De wortels van de  boom in de zandbodem in  Bosland zullen in kaart gebracht worden met een grondradar bij verschillende weersomstandigheden om de impact van de bodemomstandigheden op de uitlezing te bepalen. Na het verzamelen en verwerken van alle data zal in het voorjaar de wortelstructuur blootgelegd worden om na te gaan of deze laatste inderdaad voldoende juist beschreven kan worden aan de hand van de grondradar metingen. De gegevens zullen vervolgens gebruikt worden om de techniek verder te ijken en niet-destructief  in te zetten op andere wortelsystemen en bodems. Bij dit laatste aspect zal vooral worden ingezet op stadsbodems, waar het een stuk moeilijker wordt om wortels te detecteren door de aanwezigheid van, onder andere, bouwmaterialen en nutsleidingen.


Naast detailinzicht in de wortelstructuur, zal nagegaan worden hoe zulke gegevens toelaten om de totale biomassa van bomen te bepalen.  De bovengrondse biomassa zal bepaald worden door gebruik te maken van terrestrische laserscanning en 3D-modelleringstechnieken.


Grondradar metingen
De grondradar is een geofysische techniek, die doorgaans gebruikt wordt om op een niet-destructieve manier ondergrondse objecten te vinden. Een beetje zoals bij een echografie geluidsgolven gebruikt worden, steunt grondradar op elektromagnetische golven om objecten zichtbaar te maken. De uitgezonden elektromagnetische golven worden vooral gereflecteerd op materialen met een ander vochtgehalte dan de omliggende bodem, zoals boomwortels of de grondwatertafel. Een antenne vangt deze gereflecteerde signalen op, waarbij ze geregistreerd worden door een meetprogramma. Hierdoor kan de exacte locatie en diepte van wortels worden vastgesteld.
Doordat water in en rond boomwortels wordt opgestapeld, zijn deze voor radarpulsen reflecterend oppervlakken die opgepikt kunnen worden door de grondradar. Op dezelfde manier kunnen de verschillende lagen in een bodemprofiel zichtbaar gemaakt worden. Het voordeel van deze techniek is dat de bodem niet wordt verstoord en er geen schade optreedt aan het wortelgestel, kabels of leidingen. Daarnaast geeft de grondradar mogelijk een meer volledig beeld van het wortelgestel dan een proefsleuf of boring, aangezien de grondradar een continu profiel van de bodem vastlegt.

Afhankelijk van het oppervlak waarop gemeten wordt, het bodemtype en het vochtgehalte wordt een specifieke instelling gekozen. Het wortelgestel van een boom kan hierbij geheel of gedeeltelijk in kaart worden gebracht. Om dit beter in te schatten, steunen de onderzoekers op modellen en labometingen die toelaten de invloed van bodems en wortels op radargolven nauwkeurig te beschrijven. Door de focus op zeer kleine en subtiele variaties in de ondergrond, krijgen de bio-ingenieurs hierbij steun van collega dr. Lieven Verdonck die grondradar gebruikt voor archeologische toepassingen. Hoewel dit een onverwachte samenwerking lijkt, is bij archeologische studies vaak dezelfde precisie vereist als diegene die nodig is om de complexe loop van wortels te detecteren. Er bestaan verschillende zendantennes voor de grondradar: hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de wortels die de grondradar detecteert. Bij een hogere frequentie wordt de scandiepte wel beperkter: de hoogfrequente golven hebben minder energie om dieper in de bodem door te dringen. De gangbare grondradarantennes zijn de 400 MHz en 900 MHz-antenne. De 400 MHz-antenne heeft een theoretisch bereik tot maximaal 2 meter diepte; voor de 900 MHz-antenne is dit 1 meter diepte. Afgaand op dezelfde principes detecteert de 400 MHz-antenne potentieel wortels vanaf circa 2 centimeter; de 900 MHz-antenne heeft een hogere resolutie en detecteert wortels met een diameter vanaf circa 1 centimeter.