Katteklei

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Katteklei is de algemene naam voor veelal kleiige afzettingen (soms ook venig) waarin veel zwavelzuur voorkomt en vaak grote hoeveelheden ijzer, aluminium en zware metalen, waardoor de grond slecht geschikt is voor landbouw. Ze zijn vooral goed herkenbaar aan de gele jarosiet-vlekken, maar ook ijzervlekken komen veelvuldig voor. De zuurgraad van de grond is hoog (pH < 5).

De naam katteklei is een verkuiste vorm van kattenstront waarmee boeren de kleur van de grond vergeleken [1]. De Engelse benaming is zakelijker: acid sulfate soil.

Katteklei vormt zich in gronden die van nature veel ijzersulfiden, met name pyriet, bevatten. Deze ontstaan meestal in kustgebieden, rustige milieus als lagunes of rustige delen van estuaria. Wanneer deze gronden aan lucht blootgesteld worden, bijvoorbeeld bij drainage, dan vormt zich het zwavelzuur [2]. Dit gebeurde onder andere veelvuldig in West-Nederland bij het leegpompen van de droogmakerijen, waardoor sommige boeren met zeer slechte stukken land opgescheept zaten.

Katteklei is de tegenhanger van Alkali grond die basisch is (pH > 9).

Chemie[bewerken]

Pyriet (FeS2) houdende gronden komen voor in kustgebieden, rivierdelta's en, in de tropen, in mangrove gebieden. Zolang de gronden nat zijn vindt geen verzuring plaats, dit zijn de potentiële zwavelzure gronden. Na drainage kunnen de gronden zeer zuur worden (pH < 4) door de oxidatie van pyriet tot zwavelzuur (H2SO4). In zijn meest eenvoudige vorm is de chemische reactie als volgt:

2 FeS2 + 9 O2 + 4 H2O → 8 H+ + 4 SO42– + 2 Fe(OH)3 (vaste stof) [3]

Het product Fe(OH)3 (oranje gekleurd), slaat neer als een vaste, onoplosbare stof waardoor de basische component (OH)- inactief wordt terwijl de zure component H+ (waterstofion) vrij spel krijgt. Het proces van verzuring gaat vergezeld van de vorming van grote hoeveelheden aluminium, vrijgekomen van de kleimineralen, die schadelijk zijn voor de vegetatie. Andere producten van de reactie zijn:

  1. Waterstofsulfide (H2S), een ruikbaar gas
  2. Zwavel (S), een gelige vaste stof
  3. IJzer(II)sulfide (FeS), een grijzige/donkerblauwe vaste stof
  4. Hematiet (Fe2O3), een rode vaste stof
  5. Goethiet (FeO.OH), een bruin mineraal
  6. IJzer (Fe) houdende complexe verbindingen (bijvoorbeeld Jarosiet)
  7. Klei met een grote fractie geadsorbeerde waterstof ionen (H+), H-Klei, een stabiel mineraal maar arm in nutrienten

Kattekleien kunnen een kleurige aanblik geven met tinten van zwart, bruin, grijs, blauw, oranje en geel.
Het ijzerion kan aanwezig zijn in tweewaardige en driewaardige vorm, respectievelijk: Fe2+, het Ferro-ion (zoals in (FeS), and Fe3+), het Ferri-ion. Ferrozouten zijn oplosbaar, maar Ferrizouten niet. Hoe meer de grond oxideert des te meer zullen de Ferrizouten domineren.
H-klei kan worden verbeterd door zeewater toe te laten, waardoor de waterstof wordt vervangen door magnesium (Mg) and natrium (Na) dat in het zeewater aanwezig is.

Voorkomen[bewerken]

De volgende tabel geeft een overzicht van het areaal [4].

Polders voor rijstbouw op katteklei langs een zeearm en te midden van mangrove bossen, Guinee Bissau
Regio Areaal (106ha)
Afrika 3.7
Azië en verre Oosten 6.7
Latijns-Amerika 2.1
Noord-Amerika 0.1
Europa < 0.1
Australië < 0.1
Totaal 12.6

Milieu-effecten van ontginning[bewerken]

Het ontginnen van potentiële zwavelzure gronden kan een vernietigend effect hebben op vegetatie, vissen, en kustecosystemen. Uitspoeling van de zure bodem kan leiden tot verontreining van oppervlakte- en grondwater met zware metalen als arsenicum en aluminium. Er kan ook schade ontstaan aan de civieltechnische infrastructuur en bruggen door corrosie van beton en staal [5].

Landbouw[bewerken]

Inlaat van zeewater in bedijkte polder met katteklei voor bodemverbetering en onkruidbestrijding, Guinee Bissau

Potentiële zwavelzure gronden worden vaak niet voor de landbouw gebruikt of ze worden ingeplant onder een rijstgewas in met water gevulde rijstvelden omringd door dijkjes, zodat de bodem vochtig wordt gehouden, niet oxideert en niet verzuurt. Ondergrondse drainage van deze gronden is een riskante onderneming.

Het is niet altijd mogelijk een bebouwde grond goed vochtig te houden vanwege droge perioden en een schaarste aan irrigatiewater. Oppervlakte-drainage in natte tijden kan helpen om zure en toxische mineralen af te voeren.

Op de lange duur kan oppervlakte-drainage helpen om deze gronden te verbeteren. De bevolking van Guinee-Bissau is er op deze manier in geslaagd de bodems te ontwikkelen, maar het heeft jaren van ploeteren gekost [6].

Er is ook redelijk succesvolle landbouw ontstaan in Kerala, India [7]. Hetzelfde geldt voor de Sunderbans, West Bengalen, India [8].

Een studie [9], aan de kust in Zuid Kalimantan, Indonesië, met een perhumide klimaat, heeft aangetoond dat een niet te zware ondergrondse drainage in gebieden met veel neerslag het hele jaar door beloftevolle resultaten kan geven voor de verbouw van droge rijst, pindanoten, en sojaboonbonen. De lokale bevolking had er een paar generaties lang nederzettingen opgericht langs de oeverwallen van de rivier en produceerde een variëteit aan gewassen, met inbegrip van boomvruchten, met gebruikmaking van open sloten die van de rivier het land in werden gegraven tot aan de moerassige komgronden. Deze watergangen, met de lokale naam "handil", werkten bij laag tij als drains om de overvloedige neerslag af te voeren en het land wat droger te maken. De gewasopbregsten waren bescheiden maar verschaften genoeg inkomen om er redelijk van te leven.

Goed ontgonnen kattekleien hebben een goed ontwikkelde bodemstructuur en ze zijn zeer doorlatend

In de tweede helft van de 20e eeuw heeft men grootschalig geprobeerd potentiële zwavelzure gronden te ontginnen voor de landbouw, maar de resultaten waren rampzalig [3].

Bodemherstel[bewerken]

Door de waterspiegel van een verzuurde grond weer omhoog te laten komen nadat er door een te intensieve drainage schade is ontstaan, kan de bodem zich weer herstellen. De volgende tabel geeft een voorbeeld [10].

Fruitpbrengst van de oliepalm in ton/ha: (*)

Jaar 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Opbrengst 17 14 15 12 8 2 4 8 14 19 18 19

(*) De draindiepte en -intensiteit werden vergroot in 1962. De waterspiegel werd weer verhoogd in 1966 om de negatieve gevolgen ongedaan te maken.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Johan Bouma, Katteklei (1859), Canon van de Nederlandse bodemkunde
  2. Queensland Government (Australia): What are acid sulfate soils?
  3. a b D. Dent, 1986. Acid sulphate soils: a baseline for research and develop­ment. Publ. 39, ILRI, Wageningen, The Netherlands. ISBN 9070260 980. Download van: [1]
  4. FAO/UNESCO Soil Map of the World
  5. Sammut, J & Lines-Kelley, R. (2000) Acid Sulfate Soils 2nd edition, Environment Australia, ISBN 0-7347-1208-1]
  6. ILRI, 1981. Rice Polders Reclamation Project, Guinea Bissau. In: Annual Report 1980, p. 26–32, International Institue for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. Download van webpagina: [2] onder nr. 2, of direct als PDF: [3]
  7. ILRI, 1992. Agricultural Land Drainage: A wider application through caution and restraint. In: Annual Report 1991, p.21–35, International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. Download van webpagina: [4] of direct als PDF: [5]
  8. H.S. Sen, 1993. Research on Water Management and Control in the Sunderbans, India. In: ILRI Annual Report 1992, p. 8-26. International Institute for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands. Download van webpagina: [6] onder nr. 2, of direct als PDF: [7]
  9. ILRI, 1990. Review of water management aspects in Pulau Petak (near the town of Bandjermasin, Kalimantan, Indonesia). Mission Report 39, Research Project on Acid Sulphate (Sulfate) Soils in the Humid Tropics. International Institute of Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. Download van webpagina: [8] , onder nr. 7, of direct als PDF: [9]
  10. Drainage and yield of Malaysian oil palm on acid sulfate soils. Ontleend aan Toh Peng Yin and Poon Yew Chin, 1982