Over een heel jaar genomen is er in Nederland per saldo een neerslagoverschot. Het huidige systeem van buisdrainage is bedoeld om het neerslagoverschot af te voeren zodat de vochttoestand van de bodem in korte tijd terugkeert naar veldcapaciteit en lucht in kan treden. In het POP3-project HW2O "Klimaatadaptief bodemvochtbeheer" onderzoeken we of buisdrainage ook benut kan worden voor vochtaanvoer bij neerslagtekort.
Actief bodemvochtbeheer vergt meer kennis van de bodem. Dat is één van de onderwerpen waar we in het project verdieping zoeken. Daarbij werken we samen met bodemspecialisten die ons ondersteunen bij het maken van keuzen bij de aanleg en de bediening van aGPS (actief GrondwaterPeilbeheerSysteem).
aGPS is een succes wanneer het systeem:
- de bodemvochttoestand in perioden met neerslagoverschot in minder tijd terugbrengt naar veldcapaciteit;
- het grondwaterpeil in perioden met neerslagtekort zo geregeld kan worden dat de vochtvoorziening van het gewas gewaarborgd is;
- het systeem rendeert;
- (voordelen op het gebied van milieu, energie en CO2 komen later aan de orde).
Neerslagoverschot en -tekort
Afb. 1 Karakteristiek verloop van de neerslag en de verdamping gedurende een jaar. Via drainage wordt een neerslagoverschot afgevoerd. In de afgelopen decennia is de drainagecapaciteit in de praktijk verhoogd door het verkleinen van de drainage afstand van meer dan 12 m naar 10 tot 6 m. In de droge periode wordt steeds intensiever beregenend. In 1974 verschenen de eerste regenhaspels in de Hoeksche Waard, tegenwoordig beschikt iedere moderne akkerbouwer over één of meer regenhaspels. De intensivering van ontwatering en bewatering is terug te voeren op een afname van de doordringbaarheid van de bodem voor water en wortels, toename van de productiviteit van gewassen en klimaatverandering. Incidenteel, maar wel steeds vaker wordt sub-irrigatie toegepast door het opzetten van het slootpeil tot boven de mondingen van de zuigdrains. Het is lastig om op deze wijze de bodemvochttoestand goed te regelen. Druppelirrigatie en -fertigatie wordt in de Hoeksche Waard tot op heden slechts incidenteel toegepast.
Gedurende een deel van het groeiseizoen van cultuurgewassen wordt de neerslag overtroffen door verdamping. Midden in het groeiseizoen kan de verdamping meer dan 5 mm/etmaal bedragen. In de Hoeksche Waard is het potentieel neerslagtekort in periode april-september 100 tot 150mm.
Afb. 2 Doorlopend potentieel neerslagoverschot (bron: KNMI). Volgens alle 4 klimaatscenario's neemt de kans op neerslagtekort in het groeiseizoen toe. Wel zijn er grote verschillen tussen de scenario's.
Buffervoorraad bodemvocht
Zodra de verdamping de neerslag overtreft spreekt het gewas de buffervoorraad bodemvocht aan. De opneembare hoeveelheid bodemvocht is o.a. afhankelijk van de textuur en de structuur. Bij zavel en lichte kleigronden is de gemakkelijk opneembare hoeveelheid bodemvocht (tussen pF2.0 en 2.7) ongeveer resp. 10 en 6 mm per laag grond van 10 cm. Bij hogere zuigspanningen wordt de groei gehinderd (bron: Alterra, Staringreeks 1987).
Capillaire nalevering
Bij bodems met een grondwaterprofiel is sprake van capillaire nalevering tot enkele mm's per etmaal. De mate waarin een bodem vocht na kan leveren is een belangrijke bodemkwaliteit. Hoekschewaardse bodems worden in het algemeen gekenmerkt door een qua zwaarte aflopend, maar gelaagd profiel (cijfer 5 in de bodemclassificatie, bijvoorbeeld Mn35). De gelaagdheid kan de ontwatering, capillaire opstijging en beworteling hinderen. Dat is zeker het geval zodra de textuurklasse kleiig zand (5-8% lutum) aanwezig is (pers.comm. Nelis v.d. Bok, Delphy).
Van belang voor de nalevering van bodemvocht voor de vochtvoorziening van gewassen zijn:
- de bewortelingsdiepte
- de grondwaterstand (GWS)
- de (capillaire) stijghoogte (z)
Afb. 3 Schematische weergave van de bewortelingsdiepte en de stijghoogte (vlgs. Staringreeks 1987). De getallen zijn indicatief en hebben betrekking op homogene profielen. Een slechte structuur en verdichte lagen onder de bouwvoor hebben een negatief effect op resp. de intensiteit van de beworteling en de bewortelingsdiepte. Teveel vocht cq te weinig zuurstof leidt tot afsterven van wortels. Het reguleren van het vochtgehalte vergt dus voorzichtigheid.
De grondwaterstand
De grondwaterstand fluctueert gedurende een jaar als gevolg van neerslag en verdamping. Daarnaast is sprake van wegzijging (door wateronttrekking door de landbouw en andere sectoren) en kwel. Het Dinoloket (www.dinoloket.nl) geeft inzicht in metingen van grondwaterstanden.
Afb. 4 Meetlocaties grondwaterstand Hoeksche Waard (blauwe driehoekjes; 2005 - 2019; grijze driehoekjes verwijzen naar locaties van oudere metingen; bron: Dinoloket). Praktisch alle locaties bevinden zich in het bebouwde gebied. Monitoring van de grondwaterstand in percelen door/voor akkerbouwers komt alleen incidenteel voor. Wel beschikken steeds meer akkerbouwers over apparatuur om de bodemvochttoestand op verschillende dieptes in het bodemprofiel te meten. De monitoring gebeurt nog niet routinematig en beperkt zich tot beregeningsbehoeftige, hoog-salderende gewassen. De data wordt, samen met de weersverwachting, gebruikt bij het plannen van de beregening.
Afb. 5 Verloop van de grondwaterstand op een meetlocatie in de buurt van Nieuwendijk (bron: Dinoloket) met toevoeging van de Gemiddeld Laagste Grondwaterstand (GLG) in de nazomer. De droge zomer in 2018 leidde tot een historisch lage GWS. Het is denkbaar dat met aGPS de grondwaterstand zo gereguleerd wordt dat het peil op een bepaald minimum niveau gehandhaafd wordt (rode lijn in de curve) om een gewas aardappels in een periode van neerslagtekort van voldoende capillair bodemvocht te voorzien. Dit reguleren kan gebeuren door regenwater te bufferen en/of door sub-irrigatie. Het project zal hier t.z.t. meer informatie over verschaffen.
De Gemiddeld Hoogste Grondwaterstand (GHG) is van belang voor het herstel van de bodem in de natte periode. Natte omstandigheden beperken de structuurvorming door krimp/zwel en leiden tot ongewenste anaerobe condities voor het bodemleven.
Bodemprofielbeoordeling
Voorafgaand aan de installatie van aGPS heeft bodemexpert Nelis v.d. Bok (Delphy Westmaas) de geschiktheid van percelen voor de installatie van aGPS beoordeeld aan de hand van profielobservaties m.b.v. een grondboor en een visiteerijzer.
 |
 |
Afb. 6 Twee schema's uit de profielbeoordeling van bodemdeskundige Nelis v.d. Bok (Delphy). Bij de keuze van locaties voor de profielobservaties binnen een perceel worden de Bodemkaart 1:50.000 en AHN3 betrokken. De profielbeoordeling bevat een groot aantal relevante kenmerken, zoals de textuurlagen, eventuele storende lagen, de drainagediepte, het zomer- en winterpeil, de drooglegging, de GWS, GLG en GHG en de kritische stijghoogte (blauwe peil). De profielbeoordeling omvat kenmerken die relatief onveranderlijk zijn in de tijd. De profielbeoordeling biedt bijzonder veel informatie over de geschiktheid van de bodem voor akkerbouwmatige productiedoeleinden. Een nadeel is dat de methode bewerkelijk en duur is en dat steeds minder mensen de methode beheersen. Voor het HW2O-project "Klimaatadaptief bodemvochtbeheer" wordt de methode toegepast om te beoordelen of het profiel zich leent voor verdiept draineren en sub-irrigatie, voor het bepalen van de optimale drainagediepte en om achteraf de bevindingen te verklaren.
© HWodKa | P. Lerink