Waterbeheer is een kritische factor bij de wereldwijde primaire productie van voedsel en voer. Naar schatting 70 à 80% van de beschikbare hoeveelheid zoet water in de wereld wordt gebruikt voor landbouwkundige toepassingen. Wereldwijd neemt de concurrentie om zoet water tussen het stedelijk en buitengebied toe. 
 
Feiten en trends
40% Van de globale voedselproductie wordt gerealiseerd op geïrrigeerd land, d.w.z. land waar zoet water beschikbaar is en toegevoegd wordt via bijvoorbeeld beregening. De overige 60% van de voedselproductie in de wereld is zogenaamd 'rain-fed'. De beschikbaarheid van water bepaalt in welke gebieden nu en in de toekomst voedsel en voer in de openlucht geproduceerd wordt. Grote delen van Nederland behoren hier toe. 
 
In de meeste gebieden met voedsel- en voerproductie is het bodemvochtbeheer gericht op het compenseren van een tekort aan neerslag in het groeiseizoen. In die gebieden worden dan ook de meeste kennis en technieken voor irrigatie ontwikkeld en toegepast. In Nederland is het bodemvochtbeheer in de eerste plaats afgestemd op de afvoer van wateroverschot rondom en ook tijdens het groeiseizoen. In Nederland is veel kennis ontwikkeld op het gebied van drainage om de ontwatering van percelen te versnellen en de afwatering om het teveel aan water af te voeren (zie FAO Irrigation and Drainage Paper 60, 2005, L. Stuyt et al. en elders op deze website). Ontwatering is een verantwoordelijkheid van de akkerbouwer, afwatering van de regionale waterbeheerder cq het waterschap.
 
191015 GLG Nieuwendijk lowresAfb. 1  Het verloop van de grondwaterstand op een locatie in de Hoeksche Waard met relatief hoge waarden tijdens neerslagoverschot in de winter en lage waarden in de tweede helft van de zomer (bron: Dinoloket).
 
Qua ontwikkeling wordt drainage in NL gekenmerkt door een afname van de drainageafstand bij vernieuwing van het drainagesysteem. Deze intensivering van de drainage hangt samen met een toename van de kans op extreme neerslag en met vergroting van de drainageweerstand als gevolg van ondergrondverdichting.
 
Tot voor enkele decennia behoorde de teelt van akkerbouwgewassen in NL hoofdzakelijk tot de categorie 'rain-fed'. Zoals elders op deze website wordt gememoreerd werden in de zeventiger jaren de eerste beregeningsmachines in de Hoeksche Waard geïntroduceerd. Om risico's voor opbrengstderving door verdroging bij teelten met hoge inputs (waartoe de meeste voedselgewassen behoren) te beperken, in een tijd waarin de kans op verdroging door klimaatverandering toeneemt, is irrigatie een vast onderdeel van het teeltmanagementsysteem geworden mits zoet water beschikbaar is. Meestal gebeurt dit in de vorm van beregening met grond- of slootwater. In de afgelopen decennia wordt steeds vaker en steeds meer beregend. Deze trend hangt  samen met de hogere opbrengstpotentie van akkerbouwgewassen door veredeling, klimaatverandering en met een afname van de bewortelbaarheid door ondergrondverdichting.
 
Precisie-akkerbouw, waarbij nadrukkelijker gekeken wordt naar ruimtelijke verschillen in gewasontwikkeling en -opbrengst binnen en tussen percelen heeft ons (weer!) doen beseffen wat het belang van de bodemvochthuishouding is. Daglengte, photosynthetic active radation (PAR) en temperatuur hebben we niet in de hand, maar de bodemvochthuishouding kunnen we wel naar onze hand zetten. Een goed beheer van de bodemvocht (en -lucht!) huishouding is een voorwaarde om het productieproces in het veld optimaal te laten verlopen, gegeven de andere onzekere omgevingsfactoren. Onder 'productieproces' wordt hier verstaan de gewasontwikkeling en aspecten die van belang zijn voor de bewerk- en berijdbaarheid van de bodem. In de praktijk komt de belangstelling voor de bodemvochthuishouding tot uitdrukking in de stijging van investeringen in bodemvochtsensoren.
 
Wereldwijd wordt irrigatiewater in veruit de meeste gevallen via het bodemoppervlak aangevoerd d.m.v. een beregeningshaspel of -boom of druppelirrigatie. Op bodems met ondiep grondwater en met een profiel met goede capillaire eigenschappen kan het irrigatiewater ook vanaf de onderkant naar de wortelzone geleid worden. Bodems met dergelijke kenmerken komen wereldwijd veel minder voor, maar zijn wel bij uitstek geschikt voor hoogwaardige plantaardige productiedoeleinden. De polders in Nederland behoren hiertoe.
 
In de VS wordt sub-irrigatie via het drainagesysteem, ook wel omgekeerde drainage genoemd, voor het eerst gerapporteerd in 1956 (Vlotman en Jansen, 2003). De energiebehoefte voor omgekeerde drainage bedraagt slechts 5 - 25% van die van beregeningsinstallaties. Het gebruik van het drainagesysteem voor het regelen van de grondwaterstand via drainage en sub-irrigatie vindt tegenwoordig plaats op 10% van het akkerbouwareaal in de VS dat potentieel geschikt is voor deze techniek (Vlotman en Jansen verwijzen naar Skaggs, 1999). De techniek wordt tevens toegepast om verzilting en inklinking (veen) tegen te gaan. In de VS behoort Controlled Drainage tot de Best Management Practices (BMP) voor het beperken van de emissie van nitraat.
 
De beste manier van watertoediening vanuit de plant gezien
Maakt het voor de plant uit of het water via infiltratie naar de wortelzone zakt of via capillaire opstijging naar de wortelzone stijgt? Bij infiltratie van water tijdens een regenbui wordt de waterbuffer in de bodem aangevuld. Tijdens de infiltratie van water wordt een deel van bodemlucht uit de poriën verdrongen. Bij de opname van water door het gewas treedt weer lucht toe, met de voor wortelgroei benodigde zuurstof. Verversing van de bodemlucht, via de grotere poriën in het bodemprofiel, is essentieel voor de goede ontwikkeling van het gewas en het bodemleven.
 
Slagregens kunnen leiden tot korstvorming. De korst hindert de uitwisseling van bodemlucht. Het verbreken van de korst, bijvoorbeeld door te schoffelen, leidt in de praktijk soms tot een zichtbare opleving van het gewas. Irrigatie door beregening, met watergiften van 20 á 30 mm, lijkt op natuurlijke neerslag. De inslag van grote waterdruppels op een dun-begroeide bodem kan tot korstvorming leiden. Akkerbouwers ervaren daarnaast vaak een verslechterde bodemstructuur na beregenen. Dit is toe te schrijven aan interne verslemping bij de snelle infiltratie van een relatief zeer grote hoeveelheid water in een zeer korte tijd.
 
De bodem buffert het regenwater in de bovenlaag/bouwvoor, waar zich ook de meeste nutriënten bevinden, het wortelstelsel het meest fijnvertakt is en waar dus de opnamecapaciteit het hoogst is. Bij sub-irrigatie stijgt de grondwater, het capillaire water en wordt lucht uit fijne poriën verdrongen. Sub-irrigatie staat op gespannen voet met de bodemluchthuishouding in het onderste deel van de wortelzone. Waterverzadiging van de wortelzone leidt tot verminderde activiteit en uiteindelijk afsterven van wortels door zuurstofgebrek. Waterverzadiging is de belangrijkste bedreiging van sub-irrigatie. In de glastuinbouw worden wel O2-sensoren toegepast om het zuurstofniveau in de wortelzone te monitoren en te optimaliseren via luchttoevoeging aan irrigatiewater.
 
Scenario's voor grondwaterpeilbeheer (GWP)
Het beheer van de grondwaterstand door drainage/sub-irrigatie  in de periode buiten het groeiseizoen is gericht op een snelle afvoer van neerslagoverschot cq maximale beluchting door drainage (afb. 2). In het groeiseizoen wordt gestreefd naar een goede balans tussen de vocht- en luchtvoorziening in de onderste helft van de wortelzone, waarbij waterverzadiging vermeden moet worden. De diepte van de wortelzone is gewasspecifiek en wordt beinvloed door eventuele gelaagdheid van het bodemprofiel en storende lagen door verdichting.
 
Er zijn verschillende GWP-beheerscenarios denkbaar:
  1. Het GWP na het zaaien/poten op een 'zomerpeil' handhaven (cq voorkomen dat het GWP tijdens het groeiseizoen uitzakt;
  2. Het GWP na het zaaien/poten op een 'zomerpeil' handhaven, in elke droge fase van het groeiseizoen het peil drastisch verhogen en om daarna weer te laten zakken tot 'zomerpeil';
  3. Het vochtgehalte in de onderste helft van de wortelzone op een nader te bepalen niveau handhaven, zodanig dat de capillaire aanvoer de potentiële vochtonttrekking door het gewas (d.w.z. de hoeveelheid vocht die het gewas evapotranspireert bij optimale groei, gegeven andere omgevingsfactoren zoals PAR en temperatuur; potential maximum amount of evaporation, PET) juist compenseert.
Ad 1
Een simpele beheervorm met weinig risico op vernatting. Bij langdurige droogte en hoge verdamping kan de vochtvoorziening tekortschieten.
Ad 2
Tijdens het opzetten van het peil wordt de bodemwaterbuffer weer gevuld, tijdens het ontlaten wordt bodemlucht ververst en keert het vochtgehalte terug naar veldcapaciteit. Voor deze methode is relatief veel water nodig en mogelijk spoelt nitraat uit.
Ad 3
De meest bewerkelijke beheervorm, maar in theorie de beste, mits het lukt om het grondwaterpeil zo te regelen dat een min of meer constante bodemvochttoestand gerealiseerd wordt. Het nagestreefde vochtgehalte zal ongeveer op het niveau van het vochtgehalte bij veldcapaciteit moeten liggen. In dit scenario zal in droge zomers het grondwaterpeil relatief hoog staan. Bij zware neerslag volgend op een langdurige droge periode kan de bodem langer nat zijn. Actief ingrijpen door drastische verlaging van de drainagebasis lijkt dan wenselijk. Dit is vooral aan het einde van het groeiseizoen een risicofactor. Voor een adequate regeling van het grondwaterpeil zijn bodemvochtsensoren en grondwaterpeilsensoren onontbeerlijk.
 190823 HW2O meten en regelen tijdens seizoen
Afb. 2 schematische weergave van drainage (blauw) en sub-irrigatie (groen) gedurende een teeltjaar. De periode waarin het systeem voor sub-irrigatie wordt gebruikt is relatief kort.
 
De HW2O-pilot moet uitwijzen welke methode het meest effectief is. In de literatuur wordt wel gesuggereerd, dat teleurstellende resultaten met sub-irrigatie vooral toe te schrijven zijn aan onvakkundig beheer.
 
De pilot moet ook uitwijzen of sub-irrigatie qua gewasontwikkeling en -opbrengst kan wedijveren met beregening. Afgezien van de intensiteit en de temperatuur, bij gebruik van bronwater, komt beregening overeen met natuurlijke neerslag. Het water komt terecht waar het zijn moet. Bij sub-irrigatie is dat in mindere mate het geval.
 
Sub-irrigatie kan bijdragen aan een meer regelmatige gewasontwikkeling wanneer het lukt om de vochthuishouding op een hoog en constant peil te houden. In de praktijk komt het voor dat te laat beregenend wordt, bijvoorbeeld a.g.v. ontoereikende capaciteit. Een zich regelmatig ontwikkelend vitaal gewas is relatief weinig gevoelig voor aantasting door ziekten en plagen. Een regelmatige ontwikkeling draagt ook bij aan de vroegrijpheid van het gewas en past in het streven om onder goede (bodem-) omstandigheden te oogsten.
 
In Amerikaanse literatuur wordt gewezen op het belang van een goede vochtvoorziening in bepaalde stadia van de gewasontwikkeling, bijvoorbeeld de bloeifase en de fase van korrelvulling bij graan. In de vegetatieve fase wordt relatief minder belang gehecht aan de vochtvoorziening. Bijvoorbeeld bij aardappels en uien zijn deze stadia ook te onderscheiden. Bij aardappels is een goede vochtvoorziening bij de knolaanleg van groot belang. Het is de vraag of sub-irrigatie hier een rol kan spelen. De fase van knolvulling is een tweede belangrijke fase, hier kan sub-irrigatie wel een belangrijke rol spelen. Het is aannemelijk dat de regenhaspel stand houdt bij het streven naar optimaal bodemvochtbeheer.
 
 
 
 
 

De Stichting de Hoeksche Waard op de Kaart, opgericht in 2005, is een initiatief van innovatieve Hoekschewaardse akkerbouwers. De stichting stelt zich ten doel om d.m.v. innovatie de vitaliteit van de grondgebonden landbouw te verbeteren en tegelijk voorwaarden te scheppen voor behoud cq ontplooiing van natuur en landschappelijke waarden.

 

De uitvoering van HWodKa-projecten wordt mede mogelijk gemaakt door:


Europees landbouwfonds voor plattelandsontwikkeling
ELFPO:

Europa investeert in zijn
platteland