Afgelopen november is op het eerste van 5 percelen een systeem voor adaptief grondwaterpeilbeheer aangelegd (aGPS). Met aGPS verwijst HWodKa naar systemen waarmee op sub-perceelschaal op gecontroleerde wijze water via het drainagesysteem in- en uitgelaten kan worden. Met aGPS streeft HWodKa 5 doelen na:
  • een ideale bodemvochthuishouding voor de ontwikkeling van het gewas en voor biotische bodemprocessen
  • slagvaardig omgaan met weersextremen
  • spaarzaam omgaan met water en daarin opgeloste nutriënten door water te bufferen
  • energiebesparing t.o.v. beregenen
  • waterbeheerders ondersteunen bij het dempen van piekbelastingen van het watersysteem.

Het woord "adaptief" verwijst naar het kenmerk, dat het grondwaterpeil, of met andere woorden de grondwaterstand (GWS) aangepast kan worden aan:

  • de hydrologische eigenschappen van de bodem
  • de tijd van het jaar (zomer/winter)
  • het soort gewas
  • het groeistadium
  • het weer en de weersverwachting.

 

 De activiteiten worden uitgevoerd binnen de kaders van een POP3-subsidieregeling van de provincie Zuid-Holland.
 
 
 

200501 Ipenburg

Afb. 1  De installatie van de pompputten. Elke pompput heeft 2, door zonnepanelen aangedreven dompelpompen. De geschiktheid van het perceel voor aGPS werd onderzocht door Nelis v.d. Bok, Delphy.

 
Het eerste systeem is geïnstalleerd op het bedrijf van de fam. de Geus in Mookhoek door Barth Drainage in samenwerking met KnowH2O en KEE en wordt KAD genoemd (Klimaat Adaptieve Drainage). Het "off-the-grid" KAD-systeem van de Geus maakt gebruik van zonnepanelen voor de opwekking van energie.
 
In afb. 2 is het KAD-systeem schematisch weergegeven. Het perceel van 12 ha is verdeeld in 3 peilvakken van elk 4 ha. Elk peilvak heeft een eigen pomp om slootwater via een  stelsel van drainagebuizen in te laten. De pompcapaciteit is 12 mm/etmaal. De drainagebuizen liggen op 5 m h.o.h. en zijn aan beide uiteinden verbonden door een verzamelbuis. Via de bovenstroomse verzamelbuis wordt water (en lucht!) ingelaten en via de benedenstroomse verzamelbuis kan water uitgelaten worden. De benedenstroomse verzamelbuis mondt uit in een regelput met een in hoogte verstelbare overloop. De hoogte van deze zogenaamde peilbuis bepaalt de ontwateringsbasis van het peilvak. De hoogte van de peilbuis cq de ontwateringsbasis kan op afstand ingesteld worden vanaf een PC of een smartphone. De KAD-regeling zorgt dan voor de automatische aansturing van de pomp. Het KAD-systeem van de Geus wordt via zonnepanelen van energie voorzien.

200604 Systeem Barth Knowh2olOWRES

 
 
Afb. 2 Schematische weergave van het KAD-systeem op een 12 ha perceel met 3 peilvakken van de fam. de Geus in Mookhoek. De benedenstroomse verzamelbuis bevat tevens een calamiteiten uitlaatput voor situaties met extreem veel neerslag.
 
 
Het regelen van de grondwaterstand
Om goed te kunnen regelen voorziet het project in de plaatsing van bodemvocht- en grondwaterpeilsensoren. Door het uitblijven van een deelbetaling door de provincie is de investering in deze apparatuur, inclusief een platform om de meetdata te presenteren en uit te wisselen (AcaciaWater) in de ijskast gezet. In plaats van deze apparatuur werden peilbuizen gemaakt van pvc-buis, een lege vetpatroon en een meetlint. Voor het meten van het vochtgehalte werden Sensoterra vochtmeters geplaatst. Al met al is dit ernstig behelpen.
 
Het inlaten van water gebeurt met een kleine overdruk om de leidingweerstand van de wateraanvoerbuis, de bovenstroomse verzamelbuis, de drainagebuizen met hun perforaties en de indringweerstand van de bodem te overwinnen. Deze overdruk wordt opgebouwd in de stuwput die ca. 1 m boven het maaiveld reikt. Het viel ons op hoe snel de grondwaterstand (GWS) reageert op het inlaten van water. In het voorjaar zijn de poriën vlak boven het grondwater bijna verzadigd. Met het toedienen van water, ook al is dat 'maar' 12 mm/etmaal, stijgt de GWS in een paar dagen met ca. 20 cm.  Toen het peil opgezet werd tot 0,5 m-mv zag je de laaggelegen plekken binnen het perceel donker verkleuren. Hetzelfde gebeurde boven de drainagesleuven. Kennelijk wordt daar de opdrachtigheid van de bodem in mindere mate gehinderd door storende lagen.
 
In de loop van het voorjaar is het peil verlaagd tot ca 0,80 m-mv. Ook nu bleek dat de GWS zich snel, d.w.z. in ca. 3 dagen, aan het ingestelde peil aanpaste. De waterbuffer, aangevuld met af en toe wat neerslag, lijkt voorlopig voldoende voor een ongestoorde gewasontwikkeling. De neerslag in de natte periode eind juni/begin juli is gebufferd, d.w.z. er is geen water afgevoerd. Op naastliggende percelen hebben de drains wel 'gelopen'.
 
In het afgelopen jaar kwam het vaak voor dat het zaaizaad de aansluiting miste met de bezakte, vochtige ondergrond. Door beregenen kan het contact hersteld worden, maar het komt ook voor dat het contact met water te kort is om kieming te initiëren. De waterfilm van ~20 mm is dan te snel verdampt of is weggezakt. Een bui regen blijkt veel effectiever. Het is de vraag of sub-irrigatie via aGPS de rol van de beregeningshaspel onder deze omstandigheden kan overnemen.
 
Ook is het een interessante vraag of sub-irrigatie een rol kan spelen bij de vochtvoorziening tijdens de knolzetting, een bijzonder cruciale fase in de ontwikkeling van een gewas aardappelen. Eerste ervaringen wijzen daar wel op.
 
Nu we (van de bodem) van dit perceel wat ervaring hebben hoe de GWS reageert willen we het peil aanpassen aan het gewas, de groeifase en de weersverwachtingen. Vooralsnog hanteren we het vochtgehalte bij veldcapaciteit (Vvc) als leidraad. Vvc kan ontleend worden aan metingen met vochtsensoren in het voorjaar, op onbeteelde grond, na een korte droge periode waarbij het vochtgehalte in het bodemprofiel in evenwicht is met de grondwaterstand.
 
We gaan er van uit dat bij Vvc de water/luchtverhouding in de bodem ideaal is voor de gewasontwikkeling en biotische bodemprocessen. Het idee is om de GWS zo in te stellen dat het vochtgehalte in de 3 zones in het bodemprofiel (0,2, 0,4 en 0,6 m - mv) in het groene traject liggen (afb. 3). Wanneer extreme neerslag verwacht wordt kan daarop eventueel geanticipeerd worden, maar in veel gevallen kan het regenwater waarschijnlijk beter gebufferd worden.
 200708 aGPS dashboard
Afb. 2 Schematische weergave van het aGPS-dashboard zoals de deelnemende akkerbouwers dat voor ogen hebben. Het dashboard dient als leidraad voor het instellen van de gewenste grondwaterstand (GWS-set) en om achteraf te leren hoe de vochthuishouding reageert op verdamping, neerslag en variatie van de grondwaterstand. Er zullen jaren zijn dat in het groeiseizoen alleen water gebufferd wordt. De peilbuis wordt dan in een hoge stand gezet en de regeling van de pomp uitgezet (handmatige i.p.v. automatische regeling). Ook wordt overwogen om bij wintergranen aan te sturen op maximale ontwatering om de ontsluiting van diepere lagen door scheurvorming te stimuleren. Verder kan de data dienen voor het optimaliseren van het groeiverloop en is de data uitwisselbaar met de waterbeheerder.
 

Uiteraard is het zaak om het grondwaterpeil ruim voor de oogst te verlagen. De capillaire aanvoer wordt dan op een laag pitje gezet en het gewas kan de buffervoorraad opnemen en verdampen zodat het profiel op kan drogen. Omdat de drains op 5 m liggen gaan we er van uit dat de verhoging van de GWS door neerslag snel opgeheven wordt door drainage. Op ongelijke percelen blijft de kans bestaan dat het plaatselijk te lang te nat blijft door horizontale toestroming van water. Dit probleem kan alleen opgeheven worden door de laagte op te vullen/te egaliseren of door maatregelen te treffen om de infiltratieweerstand te verlagen, maar dat is een ander onderwerp.

 

©HWodKa 2020 | P. Lerink