HWodKa past op 5 percelen in de Hoeksche Waard nieuwe technieken toe voor het combineren van drainage en sub-irrigatie, ook wel omgekeerde drainage genoemd. Het streven is om de bodemlucht- en vochthuishouding beter in de vingers te krijgen om de afhankelijkheid van weersextremen te verminderen. Vijf akkerbouwers proberen het bodemvochtbeheer te sturen door een actief beheer van de grondwaterstand op sub-perceelschaal. De verschillende technieken en methodes worden onder de noemer gebracht van aGPS (actief GrondwaterPeilbeheerSysteem).
Afb. 1 Combinatie van een pompput en een stuwput (links). Het irrigatiewater wordt onttrokken aan een naastliggende sloot. De pomp voorziet een perceel met drie pijlvakken van ieder ongeveer 4 ha van water via de drains. In elk peilvak wordt de grondwaterstand gemeten en het vochtgehalte op drie niveaus (0,20 - 0,40 - 0,70 m – mv). De drooglegging van het perceel volgens het peilbesluit varieert van 1,6 tot 2,4 m. In de wintermaanden staat het grondwater ruim boven het winterpeil. In de zomermaanden staat het grondwater ruim onder het zomerpeil. Vooral het hogere deel van het perceel is daardoor vrij droogtegevoelig. Het hoogteverschil in dit perceel is vrij extreem voor polderbegrippen.
Afb. 2 De modulaire AquaPin bevat vochtsensoren voor metingen op dieptes van 0,2 - 0,4 - 0,7 m – mv en een sensor voor het meten van de grondwaterstand tot een diepte van 1,5 m - mv. Er kan ook een EC-sensor toegevoegd worden voor het meten van het zoutgehalte. De AquaPin kan uitgebreid worden met een regensensor.
Neerslag in het voorjaar 2022
Afb. 3 Neerslag in de maanden maart, april en mei (Hoeksche Waard west). Deze maanden, met 2 lange droge perioden, gaan als extreem droog de boeken in. In elk peilvak wordt de grondwaterstand (gws) gemonitord d.m.v. een AquaPin (afb. 2) en een Promeco-meetdrain.
De grondwaterstand in het voorjaar 2022
Afb. 4 Verloop van de grondwaterstand in de periode van 10 april tot 6 juni op één van de aGPS-percelen en een naastliggend referentieperceel. De daling van de gws na de natte winter zette begin maart geleidelijk in, aan het begin van de eerste droge periode in 2022 die ongeveer de hele maand maart duurde. In de tweede lange droge periode, die begon op 10 april, nam de daalsnelheid van de grondwaterstand toe. Vanaf 5 mei werd de grondwaterstand in het aGPS-perceel opgezet.
In de droge periode na 10 april daalde de grondwaterstand in het aGPS-perceel en het naastliggende referentieperceel snel, voor onze begrippen althans. Op beide percelen raakte de gws buiten het meetbereik van de gws-sensoren op de AquaPins, d.w.z. dieper dan 1,5 m – mv.
Op 5 mei is aGPS ingeschakeld (systeem Promeco-Heerschap). Daarbij werd de gws ca. 0,7 m (!) opgezet naar een peil van ca. 0,8 m – mv. Afb. 4 laat zien dat de gewenste gws na een dag of 6 bereikt werd. De peilverhoging bedroeg dus ca. 10 cm per etmaal en is o.a. afhankelijk van de pompcapaciteit en de stuwhoogte in de stuwput. Op 26 mei, een paar dagen na de natte periode rond 20 mei, werd de gewenste gws een decimeter lager ingesteld op ca. 0,9 m – mv.
Het is interessant om vast te stellen dat de gws op het aGPS-perceel een dagritme vertoont (afb. 5).
Afb. 5 De grondwaterstand in het aGPS-perceel toont een dagritme in de droge periode van 28 mei tot 5 juni (1e Pinksterdag 2022).
De grondwaterstand is ’s ochtends maximaal en daalt gedurende de dag naar een minimum-niveau rond 18.00 uur. We verklaren dit verloop door aan te nemen dat de pompcapaciteit overdag de gewasverdamping (WT) niet helemaal kan bijbenen. Het verschil tussen max en min is ongeveer 0,05 m, dit komt ongeveer overeen met ongeveer 5 mm bodemvocht. We concluderen hieruit dat het WT-gewas profiteert van de relatief hoge gws.
De opname door het gewas betreft een deel van het toegevoerde irrigatiewater, een deel vloeit terug naar het watersysteem via laterale (horizontale) stroming naar de sloot en via wegzijging. Op sommige plaatsen wordt de laterale ‘lekkage’ versterkt door restanten van oude drainagebuizen.
Wat ons ook opviel was, dat een deel van de neerslag snel naar het grondwater stroomt en leidt tot een verhoging van de grondwaterstand (afb. 6). Dit deel van de neerslag wordt dan niet gebufferd in de onverzadigde zone van het bodemprofiel. De scheuren in de bodem en de goed doorlatende drainagesleuven boven de drains zullen daar debet aan zijn. Bij een verhoogde grondwaterstand, zoals op de aGPS-percelen, komt deze fractie van de neerslag via capillaire opstijging alsnog ten goede aan het gewas. In een situatie waarbij de grondwaterstand diep onderuit gaat, zoals op het referentieperceel in afb. 4, zal daarvan veel minder sprake zijn.
Afb. 6 Neerslag leidt tot een (kortstondige) verhoging van de grondwaterstand.
Op basis van vergelijkingen met gws-metingen met de meetdrain van Promeco en handmatige metingen aan boorgaten concluderen we dat de metingen met de gws-sensor op de AquaPin voldoende nauwkeurig zijn voor onze toepassing, mits de hoogte-kalibratie goed is.
Het bodemvochtgehalte in het voorjaar 2022
Metingen van het bodemvochtgehalte zouden ons antwoord moeten geven op de vraag hoe hoog de grondwaterstand ingesteld moet worden om een gewas van voldoende vocht te voorzien. Het antwoord op de vraag: ‘wat is het optimale vochtgehalte’ wordt theoretisch gegeven door de bodemvochtkarakteristiek, beter bekend als de pF-curve (afb. 7). De pF-curve laat zien hoeveel vocht een volume-eenheid bodem kan vasthouden tegen de invloed van de zwaartekracht.
Afb. 7 Schematische weergave van een pF-curve van een bouwvoor en een ondergrond, bestaande uit resp. een zware zavel/lichte klei en kleiig zand. Erg nuttig voor de begripsvorming, maar praktisch van beperkte waarde.
Er wordt aangenomen dat het makkelijk opneembaar vocht zich bevindt in het bereik van pF2 tot pF2,7. De pF-curve laat zien welke vochtgehaltes binnen dat bereik liggen. Als je de pF-curve van de bodem (-laag) kent en je het vochtgehalte kan meten weet je of de bodemvochttoestand optimaal is voor de gewasontwikkeling.
Het is echter lastig om de data die door bodemvochtsensoren wordt geleverd goed te interpreteren:
- Bekende bodemvochtsensoren meten geen vochtgehalte maar meten een waarde die iets zegt over de elektrische eigenschappen van de bodem in de directe nabijheid van de sensor. De relatie tussen die eigenschappen en het bodemvochtgehalte is afhankelijk van de bodemstructuur en -textuur.
- In de praktijk variëren de bodemstructuur en -textuur van plaats tot plaats en met de diepte.
Tot nu toe hebben we slechts kunnen vaststellen dat de bodemvochtsensoren in de AquaPin consequent reageren op een verandering van de bodemvochttoestand (afb. 8).
Afb. 8 De metingen met de vochtsensoren tonen een toename van het vochtgehalte bij neerslag en een daling van het vochtgehalte in een droge periode. Het inschakelen van aGPS, waarbij de gws opgezet werd, leidde tot een kleine stijging van het vochtgehalte volgens de meest diepe vochtsensor. Het is onzeker of het afvlakken van de daling van het vochtgehalte volgens de twee ondiepe sensoren verband houdt het inschakelen van aGPS. Andersom geredeneerd leidt de gewasverdamping van 2 à 3 mm per etmaal niet tot een verlaging van het vochtgehalte volgens de vochtsensoren in het bodemprofiel. Het vocht moet ergens vandaan komen als het niet aan de buffer wordt onttrokken. Wordt dit vocht capillair aangevoerd? Metingen in de referentiepercelen geven hierover geen uitsluitsel.
Vooralsnog hechten we weinig betekenis aan de absolute waardes van de vochtgehaltes volgens de vochtsensoren in de AquaPin. Wellicht dat nog uit te voeren kalibraties soelaas bieden. Vooralsnog wordt de grondwaterstand ingesteld op een niveau dat iets boven het drainniveau ligt (0,8 à 0,9 m – mv). Bij deze instelling wordt verondersteld dat voldoende capillaire aanvoer gecombineerd wordt met voldoende buffercapaciteit in geval van extreme neerslag. Bij dat laatste wordt wel bedacht dat problemen niet zozeer het gevolg zijn van een te geringe afvoercapaciteit van het drainagesysteem, maar 1) van stagnatie van de infiltratie als gevolg van oppervlakkige verslemping en dieperliggende storende lagen en 2) een te hoog slootpeil bij onvoldoende afwatering.
Het is voor ons de vraag of vochtsensoren de informatie kunnen verschaffen die we nodig hebben voor het optimaliseren van de instelling van de gewenste grondwaterstand. Wellicht dat modellering op termijn meer perspectief biedt. De grondwaterstand en neerslag op perceelschaal zijn daarvoor nuttige inputs.
©HWodKa 2022 | Peter Lerink