4 Hydrologische aspecten van hoogveenbeheer en –herstel
4.2 De gewenste terreincondities
4.2.1 Fysische eigenschappen van veenmosveen en fluctuaties van de waterstand in het veen
De vegetatie heeft, met name bij een hoge bedekking met veenmossen, een beslissende invloed op de verdere (hoog)veenontwikkeling. Dit komt doordat de veenmosvegetatie de fysische en chemische condities van de toplaag en daarmee die van de daar heersende milieufactoren in hoge mate bepaalt. Gesteld kan worden dat voor het herstel van de voor het hoogveen kenmerkende fysische en hydrologische condities de aanwezigheid van een veenmosdek zelfs vereist is.
Wheeler and Shaw (1995) noemen als bijzondere kenmerken van veenmosgroei: 1. veenmossen vormen de basis voor de veengroei en daarmee van de vergroting
van waterberging
2. veenmosgroei leidt tot een microreliëf hetgeen kleinschalige milieugradiënten doet ontstaan
3. veenmosgroei bevordert het ontstaan van een zuur en ombrotroof milieu. Herstel van "acrotelmcondities" wordt over het algemeen belangrijk geacht bij het herstel van hoogveenecosystemen (Bragg, 1995). Een bruikbare omschrijving van acro- en catotelm als onderdeel van een levend, diplotelm veen (Lopatin 1949), is
samengevat door Van Wirdum (1993a).
In de praktijk zijn de in de literatuur gegeven definities samen te vatten tot:
Acrotelm dunne, levende bovenste laag; max. 0.4 - 0.5 m dik; doorlatendheid bovenin het hoogst; periodiek lokaal aëroob.
Catotelm onderste, afgestorven veenlaag; vrijwel constante geringe doorlatendheid; permanent waterverzadigd.
(Naar: Romanov 1968; Clymo 1978, 1983, 1984; Ingram 1978, 1983; Ivanov 1981; Bragg 1982, 1995; Ingram & Bragg 1984; Streefkerk & Casparie 1989; Malmer & Wallen 1993.)
Acrotelmcondities
Recente studies in Clara Bog en Raheenmore Bog in Ierland (Van der Schaaf 1996) bevestigen het werk van Bragg (1982): de daar gevonden acrotelm heeft een dikte van meer dan 30 cm, een lage humificatiegraad (Von Post-schaal H2 - H4) en een
doorlaatvermogen3 van 250 tot meer dan 1000 m2 d-1. Het doorlaatvermogen neemt
met enkele orden van grootte af als de grondwaterspiegel met 10 cm daalt (Van der Schaaf 1996). Daarmee neemt dan ook de laterale waterafvoer sterk af. Van der Schaaf noemt dit het zelfregulerend vermogen van het afvoerproces in de acrotelm;
veranderingen in de grondwaterstand brengen een snelle reactie in de afvoer teweeg.
3
doorlaatvermogen (m2 d-1) is een maat voor het vermogen dat een bodemlaag heeft
om water te transporteren bij een stijghoogtegradiënt gelijk aan 1. Het is het product van doorlatendheid (m dag-1) en de dikte (m). Het werkelijke watertransport wordt mede bepaald
Voor de afvoer speelt ook de concave vorm van het veenoppervlak een belangrijke rol. In hoogvenen neemt het verhang in de waterstand toe vanuit het centrum naar de rand. In de hierboven genoemde Ierse studies (Van der Schaaf 1996) is vastgesteld dat veenvormende vegetaties alleen voorkomen bij een verhang in het veenoppervlak dat kleiner is dan 0.30 m per 100 m.
Een acrotelm is ook in een intact hoogveen niet altijd overal aanwezig; met name langs randen zijn acrotelmcondities nihil of afwezig. De dikte van de acrotelm bedraagt volgens de resultaten van het Ierse onderzoek in deze situaties maximaal 5 cm en het doorlaatvermogen is daarbij kleiner dan 5 m2 dag-1. Het gevolg is dat de
oppervlakkige afvoer niet door, maar over het veenoppervlak plaatsvindt. De neerslag-afvoerrelatie wijkt dan af van die op plaatsen met een dikkere acrotelm. De acrotelm zoals bekend uit levende venen, is een gevolg van de opbouw van een laag van deels levende en deels afgestorven planten en kan dus moeilijk gerealiseerd worden door een technische ingreep; dergelijke condities zullen langzamerhand op natuurlijke wijze dienen te ontstaan. Wel is het mogelijk om te bestuderen óf zich, in situaties met een herstelbeheer, acrotelmcondities ontwikkelen. Dit is nuttig,
aangezien deze condities voor de uiteindelijke totstandkoming van een hoogveensysteem van groot belang zijn.
In de hoogveenrestanten ligt veelal sterk gehumificeerd veen aan de oppervlakte. Dit heeft in vergelijking met een levende uit veenmossen bestaande toplaag (acrotelm) een geringe waterbergingscoëficiënt, waardoor de grondwaterstandsfluctuaties er groter zijn (Schouwenaars & Vink 1992). Voor het herstel van de
waterbergingscoëficiënt zijn tijdelijke voorzieningen noodzakelijk die alle neerkomen op het vergroten van het aandeel open water in het gebied (Schouwenaars 1995).
Catotelmcondities
Het hoge doorlaatvermogen van de acrotelm staat in groot contrast met het
doorlaatvermogen van de meer gehumificeerde catotelm (Von Post-schaal H6 of H7). De laatste varieerde in de genoemde Ierse venen van circa 1 m2 d-1 in het midden tot
10-3 m2 d-1 aan de randen (mond. meded. Van der Schaaf). De doorlatendheid van de
catotelm neemt in Clara en Raheenmore Bog met toenemende diepte af van 1 tot 10-5
m d-1 . Blankenburg and Kuntze (1987) hanteren voor de verticale doorlatendheid
waarden in de orde van grootte van 10-4 m d-1. Schouwenaars et al. (1992) vonden als
gebiedsgemiddelden voor de verticale doorlatendheid van de catotelm (H6-7) voor de Engbertsdijksvenen waarden van circa 3.10-4 m d-1.
Door het wegvallen van het contact tussen basisch water en zuur water op de
grenslaag veen/minerale ondergrond kan onder invloed van verzuring disperse humus in oplossing gaan, waardoor de doorlatendheid van de onderste veenlagen en
gliedelagen toe zou kunnen nemen (mond.meded. Baayens). Wanneer dit zo is kan het belangrijke gevolgen hebben voor de wegzijgingsverliezen in hoogveenrestanten. Tevens kan bij het niet permanent nat houden van de onderkant van het veen
scheurvorming optreden, hetgeen de doorlatendheid sterk vergroot.
4.2.2 Verdamping en grondwaterstandsgedrag in relatie tot de vegetatie
Schouwenaars (1993) concludeert dat in de Nederlandse hoogveenrestanten met een dominante begroeiing van Pijpenstrootje (Molinia caerulea), de actuele verdamping gelijk is aan de potentiële verdamping wanneer droge perioden niet langer duren dan een maand. Een begroeiing van Pijpenstrootje heeft in mei een geringe verdamping die slechts 50% bedraagt van de open-water verdamping. In de periode juli-september bedraagt de verdamping circa 80% van de open-water verdamping. Waar sterk
gehumificeerde veenlagen aan de oppervlakte liggen en er in de winter slechts weinig inundatie plaatsvindt, zal een massale groei van Pijpenstrootje leiden tot
zomergrondwaterstanden dieper dan 60 cm beneden maaiveld. Dit maakt de kans op het herstel van veenmosgroei zeer gering. Pijpenstrootje kan zich bij geringe
inundaties in de winter dan ook goed handhaven. Pas wanneer er 's winters zoveel water wordt vastgehouden boven maaiveld, dat er ook in voorjaar en zomer nog regelmatig sprake is van inundatie, sterft Pijpenstrootje af. Het maakt dan plaats voor
Eenarig wollegras (Eriophorum vaginatum) en waterveenmos (Sphagnum
cuspidatum). Onder die omstandigheden kunnen drijftillen van veenmos gevormd worden, welke vanwege hun vermogen om met de waterstand op en neer te bewegen de voor veenmossen benodigde condities kunnen handhaven. De potentiële verdamping van veenmossen benadert die van open water en is daarmee groter dan die van Pijpenstrootje. Dit geldt vooral in het voorjaar wanneer de groei van Pijpenstrootje slechts langzaam op gang komt. De actuele verdamping van veenmossen blijft echter sterk achter bij de potentiële waarden zodra het
waterniveau daalt. Zo blijft bij Sphagnum papillosum de capillaire nalevering al achter wanneer het water 10 à 15 cm beneden de toppen van de veenmosplanten komt (Schouwenaars, 1993).
Opslag van Berk (Betula sp.) en Pijpenstrootje (Molinia caerulea) in het Pikmeeuwenwater (landgoed de Hamert). Foto: Leon Lamers.
Een belangrijk gevolg van de verschillen in verdampingsgedrag van beide soorten is dat in met Pijpenstrootje begroeide hoogveengebieden de verdamping in droge perioden beduidend hoger kan zijn dan die in levende, door veenmos bedekte hoogvenen. Dit resulteert in verder dalende waterstanden bij Pijpenstrootje. Pijpenstrootje komt massaal voor op ontwaterde en gedeeltelijk afgeveende
terreinen. Er is meestal sprake van een sterk gehumificeerde (zwartveen-)bodem met een geringe bergingscoëficiënt. Tezamen met de relatief hoge verdamping heeft dit tot gevolg dat in droge perioden het grondwater diep wegzakt. In levend hoogveen zal de veenmosbegroeiing in een droge periode met een laag watergehalte in de toplaag, door het verbreken van de capillaire werking een geringere verdamping vertonen. Bovendien wordt de bovenste laag van een veenmosdek gekenmerkt door een erg hoge bergingcoëficiënt. Beide factoren resulteren hier in zeer geringe waterstandsdalingen gedurende de zomerperiode.
Wanneer er na vervening sprake is van de vorming van nieuwe veenmoslagen boven op ouder en meer gehumificeerd veen, zijn deze aanvankelijk zeer gevoelig voor droogteperioden. Immers, het vermogen om met dalende waterstanden mee te zakken is dan wegens de geringe dikte van het jonge veenmos zeer beperkt. Zoals onder meer uit een modelstudie van Spieksma et al. (1996) blijkt, is er dan al snel sprake van een verdampingsreductie, waarbij de veenmossen verdrogen en geelwit worden. Na regenval is herstel mogelijk. Dit verdrogingsrisico is aanmerkelijk geringer bij dikke veenmospakketten die een groter vermogen hebben om te zwellen en te krimpen.
4.2.3 Beïnvloeding grondwaterstanden door intern en extern waterbeheer
Om de wegzijging te beperken, worden vaak externe bufferingsmaatregelen getrof- fen. Aangezien deze waterbeheersingsmaatregelen veelal gelijktijdig worden ge- nomen met interne maatregelen, is het moeilijk uit veldgegevens af te leiden wat de
monitoringsperiode vaak nog te kort. Daarom is het huidige inzicht in de effecten van zulke maatregelen volledig gebaseerd op modelsimulaties.
Voor de hoogveenrestanten komt als algemeen beeld naar voren dat de bufferzones door een verhoogde drukhoogte van het water in de ondergrond maar een beperkt effect hebben op de gewenste verhoging van de zomerwaterstanden (Janmaat 1990, Van Walsum 1990; Oranjewoud 1993, Van Walsum & Veldhuizen 1996). Bufferzones brengen een verhoging van de laagste grondwaterstanden teweeg van enkele centimeters en reduceren de wegzijging met enkele tientallen mm jaar-1. Hierbij zijn
voor de catotelm doorlatendheden van 0,2 tot 0,4 mm d-1 aangehouden.
Voor een juiste inschatting van de effecten van hydrologische condities in en rond hoogveengebieden is vaak een gedetailleerde analyse van de geologische opbouw van de ondergrond noodzakelijk. Bij de bespreking van de landschapsecologische positie van hoogvenen zijn voorbeelden van de grote rol van lokale dekzandruggen besproken (paragraaf 2.1)
De huidige praktijk van de regionale modellering werkt, ondanks de recent
doorgevoerde verfijningen in het modelnetwerk, nog vaak met onvolledige gegevens over de opbouw van de ondergrond waardoor relevante geohydrologische patronen en processen onderbelicht blijven. Verdere methodiekontwikkeling is dan ook noodzakelijk. Hierbij zou een groter accent moeten liggen op het zoeken naar mogelijke oorzaken van hoogveenvorming in de onderzochte gebeiden en een eveneens 'zoekend verkennen' van gewenste aanpassingen in de waterhuishouding. De voordelen van een door intern beheer te bereiken herstel van de vereiste
waterbergingscondities (waterconservering) zijn door Schouwenaars (1992) afgezet tegen de voordelen van beperking van waterverliezen door extern beheer
(hydrologische buffering). De grootste bijdrage aan een waterstandsverhoging in de zomer wordt in de meeste gebieden verkregen door op waterconservering gericht intern beheer. In gebieden met veel wegzijging (meer dan 100 mm j-1) leveren ook
bufferzones een bijdrage en wel meer naarmate we in zuidelijke regio's komen met een groter neerslagtekort. Dit beeld is in overeenstemming net de resultaten van regionale hydrologische modelstudies in hoogveenrestanten, zoals uitgevoerd voor de Groote Peel (van Walsum 1990) en het Fochteloërveen (Van Walsum & Veldhuizen 1996).
Conclusies
• De afwezigheid van een voldoende dikke toplaag met levende veenmossen en de bijbehorende eigenschappen van waterberging, krimp en zwel belemmert in belangrijke mate het herstel van het voor hoogveen kenmerkende
grondwaterstandsgedrag. Wanneer de toplaag met veenmossen te dun is, treedt de reductie van de capillaire waternalevering en verdamping bij veenmossen niet op.
• De voorwaarden waaraan voldaan dient te worden voor het herstel van de
acrotelm zijn onvoldoende bekend. Dit is op te vatten als een centraal knelpunt bij het hoogveenherstel in Nederland. Aan dit vraagstuk zijn zowel kwantitatief als kwalitatief hydrologische aspecten verbonden.
• De verticale doorlatendheid van de catotelm in de Nederlandse
hoogveenrestanten is bij permanente verzadiging vrijwel overal minder dan 10-3 m d-1. Er blijkt daarmee nog steeds veel weerstand aanwezig te zijn tegen waterverlies door wegzijging. Het is echter onduidelijk wat de effecten zijn van het wegvallen van het contact tussen de veenbasis en het oorspronkelijk aansluitende grondwater.
• Voor het beperken van de wegzijging in hoogveenrestanten is een verhoging van de stijghoogte van het diepere grondwater vereist. Afhankelijk van de geologische opbouw van het gebied is daarvoor soms een grote peilverhoging nodig in de omgeving van het veengebied.
• In hoogveenrestanten wordt de grootste bijdrage aan het beperken van de grondwaterstandsdaling in de zomer geleverd door waterconservering. De mate waarin die daling beperkt kan blijven door vermindering van de wegzijging (door bijvoorbeeld externe buffering) is in verhouding daarmee gering.
• Het gebruik van regionale grondwatermodellen bij effectvoorspellingen voor waterbeheer in hoogveengebieden vereist meer nauwkeurige aandacht voor de geologische opbouw, waaronder het (kleinschalig) voorkomen van
watervoerende pakketten (dekzandruggen) en weerstanden (leemlagen).