Hydrologische maatregelen

Een juiste keuze van hydrologische maatregelen voor het verminderen van de uitspoeling naar het oppervlaktewater hangt af van de verdeling over de diepte van de (water)afvoer en van de verdeling van stikstof en fosfaat over het bodemprofiel (figuur 5.4). Ondiepe afvoer veroorzaakt in principe het meeste risico op uitspoeling naar het oppervlaktewater omdat in de bouwvoor boven in het profiel de meeste nutriënten aanwezig zijn. Het effect van de maatregel op de grondwaterstand (GHG) speelt hier echter doorheen. Een maatregel die meer ondiepe afvoer veroorzaakt veroorzaakt meestal ook een hogere grondwaterstand en dus meer mobiel P, maar voor stikstof geldt meestal het omgekeerde omdat een hogere grondwaterstand denitrificatie veroorzaakt. Per saldo zal vernatting altijd meer P afvoer veroorzaken (én meer oppervlakkige afvoer én een hogere GHG), maar voor stikstof kan de balans soms de andere kant opslaan. Daarom moet ook bij de keuze van hydrologische maatgelen ook rekening gehouden worden met de prioriteit van stikstof of fosfaat.

Figuur 5.4: Keuze hydrologische maatregelen

De volgende hydrologische maatregelen zijn beschouwd: Ondiepe route:

• blokkeren van maaiveld- en greppelafvoer (runoff and interflow or subsurface flow)

Diepe routes:

• conventionele drainage

• verdiept aangelegde samengestelde drainage met niveauregeling • stoppen van drainage.

Het remmen of blokkeren van de oppervlakkige afspoeling (figuur 5.5) is kansrijk omdat de ondiepe route een belangrijk aandeel kan hebben in de nutriëntenbelasting en omdat deze route relatief eenvoudig is te reduceren met een greppel of dammetje, al dan niet in combinatie met een bezinksplek.

In Nederland is de afgelopen decennia bijna 1 miljoen ha buisdrainage aangelegd , waardoor de waterhuishouding drastisch is veranderd. Drainage is na ongeveer 30 jaar aan vervanging toe en daarom is het van belang om nu na te gaan of nieuwe ideeën over drainage een bijdrage kunnen leveren aan de reductie van de

samengestelde drainage met niveauregeling bovengrond ondergrond perceelrand/waterkant Blokkeren maaiveld en greppelafvoer landbouwsloot

nutriëntenbelasting. Hierbij kan worden gedacht aan ondieper en nauwer draineren (drainage nieuwe stijl), dieper draineren met de buizen onder water, intensiever draineren, samengestelde drainage en drainage met een flexibele peilregeling. Het systeem van Van Iersel (samengesteld met peilregeling) biedt de mogelijkheid om een aantal vernieuwingen tegelijk door te voeren (figuur 5.6): dieper, nauwer, intensiever, samengesteld en met peilregeling.

5.3.3 Zuiveringsystemen

Onder zuiveringsystemen kunnen verschillende varianten van helofytenfilters worden verstaan. Wij gaan uit van riet als meest geschikte helofyt. Wij maken onderscheid in horizontaal en verticaal doorstroomde systemen, vloeivelden en moerasbufferstroken of natte bufferstroken. Bij de doorstroomde systemen stroomt het water dóór het substraat van de helofyten, bij vloeivelden stroomt het water óver het substraat. In het geval van moerasbufferstroken stroomt het meeste water ook over het substraat maar bij laag slootpeil kan een deel ook door de bodem worden afgevoerd (figuur 5.7). De doorstroomde systemen zijn naar ons oordeel te duur voor zuivering van slootwater en meer geschikt voor het zuiveren van afvalwater. Daarom zijn alleen vloeivelden en moerasbufferstroken nader onderzocht als middel om de fosfaat- en stikstofbelasting vanuit landbouwsloten te verlagen. Vloeivelden zullen worden aangelegd op de overgang van landbouwsloot naar waterschapsloot en hebben dus geen invloed op de kwaliteit van het landbouwslootwater zelf, bij moerasbufferstroken is dat wel het geval want die liggen op de overgang van perceel naar landbouwsloot.

Moerasbufferstroken

Moerasbufferstroken kunnen op verschillende manieren worden ingericht. Meestal wordt naast de sloot een flauw aflopend talud of een horizontale plas- of drasberm aangelegd in ondiep water. In een plasberm heeft een natte strook een diepte van 1,5 tot 0,5 m. Een drasberm is zeer ondiep of ligt net onder de waterlijn. In een dergelijke strook kunnen de moerasplanten tot ontwikkeling komen, waaraan dit systeem zijn naam ontleent.

Uit de internationale literatuur is veel bekend over de werking van moeras- of natte bufferstroken. Echter ook voor moerasbufferstroken geldt dat de resultaten van het buitenlands onderzoek niet zonder meer te vertalen zijn naar Nederlandse omstandigheden. In het buitenland worden moerasbufferstroken vaak aangelegd in hellend terrein, waar veel bodemerosie optreedt (afspoeling) en/of waar ondiepe uitspoeling plaatsvindt. In het vlakke Nederland hebben wij vaak te maken met gedraineerde percelen, is vaak onbekend wat het aandeel van afspoeling in de totale nutriëntenemissie is, en treedt een deel van de nutriënten uit via de slootbodem i.p.v. de slootwand.

In deze studie maken wij een inschatting van de hoeveelheid nutriënten die via afspoeling, via greppels en drainagebuizen (dus van bovenaf) in de moeras- bufferstrook terechtkomen. Hierbij gaan wij uit van de situatie waarbij de bufferstrook met een drempel wordt gescheiden van de waterloop. Er kan maximaal

20 cm water worden geborgen (Figuur 5.7). In de afwijkende situatie waarbij nutriënten grotendeels via (deels diepe) bodempassage in bufferstroken terechtkomen is het zinvoller om plas- of drasbermen of helofytenfilters aan te leggen.

Figuur 5.7: Een moerasbufferstrook met een drempel langs een sloot, overgenomen van de Ridder (1996). Vloeivelden

Binnen de mogelijkheden van helofytenfilters wordt uitgegaan van vloeivelden (surface flow) omdat de aanlegkosten hiervan het laagst zijn, en omdat vloeivelden goed inpasbaar zijn in het landschap. Vloeivelden kunnen op verschillende manieren in de ruimte worden ingepast. Als vlak op de kaart bij de overgang van landbouwsloot naar waterschapsloot, maar het is bijvoorbeeld ook mogelijk om vloeivelden als lijnelement in te plannen als beekbegeleidende (nood)waterberging. Wij gaan voor de vloeivelden uit van een gemiddelde waterdiepte van 45 cm.

Grondbeslag

We gaan zowel voor de moerasbufferstroken als helofytenfilters uit van een grondbeslag van 5%, met 70% effectief zuiveringsoppervlak (Hey et al., 2005).

Beheer

Met name voor fosfaatverwijdering is het van belang dat gewasafvoer wordt bevorderd, daarom is het belangrijk dat jaarlijks vroeg in het najaar wordt gemaaid (vóór de reallocatie van nutriënten naar de wortelstokken van het riet). De effectiviteit kan nog verder worden verhoogd door het zuiveringsysteem iedere zes jaar te baggeren, dit voorkomt fosfaatverzadiging van de bovengrond van het zuiveringsysteem. Dit baggeren is goed te combineren met vernieuwing van het riet.

5.4 Modelaanpak

Voor een gedetailleerde beschrijving van de gebruikte modellen verwijzen we naar Groenendijk et al. (2005: ANIMO), Kroes et al. (2008: SWAP), Schreuder et al. (2007: MEBOT) en Schils et al. (2007:BBPR). Figuur 5.8 geeft een schematisch overzicht van de modelaanpak met de datastromen tussen de verschillende modellen. De brongerichte scenario’s, inclusief het referentiescenario, worden uitgewerkt met de bedrijfsmodellen. Dit levert gegevens op over de fysieke productie en over het

bedrijfseconomische resultaat waarmee de kosten van de maatregelen kunnen worden berekend. Daarnaast leveren de bedrijfsmodellen tal van landbouwkundige gegevens, waarvan een deel als invoer benut wordt door de dynamische procesmodellen. Dit betreft met name de hoogte van de uitgevoerde bemesting en in het geval van melkveehouderij ook gegevens over de beweiding, de veevoeding en de daarmee samenhangende mestproductie. De dynamische procesmodellen worden daarnaast gevoed met informatie over de plots (locatiekenmerken bodem, water, weer). De uitvoer van het hydrologische model SWAP (afvoeren en bodemvochtgehalte) wordt door ANIMO als invoer gebruikt voor het berekenen van de uitspoeling. De effecten van de hydrologische maatregelen worden eerst met SWAP doorgerekend (paragraaf 5.4.2) en vervolgens worden de consequenties van de veranderde hydrologie met ANIMO vertaald naar nutriëntenvrachten. Bij het doorrekenen van hydrologische scenario’s wordt de bemesting volgens het referentiescenario gebruikt.

ANIMO en SWAP zijn dynamische modellen met een tijdstap in de orde van uren tot dagen, gebaseerd op mathematische beschrijving van fysische en (bio)chemische processen. De bedrijfsmodellen MEBOT en BBPR rekenen in principe voor een gemiddeld jaar en maken gebruik van empirische agronomische en economische verbanden. Dit is een belangrijk onderscheid tussen de bedrijfsmodellen en de andere twee modellen. Er vinden daarom geen directe terugkoppelingen plaats tussen dynamisch berekende systeemveranderingen en de bedrijfsmodellen. Een mooi voorbeeeld daarvan is de afname van de netto stikstofmineralisatie van de bodem bij lagere bemesting, die wel door ANIMO wordt gesimuleerd, maar waarmee de bedrijfsmodellen geen rekening houden. De afname van de netto stikstofmineralisatie impliceert een lager stikstofleverend vermogen (NLV) dat als vast bodemkenmerk gebruikt wordt door het bedrijfsmodel BBPR om de graslandproductie te berekenen bij een bepaalde bemesting.

In deze benadering hebben we het gevaar dat schuilt in deze ‘koppeling op afstand’ zo veel mogelijk bestreden door controles op consistentie, waarbij vooral overeenkomst in perceel- of bodemoverschot als criterium is gehanteerd. In geval van een te grote afwijking zijn herberekeningen uitgevoerd met een aangepaste parametrisatie of op een andere manier correctie uitgevoerd. Deze ‘trial and error’ aanpak is in de desbetreffende paragrafen beschreven.

Afvoeren, bodem- vochtgehalte Resultaat in €, melk-, en gewasproductie Bedrijfsmodellen BBPR en MEBOT plotinfo: bodem, weer hydrologie management: bemesting beweiding veevoeding

dynamische proces modellen

Resultaat: N,P- vrachten 2016-2030 SWAP: hydrologie ANIMO: nutriënten SCENARIOS Hydrologische maatregelen: • blokkeren maaiveldafvoer • conventionele drainage (80-100 -mv) • stoppen drainage • samengestelde peilgestuurde verdiepte drainage (60-130 -mv) SCENARIOS Brongerichte maatregelen: • minder bemesting • minder beweiding • uitmijnen • voorjaarstoediening mest • etc. Referentie: beleid 2009