Flexibel peil, van denken naar doen

(1)

TEL 033 460 32 00 FAX 033 460 32 50 Stationsplein 89 POSTBUS 2180 3800 CD AMERSFOORT

BIJLAGE

Flexibel peil,

van denken naar doen

eFFecten van Flexibel peilbeheer op bodeMprocessen en WaterkWaliteit

41

2012

(2)

Effec bode

cten v empro

Opdracht Rapportnum

van fl ocess

EIND

tgever: Agents mer: 2012.51

lexibe sen en

DRAPPOR

schap NL • Pr • Auteurs: FS

el pei n wat

RTAGE

ojectnummer S, JL, LL • Dat

lbehe erkwa

: PR-10.056 tum: 1.12.201

eer op alitei

12

p

t

(3)

(4)

Titel rapport:

Effecten van flexibel peilbeheer op bodemprocessen en waterkwaliteit Auteurs:

Fons Smolders, Johan Loermans & Leon Lamers Opdrachtgever:

Agentschap NL

Rapportnummer: 2012.51 Informatie:

B-WARE Research Centre Radboud Universiteit Nijmegen Mercator III, Toernooiveld 1 6525 ED Nijmegen

Kamernummer: 02.025 Tel: 024-3652816 a.smolders@b-ware.eu

(5)

(6)

Inhoudsopgave

Voorwoord 1

1. Inleiding 3

2. Methodiek 7

2.1 Onderzoekslocaties 7

2.1.1 Botshol 7

2.1.2 Groene Jonker 8

2.1.3 Loenderveen Oost 8

2.1.4 Middelpolder 8

2.1.5 Muyeveld 8

2.1.6 Nieuwe Keverdijkse Polder 8

2.1.7 Oostelijke Binnenpolder van Tienhoven 9

2.1.8 Ronde Hoep 9

2.1.9 Westbroekse Zodden 9

2.2 Bemonstering in het veld 10

2.2.2 Bodemwaterraaien 10

2.2.1 Oppervlakte water 10

2.2.2 Bodemwaterraaien 10

2.2.3 Grondwater 11

2.2.4 Bodemmonsters 11

2.3 Analyses 12

2.3.1 Bodemanalyses 12

2.3.2 Oppervlaktewatermonsters 13

2.3.3 Chemische Analyses 14

3. Theoretische achtergronden 15

3.1 Decompositie en elektronenacceptoren 15

3.2 Oxidatie van veen 16

3.3 Hoge versus lage waterstanden 20

3.4 Fosforbelasting oppervlaktewater 21

3.5 Interacties tussen zwavel, ijzer en fosfor en de oppervlaktewaterkwaliteit 21

3.6 Stikstofkringloop 26

3.7 Relatie tussen sulfaatconcentratie en trofiegraad van het systeem 26

3.8 Fosfaat in de waterlaag 27

3.9 Sulfide toxiciteit 29

3.10 Voorbeeld achteruitgang Krabbescheervegetaties 29

3.11 Dilemma’s bij hogere of lagere waterpeilen in het Veenweidegebied 32

4. Uitwerking gebieden 35

4.1 Botshol 35

4.1.1 Inleiding 35

4.1.2 Oppervlaktewaterkwaliteit 38

4.1.3 Veenmosrietlanden 42

4.1.4 Grote Kooibosch 51

4.1.5 Onderwaterbodems 53

4.1.6 Conclusies 53

4.2 Groene Jonker 55

4.2.1 Inleiding 55

4.2.2 Bodemwaterkwaliteit 60

(7)

4.3.1 Inleiding 66

4.3.3 Rietoever 70

4.3.4 Conclusies 74

4.4 Middelpolder 75

4.4.1 Inleiding 75

4.4.2 Oppervlaktewater 77

4.4.3 Onderwaterbodem 80

4.4.4 Oeverraaien 81

4.4.5 Conclusie 85

4.5 Muyeveld 86

4.5.1 Inleiding 86

4.5.2 Tienhovense Plassen 88

4.5.3 Loosdrechtse Zodden (stergebied) 94

4.5.4 Conclusies 101

4.6 Nieuwe Keverdijkse Polder 102

4.6.1 Inleiding 102

4.6.2 Oppervlaktewater Noordelijk deelgebied 104

4.6.3 Oppervlaktewater Zuidelijk deelgebied 109

4.7 Oostelijke Binnenpolder van Tienhoven 117

4.7.1 Inleiding 117

4.7.3 Oeverraaien (bodemwater) 121

4.8 De Ronde Hoep 129

4.8.1 Inleiding 129

4.8.2 Oppervlaktewater 131

4.8.3 Bodems 133

4.9 Westbroekse Zodden 139

4.9.1 Inleiding 139

4.9.2 Oppervlaktewater macroionen 141

4.9.3 Onderwaterbodem 144

4.9.5 Oppervlaktewater nutriënten 149

4.9.6 Nalevering uit onderwaterbodems 152

5. Synthese 155

5.1 Effecten waterpeilen op bodemkwaliteit oevers 155

5.2 Werkelijke nutriëntenbelasting oppervlaktewater 156

5.3 Onderwaterbodem 158

5.5 Balans tussen kritische en werkelijke nutriëntenbelasting 159 5.6 Zwavel-/fosforrijke systemen; effecten op langere termijn 161

5.7 Verlaging van de alkaliteit 162

5.8 Slotconclusie 163

(8)

(9)

(10)

Rapportage Flexibel Peilbeheer Onderzoekcentrum B-WARE _______________________________________________________________________________

1

Voorwoord

Voorliggende rapportage bespreekt de belangrijkste resultaten van het door Onderzoekcentrum B-WARE uitgevoerde deel van het project “Flexibel peilbeheer van denken naar doen!”. In dit gezamenlijke project van Waternet, Wetterskip Fryslan, B-Ware, Deltares en NIOO is uitgebreid onderzoek gedaan naar de uiteenlopende effecten van flexibel peilbeheer. Deze rapportage fungeert als achtergronddocument bij het STOWA Watermozaïek hoofdrapport ‘Flexibel Peilbeheer, van denken naar doen’ en gaat met name in op de effecten van een flexibel peilbeheer op de bodemwater- en oppervlaktewaterchemie.

Hoofdstuk 1 bestaat uit een inleiding waarna in Hoofdstuk 2 de toegepaste methoden en bemonsterings- en analysetechnieken worden beschreven. In hoofdstuk 3 wordt ingegaan op de theoretische achtergronden en in hoofdstuk 5 wordt een synthese van de resultaten gegeven. Het lezen van deze twee hoofdstukken geeft een goed inzicht in de belangrijkste achtergronden en uitkomsten van het onderzoek. In hoofdstuk 4 worden per onderzoeksgebied de belangrijkste resultaten besproken. Deze hoofdstukken zijn met name interessant voor diegenen die specifiek inzicht willen hebben in de effecten van een flexibel peilbeheer in de betreffende gebieden.

De volgende personen willen wij bedanken voor hun medewerking. Jeroen Frinsel, Rick Kuiperij en Imke Nabben hebben geassisteerd in het vele veldwerk Lennart Swinkels en Ralf Aben hebben als student geparticipeerd in het onderzoek en tevens een deel van het veld- en analysewerk verricht.. In het bijzonder willen wij Winnie Rip bedanken voor het kritisch doornemen van de conceptteksten van dit deelrapport en tevens voor de zeer prettige en stimulerende wijze waarop ze dit project heeft geleid. Tenslotte danken wij de vele leden van het projectteam voor de prettige samenwerking gedurende de afgelopen jaren.

(11)

(12)

3

1. Inleiding

Voorliggende rapportage geeft de belangrijkste resultaten van het door Onderzoekcentrum B- WARE uitgevoerde deel van het project “Flexibel peilbeheer van denken naar doen!”. In dit gezamenlijke project van Waternet, Wetterskip Fryslan, B-Ware, Deltares en NIOO is uitgebreid onderzoek gedaan naar de uiteenlopende effecten van flexibel peilbeheer. Het doel van dit project is het uitvoeren van maatregelen die flexibel peilbeheer mogelijk maken, een monitoringsplan opzetten waarmee effecten van flexibel peilbeheer geëvalueerd kunnen worden en het ontwikkelen van een beslisboom, waarmee bepaald kan worden of flexibel peilbeheer zinvol is in een specifiek gebied en zo ja, hoe dit ingevuld kan worden (STOWA Hoofdrapport Flexibel peilbeheer, 2012). Daarnaast is onderzocht onder welke omstandigheden eventuele negatieve effecten te verwachten zijn. Het werk van Onderzoekcentrum B-WARE was gericht op de monitoring van de chemische oppervlaktewaterkwaliteit en de effecten van het flexibel peilbeheer op de chemie van het bodemwater in de oeverzones en de onderwaterbodems.

Tot in het begin van de 20e eeuw was het niet goed mogelijk om het waterpeil volledig onder controle te houden. Het was dan ook vanzelfsprekend dat gebieden onder water kwamen te staan en weer droogvielen. Er was dus sprake van een grote “verticale dynamiek” (peilfluctuatie).

Tegenwoordig komen dergelijke inundaties vrijwel niet meer voor. Het waterpeil kan bijna tot op de centimeter worden gereguleerd met efficiënte gemalen en een goed onderhouden afwateringssysteem. In Nederland is vrijwel overal sprake van een sterk gereguleerd waterpeil afgestemd op functies als wonen, recreatie en landbouw. Kenmerkend voor een gereguleerd peilbeheer is dat de toegestane marge klein is. Bij een gereguleerd peilbeheer kan sprake zijn van een vast peil gedurende het gehele jaar (zie figuur 1.1). Daarnaast kan er sprake zijn van een vast zomer- en winterpeil, waarbij het zomerpeil lager is dan het winterpeil of een vast zomer- en winterpeil, waarbij het zomerpeil hoger is dan het winterpeil (zie figuur 1.1).

Nu we in staat zijn om het waterpeil tot op de centimeter te regelen, ontstaat er een tegenbeweging, waarbij we weer meer ruimte willen geven aan peilfluctuaties. De Kaderrichtlijn Water is in werking gesteld om waterbeheerders te verplichten hun wateren vanaf 2015 van goede kwaliteit te laten zijn. Het binnen de huidige randvoorwaarden gecontroleerd herstellen van de natuurlijke dynamiek (flexibel peilbeheer) kan hierbij een belangrijke bijdrage leveren. Op dit moment is in laag Nederland in de praktijk echter zelden sprake van een volledig flexibel peilbeheer.

Er is sprake van een flexibel peilbeheer wanneer het waterpeil binnen een bepaalde range kan meebewegen met het weer, voor zover dit vanuit de verschillende functies aanvaardbaar is. Een flexibel peil is niet hetzelfde als een vrij peil of een natuurlijk peil. Een natuurlijke peil is een peil dat niet wordt beïnvloed door menselijk ingrijpen. Dit komt in Nederland vrijwel niet voor. Een vrij peil komt wel voor. Een vrij peil is een peil dat niet gereguleerd wordt en dus volledig wordt gestuurd door neerslag en verdamping en de hydrologische situering. In de praktijk betekent dit dat het oppervlaktewaterpeil in de zomer laag is als gevolg van het neerslagtekort (verdamping >

neerslag) en in de winter stijgt als gevolg van het neerslagoverschot (neerslag > verdamping) (zie figuur 1.1). Een specifieke vorm van flexibel peil is getrapt flexibel peilbeheer. Hierbij mag een peil vrij fluctueren tussen marges die voor vaste delen van het kalenderjaar gelden in verband met functies, zoals weidevogelbeheer. De marges van het flexibel peil zijn door het waterschap vastgelegd in een peilbesluit.

(13)

Figuur 1 horizonta blauwe, v de onder omstandi

1.1. Overzic ale, gestreepte volle lijnen ge rste twee gra igheden kan in

cht van versc e lijnen geven even het streef afieken geven

nstellen (uit: S

chillende type n de peilmarg fpeil weer, wa n een voorbee STOWA. Hoof

en peilbeheer ges weer, zoal aarop actief w eld hoe het p fdrapport Flex

r, zoals deze ls deze in het wordt aangest peil zich op xibel peilbehe

in Nederlan t peilbesluit zij tuurd. De groe basis van de eer, 2012) .

nd voorkomen ijn vastgesteld ene, volle lijn de meteorolog

n. De d. De nen in gische

(14)

5

Naar verwachting zal het instellen van een flexibel peilbeheer de chemische en biologische kwaliteit van het oppervlaktewater verbeteren. Onze verwachting is dat flexibel peilbeheer de kieming, vestiging en groei van oeverplanten stimuleert en tot een afname leidt van de externe fosfaat-, stikstof- en sulfaatbelasting (i.e., de aanvoer van deze stoffen van buiten het gebied). Bij het toestaan van grotere natuurlijke fluctuaties in het peil, kan er meer lokaal water vastgehouden worden en hoeft minder water te worden ingelaten. Op grond hiervan zijn veranderingen in de kwaliteit van het oppervlaktewater te verwachten. Met name wanneer het inlaatwater naar verhouding veel fosfaat, stikstof en sulfaat bevat, resulteert verminderde inlaat in een lagere belasting via het inlaatwater. Het verminderen van de directe eutrofiering door het verkleinen van de nutriëntenfluxen van buiten heeft aldus een positief effect op de waterkwaliteit. Sulfaat is van belang omdat het in de onderwaterbodem kan worden gereduceerd tot sulfide. Hierbij wordt ijzer gebonden en fosfor gemobiliseerd (zie hoofdstuk 3). Verminderde aanvoer van sulfaat kan hiermee leiden tot een afname van de interne mobilisatie van fosfaat (interne eutrofiëring).

Of flexibel peil daadwerkelijk leidt tot verbeteringen is echter niet zeker. Flexibel peilbeheer zal bijvoorbeeld ook de interne nalevering van fosfor en sulfaat beïnvloeden, en leidt meestal ook tot een toename van de verblijftijd van het water. Daarnaast kunnen kwelstomen toenemen of afnemen. Nattere of drogere condities hebben invloed op de redoxchemie in de bodem en kunnen leiden tot bijvoorbeeld een toename of afname van de beschikbaarheid van fosfaat en sulfaat (Groenendijk e.a., 2012, Vermaat e.a., 2012). Het dieper uitzakken van de grondwaterstanden in de oevers zal meestal leiden tot een toename van de sulfaatconcentraties in het bodemwater als gevolg van de oxidatie van gereduceerde zwavelverbindingen door de indringing van zuurstof.

Anderzijds wordt gereduceerd ijzer geoxideerd waardoor de binding van fosfor in de bodem verbetert. Uitzakkende waterstanden zullen dus meestal leiden tot een afname van de fosforconcentraties van het bodemwater. Nattere condities in de oever zullen tot het omgekeerde leiden, dus tot hogere fosforconcentraties en lagere sulfaatconcentraties.

Door het verloop in de tijd van de oppervlaktewaterchemie en de bodemwater- en grondwaterchemie in de oever te bestuderen in relatie tot het waterpeil, kunnen we meer inzicht krijgen in hoeverre fluctuaties van de waterstanden in het open water invloed hebben op de chemische processen in de oevers en de oppervlaktewaterkwaliteit. We maken hierbij gebruik van raaien (vanuit het open water de oever in) omdat we hierdoor kunnen vaststellen tot hoever in de oever de effecten meetbaar zijn. Omdat we in het onderzoek raaien uitzetten in gebieden met een verschillende oppervlaktewaterstandsfluctuaties, een verschillende bodemopbouw (klei, zand, veen) en verschillende bodemchemische eigenschappen (ijzerrijkdom, zwavelrijkdom, voedselrijkdom, etc.) krijgen we een goed beeld van wat we kunnen verwachten aan effecten in de oever onder de verschillende in Nederland vigerende veldcondities.

Een scherpe analyse van wat het flexpeil nu precies doet ten opzichte van de situatie zonder flexpeil kan echter niet voor alle onderzochte gebieden worden gemaakt vanwege het feit dat er niet altijd een vergelijking kan worden gemaakt met een referentiegebied zonder flexpeil.

Daarnaast is er natuurlijke sprake van een korte tijdsduur van het project. Ook is er in de praktijk soms slechts in de situatie met flexpeil gemeten en is er niet gemonitord in de periode voorafgaande aan het instellen van het flexibele peil.

De metingen leveren ook input voor een modellering waaruit de effecten van flexibel peil ten opzichte van een star peil kunnen worden voorspeld (Deltares. Hydrologie rapport C,. 2012).

Daarnaast zal deze exercitie duidelijk maken in hoeverre effecten van oppervlaktewater-

(15)

peilfluct dit soort Bij de k feit dat logistiek worden locaties een groo dit rappo

Figuur 1 flexpeilge

tuaties überh t effecten daa

euzes die we we voor d ke randvoor uitgezet. Da een belangri ot aantal duid ort besproken

1.2. Veenweid ebied.

haupt te mete adwerkelijk t e hebben gem de gebieden rwaarden be aarnaast is g ijke randvoo delijke en vo n worden.

degebied De R

en zijn in de te monitoren maakt bij het representati etekenen dat

gegeven dez orwaarde gew

oor het water

Ronde Hoep. P

e oevers en in n in een ‘flex

t uitzetten va ieve situatie er per gebi ze randvoorw weest. Ondan

rbeheer uiter

Peilverschil tu

n welke mat xpeil monitor an de raaien i es willen be ied steeds ee waarden ook nks deze bep

rst relevante

ussen het flexp

te het zinvol ringsplan’.

is rekening g estuderen. D en beperkt a k de bereik erkingen hee

resultaten o

peilgebied (vo

c.q. wenseli

gehouden me De financiële aantal raaien kbaarheid va eft het onder opgeleverd, d

ooraan) en het ijk is

et het e- en n kon an de rzoek die in

t niet-

(16)

Rapp ____

2. M

2.1 Hier uitge de g vers

Figu Ams

2.1.1 Het veen wate voor In h veen plas inste bode veen

portage Flexib ___________

Methodie

Onderzoek ronder worde evoerd. In h gebieden ge schillende ge

uur 2.1.1 Ov tel, Gooi en V

1 Botshol gebied is e nmosrietland erplanten zo rkomt. Het ri het zuiden z nmosrietland sen) is ook ellen van e em(water)kw nmosrietland

bel Peilbeheer __________

k

kslocaties en kort de on oofdstuk 4, egeven. Daar ebieden naar

erzichtskaart Vecht.

een moerasg d. Natura 200 als het groo iet wordt jaa zijn twee ra d. In de galig

een meetops en winterin waliteit, wa d onderzocht

r ___________

nderzoeksgeb waarin de re rnaast verwi deelrapport A

van de flex

gebied besta 00-gebied Bo t nymfkruid arlijks geoogs

aien met bo gaanvegetati stelling gepl laat (in pla aarbij ook

zijn.

___________

7 bieden (zie f esultaten wo ijzen wij vo A van Delta

xpeilgebieden

aande uit tw otshol staat b , kranswierb st door rietsn odemwaterbe ie van het G laatst. De inv aats van zom

mogelijke

___________

figuur 2.1) g orden bespro oor een uitg ares (Deltare

binnen het

wee grotere bekend vanw begroeiingen

nijders.

emonsteraars Grote Kooibo vloed van ee merinlaat), i

negatieve

Onderz ___________

enoemd waa oken, wordt m gebreide sys

s. Hydrologi

beheersgebied

plassen, pe wege de rijkd

en galigaan

s en peilbui osch (eiland t

en natuurlijk is bestudeer of positieve

zoekcentrum B __________

arin het ond meer inform steemanalyse ie rapport A,

d van het W

etgaten en s dom aan (bij n dat langs d

izen geplaat tussen de tw ker peilbehee rd op de w ve effecten

B-WARE ________

erzoek is matie over e van de

2012).

Waterschap

sloten en jzondere) de oevers

st in het wee grote

er en het wateren

op het

(17)

2.1.2 Groene Jonker

Op dit voormalige stuk landbouwgrond ten noorden van de Nieuwkoopse plassen is de toplaag verwijderd en zijn ondiepe plassen gegraven. In dit gebied is er sprake van een flexibel (natuurlijker) peilbeheer sinds de inrichting. Er kan alleen water worden uitgelaten middels een stuw. Water komt het gebied in via kwel en neerslag. Het gebied is qua vegetatie zeer structuurrijk en rijk aan bijzondere moeras- en watervogels zoals waterral, geoorde fuut, grutto, kemphaan en allerlei soorten eenden en ganzen. Schapen begrazen de aanwezige vegetatie rond de plassen om boomopslag te voorkomen. Langs de grote plas in het zuidoosten zijn twee raaien met peilbuizen en bodemwaterbemonsteraars uitgezet aan de oosten westkant van de plas. Deze locaties zijn representatief voor het gebied. De twee raaien zijn geplaatst in een open vegetatie.

De hoofdvraag is hier wat de rol van waterpeilfluctuatie kan zijn bij de ontwikkeling van nieuwe natuur. Daarnaast kan hier ook worden onderzocht wat de rol van een ijzerrijke bodem (kwel in het verleden) en mogelijke bestaande kwel is.

2.1.3 Loenderveen Oost

Evenals de Flexpeilgebieden Westbroekse Zodden, Muyeveld en de Oostelijke Binnenpolder van Tienhoven behoort Loenderveen Oost tot het Natura 2000-gebied de Oostelijke Vechtplassen. Het gebied bestaat uit een ondiepe plas met een zandig bodem. Langs de westelijke oever is een mooie brede strook veenmosrietland aanwezig. Als meetlocatie hebben we een duidelijke vegetatiegradiënt binnen deze rietzone uitgekozen. De invloed van een flexibel peil kon hier goed bestudeerd worden op de aanwezige vegetatie en de bodem(water)kwaliteit.

2.1.4 Middelpolder

De Middelpolder ligt ten noorden van Ouderkerk aan de Amstel. Het is vergelijkbaar met de Ronde Hoep, maar veel kleiner in omvang. Hoofddoelstelling is hier weidevogelbeheer. De veenweiden zijn voor een gedeelte van het jaar in gebruik door een pachter voor vee. Er is een representatieve veenweide uitgekozen met een voor dit soort gebieden zeer typerende ingezakte oever. Ook is een oeverraai buiten het flexpeilgebied gekozen, eveneens op een venige bodem.

2.1.5 Muyeveld

De Loosdrechtse plassen vallen onder het gebied Muyeveld, waar veel recreatie op het water plaatsvindt. In het oosten vindt er een overgang plaats van veenweiden naar de Utrechtse Heuvelrug. Het oostelijk deel van sloten, veenweiden, rietland, plasjes en bossen wordt gekenmerkt door een stervormige cirkel van sloten. In dit stergebied zijn twee locaties gekozen ten noorden van de ijsbaan. Hier zijn stukken weiland geplagd, waardoor nat schraalgrasland is ontstaan met dotterbloemen, moeraskartelblad en zeggesoorten. Een van deze ecologisch waardevolle natte schraallanden wordt vergeleken met het aangrenzende ongeplagde productieweiland. Daarnaast zijn er bodemwaterbemonsteraars geplaatst aan een oever van de Tienhovense Plas.

.

2.1.6 Nieuwe Keverdijkse Polder

De Nieuwe Keverdijkse polder grenst aan het Naardermeer en dient als buffer voor het Naardermeer met het omringende agrarische land(gebruik). Het waterpeil wordt in zijn geheel in de polder omhoog gebracht, om wegzijging van water uit het Naardermeer tegen te gaan. In dit gevarieerde natuurgebied zijn ten noorden en zuiden van de spoorlijn, die ook dwars door het Naardermeer loopt, twee gebieden met elk een eigen peilbeheer geselecteerd. Beide raaien

(18)

9

grenzen aan slenken. In de slenk ten noorden van de spoorlijn komt krabbescheer voor. Dit is een bijzondere waterplant, die het proces van de verlanding van laagveenwateren inzet met haar drijvende matten. Vanuit de nabijgelegen rietkraag is een oplopende gradiënt richting de oever uitgezet.

Ook ten zuiden van de spoorlijn zijn er bodemwaterbemonsteraars geplaatst, inclusief peilbuizen, in een raai op de vlakke oever van de aanwezige slenk. Een belangrijke vraag die we in de Nieuwe Keverdijkse polder wilden beantwoorden is wat het effect is van vernatting op voormalig bemeste weilanden, zowel lokaal als voor de algemene waterkwaliteit.

2.1.7 Oostelijke Binnenpolder van Tienhoven

Grenzend aan de Westbroekse Zodden ligt de Oostelijke binnenpolder van Tienhoven. Het terrein is rijk aan moerasvogels en bestaat uit ondiepe petgaten op een zandige bodem. Deze petgaten zijn afgegraven tot op de onderliggende zandlaag, maar hier en daar ligt er nog een restlaag van 10-20 cm veen. In de petgaten komt onder andere veelstengelige waterbies en stijve moerasweegbree voor. Er zijn mooie natte schraalgraslanden aanwezig met moeraskartelblad en orchideeën. In het oostelijk deel is een raai langs een vegetatiegradiënt ingezet vanuit een rietkraag richting het natte schraalgrasland.

In het westen van het terrein zijn enkele aparte meetpunten ingezet in de situatie met en zonder een flexibel peilbeheer. In de Oostelijke binnenpolder was al voor de start van het onderzoekprogramma een flexibel peilbeheer aanwezig. De vraag was welke rol flexibel peil kan spelen bij de ontwikkeling van de petgaten en de aanwezige vegetatie.

2.1.8 Ronde Hoep

De Ronde Hoep is een uitgestrekt veenweidegebied ten zuiden van Ouderkerk aan de Amstel. In de kern van de Ronde Hoep wordt sinds enkele jaren een flexibel peilbeheer gevoerd. Tevens is er als proef een perceel gedraineerd en vernat met drainagebuizen. In deze kern is agrarisch landgebruik secundair aan de hoofddoelstelling weidevogelbeheer. De veenweiden zijn in gebruik door pachters voor vee. Uit dit grote areaal van weidse en open veenweiden zijn twee representatieve veenweiden uitgekozen. Er zijn twee sets van twee raaien geplaatst, een in het gedraineerde en een in het niet gedraineerde perceel, dat erg nat is in de winter. Voor beide percelen is een sloot met flexibel en een sloot met een ‘vast’ polderpeil gekozen. De hoofdvraag is hier wat de interactie tussen peilbeheer en drainage is voor bodem- en waterkwaliteit.

2.1.9 Westbroekse Zodden

In dit natuurgebied dat veel petgaten bevat, zijn diverse bijzondere vegetatietypen aanwezig zoals trilveen en verlandingsvegetaties van krabbescheer, slangewortel en waterdrieblad. In het veldonderzoek zijn deze vegetatietypen geselecteerd als meetlocaties. Hiernaast is er ook een raai met bodemwaterbemonsteraars en peilbuizen uitgezet langs oevers met helofyten als lisdodde. Er zijn ook raaien uitgezet in petgaten waar een flexibel peilbeheer afwezig is. In de Westbroekse Zodden wordt onderzocht wat de effecten van een flexibeler waterpeil op verlandingsprocessen/- vegetaties zijn.

(19)

2.2 Bem 2.2.1 Op In de Fle diverse waterpei (stuwen) om slote 2.2.2 Bo In sept bodemw Deze ly onderwa oever ve een grad bodemw hangen e gespoeld werd het

Figuur bemonste van de oe In 2011

monstering ppervlakte w

expeilgebied locaties zo ilbeheer wor ), raaien van en, petgaten e odemwaterr

tember 201 waterbemonst ysimeters zij aterbodem v erder het wei diënt van nat water op 50 e en vacuüm t d met bodem

t monster vo

2.2.1 Raai v eraars staan o ever bemonste werd er maa

in het veld water den is maand owel binnen rdt uitgevoer n lysimeters e en de randen raaien

10 en janu teraars (pore jn geplaatst an een sloot iland, schraa t naar (vocht en 100 centim

te trekken, w mwater (min oor analyse v

van bodemwa op 25 cm diep eraars geplaa andelijks bod

d

delijks opperv n als buiten

rd. Oppervla en overige lo n van plassen

uari en fe euze keramis t op 25 cm t, petgat of p alland, rietkr

tig of) droog meter verzam werd het bode imaal 15 ml erzameld.

aterbemonster pte. Op het ho tst op 50 en 1 demwater ver

vlaktewater n (waar mo aktewater zij ocaties verspr n.

ebruari 201 sche cups) g m diepte (on

plas en gaat raag of bos in

g. Op een of meld. Door sp

emwater opg l) dat nog in

raars uitgeze oogste punt in 00 centimeter rzameld. In 2

verzameld v ogelijk) het jn verzameld

reid over het

11 zijn in eplaatst om nder maaive t landinwaart n (zie figuur f twee locatie puiten aan de gezogen uit d n de slangen

et vanuit de n het weiland r diepte.

2012 gebeurd

voor analyse.

gebied wa d bij de in- t hele gebied

n elk gebi bodemwater eld). De ra

ts van laag r 2.2.1). Hier es per de raa e slangen van de bodem. D

en cup aanw

sloot naar d zijn tevens o

de dit iedere

. Dit gebeurd aar een flex

en uitlaatpu d. Het gaat hi

ied raaien r te bemonst aai begint in

naar hoog o rdoor ontston ai werd er te n de lysimete e spuiten we wezig is. Da

het weiland op dezelfde af

twee maand de op

xibel unten ierbij

van eren.

n de op de

nd er evens ers te erden aarna

d. De fstand

den.

(20)

Rapp ____

2.2.3 In d er g de b verz

Figu word

2.2.4 Om hoog vierv bode orga zout bem Op plas (men gelij gras orga uitge

3 Grondwat de winter (feb

rondwater v buizen weer zameld en ge

uur 2.2.2 Leeg dt het ‘vers’ to

4 Bodemmo relaties te k gte van elke voud (meng emmateriaal anisch-stofge textracties ui monsterd met de 6 locatie sen zijn bo ngmonsters) jke afstand v szode/dichte anisch stofge

evoerd

ter

bruari en ma erzameld uit volliepen m eanalyseerd.

gpompen van p oestromende g

onsters kunnen legge

e lysimeterc gmonsters) g

van 10 cm ehalte bepaa

itgevoerd. A behulp van es per gebied odems van

gestoken op van elkaar. D

wortelzone ehalte bepaal

r ___________

aart) van 201 t de peilbuiz met ‘vers’ g

peilbuizen van grondwater be

en tussen de up bodemm genomen op diepte (5 cm ald en zijn Afhankelijk v een grondbo d waar het N

de onderwa p vier locati De bovenste 1

van enkele ld, en destru

___________

11 1 en 2012 en zen. Hiervoor grondwater (

n het ‘oude’ g emonsterd voo

kwaliteit van materiaal verz

p 50 centim m boven tot 5

n destructie van de hardh oor, zuigboor

NIOO veget aterbodem e ies binnen d 15 cm is verz

centimeters uctieanalyses

___________

n de zomer ( r werden de (figuur 2.2.2

grondwater, da or verdere ana

n het bodem zameld. De meter afstand 5 cm onder d

s (onsluitin heid en het v r, guts, happe

tatieopnamen en de oeve de raaien (va zameld m.u.v s dik. Van d s alsmede wa

Onderz ___________

(augustus/sep peilbuizen l ). Dit ‘verse

at in de buizen alyse.

mwater en de bodemmons d van de ly de cup). Hie ng met zuu vochtgehalte er of veenhap

n heeft gem er verzameld an 50 of 100

v. de toplaag deze bodems ater, zout- e

ptember) van leeggepompt e’ grondwat

n heeft gestaa

bodem zelf, sters zijn in ysimeter. He ervan is het v ur en perox e van de bod

pper.

maakt langs s d. Dit zijn 0 meter in le g van bijvoor ms zijn het v en Olsen-P e

B-WARE ________

n 2011 is t, waarna ter wordt

an. Hierna

f, is er ter drie- of et betreft vocht- en xide) en dem is er

sloten en bodems engte) op rbeeld de vocht- en

extracties

(21)

. Figuur 2

2.3 Ana 2.3.1 Bo Op de bo



Vocht- e Het voch in duplo de rand bodemv Hiertoe gloeiver Olsen-ex Plantenb droog bo het extra

2.2.3 Verzame

alyses odemanalyse

odemmonste Vocht- en or Olsen-P (pla Destructie:

totaal-Mg (m totaal-K (kal Waterextrac Zoutextract:

en organisch htgehalte va o bodemmate

worden afge olume. De fr is het bodem rlies komt bij

xtractie beschikbaar f

odemmateria actiemedium

elen van de bo

es

ers zijn de vo rganisch stof antenbeschik totaal-P (fo magnesium), lium), totaal- ct.

pH, fosfaat,

stofgehalte an het verse b

eriaal te drog evuld kunnen ractie organi mmateriaal, j benadering

fosfaat is me aal 100 ml 0 m is op pH 8,

demmonsters

olgende analy fgehalte.

kbare fosfaatf sfaat), totaa , totaal-Mn -Si (silicium , ammonium

bodemmater gen gedurend n later ook de isch stof in d

na drogen, g overeen met

et behulp van ,5 mol l-1 na ,5 gesteld m

yses uitgevo

fractie).

al-S (zwavel (mangaan), m).

m en nitraat.

riaal is via he de 24 uur bij e concentrati de bodem is b

gedurende 4 t de fractie o

n een Olsen- atriumbicarb met behulp va

erd:

), totaal-Fe totaal-Zn (z

et vochtverli ij 70 ^oC. Om ies worden o berekend doo 4 uur verast organisch ma

extractie bep bonaat (NaHC

an NaOH. G

(ijzer), tota zink), totaal-

ies bepaald.

mdat de bakje omgerekend n

or het gloeiv in een oven ateriaal in de

paald. Hiervo CO₃) toegevo

edurende 30

aal-Ca (calci -Al (alumini

Dit gebeurt es precies to naar mol per verlies te bep n bij 550 ^oC.

bodem.

oor is aan 3 g oegd. De pH 0 minuten zij

ium), ium),

door t aan r liter palen.

. Het

gram H van jn de

(22)

13

monsters uitgeschud op een schudmachine (105 r.p.m.) waarna het supernantant onder vacuüm is verzameld met behulp van teflon bodemwaterbemonsteraars (Rhizon’s). Het extract is bij 4^oC bewaard tot verdere analyse.

Bodemdestructie

Door de bodem te destrueren (ontsluiten) is het mogelijk de totale concentratie van bepaalde elementen/nutriënten in het bodemmateriaal te bepalen. Hiervoor is 200 mg fijngemalen gedroogde bodem afgewogen in teflon destructievaatjes. Aan het bodemmateriaal is 4 ml geconcentreerd salpeterzuur (HNO₃, 65%) en 1 ml waterstofperoxide (H₂O₂, 30%) toegevoegd en geplaatst in een destructiemagnetron (Milestone microwave type mls 1200 mega). De monsters zijn vervolgens gedestrueerd in gesloten teflon vaatjes en na afkoelen is het destruaat nauwkeurig overgebracht en aangevuld tot 100 ml met milli Q water. De monsters zijn in polyethyleenpotjes bij 4 ^oC bewaard voor verdere analyse.

Waterextractie

Bij het uitvoeren van een waterextractie wordt 17.5 gram verse bodem uitgeschud met 50 ml demiwater gedurende 2 uur bij 105 r.p.m. waarna de pH is gemeten met een standaard Ag/AgCl2 elektrode verbonden met een radiometer Copenhagen type PHM 82. Het supernatant is onder vacuüm verzameld met behulp van teflon bodemwaterbemonsteraars (Rhizon’s) en bewaard bij 4^oC tot verdere analyse.

Zoutextractie (NaCl-extractie)

Bij een natriumchloride(zout)-extractie worden aan het bodemadsorptiecomplex gebonden ionen verdrongen door natrium en chloride. Met deze extractie is onder andere de pH, ammonium- en nitraatbeschikbaarheid van de bodem bepaald. Voor een zoutextractie is aan 17,5 gram verse bodem 500 ml 0,2 mol l^-1 natriumchloride (NaCl) toegevoegd. Gedurende 60 minuten zijn de monsters uitgeschud op een schudmachine (105 r.p.m.) waarna de pH is gemeten met een standaard Ag/AgCl2 elektrode verbonden met een radiometer Copenhagen type PHM 82. Het supernatant is onder vacuüm verzameld met behulp van teflon bodemwaterbemonsteraars (Rhizon’s) en bewaard bij 4^oC tot verdere analyse.

2.3.2 Oppervlaktewatermonsters

Aan de oppervlaktewater- en bodemvochtmonsters zijn de volgende analyses uitgevoerd:

- pH

- Alkaliteit (zuurbufferend vermogen)

- Concentraties van geselecteerde ionen en elementen

De alkaliteit werd bepaald middels een titratie met verdund zoutzuur tot pH 4,2. De toegevoegde hoeveelheid equivalenten zuur per liter is hierbij de alkaliteit. De pH is gemeten met een standaard Ag/AgCl2 elektrode verbonden met een radiometer Copenhagen type PHM 82. De alkaliteit wordt in het rapport uitgedrukt als µmol L^-1. De pH werd gemeten met een standaard Ag/AgCl2 elektrode verbonden met een radiometer (Copenhagen, type PHM 82). De metingen van de concentraties van ionen en elementen worden hieronder besproken.

(23)

2.3.3 Chemische Analyses

De concentraties natrium (Na) en kalium (K) werden vlamfotometrisch bepaald en de ammonium (NH₄⁺), nitraat (NO₃^-), fosfaat (PO₄^3-) , sulfaat (SO₄²) en chloride (Cl^-) concentraties aan de hand van kleurreacties met autoanalyser-technieken (Technicon autoanalysers, zie ook http://www.ru.nl/fnwi/gi). De concentraties calcium (Ca), magnesium (Mg), zwavel (S), fosfor (P), ijzer (Fe), mangaan (Mn), silicium(Si), Zink (Zn) en alle overige elementen werden gemeten met behulp van een ICP-OES (zie ook http://www.ru.nl/fnwi/gi). De concentraties ortho-fosfaat in watermonsters (PO₄^3-) is de hoeveelheid opgelost fosfaat. De totaal-P concentratie ligt vaak hoger omdat hier ook niet opgelost fosfor wordt gemeten dat bijvoorbeeld geadsorbeerd is aan organische stoffen (humuszuren) of zeer kleine colloïdale deeltjes (<0,2 µm).

(24)

Rapp ____

3. T

In d proc de o verle Mili flexp

3.1 Voo elek orga elek oxid zijn.

aanw voor stoff 3.1)

Figu Zuu pref nitra alter (N₂)

Theoretis

dit hoofdstu cessen die ee onderwaterbo eden in uitge ieubiologie v peilproject is

Decomposi or de afbraak ktronenaccep

anisch mater ktronen plaat dator met we . Een redoxr wezig is om

rkomen. Mic ffen om te ze

.

uur 3.1.. Rol v urstof (O2) is

ferente elekt aat (NO₃^-), rnatieve oxid ), stikstofoxi

che achte

uk worden d en rol spelen odem en de o evoerd door van Radboud s uitgevoerd

itie en elek k van organ toren van be riaal in weze ts tussen een elke reductor reactie kan a mdat elektro

cro-organism tten. De ener

van elektronen

een zeer ste tronenaccept

mangaan (M datoren optr ide (N₂O) of

r ___________

ergronden

de theoretisc n bij de intera oevers. Het i

onderzoekce d Universitei heeft bijged

ktronenacce nisch materi elang (Smold

en een redox n reductor d

een reactie a alleen plaats onen in tege men zoals sch rgie die hierb

nacceptoren b

erke oxidator or optreden.

Mn⁴⁺), ijzer reden. Hierb f ammonium

___________

15

n

che achtergr acties die op is grotendeel entrum B-W it Nijmegen.

dragen aan de

eptoren aal is met n ders e.a. 2006 xreactie is.

die deze afst aangaat hang svinden wan

enstelling to himmels en b bij vrijkomt

bij de afbraak

r en zal daar . In afwezig r (Fe³⁺), sul bij worden z m (NH₄⁺), m

___________

ronden besp p kunnen tred

ls gebaseerd WARE en de a

. Ook het on eze inzichten

name de b 6; figuur 3.1 Bij een red taat en een o gt af van de m nneer er zow

ot protonen bacteriën geb gebruiken ze

van organisch

rom indien h gheid van z lfaat (SO₄^2-) ze gereducee mangaan (Mn

Onderz ___________

proken van den tussen h

op onderzoe afdeling Aqu nderzoek dat n.

eschikbaarhe ). Dit komt o doxreactie vi

oxidator die mate waarin wel een oxida

niet vrij in bruiken mees e onder ande

he materiaal.

het aanwezig zuurstof zull

) en koolsto rd tot respe n²⁺), ijzer (F

de biogeoch het oppervlak ek dat in het

uatische Eco t in het kade

eid van zog omdat de afb indt uitwisse e ze opneem

elektronen g ator als een n de natuur

stal redoxrea ere voor groe

g is, vrijwel len achteree ofdioxide (C ectievelijk st Fe²⁺), sulfide

B-WARE ________

hemische ktewater, (recente) ologie en er van dit

genaamde braak van eling van mt. Welke gebonden

reductor r kunnen acties om ei (figuur

altijd als nvolgens CO₂) als

ikstofgas e (S^2-) en

(25)

methaan hier min Meestal electron watersys in de an bodem a ijzer afn

Figuur 3 organisch

3.2 Oxi Wannee het veen afgebrok kooldiox de sloten Oxidatie verlopen vrij (rea ijzer(III)

n (CH4) (figu nder energie

is onder p enacceptor v steem zal da

aerobe onder aanwezig ijze neemt en teve

3.2. Schematis h materiaal (n

idatie van v er er zuurstof nweidegebie ken (geoxide xide (CO2). H n terecht kom e van geredu n. Wanneer d actie 1); bij )hydroxides

uur 3.1). Na uit kunnen h permanent n voor de anae an ook in bel rwaterbodem er. Hierdoor ens de bindin

sche weergave naar van der H

veen f bij het anae

d, kan het o eerd, figuur Het overgebl men. Het ger uceerde zwa de oxidatie o

een volled (reactie 1 en

aarmate de r halen daalt d natte anaero erobe afbraa langrijke ma m. Bij de red

wordt ijzer v ng van fosfor

e van de proce Heide e.a. 201

erobe veen k organische m

3.3). Hierbi leven veen v reduceerde zw

velverbindin onvolledig ve dige oxidatie n 2 samen).

reacties moei de redoxpoten obe conditie ak (Smolders ate bijdragen

ductie van su vastgelegd a r aan ijzer(hy

essen die betro 10).

komt, zoals h materiaal (ve ij wordt het verliest struct wavel uit de ngen (vooral erloopt komt e wordt ook

ilijker verlop ntiaal Eh (uit es sulfaat k s e.a. 2006).

aan de afbra ulfaat komt s als ijzersulfid

ydr)oxiden (f

okken zijn bij

het geval is i een) onder i t organische tuur en kan u bodems kom ijzersulfide t er behalve k het geredu

pen en de m tgedrukt in m kwantitatief

De sulfaatb aak van orga ulfide vrij da de waardoor

figuur 3.1).

de anaerobe a

in de toplaag nvloed van materiaal d uiteindelijk o mt na oxidati

) kan volled sulfaat ook g uceerde ijzer

micro-organis mV).

de belangri belasting van

anische mate at bindt aan

de mobiliteit

afbraak van

g van percele zuurstof wo deels omgez

ook als bagg ie vrij als sul dig of onvol

gereduceerd r geoxideerd

smen

ijkste n een eriaal in de t van

en in orden zet in ger in

lfaat.

ledig ijzer d tot

(26)

17

(1) 2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O  2 Fe²⁺ + 4 SO42- + 4 H⁺ (onvolledige oxidatie) (2) 4 Fe²⁺ + O₂ + 10 H₂O  4 Fe(OH)₃+ 8 H⁺ (samen met (2) volledige oxidatie)

Sulfaat is zeer mobiel en kan gemakkelijk uitspoelen uit de bodem. Het gereduceerde ijzer is minder goed oplosbaar en wordt onder invloed van zuurstof grotendeels ook geoxideerd tot de zeer slecht oplosbare geoxideerde vorm van ijzer (Fe³⁺). Onder invloed van oxidatieprocessen wordt de toplaag van de veenbodems, dus steeds armer aan zwavel en organisch materiaal en steeds rijker aan ijzer. Verder komen bij de afbraak van het organische materiaal natuurlijk ook nutriënten vrij, met name in de vorm van fosfor en ammonium. De bij de oxidatie gevormde ijzer(hydr)oxides kunnen erg goed fosfor binden. Het ijzer en fosfor die vrijkomen bij de mineralisatie van het veen zijn dus weinig mobiel omdat ijzer oxideert tot slecht oplosbare ijzer(hydr)oxiden en P hieraan wordt geadsorbeerd. Het ammonium kan door het zuurstof worden geoxideerd tot nitraat. Zowel sulfaat als nitraat zijn erg mobiel en kunnen uitspoelen naar het oppervlaktewater en naar de diepere nog anaerobe bodemlagen. Hier kunnen sulfaat en nitraat als electronenacceptor (oxidatoren) dienen voor de anaerobe afbraak van organisch materiaal in de waterverzadigde zone (figuur 3.3).

Figuur 3.3. Schematische weergave van de veenafbraak (oxidatie van veen) in het veenweidegebied

Bij de anaerobe afbraak van organisch materiaal worden sulfaat en nitraat gereduceerd tot sulfide en stikstofgas, waarbij organisch materiaal wordt afgebroken. Het sulfaat en nitraat dat bij de anaerobe afbraak betrokken is, wordt echter voornamelijk vrijgemaakt door de aerobe oxidatie (onder invloed van zuurstof) in de toplaag. Daarnaast vormt ook de bemesting van de aerobe toplaag een bron van nitraat. Al met al verloopt deze anaerobe afbraak relatief langzaam en draagt naar schatting maximaal 10 % bij aan de totale oxidatie van het veen (Hendriks en van den

Aerobe afbraak

Zuurstof

Sulfaat/Nitraat

Anaerobe afbraak

Intact veen

Aerobe afbraak

Zuurstof

Sulfaat/Nitraat

Anaerobe afbraak

Intact veen

(27)

Akker, 2012). In figuur 3.4 worden schematisch de processen weergegeven die betrokken zijn bij de veenafbraak (veenoxidatie) in het veenweidegebied.

Figuur 3.4. Aerobe en anaerobe veenafbraak in veenweiden leiden tot bodemdaling

In figuur 3.5 wordt op basis van analyses die zijn uitgevoerd voor vier locaties in het Wormer en Jisperveld (Groenendijk e.a., 2012)., de berekende fosfor- en zwavelvoorraden van de bodem gegeven. Hierbij is onderscheid gemaakt in de voorraad in de bovenste 50 cm van de bodem en de totale voorraad in de hieronder liggende nog intacte veenlaag (50-290 cm diepte). De fosforvoorraad is hoog in de toplaag van het veen. Het gaat hierbij om fosfor dat is vrijgekomen bij veenoxidatie in het verleden en om fosfor dat via bemesting in de bodem terecht is gekomen.

We zien dat de zwavelvoorraad juist in de nog intacte veenlaag veel hoger is dan de zwavelvoorraad in de toplaag (bovenste 50 cm). Dit komt omdat het sulfaat dat vrijkomt bij de veenoxidatie erg mobiel is en gemakkelijk uitspoelt naar bijvoorbeeld het oppervlaktewater. We zien dat de hoeveelheden sulfaat die door veenoxidatie vrij kunnen komen fors zijn (honderden kilogrammen per hectare per jaar). Dit proces verklaart ook waarom het Nederlandse oppervlaktewater in gebieden met zwavelrijk veen ook zo rijk is aan sulfaat.

Organisch Materiaal

O₂ Organisch Materiaal

Fe²⁺

S^2-

FeS_x FeS_x

SO₄^2- Fe(III)OOH-P

anaeroob aeroob

Vaste bodemfracties Vaste bodemfracties

Fe²⁺

CO₂ P

NH₄ NO₃

N₂

CO₂ NH₄ P

Mest

(28)

Rapp ____

Figu (gro Worm sulfa

Uit prod gene buff (6) (3) H (4) C (5) C (6) Ove hoev In zw door (7) C

Sche zwa

uur 3.5. Bulkv ene balk) en mer- en Jispe aat die vrijkom

de reactieve ductie van

eutraliseerd ferreacties bi

worden hier H₂CO₃ + H⁺ CaCO₃+ 2 H CaMg(CO₃)₂ ]-Ca²⁺ + 2 H erall betekent veelheden su wavelarme b r het oplosse CaCO₃+ CO

ematisch wo avel en ijzer w

voorraad ( in k n in de hiero erveld. De ge mt bij de miner

ergelijkingen zuur (proto waardoor e icarbonaat-bu ronder weerg

+ HCO₃^- H⁺ Ca²⁺ + C

2 + 4 H⁺ Ca H⁺ ]-2 H⁺+ t dit dat de o ulfaat en calc

bodems word en van calciu O₂ + H₂O  C

ordt de zuurv weergegeven

r ___________

kg per hectare onder liggend etallen boven

ralisatie van 5

(1) en (2) onen). Via er netto gee uffering (3), gegeven.

 H₂O + CO CO₂ + H₂O

a²⁺ + Mg²⁺ + + Ca²⁺

oxidatie van cium+magne den de conc um(magnesiu Ca²⁺ + 2 HCO

vorming en d n in figuur 3.

___________

19 re) van fosfor de nog intacte

de grijze ba 5 mm intact ve

blijkt dat de bufferreact en verzurin oplossen va

O₂

+ 2 CO₂ + 2 H

gereduceerd sium.

centraties van um)carbonate

O₃^-

de buffering 5.

___________

(P) en zwavel e veenlaag ( lkjes geven d een.(Groenen

e oxidatie va ties in de

g (afname an carbonaten

H₂O

d zwavel leid

n calcium en en volgens re

die optreedt

Onderz ___________

l in de bovens (+ 240 cm) v de gemiddelde dijk e.a.,2012)

an ijzersulfid bodem kan van de pH n (4) en (5) e

dt tot de vorm

n magnesium eactie (7).

t bij de oxid

ste 50 cm van voor 4 locati e hoeveelheid 2).

de (FeS_x) lei n dit zuur H) plaatsvind

en kationuitw

ming van equ

m, uitsluitend

datie van ger

B-WARE ________

de bodem es uit het d fosfor of

idt tot de worden dt. Deze wisseling

uivalente

d bepaald

educeerd

(29)

Figuur 3 (blauwe l

3.3 Hog De gron daarmee Bij een zuurstof FeS_x) ka geïmmo oxidatie ammoni sulfaat ( oppervla wordt aa Wannee gereduce onder de bindt be vrij in o (dissimm wordt he kan de gering z

3.5. Oxidatiep lijnen) en de z

ge versus la ndwaterstand

e in de poten lage grondw f door in de

an plaatsvin obiliseerd en van geredu ium (nitrifica (en nitraat) d akkige afspo an ijzer (waa er de grondw

eerd en kom eze omstand eter aan ijzer oplossing ga mulatieve ni et fosfaat du potentiele u zijn (figuur 3

processen on zuurbuffering

age waterst d speelt een b

ntiële uitspoe waterstand,

bodem waar nden. Het ge n de fosfaatc uceerd zwav atie) de nitra daardoor vaa oeling van fo aronder ook o waterstand st mt ijzergebond

digheden ook r dan fosfaat aat. Het aanw

itraatreductie us mobiel en uitspoeling v

.6; rechts).

nder invloed v (groene lijnen

tanden belangrijke r eling van nu gedurende d rdoor er oxid eoxideerde ij concentratie vel kan er o

aatconcentra ak dominant osfaat uit de organisch sto tijgt en de b den-fosfaat v k leiden tot , waardoor e wezige nitra e naar amm

is de sulfaat an P naar de

van zuurstof n).

rol in de fos utriënten naa drogere peri datie van ger ijzer kan go

(labiel P) ju ook sulfaat v atie toeneemt

aanwezig in e toplaag zal of-ijzercomp bodem anaer vrij in oploss sulfaatreduc er nog meer aat wordt ge monium, DN

tconcentratie e waterlaag h

(rode lijnen)

sfaatbindings r de waterla odes of bij reduceerde ij ed fosfaat b uist heel laa vrijkomen t t. Tijdens la n het bodem l laag zijn,

lexen).

oob wordt, w sing. De hoge ctie, waarbij fosfaat, dat denitrificeer NRA). Tijde e juist laag. T

hoog zijn, m

), de resulter

scapaciteit va ag (van Dig

ontwatering ijzerverbindin binden, waar ag blijft. Als erwijl door agere grondw mwater (figuu omdat veel

wordt het g e sulfaatconc sulfide wor nog aan ijze d of omgeze ens hoge gr

Tijdens deze maar zal de s

rende zuurvor

van de bodem ggelen e.a. 20 g, dringt er m

ingen (waaro rdoor dit w s gevolg va

de oxidatie waterstanden ur 3.6; links) fosfor gebo

geoxideerde centraties ku rdt gevormd er gebonden et in ammon rondwatersta e omstandigh sulfaatuitspo

rming

m, en 011).

meer onder wordt an de van n zijn ). De nden

ijzer unnen d. Dit was, nium anden heden eling

(30)

21

Figuur 3.6. Schematische weergave van de dominante processen bij lagere en hogere grondwaterstanden in de toplaag van de bodem.

3.4 Fosforbelasting oppervlaktewater

In veenweidegebieden is de toplaag van de bodems opgeladen met fosfor als gevolg van bemesting en veenafbraak/mineralisatie in het verleden. Bij hoge grondwaterstanden wordt dit fosfor gemobiliseerd waarna het uitspoelt naar het diepere anaerobe deel van bodem, waar het in oplossing blijft. Deels spoelt het fosfor ook uit naar het oppervlaktewater. De historische achtergrond van de veenbodem speelt dus een zeer grote rol in het vrijkomen en uitspoelen van nutriënten naar de waterlaag. Het is een interessante vraag in hoeverre een recente mestgift, in verhouding tot de bijdrage van historische bemesting, direct bijdraagt aan de P uitspoeling naar het oppervlaktewater. Van Gerven e.a. (2011) hebben aan de hand van een model voor de Krimpenerwaard bepaald wat de bijdrage is van de P bemesting uit het verleden (historische bemesting) en de recente P bemesting aan de uitspoeling naar het oppervlaktewater. De recente bemesting in 2001 bleek voor ± 7% bij te dragen aan de P belasting van het oppervlaktewater..

De bijdrage van de historische bemesting (tussen 1940 en 2001) bedroeg ± 50% en de bijdrage van de mineralisatie van het veen in het verleden ± 43%. Deze studie laat zien dat ophoping van meststoffen in de bodem als gevolg van de historie van bemesting en mineralisatie lang doorwerkt en dat het stoppen van de bemesting op de korte termijn slechts een beperkt effect heeft op de fosforbelasting van het oppervlaktewater vanuit de percelen.

3.5 Interacties tussen zwavel, ijzer en fosfor en de oppervlaktewaterkwaliteit

Sulfaat fungeert in natte anaërobe bodems als alternatieve electronenacceptor voor zuurstof waardoor het de afbraak van organisch materiaal versnelt. Bij deze afbraak komen nutriënten vrij in de vorm van fosfaat en ammonium, alsmede sulfide. Het bij de sulfaatreductie gevormde sulfide reageert verder met in de bodem aanwezige ijzercomplexen waarbij ijzersulfiden (FeSx) worden gevormd (Lamers e.a. 1998; Smolders e.a., 2006).

Lagere waterstanden (oxidatieprocessen)

FeS_x

FeOx

C / N / P / S (veen)

NO₃ HCO₃/CO₂ SO₄

PO₄

FeOx-PO4 O₂

O₂

NH₄

Lagere waterstanden (oxidatieprocessen)

FeS_x

FeOx

NO₃ HCO₃/CO₂ SO₄

PO₄

FeOx-PO4 O₂

O₂

NH₄

Hoge waterstanden (reductieprocessen)

Fe²⁺

FeOx

NO₃ SO₄

PO₄

FeOx-PO4 S^2- FeS_x

N2/NH₄

HCO₃/CO₂ Hoge waterstanden (reductieprocessen)

Fe²⁺

FeOx

NO₃ SO₄

PO₄

FeOx-PO4 S^2- FeS_x

N2/NH₄

HCO₃/CO₂

(31)

Figuur 3.7. Interacties tussen de zwavel ijzer en fosfor kringloop in wateren met een zuurstofhoudende waterlaag en wateren met een zuurstofarme waterlaag.

IJzer speelt een belangrijke rol bij de immobilisatie van fosfaat in de onderwaterbodem (figuur 3.7). Zo wordt fosfaat in de bodem vastgelegd in de vorm van Fe3(PO4)2 (vivianiet) en FePO4

(strengiet). Verder wordt een belangrijk deel van het fosfaat geadsorbeerd aan tweewaardige of driewaardige ijzer(hydr)oxiden. Naarmate een groter deel van het ijzer in de bodem gebonden is aan sulfide zal er minder fosfaat gebonden kunnen worden in de bodem waardoor de fosfaatconcentratie in het bodemwater van de onderwaterbodem stijgt (Smolders e.a. 1993;

FeOOH-P Fe²⁺

Fe³⁺ PO₄^3-

FePO₄

PO₄^3-

NO₃^-

Fe²⁺

O₂

PO₄^3- A: Waterlaag Aeroob

Anaeroob sediment

Org. Mat. NH₄⁺

NH₄⁺ O₂ O₂

Org. Mat.

O₂

CO₂

CO₂ SO₄^2-

SO₄^2- S^2-

FeS_x

Toplaagje sediment

NO₃^- N₂

SO₄^2- S^2-

FeOOH-P Fe²⁺

PO₄^3- Fe²⁺

PO₄^3- B: Waterlaag anaeroob

Anaeroob sediment

Org. Mat. NH₄⁺

NH₄⁺

CO₂ SO₄^2-

SO₄^2- S^2-

FeS_x

(32)

Rapp ____

Smo ijzer Hog de n oplo geox als s vold zuur toen fosfa voor wate

Figu Vana werd

olders e.a., rsulfide de ij ge ijzerconce nalevering va osbaar gered

xideerd tot s slecht oplosb doende gered rstof bevat, z name van faatconcentra rhanden zijn erlaag toenem

uur 3.8. Verlo af eind augus d veroorzaakt

2006). Teg zerconcentra entraties in h an fosfaat naa

duceerd ijze lecht oplosb baar ijzer(II duceerd ijze zal de nalev

de sulfaatr aties stijgen, n om het fo men, (Smold

oop van de fo tus werd de s

door afspoeli

r ___________

gelijkertijd z atie van het b het bodemwa ar de waterla er (Fe²⁺) in aar Fe³⁺. Dit I)(hydr)oxid er in het bo vering van fo reductie de kan er op e osfaat te bin ders e.a., 200

fosfor en ijzer sloot bedekt do

ing van mest v

___________

23 zal als gevo bodemwater ater gaan, zo aag tegen. Di n het geoxi

t Fe³⁺kan sa de in de bod odemwater i osfaat naar d e ijzergeha een gegeven nden. Hierd 01; Geurts e.a

rconcentratie door een kroos

van het percee

___________

olg van de dalen.

olang de wat it heeft te ma deerde topl amen met fos dem neerslaa in oplossing de waterlaag

lten in he n moment on door zal de

a., 2010).

in een eutrof sdek. In febru el (Smolders e

Onderz ___________

vorming v

terlaag voldo aken met het aagje van h sfaat neerslaa an (de “ijzerv g is en de w beperkt zijn et bodemw nvoldoende i nalevering

fe boerensloot ari werd een f e.a. 2012).

van slecht o

oende zuurst t feit dat rela het sedimen an als ijzer f rval”). Zolan waterlaag vo n. Wanneer water dalen

ijzer in het t van fosfaat

t uit de Lopik fosforpiek ge

B-WARE ________

oplosbaar

tof bevat, atief goed nt wordt fosfaat of ng er dus oldoende door een en de toplaagje

naar de

kerwaard.

emeten die

(33)

Deze ijzerval kan functioneren zolang er voldoende zuurstof in de waterlaag boven de onderwaterbodem aanwezig is. Wanneer de waterlaag anaëroob of in ieder geval zuurstofarm wordt, kan het ijzer niet meer worden geoxideerd is en kan het fosfaat samen met het ijzer naar de waterlaag diffunderen. Dit gebeurt met name in de zomermaanden wanneer het warm is en er veel reactief organisch materiaal, dode algen en plantenresten, in de toplaag aanwezig zijn. De hoge microbiële activiteit kan er dan, samen met feit dat er in warmer water minder zuurstof kan oplossen, voor zorgen dat de zuurstofconcentratie in de waterlaag sterk daalt. Vaak zien we dan dat er zich in de nazomer of het najaar een kroosdek ontwikkeld op dit soort sloten (figuur 3.8, Boedeltje e.a, 2005). Dit kroos kan profiteren van de verhoogde beschikbaarheid van fosfor in de waterlaag. Wanneer er zich eenmaal een kroosdekje heeft ontwikkeld blijft de waterlaag anaeroob omdat kroos zuurstof afgeeft aan de atmosfeer en niet aan de waterlaag en ook de diffusie van zuurstof uit de atmosfeer naar het water belemmert. Er ontstaat dus tijdelijk een nieuwe stabiele toestand. In figuur x wordt dit geïllustreerd aan de hand van een sloot uit de Lopikerwaard.

Tabel 3.1 Gemiddelde eigenschappen van het grondwater, bodemwater, waterbodem en de bodem van drie onderzoekslocaties in de Lopikerwaard (Smolders e.a. 2012).

Sloot 1 Sloot 2 Sloot 3 Opmerking

Grondwater

Sulfaat (µmol L^-1) 3709 1218 1661 Jaargemiddelde

IJzer (µmol L^-1) 114 93 28 Jaargemiddelde

Fosfor 51 27 23 Jaargemiddelde

Toestroom grondwater Ja Ja Nee

Waterbodem

IJzer/Zwavel (mol mol^-1) 0,60 1,13 0,43 toplaag: 0-20 cm

Fosfor (mmol kg^-1) 35,0 36,2 31,6 toplaag: 0-20 cm

Bodemwater onderwaterbodem

IJzer (µmol L^-1) 107 503 1 Jaargemiddelde

Sulfide (µmol L^-1) <1 <1 438 Meting in juli 2011

Fosfor (µmol L^-1) 188 124 165 Jaargemiddelde

IJzer/Fosfor (mol mol^-1) 0,57 5,05 0,01 Jaargemiddelde

Oppervlaktewater

Sulfaat (µmol L^-1) 2464 550 1130 Jaargemiddelde

Fosfor (µmol L^-1) 7 3,1 20,1 Jaargemiddelde

De mate waarin de belasting met sulfaat leidt tot eutrofiering van het oppervlaktewater hangt sterk af van de verhouding tussen de ijzer- en de zwavelvoorraad (totaal-ijzer/totaal-zwavel ratio) van de bodem. Smolders e.a. (2012) hebben onderzoek gedaan naar oppervlaktewaterkwaliteit van drie sloten uit de Lopikerwaard (Hoenkoopse buurt). De gemiddelde (jaarrond gemeten) P concentratie van de waterlaag werd met name bepaald door de verhouding tussen ijzer en fosfor in het bodemwater van de onderwaterbodem. De fosforconcentratie van het bodemwater van de onderwaterbodems was niet heel erg verschillend tussen de drie sloten (tabel 3.1). Wel bleek de ijzerconcentratie in het bodemwater zeer laag te zijn in de sloot met de lage totaal-ijzer/totaal-