Search

Mede voor de onderbouwing van de fosfaatverliesnormen in het mestbeleid dient vastgesteld te worden in welke mate fosfaat daadwerkelijk chemisch gefixeerd wordt in veengronden. In opdracht van het ministerie van LNV is daarom nagegaan hoe zowel de binding als het weer vrijkomen van fosfaat beschreven kan worden en van welke bodemkenmerken dit gedrag van fosfaat afhangt. Uit de resultaten van het laboratoriumonderzoek blijkt dat de totale hoeveelheid fosfaat die veenmonsters kunnen vastleggen, onderling niet verschilt van die van zandmonsters. De grootste verschillen worden waargenomen in de mate waarin het fosfaat weer vrij kan komen. De fractie desorbeerbaar fosfaat is in veengronden groter en sterk afhankelijk van het organische stofgehalte. Naarmate het organische stofgehalte toeneemt, neemt ook de fractie desorbeerbaar fosfaat toe.

De fosfaatuitspoeling uit landbouwgronden kan verminderd worden door naast de sloten een strook grond te behandelen met vers gesynthetiseerd ijzerhydroxide. Omdat juist natte landbouwgronden de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater veroorzaken en het gesynthetiseerde ijzerhydroxide kan verouderen, zijn de gevolgen onderzocht van anaërobe omstandigheden en veroudering van ijzerhydroxide op de fosfaatbinding. De reductie van de fosfaatconcentratie in de bodemoplossing is zowel onder aërobe als anaërobe omstandigheden groot (90%). De fosfaatconcentratie is onder anaërobe omstandigheden hoger dan onder aërobe (factor 5 u 10). Onder praktijkomstandigheden veroudert ijzerhydroxide, waardoor de fosfaatbinding op termijn lager is.

De toekomstige nutriëntenbelasting van het oppervlaktewater wordt voorspeld met simulatiemodellen. Veelal ontbreekt het echter aan voldoende gegevens om de betrouwbaarheid van de modellen te toetsen. In het stroomgebied van de Schuitenbeek zijn voor 1988-1994 toetsingsgegevens op verschillende schaalniveaus verzameld. Uit de analyse van deze gegevens bleek dat de temporele variabiliteit belangrijker is dan de ruimtelijke. De representatieve gebiedsgrootte voor het bepalen van de milieubelasting was 4000 ha. Verdwijning van stikstof in het open watersysteem was een belangrijke balanspost. Het mestbeleid gaf in deze zesjarige reeks nog geen significante trendbreuk te zien in de belasting van het oppervlaktewater met nutriënten.

Van 1990 tot 1994 is de fosfaatverzadigingstoestand van de bodem in ecologisch kwetsbare gebieden in kaart gebracht. Voor de begrenzing en indeling van de gebieden is gebruik gemaakt van afwateringseenheden, de status binnen de ecologische hoofdstructuur en het milieurendement. Het blijkt dat de ecologisch kwetsbare gebieden grotendeels met fosfaat verzadigd zijn; ongeveer 20% van de landbouwgronden is sterk verzadigd en 6% zeer sterk verzadigd. Daarmee wordt de algemene milieukwaliteitsnorm langdurig overschreden. Voor deze gronden is een gebiedsgerichte aanpak vereist op basis van lagere fosfaatverliesnormen en sanering. De gegevens uit dit onderzoek kunnen een belangrijke rol vervullen bij het natuurgerichte milieu- en waterbeleid.

In Noordoost-Twente zijn de afspoeling en uitspoeling van stikstof en fosfor naar de Mosbeek en het effect van bufferstroken op deze nutriëntenbelasting onderzocht. Een tweedimensionale toepassing van het model ANIMO is gekalibreerd op fosfaatbezettingsfracties in de bovengrond en op concentraties nitraat, ammonium en fosfor in het ondiepe grondwater. Vervolgens zijn scenarioberekeningen op maos- en graspercelen uitgevoerd. De som van de afspoeling en uitspoeling van stikstof van maospercelen is groter dan die van grasland. De nutriëntenbelasting is bepaald voor de huidige perceelsinrichting en voor de inrichting met diverse typen bufferstroken. De bufferstroken met grasland van tien meter breedte geven de grootste reducties.

Op een locatie in Noordoost-Twente zijn de af- en uitspoeling van stikstof en fosfor naar de Mosbeek en het effect van bufferstroken hierop onderzocht. In het veld is de bodem onderzocht, zijn hydrologische metingen verricht, is de chemische samenstelling van grondwater en oppervlakkig afstromend water bepaald, en zijn twee tracerexperimenten gedaan. Met het eendimensionale model SWAP is de hydrologie van de onderzoekslocatie gemodelleerd. Het model is gekalibreerd op gemeten grondwaterstanden en oppervlakkige afstroming. Met het gekalibreerde model zijn hydrologische berekeningen gedaan voor maos- en graspercelen met en zonder bufferstrook. De resultaten vormden de invoer voor de berekening van de nutriëntenbelasting.

Wil men het verloop van de fosfaatuitspoeling naar het grond- en oppervlaktewater kunnen voorspellen, dan moeten de fosfaatreactiemechanismen in de bodem nauwkeurig worden beschreven. Dit rapport geeft een overzicht van de huidige inzichten in het reactiemechanisme van fosfaat in de bodem, met de bijbehorende procesformuleringen. Uit gepubliceerde laboratoriumexperimenten zijn de procesparameters afgeleid, waarna met drie kolomexperimenten de procesformulering is gevalideerd. De resultaten geven aan dat de fosfaatdoorbraak (tijdens sorptie en desorptie) goed gemodelleerd wordt. Op grond van deze goede voorspelling wordt verwacht dat het model een goede indruk geeft van het fosfaattransport door de bodem naar grond- en oppervlaktewater.

De bruikbaarheid van de fosfaatprocesformulering om op regionale schaal de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater te voorspellen is onderzocht door een validatie uit te voeren voor het stroomgebied van de Schuitenbeek. De gemeten fosfaatvrachten van de beek zijn vergeleken met de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater berekend met het model ANIMO. Het blijkt dat met de huidige fosfaatprocesformulering en bijbehorende procesparameters de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater goed wordt gemodelleerd. Daarom wordt verwacht dat de effecten van bemestingsscenario's op de verandering in de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater goed gemodelleerd kunnen worden.

Fosfaatuitspoelingsverliezen die op lange termijn bij een bepaald fosfaatoverschot zijn te verwachten, zijn berekend voor grasland op zand- en veengronden. Geen rekening is gehouden met naijleffecten die op kortere termijn bij fosfaatverzadigde gronden optreden, maar wel met de fosfaattoestand zoals gehanteerd in het bemestingsadvies. De berekende verliezen zijn vaak veel hoger dan de milieukundig acceptabele. De verschillen tussen berekende en milieukundig acceptabele verliezen hangen af van de procesformulering in het model en het criterium voor de waterkwaliteit. De termijn waarop de verliezen het oppervlaktewater bereiken, is voor niet-fosfaatverzadigde zandgronden zeer lang en voor veengronden met krimpscheuren of ondiepe ontwatering zeer kort

Van een aantal gewasgroeimodellen zijn de vergelijkingen beschreven waarmee de door water en nutriënten gelimiteerde gewasopbrengst wordt berekend. Het effect van waterstress op de gewasopbrengst wordt in bijna alle modellen weergegeven als de verhouding tussen de werkelijke en potentiële transpiratie. De modellen verschillen in de wijze waarop de werkelijke transpiratie wordt berekend. De afname van de gewasgroei door stikstoftekort wordt in bijna alle modellen beschreven door een relatie tussen de bruto-droge-stofproduktie en de stikstofinhoud van het gewas, waarbij wordt aangenomen dat een stikstoftekort de gewasgroei beperkt zonder direct het watergebruik te beonvloeden. Stikstofopname wordt in de modellen op verschillende detailniveaus beschreven.

Bij fosfaatevenwichtsbemesting was op een maosperceel van De Marke de fosfaatvoorziening plaatselijk slecht. Ook daalde de fosfaattoestand van alle percelen. Daarom is van een aantal percelen de bodemchemische karakterisering van de fosfaattoestand onderzocht. Vooral de heterogeniteit binnen het perceel van de fractie desorbeerbaar fosfaat veroorzaakt in droge perioden een slechte fosfaatvoorziening. Deze heterogeniteit kan veroorzaakt worden door het aanploegen van de laag vlak onder de bouwvoor meteen hoger ijzergehalte. Omdat fosfaatuitspoeling, fosfaatfixatie en fosfaatimmobilisatie waarschijnlijk gering zijn, zal de daling van de fosfaattoestand zich spoedig stabiliseren, tenzij grond uit diepere lagen wordt bijgemengd.