Resultaten

Case-study: landbouwgebied De Zegge

Authors
Affiliations

Achtergrond

Het natuurgebied De Zegge is een overblijfsel van het laagveen "Geels Gebroekt" in de vallei van de Kleine Nete. In de jaren '60 werd dit gebied grotendeels ontwaterd met een netwerk van sloten om het geschikt te maken voor landbouw. De Kleine Nete werd rechtgetrokken en de Roerdompstraat werd aangelegd als barrière tussen De Zegge en de landbouwgronden. Sindsdien wordt water uit de landbouwgronden gepompt, zodat het grondwaterpeil dieper ligt dan het waterpeil van de Kleine Nete (De Becker, INBO, 2019). In De Zegge en het nabijgelegen natuurgebied Mosselgoren moet het waterpeil echter zo hoog mogelijk worden gehouden. Daarom is er een vijzelpomp geplaatst om het water uit de landbouwgebieden naar een randvaart naar De Zegge te pompen (Van Diggelen & Grootjans, UA, 2019), waar het water op een vrijwel constant niveau wordt gehouden. In de loop der jaren raakten de natuurgebieden hydrologisch geïsoleerd van de rest van de vallei van de Kleine Nete. Die werd gekenmerkt door dikke veenlagen die sinds de middeleeuwen geleidelijk werden ontgonnen (De Becker, 2019) als energiebron, die geleidelijk werd vervangen door steenkool en petroleum (Vanierschot, 2014). Na landontwatering in de jaren '60 is het begon het resterende veen af te breken door contact met zuurstof in de lucht (Van Diggelen & Grootjans, 2019).

De natuurgebieden De Zegge en Mosselgoren maken deel uit van het Habitatrichtlijngebied "Valleigebied van de Kleine Nete met brongebieden, moerassen en heiden" (BE2100026) en het Vogelrichtlijngebied "De Zegge" (BE21000424) (De Becker, 2019). De Zegge is 115 ha groot en is grotendeels eigendom van en volledig beheerd door de Koninklijke Maatschappij voor Dierkunde van Antwerpen (KMDA) (Van Diggelen & Grootjans, 2019). De Vlaamse overheid heeft een aantal natuurbeschermingsdoelstellingen en -prioriteiten vastgelegd voor deze gebieden. Recent werd echter de bezorgdheid geuit dat de natuurgebieden geleidelijk degraderen. De klimaatverandering zorgt voor een toename van het aantal droogtes, waardoor de soorten die afhankelijk zijn van natte omstandigheden verder onder druk komen te staan. Van Diggelen en Grootjans en De Becker wijzen ook naar de pompen en grachten van de watering, al vraagt Wyseure (2022) om een gedegen geohydrologische studie om een aantal veronderstellingen te staven. Zo’n studie werd eerder reeds besteld door het Agentschap Natur en Bos en werd toegekend aan het studiebureau Witteveen+Bos ("Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurreservaat De Zegge" ). Deze studie ontwikkelt eerst een numerisch geohydrologisch grondwatermodel om zo oa de freatische grondwaterstanden te simuleren. Dat model wordt gekalibreerd met metingen in peilbuizen in het gebied. Wanneer deze kalibratie afgerond is, kan aangenomen worden dat zo’n model de beste schatting is van de huidige grondwaterstromingen en stand in het hele gebied, zoals het actueel beheerd wordt, met de onzekerheden die daar steeds bijhoren. Vervolgens kan dit numerisch model ook gebruikt worden om te voorspellen wat de gevolgen zouden zijn van het wijzigen van een of meerdere waterbeheersmaatregelen in het gebied: het uitschakelen van pompen of het plaatsen of wegnemen van stuwen. Op die manier kan men dus voorspellingen maken van de impact van bepaalde maatregelen op grondwaterstanden in

Zo’n studie werd eerder reeds besteld door het Agentschap Natur en Bos en werd toegekend aan het studiebureau Witteveen+Bos ("Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurreservaat De Zegge"). Deze studie ontwikkelt eerst een numerisch geohydrologisch grondwatermodel om zo oa de freatische grondwaterstanden te simuleren. Dat model wordt gekalibreerd met metingen in peilbuizen in het gebied. Wanneer deze kalibratie afgerond is, kan aangenomen worden dat zo’n model de beste schatting is van de huidige grondwaterstromingen en stand in het hele gebied, zoals het actueel beheerd wordt, met de onzekerheden die daar steeds bijhoren. Vervolgens kan dit numerisch model ook gebruikt worden om te voorspellen wat de gevolgen zouden zijn van het wijzigen van een of meerdere waterbeheersmaatregelen in het gebied: het uitschakelen van pompen of het plaatsen of wegnemen van stuwen. Op die manier kan men dus voorspellingen maken van de impact van bepaalde maatregelen op grondwaterstanden in het gebied.

Volledige hydrologische isolatie van de natuurgebieden van de activiteiten in de landbouwgebieden is in de praktijk niet mogelijk, vermits grondwater via de ondergrond verbonden blijft tussen de twee gebieden. Een hydrologische isolatie zou een peperduur project zijn met ondergrondse hydrologische schermen of andere zeer verregaande ingenieurstechnische maatregelen, wat praktisch en financieel niet wenselijk is. Om de natuurgebieden te herstellen heeft De Becker (INBO, 2019) voorgesteld om het landbouwgebied ten het noorden van De Zegge en de Mosselgoren opnieuw te vernatten door de gemiddelde grondwaterstand te verhogen met 60 cm. Van Diggelen & Grootjans (UA, 2019) adviseerden om het pompen in de watering/het landbouwgebied ten noorden van De Zegge te stoppen en de grondwaterstanden te verhogen naar het maaiveld. Beide studies concludeerden dat landbouw bij deze saneringsstrategieën niet meer mogelijk zou zijn.

Daarom bestelde het Departement Landbouw en Visserij van de Vlaamse overheid in 2022 deze studie om een modelkader te ontwikkelen dat het effect van de grondwaterstanden op de landbouwactiviteiten in het gebied rond De Zegge-Mosselgoren te beoordelen. Helaas was een analyse van verschillende toekomstige grondwaterscenario's uiteindelijk niet mogelijk binnen de voorziene tijd wegens sterke vertragingen in de "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurreservaat De Zegge" uitgevoerd door het studiebureau Witteveen+Bos, in opdracht van het Agentschap Natuur en Bos. Wij hebben echter slechts de preliminaire resultaten van hun gekalibreerde grondwatermodel (versie december 2022) voor de huidige situatie gebruikt om te laten zien hoe het modelkader in dit gebied kan worden gebruikt.

Methodologie

Studiegebied

Ligging van het studiegebied, waaronder het Habitatrichtlijngebied “Valleigebied van de Kleine Nete met brongebieden, moerassen en heiden” (BE2100026), kanalen, rivieren en ligging centraal pompstation en vijzelpomp.

Figure 1:Ligging van het studiegebied, waaronder het Habitatrichtlijngebied “Valleigebied van de Kleine Nete met brongebieden, moerassen en heiden” (BE2100026), kanalen, rivieren en ligging centraal pompstation en vijzelpomp.

Het studiegebied beslaat ongeveer 2802 ha en ligt in het noordoosten van de provincie Antwerpen, in de omgeving van Geel. Het valt samen met het studiegebied van de "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurreservaat De Zegge" uitgevoerd door het studiebureau Witteveen+Bos. Hydrologisch gezien ligt het gebied in de vallei van de Kleine Nete, met in het zuiden het kanaal Bocholt-Herentals. Het studiegebied omvat het Habitatrichtlijngebied "Valleigebied van de Kleine Nete met brongebieden, moerassen en heiden" (BE2100026), waarin de natuurgebieden De Zegge en Mosselgoren zijn gelegen. Deze gebieden worden omringd door landbouwgrond. Een centraal gemaal gelegen aan de noordgrens van De Zegge ( 51° 11' 52.62" N, 4° 54' 26.98" E) maakt de ontwatering van de landbouwgronden mogelijk, en een vijzel ( 51° 12' 2.06" N, 4° 56' 8.53" E) pompt het water uit de landbouwsloten terug naar het natuurgebied De Zegge. De gemiddelde maandelijkse neerslag varieert van 30 mm in april tot 78 mm in augustus, en de gemiddelde temperatuur varieert van 19 °C in juli tot 4 °C in januari (Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek (GCO), 2010-2021).

Overzichtsbeelden van landbouwland, centraal pomphuis, vijzelpomp en waterpeilmeting aan de vijzelpomp.

Figure 2:Overzichtsbeelden van landbouwland, centraal pomphuis, vijzelpomp en waterpeilmeting aan de vijzelpomp.

Landbouw

Volgens de "landbouwgebruikskaart" van 2021 (dept. L&V, 2021) worden in het studiegebied vooral gras (41%), voedermaïs (24%), klaver (11%), korrelmaïs (7%) en aardappel (6%) verbouwd.

Landbouwgebruik in 2021 in het studiegebied.

Figure 3:Landbouwgebruik in 2021 in het studiegebied.

Bodemtextuur

De bodem in het studiegebied is dominant zand en lemig zand volgens de Digitale Bodemkaart van het Vlaamse Gewest (VPO, 2017). Voor de ontwatering van het gebied in 1960 was de bodem voornamelijk zand/veen of veen (Van Diggelen & Grootjans, UA, 2019). Na ontwatering van het land is een groot deel van het resterende veen afgebroken. In het natuurgebied De Zegge komen nog veengronden voor volgens de bodemkaart. Voor een gedetailleerde kartering van de locatie en dikte van veenlagen, zouden radiometrische data samen met optische satellietdata gecombineerd kunnen worden, zoals in O’Leary et al. (2023). De voor modellering beschikbare bodemprofielen, gepresenteerd in het hoofdstuk Modelkader om het effect van de grondwaterstand op de landbouwpraktijk te evalueren paragraaf 3.3.1, zijn minder gedetailleerd en bevatten geen informatie over veen in dit gebied.

Bodemtextuur in het studiegebied volgens de Digitale Bodemkaart van het Vlaamse Gewest.

Figure 4:Bodemtextuur in het studiegebied volgens de Digitale Bodemkaart van het Vlaamse Gewest.

Bodemtextuur in het studiegebied volgens de bodemeigenschappen gebruikt in het model.

Figure 5:Bodemtextuur in het studiegebied volgens de bodemeigenschappen gebruikt in het model.

Grondwater

De onderstaande kaart toont de gemiddelde grondwaterstand in het studiegebied (voorlopige resultaten van de ecohydrologische studie van Witteveen+Bos, December 2022). Daaruit wordt duidelijk dat in de huidige toestand, de gemiddelde grondwaterstanden in de natuurgebieden ondieper zijn dan 50 cm (donkergroen). In het landbouwgebied ten noorden van de Zegge overwegend tussen 50 cm en 100 cm diep (lichtgroen) en in het hoger gelegen landbouwgebied ook dieper dan 100 cm (licht oranje). Dit komt overeen met de vaststellingen uit een eerdere studie van Backx et al. (2012) in de periode 2005-2010, waar de gemeten gemiddelde grondwaterstanden in de landbouwgebieden tussen 90 cm en 150 cm lagen, en minder dan 30 cm in het natuurgebied De Zegge. In het hele studiegebied van de ecohydrologische studie gaan de gemiddelde grondwaterstanden nergens dieper dan 300 cm, en schommelen ze gemiddeld tussen 50 cm in de winter en 110 cm in de zomer gebaseerd op de kaarten van het gemiddeld hoogste grondwaterstanden (GHG) en gemiddeld laagste grondwaterstanden (GLG).

Gemiddelde grondwaterstanden in het studiegebied op basis van de voorlopige resultaten van "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurgebied De Zegge" (Witteveen+Bos). Er zij op gewezen dat dit geen definitieve resultaten zijn en dat het rapport van deze studie moet worden geraadpleegd voor verder gebruik.

Figure 6:Gemiddelde grondwaterstanden in het studiegebied op basis van de voorlopige resultaten van "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurgebied De Zegge" (Witteveen+Bos). Er zij op gewezen dat dit geen definitieve resultaten zijn en dat het rapport van deze studie moet worden geraadpleegd voor verder gebruik.

Gemiddeld hoogste grondwaterstanden (GHG) in het studiegebied op basis van de voorlopige resultaten van "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurgebied De Zegge" (Witteveen+Bos). Er zij op gewezen dat dit geen definitieve resultaten zijn en dat het rapport van deze studie moet worden geraadpleegd voor verder gebruik.

Figure 7:Gemiddeld hoogste grondwaterstanden (GHG) in het studiegebied op basis van de voorlopige resultaten van "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurgebied De Zegge" (Witteveen+Bos). Er zij op gewezen dat dit geen definitieve resultaten zijn en dat het rapport van deze studie moet worden geraadpleegd voor verder gebruik.

Gemiddeld laagste grondwaterstanden (GLG) in het studiegebied op basis van de voorlopige resultaten van "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurgebied De Zegge" (Witteveen+Bos). Er zij op gewezen dat dit geen definitieve resultaten zijn en dat het rapport van deze studie moet worden geraadpleegd voor verder gebruik.

Figure 8:Gemiddeld laagste grondwaterstanden (GLG) in het studiegebied op basis van de voorlopige resultaten van "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor Natuurgebied De Zegge" (Witteveen+Bos). Er zij op gewezen dat dit geen definitieve resultaten zijn en dat het rapport van deze studie moet worden geraadpleegd voor verder gebruik.

De gedetailleerde vernattingsscenario’s waren nog niet beschikbaar bij het beëindigen van deze studie. Het is duidelijk dat indien een grondwaterverhoging van 60 cm wordt gerealiseerd over het hele landbouwgebied ten noorden van de Zegge (zoals voorgesteld in De Becker (INBO, 2019)), dit zou resulteren in een grondwatertafel net onder of zelfs boven het bodemoppervlak. In het westelijke deel van het landbouwgebied rond de roerdompstraat zou dat lokaal zelfs resulteren in water dat meer dan een halve meter boven het bodemoppervlak. Het is dus nodig om meer realistische en gedetailleerde scenario’s te bekomen voor het gebied om vervolgens de impact op landbouw in te kunnen schatten.

Van Diggelen & Grootjans (2019) rapporteerden 20 grondwateronttrekkingen in de nabijheid van De Zegge. De meeste van deze onttrekkingen zijn klein, in de orde van 10000 m3.j\-1 , en enkele zijn groter dan 25000 m3.j\-1 . Volgens de op het webportaal van de DOV beschikbare informatie over de verleende vergunningen voor het onttrekken van grondwater zijn er momenteel 27 actieve vergunde grondwateronttrekkingen binnen het studiegebied, meestal kleiner dan 20000 m3.j\-1. Meer informatie hierover zal wellicht beschikbaar zijn in de ecohydrologische studie.

Huidige vergunde grondwateronttrekkingen in het studiegebied. Bron: DOV

Figure 9:Huidige vergunde grondwateronttrekkingen in het studiegebied. Bron: DOV

Modelkader

Het model SWAP-WOFOST is toegepast op perceelsniveau, volgens de eerder beschreven methodiek en datalagen (Modelkader om het effect van de grondwaterstand op de landbouwpraktijk te evalueren). We konden geen modelkalibratie en -validatie uitvoeren voor dit gebied, aangezien er geen historische gegevensreeksen over de opbrengst publiek beschikbaar zijn. In totaal zijn 1282 simulaties uitgevoerd, elk corresponderend met elk landbouwperceel. Deze simulaties werden uitgevoerd voor gras en voedermaïs, de dominante gewassen in het gebied (65% van het landbouwareaal). De outputvariabelen van het model waren de potentiële en actuele gewasopbrengst en informatie over welk type stress voor welk aandeel van de opbrengstvermindering instond (droogtestress, zuurstofstress of indirecte effecten) in elk jaar.

Locatie van de SWAP-WOFOST simulaties. Elke stip stelt één modelrun voor.

Figure 10:Locatie van de SWAP-WOFOST simulaties. Elke stip stelt één modelrun voor.

Resultaten en discussie - huidige toestand

De volgende resultaten omvatten de analyse van de huidige gemiddelde situatie, gebaseerd op historische weersomstandigheden en bodeminformatie zoals in de regionale analyse, maar met grondwaterstanden gesimuleerd met een lokaal gekalibreerd grondwatermodel (Ecohydrologische studie Witteveen+Bos), voor de periode 2010 - 2021 (opnieuw gebruikt als sinusfuncties met GLG/GHG als amplitude, zoals uitgelegd in Modelkader om het effect van de grondwaterstand op de landbouwpraktijk te evalueren, 3.4.1). Meer details over hoe de huidige grondwaterstanden werden bekomen zijn te vinden in de ecohydrologische studie van Witteveen+Bos. In principe stelt deze de huidige situatie toestand voor inclusief de werking van de pompen, grachten en centraal gemaal in het landbouwgebied ten noorden van De Zegge tot aan de Kleine Nete.

Meteorologische omstandigheden

Het neerslagtekort (P-ET0) in het studiegebied van 2010 tot 2021 is weergegeven in onderstaande figuur. Positieve waarden betekenen meer neerslag dan verdamping door het referentiegewas, en negatieve waarden wijzen op een grotere nood aan water dan wat er aan neerslag is gevallen. In het algemeen valt er in dit gebied meer neerslag dan gemiddeld in Vlaanderen. 2016 en 2021 zijn natter, en de periode 2018-2020 is droog, maar minder droog dan de mediaan van Vlaanderen.

Jaarlijks neerslagtekort (P-ET0) in het studiegebied, voor de periode 2010 - 2021.

Figure 11:Jaarlijks neerslagtekort (P-ET0) in het studiegebied, voor de periode 2010 - 2021.

Opbrengst, opbrengstreductie en type stress

Volgende figuur toont de gemiddelde gesimuleerde droge stof opbrengst voor gras en voedermaïs, voor de periode 2010 - 2021, samen met de standaarddeviatie van de actuale opbrengst (Yact) weergegeven met de zwarte foutbalken, en de opbrengstvermindering als gevolg van waterstress en indirecte effecten. De gesimuleerde potentiële opbrengst (grijs) stelt de opbrengst voor in dat jaar bij de geldende weersomstandigheden, maar ideale vochtomstandigheden in de bodem (geen stress). De gesimuleerde actuele opbrengst (groen) stelt de oogst voor met de geldende grondwaterstand op een bepaald perceel (hier dus de huidige toestand zoals bekomen met het gekalibreerd grondwatermodel van de ecohydrologische studie). Rechts zien we de relatieve opbrengstvermindering ( REDTOT=REDdir+REDind=(YpotYactYpot)100+REDindRED_{TOT}= RED_{dir} + RED_{ind} = (\frac{Y_{pot}-Y{act}}{Y_{pot}})*100 + RED_{ind} ) uitgedrukt in %. De kleuren stellen het relatieve aandeel van de verschillende stresstypes (T) in de opbrengstvermindering van een specifiek jaar voor. Daarvoor gaan we ervan uit dat de opbrengstvermindering evenredig is met de vermindering van de transpiratie (T). De opbrengstvermindering uitgedrukt in % voor elk stresstype is dan Tdry(TpotTact)REDdir\frac{Tdry}{(Tpot-Tact)}*RED_{dir} (droogtestress, rood), en Twet(TpotTact)REDdir\frac{Twet}{(Tpot-Tact)}*RED_{dir} (zuurstofstress, blauw). Zo waren in 2015 voor voedermaïs de maximale potentiële opbrengst en actuele opbrengst respectievelijk 17,9 ton ha\-1 en 14,2 ton ha\-1. Dat is een verschil van 20,5 %, waarvan 4,1 % veroorzaakt werd door droge-droogtestress, 10,4 % door zuurstofstress en 6,0 % door indirecte effecten.

De simulaties laten een hoge opbrengstvariabiliteit door de jaren heen zien, vooral in 2011-2012, 2014-2016 en 2021. Voor de jaren 2015 (normaal), 2018 (droog) en 2021 (nat), dus voor de huidige situatie en niet voor de situatie bij vernattingscenario’s, de gesimuleerde drogestofopbrengst (groene balk in de figuur) van gras in het studiegebied gemiddeld respectievelijk 11,9 ton.ha\-1, 13,8 ton.ha\-1, en 12 ton.ha\-1, en de gesimuleerde voedermaïsopbrengst respectievelijk 14,2 ton.ha\-1, 16,6 ton.ha\-1 en 13,7 ton.ha\-1. De gemiddelde drogestofopbrengst in België, alle grondsoorten gemengd, bedraagt ongeveer 13,5 ton.ha\-1 voor gras (ILVO, 2022), en 14,8 ton.ha\-1 voor voedermaïs (bij een drogestofopbrengst van 65%) (STATBEL, 2022).

Variatie van gesimuleerde jaarlijkse opbrengst en opbrengstreducties voor gras en voedermaïs zoals gesimuleerd door SWAP-WOFOST in het gebied. De linkse grafieken tonen de potentiële (Ypot,max) en actuele (Yact) opbrengst in ton.ha\-1. De gemiddelde actuele opbrengst vertegenwoordigt alle percelen van het studiegebied. De zwarte balkjes geven de standaarddeviatie van deze opbrengst weer tussen de verschillende percelen. In de rechtse grafieken zien we de relatieve totale opbrengstvermindering (REDTOT= (Ypot,max-Yact / Ypot,max)*100) uitgedrukt in %. De kleuren stellen het relatieve aandeel van de verschillende stresstypes in de opbrengstvermindering voor. De opbrengstvermindering als gevolg van indirecte effecten (lichtbruin) in % is REDind= (Ypot,max-Ypot / Ypot,max)*100 (zie sectie 2.3.2 ). Voor het berekenen van de opbrengstvermindering door directe effecten gaan we ervan uit dat de opbrengstvermindering evenredig is met de vermindering van de transpiratie (T). De opbrengstvermindering uitgedrukt in % voor elk stresstype is dan (Tdry/(Tpot-Tact))*(REDTOT - REDind)(droogtestress, rood), en (Twet/(Tpot-Tact))*(REDTOT - REDind)(zuurstofstress, blauw).

Figure 12:Variatie van gesimuleerde jaarlijkse opbrengst en opbrengstreducties voor gras en voedermaïs zoals gesimuleerd door SWAP-WOFOST in het gebied. De linkse grafieken tonen de potentiële (Ypot,max) en actuele (Yact) opbrengst in ton.ha\-1. De gemiddelde actuele opbrengst vertegenwoordigt alle percelen van het studiegebied. De zwarte balkjes geven de standaarddeviatie van deze opbrengst weer tussen de verschillende percelen. In de rechtse grafieken zien we de relatieve totale opbrengstvermindering (REDTOT= (Ypot,max-Yact / Ypot,max)*100) uitgedrukt in %. De kleuren stellen het relatieve aandeel van de verschillende stresstypes in de opbrengstvermindering voor. De opbrengstvermindering als gevolg van indirecte effecten (lichtbruin) in % is REDind= (Ypot,max-Ypot / Ypot,max)*100 (zie sectie 2.3.2 ). Voor het berekenen van de opbrengstvermindering door directe effecten gaan we ervan uit dat de opbrengstvermindering evenredig is met de vermindering van de transpiratie (T). De opbrengstvermindering uitgedrukt in % voor elk stresstype is dan (Tdry/(Tpot-Tact))*(REDTOT - REDind)(droogtestress, rood), en (Twet/(Tpot-Tact))*(REDTOT - REDind)(zuurstofstress, blauw).

De opbrengst varieert substantieel in de tijd voor een grondwatertafel, vooral bij voedermaïs. Dit is vooral te verklaren door de weersomstandigheden in de regio (en in Vlaanderen). De uiteindelijke gesimuleerde opbrengst (groen) is vrij hoog in vergelijking met de potentiële opbrengst (lichtgrijs) in de meeste jaren, en de totale opbrengst is hoger in droge dan in natte jaren. Hieruit blijkt dat het agrarisch waterbeheer in de meeste situaties optimale omstandigheden biedt voor de landbouw, wat overeenstemt met wat de plaatselijke landbouwers ervaren. Het is echter een delicaat evenwicht. De oogstvermindering in natte perioden hangt samen met de ondiepe grondwaterspiegel in het studiegebied, die bij overvloedige regenval zuurstofstress (blauwe kleur in de figuur) in de gewassen veroorzaakt. Bij gras is de gemiddelde opbrengstvermindering altijd minder dan 30 % en wordt grotendeels veroorzaakt door zuurstofstress (te natte omstandigheden). In voedermaïs lopen de opbrengstverliezen op tot 50 % in 2016, en ongeveer 30 % in 2021, en ook hoofdzakelijk door zuurstofstress. Het groeiseizoen in 2016 werd gekenmerkt door te natte omstandigheden in het voorjaar en droge omstandigheden in de volgende maanden. Dit maakte het gewas kwetsbaarder maakte voor droogte in de volgende maanden. Indirecte effecten (bruin) zijn bij voedermaïs belangrijker dan bij gras, hoewel zij niet meer dan 7% opbrengstvermindering veroorzaken.

Cumulatief neerslagtekort (P-ET0) gedurende 2016. In de grafiek is de periode mei - oktober gemarkeerd. De blauwe lijn geeft de cumulatieve P-ET0 in het studiegebied weer terwijl de zwarte lijn de gemiddelde cumulatieve P-ET0 in Vlaanderen weergeeft van alle jaren samen (2010-2021).

Figure 13:Cumulatief neerslagtekort (P-ET0) gedurende 2016. In de grafiek is de periode mei - oktober gemarkeerd. De blauwe lijn geeft de cumulatieve P-ET0 in het studiegebied weer terwijl de zwarte lijn de gemiddelde cumulatieve P-ET0 in Vlaanderen weergeeft van alle jaren samen (2010-2021).

Relatie tussen opbrengstvermindering en grondwatertafel

Waar bovenstaande figuur een gemiddeld gedrag voor het hele studiegebied weergeeft, toont de figuur hieronder de relatie tussen de totale opbrengstvermindering van gras en voedermaïs op in 2015, 2018 en 2021 en de gemiddelde grondwaterstanden in elk individueel perceel (zoals gesimuleerd door het gekalibreerde grondwatermodel van de ecohydrologische studie voor het huidige waterbeheer). De stippen geven de simulaties voor de drie jaren in alle percelen van het studiegebied weer. De lijnen beschrijven de gemiddelde trend van de simulaties van de drie voorbeeldjaren (2015-groen/normaal, 2018-rood/droog, 2021-blauw/nat). Zo wordt duidelijk dat de optimale grondwaterstand niet enkel bepaald wordt door bodem en teelt, maar ook door het weer. In het natte jaar 2021 komt de maximale opbrengst bijvoorbeeld voor bij een lagere grondwaterstand dan in het droge jaar 2018. De opbrengst neemt in alle jaren sterk af bij grondwaterstanden boven de 80 cm.

Relatie tussen gemiddelde grondwaterstanden en opbrengstreducties, in 2015, 2018 en 2021, voor gras en snijmaïs. De stippen achteraan geven de simulatieresultaten van alle percelen voor de drie jaren weer, en de gekleurde lijnen geven het gemiddeld gedrag weer op basis van de simulaties van elk jaar. De zwarte lijn vertegenwoordigt de gemiddelde relatie van alle gesimuleerde jaren (2010 tot 2021) gecombineerd.

Figure 14:Relatie tussen gemiddelde grondwaterstanden en opbrengstreducties, in 2015, 2018 en 2021, voor gras en snijmaïs. De stippen achteraan geven de simulatieresultaten van alle percelen voor de drie jaren weer, en de gekleurde lijnen geven het gemiddeld gedrag weer op basis van de simulaties van elk jaar. De zwarte lijn vertegenwoordigt de gemiddelde relatie van alle gesimuleerde jaren (2010 tot 2021) gecombineerd.

De snijpunten tussen de gekleurde lijn van elk jaar en de horizontale zwarte stippellijnen illustreert het effect op de opbrengstvermindering in droge en natte jaren, voor de situaties van ondiep grondwater (50 cm) en dieper grondwater (200 cm). Bij een ondiep grondwaterpeil van 50 cm is de opbrengstvermindering in een droog jaar lager en in een nat jaar hoger. Het omgekeerde doet zich voor bij een diepere grondwaterstand van 200 cm, waar de opbrengstvermindering in een nat jaar veel lager is. Op veel plaatsen waar het grondwaterpeil ondieper is dan 50 cm, is er nog steeds gewasopbrengst, maar met een lage rentabiliteit doordat er belangrijke opbrengstreducties gaan optreden. Bij kleine stijgingen van het grondwaterpeil neemt de opbrengst drastisch af tot een niveau waarop de teelt niet meer rendabel is. Deze relaties variëren bij verschillende weersomstandigheden (cfr de gekleurde lijnen van verschillende jaren zijn niet identiek), maar zijn ook afhankelijk van de specifieke eigenschappen van de verschillende gewasvariëteiten. In deze studie maakten we geen onderscheid tussen variëteiten binnen een soort gewas en vergeleken we enkel gewassen onderling.

In de huidige situatie, gebaseerd op de resultaten van een ~10-jarige periode, is het grondwaterpeilbeheer in het gebied optimaal voor de huidige landbouwactiviteiten (gras en voedermaïs), vooral in droge jaren en resulteert ook nu al bij natte jaren al in beperkingen. Dit blijkt uit de simulaties, maar ook uit gesprekken met de landbouwers zelf tijdens workshops in 2022. Mocht de grondwaterstand stijgen door vernattingsmaatregelen zoals voorgesteld in eerdere studies (Van Diggelen & Grootjans, UA, 2019; De Becker, INBO, 2019), dan zal dit zeker gevolgen hebben voor de rendabiliteit van de huidige teelten op de landbouwgronden ten noorden van de Zegge. Uit bovenstaande figuur blijkt immers duidelijk dat bij grondwaterstanden boven de 50 cm, de oogst drastisch afneemt.

Volgende stappen: impact van vernattingsscenario’s

In de toekomst kan het in deze studie ontwikkelde modelkader worden gebruikt om de impact van verschillende grondwaterstandsscenario's op de conventionele landbouwteelten te beoordelen. Concreet zal de zullen die scenario’s gegenereerd worden met het gekalibreerde grondwatermodel uit de ecohydrologische studie. Met dat model kan immers de impact van het stilleggen van pompen of andere maatregelen doorgerekend worden en kan een simulatie gemaakt worden van hoe dat in het hele gebied de grondwaterstanden zal beïnvloeden. Die gesimuleerde grondwaterstanden voor verschillende scenario’s kunnen dan weer gebruikt worden om met dit modelkader de impact op landbouwteelten te berekenen.

Conclusies

Het model SWAP-WOFOST werd toegepast op perceelsniveau in het studiegebied rond De Zegge-Mosselgoren om de opbrengstvariabiliteit van gras en voedermaïs te evalueren. Dit gebeurde mbv de huidige grondwaterstanden zoals bekomen met het gekalibreerde grondwatermodel van de ecohydrologische studie, en verder met dezelfde modelinput als beschreven in het hoofdstuk Modelkader om het effect van de grondwaterstand op de landbouwpraktijk te evalueren.

Verschillen in meteorologische condities tussen de jaren veroorzaakt een grote opbrengstvariabiliteit over de jaren heen, vooral voor voedermaïs. Ondiepe grondwaterniveaus in het studiegebied veroorzaken zuurstofstress in gewassen in natte jaren, maar zijn gunstig voor de gewasproductie in droge jaren. In het algemeen is zuurstofstress de belangrijkste oorzaak van opbrengstvermindering in dit gebied. De totale opbrengstvermindering door te droge of te natte omstandigheden en door indirecte effecten (korter groeiseizoen) bedraagt voor beide gewassen tot 30% bij de huidige grondwaterstanden en het huidige klimaat, behalve voor voedermaïs in 2016 waar er tot 50% opbrengstreductie was, vooral door zuurstofstress.

In de huidige situatie is het agrarisch waterbeheer in het gebied optimaal voor landbouwactiviteiten in droge jaren, maar veroorzaken zij soms al beperkingen in natte jaren. Dit komt overeen met de praktijkervaringen van de betrokken landbouwers in het gebied. Gedetailleerde conclusies over het effect van stijgende grondwaterstanden als gevolg van vernattingsstrategieën op de landbouw in het studiegebied kunnen uit deze studie nog niet worden getrokken, aangezien de scenario's nog niet klaar waren. Dit kan in de toekomst verder worden geëvalueerd aan de hand van de grondwaterstandscenario's uit de "Ecohydrologische studie: basis voor herstelmaatregelen voor natuurgebied De Zegge" met het hier uitgewerkte modelkader. Daartoe is het voor de Vlaamse omstandigheden aangepaste model SWAP-WOFOST met bijbehorende documentatie vrij beschikbaar in de github repository van PEILIMPACT.

Referenties

Backx, H., MeireP., Van Diggelen, R. (2011). Ecohydrologie van De Zegge. Een beschrijving over de tijdsperiode 2005-2010. Rapport Universiteit Antwerpen, Onderzoeksgroep Ecosysteembeheer, ECOBE 012-R156

De Becker, P. (2019). Ecologisch onderbouwde scenario’s voor moerasontwikkeling en hydrologisch herstel in De Zegge en Mosselgoren [Techreport]. Instituut Natuur- en Bosonderzoek (INBO). https://www.vlaanderen.be/inbo/publicaties/ecologisch-onderbouwde-scenario-s-voor-moerasontwikkeling-en-hydrologisch-herstel-in-de-zegge-en-mosselgoren

Vanierschot, L. (2014). Soil organic carbon in the landscape: relation with natural and anthropogenic gradients in the Campine region. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.3085.7446

VPO. (2017). Digitale bodemkaart van het Vlaams Gewest: bodemtypes. https://www.geopunt.be/catalogus/datasetfolder/a1547a01-b9fc-40fa-a2eb-009a39c02c7b

O’Leary, D., Brown, C., Healy, M. G., Regan, S., & Daly, E. (2023). Observations of intra-peatland variability using multiple spatially coincident remotely sensed data sources and machine learning. Geoderma, 430, 116348. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116348

ILVO. (2022). Vergelijkende tabel van kenmerken van grassoorten - Rassenlijst. https://rassenlijst.ilvo.vlaanderen.be/en/comparison-of-grass-variety-characteristics

STATBEL. (2022). Land- en tuinbouwbedrijven. https://statbel.fgov.be/nl/themas/landbouw-visserij/land-en-tuinbouwbedrijven

Van Diggelen, R., & Grootjans, A. P. (2019). Bedreigingen en herstelmogelijkheden van het KMDA reservaat “De Zegge”, Onderzoeksgroep Ecosysteembeheer, ECOBE 019-R233 [Techreport]. https://pure.rug.nl/ws/portalfiles/portal/80198493/Experteninschatting_Ecohydrologie_Zegge_1_.pdf

Wyseure, G. (2022). Beschouwingen over de Zegge. Juni 2022.

References
  1. Vanierschot, L. (2014). Soil organic carbon in the landscape: relation with natural and anthropogenic gradients in the Campine region. Unpublished. 10.13140/RG.2.1.3085.7446