Foto's: Bert Jansen, Roel Dijkstra, Dacom
Planten moeten zo ongehinderd mogelijk de grond in kunnen en steeds voldoende water hebben. Niet te veel, niet te weinig. Met actief grondwaterpeilbeheer (aGPS) wil de akkerbouwinnovatiegroep HWodKa dat bereiken. Naast andere maatregelen.
Klimaatverandering en intensivering van teelten heeft in de akkerbouw geleid tot een zoektocht naar methoden voor verbetering van de bodemvochthuishouding. Eén van die methoden is drainage in combinatie met subirrigatie, ook wel omgekeerde drainage genoemd. De kracht van deze methode is, dat die ingrijpt op zowel de ontwatering als de bewatering van percelen.
In de basis is bewatering via drains niet nieuw. In de praktijk van alledag wordt dit al veel vaker toegepast. Daarbij wordt het slootpeil opgezet tot boven de drains. De akkerbouwinnovatieclub HWodKa in de Hoeksche Waard is een project gestart om deze methode te verfijnen, het POP3-project HW2O. HWodKa is in 2020 begonnen met de aanleg van de eerste van vijf systemen voor drainage en subirrigatie, zogenoemde aGPS-systemen (actief GrondwaterPeilbeheerSysteem).
Vijf gesloten aGPS-systemen
De vijf aGPS-systemen zijn door twee bedrijven aangelegd. De eerste is van de combinatie Barth-KnowH2O, de andere vier van Heerschap/Promeco. De geschiktheid van de percelen is onderzocht door adviesbureau Delphy. De systemen bestaan uit gangbare drainagebuizen die water in- en uitlaten. Aan de inlaatkant zijn de buizen gekoppeld aan een verdeelbuis, aan de uitlaatzijde aan een verzamelbuis. Het betreft hier dus gesloten systemen, in die zin dat de buizen niet toegankelijk zijn voor onderhoud.
HWodKa heeft voor deze relatief dure gesloten systemen gekozen in de wetenschap dat ingesloten lucht, of vaker nog bodemgas, een belemmering vormt voor de stroming van water door de drains. Een tweede argument is, dat het inlaat- en uitlaatwater dezelfde kant op stroomt, waardoor er minder kans op verstopping is. Nog een argument is, dat het stelsel van drainagebuizen centraal doorgespoeld kan worden. Naar verwachting heeft het gesloten systeem een langere levensduur dan een systeem dat eenzijdig water in- en uitlaat.
De drainagebuizen liggen op 5 meter hart-op-hart en waar mogelijk iets dieper dan de bestaande drainagesystemen. Het onder water houden van de drains is een mogelijkheid om roestvorming te vermijden.
Met de relatief intensieve drainage wordt er op gehoopt dat het bodemprofiel in de winterperiode sneller lucht inlaat na neerslag. Dit in de overtuiging dat dit allerlei biotische (bodemleven) en a-biotische (structuurvorming, denitrificatie) bodemprocessen ten goede komt.
Tekst gaat verder onder de schematische weergaven van aGPS-systemen
Zomerslootpeil is geen grondwaterpeil
Uiteraard is de vlaklegging van een perceel van invloed op de grootte van de peilvakken. Bij veel akkerbouwers heerst de gedachte dat het grondwaterpeil in het perceel min of meer gelijk is aan het zomerpeil in de omringende sloten. Dit klopt in zijn algemeenheid niet. De grondwaterstand vertoont in de regel een dip in de zomerperiode, die tot meer dan 1 meter kan reiken onder het zomerpeil van de omringende sloot.
Het idee is nu om door middel van het bufferen van regenwater en inlaten van slootwater te zorgen dat de grondwaterstand niet zover wegzakt dat de bodem in de bewortelde zone zover uitdroogt dat het gewas niet langer voldoende vocht op kan nemen. Doel is een ongestoorde ontwikkeling van de gewassen. Een maximale bewortelingsdiepte van 30 cm (uien) tot 50 cm wordt wel als richtlijn gehanteerd. Het streven is dan om het vochtgehalte in de bewortelde zone op veldcapaciteit te houden c.q. niet te droog – niet te nat, op basis van info vochtsensoren.
Het aGPS-systeem moet beregening overbodig maken. Hooguit een beregeningsbeurt meteen na het zaaien voor een vlotte de kieming.
Van haspel tot waterhouderij
Het systeem van actief grondwaterpeilbeheer (aGPS) van HWodKa is een vergaande vorm van beheersing van de vochttoestand van de bodem in open grondteelten. In de strijd tegen gevolgen van extreem weer treffen akkerbouwers meer of minder vergaande maatregelen.
- Er worden meer en meer haspelinstallaties aangeschaft en bronnen geslagen.
- Een groeiende groep akkerbouwers experimenteert met druppelirrigatie. Voordeel ten opzichte van beregening met het kanon is een efficiënter gebruik van water, een regelmatiger watervoorziening en minder werk in het seizoen. Nadeel zijn de arbeidspiek in het voorjaar en de kosten van ruim € 1.000 per hectare/jaar.
- Peilgestuurde drainage en regelbare drainage vergroten de watervoorraad in de bodem en kunnen daardoor gebruikt worden om beregening uit te stellen. Met gekoppelde drains en een regelbare put kan water worden vastgehouden, afgevoerd of geïnfiltreerd. Eenmalige kosten ongeveer € 2.500 per hectare.
- Actief grondwaterpeilbeheer is een gesloten drainagesysteem voor ontwatering en bewatering. Bij een drainafstand van 5 meter h.o.h liggen de eenmalige kosten bij peilvakken van pakweg 10 hectare tussen € 4.000 (handbediend) en € 7.000 (volledig geautomatiseerd). Van invloed is of pompen via zonnecellen of uit het net van energie worden voorzien.
- Nog verdergaand peilgestuurde drainage is zoals Alex van Hootegem die in Kruiningen in Zeeland heeft. Hij spreekt van zijn ‘waterhouderij’. Van Hootegem heeft 24 hectare nauw gedraineerd (5 meter). Overtollig regenwater wordt diep in de bodem in een zoetwaterbel gebufferd. Bij droogte wordt de zoetwatervoorraad gebruikt om via drainage de grondwaterspiegel te verhogen. De zoetwaterbel blijft intact, ook bij intensief gebruik. Op een experimentele kavel van 24 hectare kostte het systeem € 10.000 per hectare.
Niet beregenen is beter
Niet beregening met de haspel voorkomt de aanslag op de bodemstructuur door de inslag van waterdruppels, met korstvorming en verslemping tot gevolg. De HWodKa-telers vinden dat het belangrijkste voordeel van bewatering ten op zichte van haspelberegening.
HWodKa heeft gekozen voor een automatische bediening van de pomp voor het inlaten van water. De pompregeling zorgt ervoor dat de pomp wordt ingeschakeld wanneer de grondwater onder het ingestelde, gewenste niveau wegzakt. De pompregeling werkt via telemetrie samen met een dashboard op de smartphone. Het systeem heeft slechts één knop waarmee de gewenste grondwaterstand ingesteld kan worden en waarmee de capillaire aanvoer van water geregeld kan worden. HWodKa heeft als wens dat de ‘gewenste grondwaterstand’ (gws-gew) en de ‘actuele grondwaterstand’ (gws-act) getoond worden op het dashboard.
Vocht in bewortelde zone
Hoewel de grondwaterstand de geregelde grootheid is, gaat het de akkerbouwers in feite om de vochttoestand in de bewortelde zone, althans in het groeiseizoen. Nog liever zouden ze met de zuigspanning als geregelde grootheid werken, maar die laat zich moeilijker meten. Plan is om binnen het project vanaf 20121 het vochtgehalte op verschillende dieptes en de grondwaterstand gaan meten met behulp van de Aqua Pin van Fixeau en Acacia Water Fixeau Pin van AcaciaWater, waarin sensoren voor beide metingen geïntegreerd zijn.
Wanneer volgens de Fixeau Aqua Pin de plant-beschikbare vochtvoorraad in de bewortelde zone op dreigt te raken en geen neerslag verwacht wordt, kan de capillaire aanvoer worden vergroot door de grondwaterstand op te zetten. Uiteindelijk is het doel om data over de vochttoestand, de gewenste en de actuele, samen te brengen op één dashboard.
Het instellen van de gewenste vochttoestand in de bewortelde zone gebeurt dus niet automatisch, maar is gebaseerd op wat bij HWodka ABW wordt genoemd, Algemene Boeren Wijsheid. Het zal dus wat ervaring vergen om te oordelen hoe de grondwaterstand ingesteld moet worden om het gewenste vochtgehalte te bereiken en te handhaven. Uiteraard spelen de weersverwachtingen daarbij een belangrijke rol.
Het systeem Barth-KnowH2o werkte in 2020 technisch naar behoren. Alleen de filters van de pompen vergen inspectie en onderhoud. Omdat er nog geen vochsensren waren werd volstaan met een gewenste grondwaterstand, die ongeveer gelijk of iets hoger was dan het zomerpeil. Alleen het systeem van Barth-KnowH2O werkte in 2020, systeem Heerschap-Promeco is in het najaar 2020 aangelegd en zal in 2021 voor het eerst actief gebruikt worden. De pompen en de telemetrie worden nu geïnstalleerd.
Gelijke opbrengst, zeefbaarder grond
De telers met hun actief grondwaterpeilbeheer haalden opbrengsten die min of meer gelijk waren aan die van beregende percelen in de buurt. Opvallend was dat de grond op aGPS-percelen makkelijker zeefbaar was dan op percelen in de directe omgeving die beregend waren.
Het aGPS-systeem voor ontwatering en bewatering gaat dit jaar zijn tweede teeltseizoen in. De eerste ervaringen zijn positief. De komende jaren moeten meer informatie opleveren voor beantwoording van de vraag in hoeverre met aGPS de bodemvochthuishouding op sub-perceelschaal is beheren. En dan op zo’n manier dat daarmee het gewas en de bodem gediend worden in een klimaat waarin extreme condities steeds vaker voorkomen.
Sluipende achteruitgang bodemkwaliteit aangepakt
Volgens de HWodKa-akkerbouwers is het huidige bodembeheer niet duurzaam. Ze zien een continue, sluipende achteruitgang van de bodemkwaliteit. Een integrale aanpak is nodig, samenwerking en systeeminnovatie: duurzaam bodembeheer. Planten moeten zo ongehinderd mogelijk met hun wortels de grond in kunnen, en steeds over voldoende water kunnen beschikken. Niet te weinig, maar zeker ook niet te veel.
Om die situatie te bereiken kwamen vijf jaar geleden, in maart 2016, de HWodKa-akkerbouwers met hun HW2O-plan om de kwaliteit van hun vaak zware kleigrond in vijf jaar merkbaar te verbeteren. Verlaging van de bodemdruk en een goede vochthuishouding worden als kristallisatiepunten voor algeheel bodemherstel beschouwd. Verlaging van aslasten, verlaging van de bandspanning m.b.v. drukwisselsysemen en bovenoverploegen hebben al bewezen te werken.
Maximale asdruk 10 ton
Concreet begonnen zijn ze in de Hoeksche Waard met het 1bar/100kPa/10ton-criterium, ofwel een maximale bandenspanning van 1 bar, ofwel maximale bodemdruk van 1 kilopascal en een maximale asdruk van 10 ton. Deelnemende akkerbouwers investeerden in kippers met grote lagedrukbanden en drukwisselsystemen, loonwerker Breure in Klaaswaal schafte een overlaadwagen aan.
Ook route-optimalisatie bij veldtransport maakt deel uit van het pakket bodemsparende maatregelen.
Klimaatadaptief bodemvochtbeheer
De peilgestuurde drainage (aGPS) en subirrigatie op vijf percelen om bovenmatige droogte en nattigheid te voorkomen, zijn onderdeel van deze integrale aanpak.Met de aanleg van deze systemen is vorig jaar begonnen. momenteel wordt er de laatste hand aan gelegd.
De georganiseerde aanpak in HWodKa-verband heeft ook tot doel gehad om toegang te krijgen tot Europese en provinciale fondsen ter verbetering van de bodem. Voor aanschaf van aangepaste kippers en de aanleg van de peilgestuurde drainage is in 2019 POP3-subsidie voor plattelandsontwikkeling toegekend.
Samen met waterschap
Overigens kijken de akkerbouwers breder dan naar alleen eigen percelen. Ze willen de samenwerking met het waterschap intensiveren voor het finetunen van het waterbeheer in de polder. Ze redeneren dat wanneer zij hun data uitwisselen met het waterschap, dat het schap dan beter kan anticiperen op vochttekort en -overschot. Ontwateren en bewateren kun je ook niet los zien van afwateren en inlaten.
Medeauteur: Peter Lerink