header

donderdag, 08 november 2018 10:33

Aandacht nodig voor effect mossen op grondwaterbalans

Sommige mossen en korstmossen verdampen minder dan kale zandbodem. Zo blijkt uit een promotiestudie naar dit fenomeen. Dit is van belang voor instandhouding van een goede grondwaterbalans. Mossen verdienen alle aandacht.

Volgens verschillende klimaatprojecties verschuift een deel van de neerslag in Nederland van de zomer naar de winter en neemt de beschikbare energie om water te verdampen toe. Dit betekent dat droge periodes vaker voorkomen en extremer worden.
Wat de effecten van deze meteorologische veranderingen zijn op de waterhuishouding van natuurgebieden op hoge zandgronden is slecht bekend. Dat komt door het gebrek aan kennis over de verdamping van de verschillende begroeiingstypen, vooral in vroege successiestadia (kaal zand, mos, gras en heide). Gemiddeld verdwijnt twee keer zoveel water onzichtbaar via verdamping dan rivieren zichtbaar afvoeren naar zee. Omdat verdamping een grote post is in de waterbalans, hebben ogenschijnlijk kleine veranderingen in verdamping grote gevolgen voor het grondwatersysteem. Zo is 80 mm verdamping in een gebied als de Veluwe maar liefst gelijk aan alle drinkwateronttrekkingen van de Veluwe ten behoeve van circa 2 miljoen mensen. Accurate cijfers van verdamping zijn nodig om het watersysteem op hoge zandgronden te begrijpen en te beheren. Hydrologische modellen kunnen hiermee worden verbeterd en het beheer van de vegetatie zodanig worden aangepast, dat de voorraad grondwater toeneemt. Dit kan ten goede komen aan de watervoorziening van de landbouw, de natuur en de drinkwatervoorziening.

Verdamping van mossen
Mossen zijn volop aanwezig in verschillende successiestadia op hoge zandgronden. Bijvoorbeeld als pioniervegetatie tussen het kale zand of als ondergroei in heideterreinen. Wetenschappers veronderstellen meestal dat meer biomassa leidt tot meer verdamping. Het is dan ook opmerkelijk dat wij op basis van laboratoriumexperimenten, veldmetingen en modelsimulaties vonden dat sommige mossen en korstmossen minder verdampen dan een kale zandbodem. Terwijl altijd werd aangenomen dat kaal zand het minste verdampt; circa 250 mm/j, tegenover 550 mm/j voor bijvoorbeeld een vochtig grasland: een verschil van 3000 m3/ha/j, wat gelijk is aan het jaarlijkse leidingwatergebruik van bijna zeventig mensen. Volgens het onderzoek verdampen mossen jaarlijks 62 mm meer tot 91 minder dan kaal zand, afhankelijk van het soort mos. Dit resultaat is van belang voor de grondwateraanvulling, dat deel van de neerslag dat niet verdampt maar doorsijpelt naar het grondwater: met een jaarlijkse neerslag van 820 mm leiden deze verdampingsverschillen tot respectievelijk 11 procent minder en
16 procent meer aanvulling dan die van kaal zand. Als mossen dan ook voorkomen in droge duingebieden, is het belangrijk om aan dit soort verschillen aandacht te geven. De uitkomsten zijn bovendien van grote praktische waarde: het betekent bijvoorbeeld dat het stimuleren van het mosrijke Europese habitattype grijze duinen niet alleen van belang is voor de biodiversiteit, maar ook voor de grondwateraanvulling.

Effecten van droogte
Verdamping wordt gedreven door bijvoorbeeld zonnestraling, de luchtvochtigheid en de windsnelheid. Voor de verschillende begroeiingstypen zijn deze drijvende mechanismen gekwantificeerd door verschillende meteorologische stations in te richten. Tijdens de meetcampagne in 2013 vond eind juli een droge periode plaats (met een herhalingstijd van vijf jaar). Van deze periode is gemeten wat het effect op de verdamping van gras en heide is geweest. Direct na de droge periode stierf een deel van de gras- en heidebegroeiing af waardoor tijdens de rest van het jaar de verdamping daalde met 7 tot 9 procent (ongeveer 29 mm). Zonder rekening te houden met de terugkoppelingen van droge perioden op verdamping, wordt de verdamping dus overschat. We verwachten dat het afsterven van de begroeiing een nog sterker effect heeft gehad op de verdamping in de droge zomer van 2018 en dat dit effect de komende jaren nog zal doorwerken, totdat de vegetatie zich heeft hersteld.

Dichtgroeien van natuurgebieden
Verschillende natuurgebieden in Nederland groeien dicht. Stuifzandterreinen worden alsmaar kleiner en natuurbeheerders hebben grote moeite om terreinen open te houden om speciale habitats te beschermen. Dit soort veranderingen hebben grote gevolgen voor de waterbalans. Op basis van veldmetingen en modelsimulaties hebben we berekend hoe de verdamping verandert als terreinen dichtgroeien. Startend met kaal zand leidde 52 tot 76 jaar van successie tot een verdampingstoename van 94 mm/j. De toename van de verdamping werd grotendeels veroorzaakt door bodemontwikkeling (waardoor het vochtvasthoudend vermogen van de bodem steeg) en in mindere mate door een toename van het aandeel vaatplanten in de begroeiing. Onze simulaties lieten zien dat bodem- en vegetatiesuccessie van groot belang zijn voor de grondwateraanvulling.
Projecties van grondwateraanvulling onder klimaatscenario’s vereisen daarom een dynamisch vegetatie- en bodemontwikkelingsmodel om de gekoppelde interacties tussen klimaat, bodem, water en vegetatie te simuleren. Als we rekening houden met dit soort processen in klimaatprojecties, kan dit leiden tot contra-intuïtieve resultaten, zoals is waargenomen voor duinhellingen met verschillende hellingshoeken en oriëntaties: meer inkomende energie en neerslag leidt niet noodzakelijkerwijs tot een toename van de verdamping, omdat dit soort extreme milieus minder vaatplanten herbergen en bodems hebben met een lager vochtleverend vermogen. We verwachten daarom dat een veranderend klimaat met drogere zomers mogelijk leidt tot minder vaatplanten, meer droogteresistente mossen en een verlaging van de verdamping, hoewel meteorologisch de verdampingsvraag (beschikbare energie voor verdamping) toeneemt.

Verdamping meten
Bovenstaande inzichten is mede ontleend aan metingen met een zelfontwikkeld instrument. Dit instrument bestaat uit een ingegraven grondkolom op een weegsysteem, een zogenaamde lysimeter, waarmee rechtstreeks de verdamping kan worden gemeten. Door dit meetinstrument te combineren met thermische beelden kan voor een relatief groot oppervlak de verdamping worden gemeten. Voor zover de onderzoekers weten, is dit het enige systeem waarmee de verdamping van een groot onverstoord afgebakend gebied (bijvoorbeeld 100 x 100 m) op een dergelijke directe manier kan worden bepaald. Deze meetmethode kan worden aangepast aan de vereiste ruimtelijke schaal en kan de kloof overbruggen tussen puntmetingen en schattingen van de verdamping op veldschaal (bijvoorbeeld op basis van satellietbeelden).
De lysimeter is later samen met de firma Eijkelkamp en gesteund door een TKI-subsidie (top consortia voor kennis en innovatie) uitontwikkeld tot een exemplaar voor de markt (www.eijkelkamp.com).

Praktische handvatten
De verdamping op hoge zandgronden is een belangrijke post in de waterbalans van gebieden waar drinkwaterbedrijven vaak grondwater aan onttrekken. De verdampingcijfers gepresenteerd in het proefschrift kunnen de waterbeheerders gebruiken om het watersysteem beter te begrijpen en te beheren. De dissertatie biedt veel praktische handvatten om verdamping accuraat te modelleren. In Nederland wordt de werkelijke verdamping maar sporadisch gemeten. Langjarige metingen worden zelden uitgevoerd. Het KNMI levert bijvoorbeeld alleen de referentiegewasverdamping: een hypothetische waarde voor de verdamping van gesloten en kort grasland dat optimaal van water is voorzien. Het ontbreekt dus vaak in hydrologische studies aan validatiemateriaal om berekeningen op te toetsen of te verbeteren. De aanbeveling is daarom de werkelijke verdamping, een van de grootste posten in de waterbalans, in een nationaal meetprogramma langjarig te gaan meten.

Het proefschrift van Bernard Voortman is te vinden op http://dare.ubvu.vu.nl/handle/1871/55752.
De promotiecommissie was gevormd door Jordi Vilá (WUR), Stefan Dekker (UU, OU), Peter Droogers (Future Water), Remko Uijlenhoet (WUR) en Rien Aerts (VU). Diverse mensen hebben het verdampingsonderzoek gesteund: Teun Spek (provincie Gelderland), Jan Hoogendoorn (Vitens), Almer Bolman (Waterschap Vallei & Veluwe) en Hans van Rheenen (Eijkelkamp).

Bernard Voortman is zelfstandig adviseur bij Moisture Matters; Ruud Bartholomeus is senior hydroloog bij KWR; Sjoerd van der Zee is hoogleraar Bodemfysica en Landbeheer aan de WUR; Flip Witte is hoofdonderzoeker bij KWR en bijzonder hoogleraar op de afdeling systeemecologie aan de Vrije Universiteit van Amsterdam.

Laat een reactie achter

Zorg ervoor dat u de verplichte (*) velden invult waar dit is aangegeven. HTML code is niet toegestaan.

Zoeken

Direct met ons in contact?

Adverteren in ons blad of op de website? 
Neem contact op met Frank van Gils
tel.: 06-53 88 82 66
e-mail: f.gils@bdu.nl

Een artikelidee voor de redactie?
Neem contact op met Teus Molenaar
tel.: 06-51578447
e-mail: tmlandenwater@gmail.com 

Advertenties