De redoxpotentiaal als indicator voor afbraakprocessen in gedraineerde veenbodems: een waardevolle tool bij het monitoren van vernatten

Afgelopen november hebben onderzoekers van het NOBV een nieuw paper gepubliceerd dat een belangrijke bijdrage levert aan onze kennis over broeikasgassen uit het veen!
In het onderzoek zijn de metingen van redoxsensoren op meetlocaties geanalyseerd en vergeleken met ander type metingen. Hieruit blijkt dat de redoxmetingen een goede indicatie geven van de afbraakprocessen die op verschillende dieptes, door het jaar heen, plaatsvinden in de veenbodem. De metingen kunnen niet alleen als aanwijzing worden gebruikt voor de aanwezigheid van zuurstof, maar wijzen ook op het voorkomen/plaatsvinden van andere afbraakprocessen zonder zuurstof. Door het gebruik van de sensoren is geleerd hoe deze bodemprocessen verschillen van locatie tot locatie en hoe deze processen veranderen bij vernattingsmaatregelen.

Het onderzoek toont aan dat redoxsensoren erg nuttig kunnen zijn bij het meten van de effecten van vernattingsmaatregelen op veenafbraak. Daarnaast is het mogelijk met vervolgonderzoek te werken aan relaties tussen de redoxmetingen en broeikasgasemissies. Wanneer we die relatie weten kunnen redoxmetingen op termijn de directe metingen van broeikasgassen, die zowel complexer als duurder zijn, deels vervangen.

De volledige publicatie is hier te vinden.

SOMERS 2.0: rekenregels, dashboard en webinar

In het NOBV is het registratiesysteem SOMERS (Soil Organic Matter Emission Registration System) ontwikkeld. SOMERS is in staat om voor veenbodems en moerige bodems in de kustvlakte de CO2-uitstoot te bepalen onder verschillende omstandigheden bij verschillend (water)beheer. In 2022 is SOMERS 1.0 opgeleverd. SOMERS 1.0 is een procesmodel, waarmee de CO2-uitstoot op perceelsniveau kan worden berekend door op basis van landelijke datasets over het weer, bodem- en perceelskenmerken aannames te maken over de afbraakcondities, zoals bodemvocht en bodemtemperatuur. Voor SOMERS 2.0 zijn zowel de modelconcepten als de kalibratie van het model aanzienlijk uitgebreid en verbeterd.

Rekenregels
Het registratiesysteem wordt gebruikt om de ontwikkeling van de broeikasuitstoot in het verleden te bepalen ten behoeve van monitoring, om de huidige uitstoot van Nederland te bepalen, en om de toekomstige uitstoot te bepalen onder gestandaardiseerde omstandigheden. Deze laatste toepassing zijn de rekenregels. De rekenregels op basis van SOMERS 2.0 zijn in december 2023 gepubliceerd en deze vervangen de rekenregels die zijn gemaakt met SOMERS 1.0. Doelgroep voor de rekenregels zijn partijen en organisaties die bij het bepalen van de strategie in het veenweidegebied een inschatting van de mogelijke effecten van maatregelen op gebiedsniveau willen berekenen.

Dashboard
Op basis van de rekenregels heeft het ministerie van LNV door Royal HaskoningDHV, in nauwe afstemming met het NOBV, het ‘Dashboard SOMERS 2.0 Rekenregels’ laten ontwikkelen. In dit dashboard zijn de rekenregels SOMERS 2.0 verwerkt. Het dashboard is bedoeld voor grondeigenaren en -gebruikers om op een eenvoudige manier (door middel van het aanklikken van percelen) inzicht te krijgen in de met de rekenregels berekende CO2-emissie van mogelijke maatregelen.

Rapportage en webinar
Binnenkort verschijnt de rapportage over SOMERS 2.0. Deze zal gepubliceerd worden op de website. Over de NOBV-resultaten tot nu toe zijn verschillende papers opgeleverd. De papers zijn hier te vinden.
Op maandag 29 januari 2024 organiseerde het NOBV een webinar over SOMERS 2.0, de rekenregels en het dashboard. In deze online bijeenkomst gingen we kort in op de nieuwe mogelijkheden die SOMERS 2.0 biedt, op de rekenregels en het dashboard en konden vragen worden gesteld aan de experts.

>> Kijk hier het webinar terug.

Hoe staat het met klei in veen?

Het NOBV zal in Delfstrahuizen en in Zegveld metingen gaan doen aan CO2-emissies bij klei in veen. De start van de metingen was eerder gepland, maar het bleek nog lastig om locaties te vinden met geschikte klei-veencombinaties. Dat laat gelijk zien hoe pril de maatregel nog is. We werken hierin samen met het Veenweiden Innovatie Programma Nederland (VIPNL) zodat de maatregel zowel in de diepte als in de breedte wordt onderzocht. Voorbeelden hiervan zijn het monitoren van agronomische effecten en onderzoek naar de beste methodes van kleitoediening. Het gaat daarbij niet om het aanbrengen van een kleidek op het veen, maar om relatief kleine hoeveelheden klei (1-2 cm) die in de bodem worden gebracht, bijvoorbeeld door uitstrooien en natuurlijke inspoeling met neerslag of sproeien van een emulsie.

Tot nu toe zijn de effecten van de maatregel gedurende enkele jaren door onderzoekers van het Louis Bolk Instituut, Biont Research en de Universiteit Utrecht onderzocht in het lab met enkele soorten klei. In het veld zijn experimenten gedaan om te kijken of de kleideeltjes daadwerkelijk in de bodem te kunnen dringen. Dat bleek zo te zijn en ook was er in het lab een reductie van CO2-emissies te zien bij sommige klei-veencombinaties, al was er in één geval ook een toename te zien. Al met al wel reden genoeg om de maatregel verder in onderzoek te nemen. We weten echter nog heel veel niet. We weten bijvoorbeeld niet wat de werkingsmechanismen zijn die de reductie van veenafbraak door toevoeging van klei verklaren. Daarom weten we bijvoorbeeld ook niet welke combinaties van klei en veen het meest effectief zijn, of het om een tijdelijk effect gaat en of de maatregel te combineren is met andere maatregelen of niet. Er zijn wel een aantal hypotheses. Welke van deze werkingsmechanismen het belangrijkst zijn wordt onderzocht in het lopende onderzoek.

Een eerste mogelijk werkingsmechanisme is dat de klei een complex vormt met het organisch materiaal in het veen. Hierdoor is dit organisch materiaal niet beschikbaar voor afbraak. Een tweede mogelijkheid is dat de toevoeging van klei de poriën verstopt, waardoor deze beter water vasthouden en zuurstofindringing in de veenbodem wordt beperkt. Een derde hypothese is dat de toevoeging van klei invloed heeft op de microbiële populatie. Het is belangrijk om het dominante werkingsmechanisme te kennen zodat we ook kunnen inschatten in hoeverre de maatregel een tijdelijk of langdurig effect heeft op emissies en zodat we kunnen voorspellen welke kleitypes geschikt zijn. Er kunnen overigens nog meer werkingsmechanismen zijn en het kan ook om een combinatie van mechanismen gaan, waarvan het effect kan verschillen door verschillen in het type veen en het type klei, maar ook door andere locatieomstandigheden.

Het NOBV gaat met de inrichting van de twee nieuwe locaties nu dus ook in het veld meten aan klei in veen op percelen om te zien welke reductie er in de praktijk kan worden gehaald. Naast een grote meetsite voor praktijktoepassing wordt er ook een zogenaamd kleipalet aangelegd. Met dit kleipalet zullen verschillende soorten klei worden getest op werkzaamheid. Samen met het labonderzoek hoopt het consortium zo te achterhalen wat het werkingsmechanisme is, en welke kleitypen het meest geschikt zijn om te gebruiken. De maatregel heeft dus potentie, maar er zijn nog heel veel vragen en de maatregel is zeker nog niet bewezen effectief in het veld. Het is dus zeker te vroeg om de maatregel al in de praktijk uit te rollen. Bekijk hier het webinar over de maatregel klei in veen dat VIPNL en het NOBV begin dit jaar organiseerden.

Inzicht in effecten van maatregelen tegen broeikasgasemissies uit veenweiden

Verhoging van het slootpeil en infiltratie van graslandpercelen met water lijken geschikte instrumenten om de uitstoot van broeikasgassen door afbrekend veen te beperken. Dat is een van de voorlopige onderzoeksresultaten van het Nationaal Onderzoeksprogramma Broeikasgassen Veenweiden (NOBV), uitgevoerd door een consortium van universiteiten en kennisinstellingen onder regie van de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). Van andere maatregelen zijn nog te weinig gegevens beschikbaar om nu al uitspraken te kunnen doen over de effectiviteit. Het NOBV, gefinancierd door het ministerie van LNV, onderzoekt op verschillende locaties de effecten van waterinfiltratiesystemen, natte teelten en bodemaanpassing. Het NOBV levert ook een methodiek voor de monitoring op.

Van een simpele, of allesomvattende oplossing is geen sprake. De resultaten van het NOBV tot nu toe laten zien dat verhoging van het slootpeil en passieve en actieve waterinfiltratiesystemen in het algemeen effectief zijn als maatregel om broeikasgasemissies uit veengronden tegen te gaan. Tegelijk komt uit het onderzoek van het NOBV naar voren dat bij de uitstoot veel factoren een rol spelen, zoals bodemtemperatuur, bodemvocht, pH, het type gewas en de samenstelling van het veen. Ook blijkt uit onderzoek dat methaanemissies kunnen optreden bij vergaande vernatting van graslanden met grondwaterstanden boven 20cm onder maaiveld, bij natte teelten en natuurontwikkeling. Echter is het op dit moment nog te vroeg om hier goed onderbouwde uitspraken over te kunnen doen. Het eind 2019 gestarte NOBV loopt nog door tot in ieder geval 2024.

Meer informatie

De rapportage over het derde meetjaar is uitgesplitst in papers over verschillende onderwerpen. Een aantal papers is al gepubliceerd. Een aantal papers zijn in afwachting van wetenschappelijke reviewing nog niet gepubliceerd. Deze zullen gepubliceerd worden zodra de reviewing heeft plaatsgevonden.

Beschikbare deelrapporten, de samenvatting gebaseerd op alle papers en de stand van zaken notitie zijn hier te vinden.

Bekijk hier het webinar over de eerste resultaten van het NOBV.

Het NOBV maakte ook verschillende animaties die in beeld brengen hoe broeikasgassen uit organische grond ontstaan.

 

 

 

Veenafbraak modelleren op basis van bodemvocht en temperatuur

In oktober 2022 is het eerste wetenschappelijke NOBV artikel, getiteld “Cutting peatland CO2 emissions with water management practices”, geaccepteerd voor publicatie in het Journal of Biogeosciences. Het artikel bespreekt een nieuwe methode om veenafbraak te simuleren op basis van bodemvocht en temperatuur. Deze methode bood de mogelijkheid om onze veldmetingen van het effect van druk- en onderwaterdrainage (in 2020 en 2021) te extrapoleren naar andere situaties. Zo werd ontdekt dat slootwaterstandverhoging leidt tot CO2-uitstootreductie (wel afhankelijk van de slootafstand), net als het toepassen van onderwaterdrainage bij situaties met wegzijging en in droge meetjaren. De combinatie van waterinfiltratie en hoge slootpeilen is het meest effectief. Echter bleek ook dat onderwaterdrainage niet effectief is bij kwelsituaties – of sterker nog, dat het dan zelfs een negatief effect kan hebben. De hoeveelheid CO2-reductie die met onderwaterdrainage behaald kan worden hangt dus sterk af van de regionale grondwaterdynamiek en jaarlijkse droogte. Andere belangrijke conclusies van het onderzoek, bijvoorbeeld over de relaties tussen gemiddelde zomergrondwaterstand en CO2-emissie, zijn volgende maand te lezen in het Journal of Biogeosciences.

>> Lees hier de Nederlandstalige samenvatting van het artikel

>> Lees hier het artikel dat in Bodem verscheen over dit onderzoek

Meer weten over dit onderzoek van o.a. Jim Boonman (PhD student, Vrije Universiteit Amsterdam)? Klik hier door naar de nieuwsbrief van april 2021 waarin hij een toelichting gaf op zijn onderzoek.

Rapportage registratiesysteem SOMERS

Om te bepalen of de reductiedoelstelling van 1 Mton uit veenweiden zoals vastgelegd in het Klimaatakkoord op termijn daadwerkelijk wordt gehaald, moet de landelijke CO2-uitstoot reductie in het veenweidegebied jaarlijks worden bijgehouden. Daarvoor is het registratiesysteem SOMERS (Subsurface Organic Matter Emission Registration System) ontwikkeld. Met SOMERS zijn rekenregels bepaald die als indicatieve ondersteuning kunnen dienen bij het bepalen van de effecten van voorgestelde maatregelen op de broeikasgasuitstoot in het veenweidegebied.

In december 2022 is de rapportage over SOMERS 1.0 opgeleverd. De rapportage dient als achtergronddocument bij de rekenregels. Ook worden de monitoringsfilosofie en redenatielijn die hebben geleid tot de totstandkoming van SOMERS beschreven. Tot slot bevat de rapportage twee technische bijlagen waarin de onderliggende rekenmodellen van SOMERS worden toegelicht. De rapportage en de bijlagen zijn hier te vinden.

Bodembeweging van de Nederlandse veengebieden monitoren met InSAR

Hoeveel tijd is er verstreken?

Het antwoord lijkt misschien simpel: drie uur! Maar in werkelijkheid is het iets ingewikkelder. Het kan ook zo zijn dat er vijftien uur zijn verstreken, of zevenentwintig. Het zou zelfs kunnen dat de rechterklok een beeld is van negen uur eerder.

Dit is wat we noemen een ambigue meting. Er zijn een oneindig aantal oplossingen voor deze vraag, namelijk: , waar  een willekeurig heel getal is. Maar als er oneindig veel oplossingen zijn, betekent dat dan dat we de tijd niet met klokken kunnen bepalen? Natuurlijk niet, maar het betekent dat we wat aanvullende informatie nodig hebben om de meting eenduidig ​​te maken. Misschien weet u bijvoorbeeld dat het nog steeds dezelfde dag is en dat de zon nog op is, dus het is niet mogelijk dat er al meer dan 12 uur zijn verstreken.

Ook met radarinterferometrie (Interferometrische Synthetische Apertuur Radar, ook wel InSAR genoemd) lopen we tegen deze uitdaging aan. Verschillende radarsatellieten vliegen rond de aarde en maken herhaaldelijk opnamen van het aardoppervlak. Ze doen dit al sinds 1992, en inmiddels wordt elke paar dagen een nieuw beeld van Nederland opgenomen. De radar neemt namelijk de aarde waar in een hoek, de fase. Dus ook de lineaire (rechte) bodembeweging wordt in graden gemeten: de bodem beweegt tussen de -180° en 180°. Dat betekent dat de radarmetingen van bodembeweging, de fase, in de loop van de tijd resulteren in faseontwikkeling ofwel: phase wrapping (zie het linker figuur hieronder).

Kijk eens naar de linker grafiek hierboven. Metingen van een object dat met een langzame, lineaire snelheid beweegt, zullen uiteindelijk de drempel van 180° overschrijden en weer teruggaan naar -180°. Om de oorspronkelijke lineaire beweging te ontrafelen (zoals weergegeven in de rechtergrafiek) is het nodig de fase te ontrafelen: phase-unwrapping. Dit is een cruciale stap in de InSAR-analyse. Omdat ook hier sprake is van een oneindig aantal oplossingen, hebben we te maken met een ambigue vraag zoals die van de klok. Om dit ambiguïteitsprobleem op te lossen hebben we of aanvullende informatie nodig of moeten we aannames doen, zoals bij het probleem met de klok. De standaardmethode die voor InSAR wordt gebruikt, is de aanname dat het antwoord met de kleinste faseverandering het juiste is. Dat betekent dat we aannemen dat een verspringing van 2° logischer is dan een verspringing van 362°.

Deze aanpak is vaak goed te onderbouwen, maar we merken dat het niet werkt bij het monitoren van de Nederlandse veengebieden! Veengronden kunnen zo snel bewegen dat een grote opwaartse deining (zwel) met deze aanpak ook kan worden weergegeven als een kleinere neerwaartse inkrimping.

Om dit probleem op te lossen, heeft NWA-LOSS onderzoeker Philip Conroy (TU Delft) een ‘deep neural network’ (een type machine learning) getraind om te voorspellen of de bodem al dan niet omhoog of omlaag zou bewegen. Daarbij wordt gekeken naar neerslag, temperatuur en tijd van het jaar. Dit zijn de factoren waarvan we weten dat ze een sterk effect hebben op de korte termijn beweging (krimp en zwel) van veengronden. Op deze manier gebruiken we de schattingen van dit neural network als de benodigde aanvullende informatie bij de ‘phase unwrapping’. Zo hebben we het gebruik van InSAR mogelijk gemaakt voor het monitoren van de bodembeweging van de Nederlandse veengebieden.

Bekijk het volledige (open-access) artikel (Engels): Probabilistic Estimation of InSAR Displacement Phase Guided by Contextual Information and Artificial Intelligence

In voorjaar 2023 organiseert het NOBV we een webinar over LIDAR en InSar. De uitnodiging daarvoor volgt binnenkort. Wilt u meer weten over NWA-LOSS? Kijk dan hier.

Sessie Veenafbraak en het ontstaan van broeikasgassen op het Nationaal Congres Bodemdaling

Op het Nationaal Congres Bodemdaling dat plaatsvond op 6 oktober jl. gaf onderzoeker Mariet Hefting (Universiteit Utrecht) namens het NOBV en NWA-LOSS een sessie over veenafbraak en het ontstaan van broeikasgassen in veenweiden. De deelnemers gingen ook zelf aan de slag met het bouwen van veenkolommen van Lego. De presentatie van deze sessie is hier te vinden.

Emissies van broeikasgassen uit veenweiden

In het Klimaatakkoord is vanuit de Sectortafel Landbouw en Landgebruik afgesproken dat de broeikasgasemissies uit veenweiden in 2030 moeten worden verminderd met 1,0 Mton CO2-equivalent per jaar. Het NOBV doet in dat kader onderzoek naar de huidige emissies en de effecten van maatregelen om emissies te reduceren. In Tijdschrift Bodem – Tijdschrift over duurzaam bodembeheer 2022 nr.4 een artikel van NOBV-programmamanager Pui Mee Chan over de eerste bevindingen.

Bodemdaling door veenoxidatie

In Tijdschrift Bodem – Tijdschrift over duurzaam bodembeheer 2022 nr.4 een artikel van onderzoeker Jan van den Akker (WENR) en NOBV-programmamanager Pui Mee Chan over Bodemdaling door veenoxidatie.

In veengebieden kan bodemdaling als gevolg van veenoxidatie gerelateerd worden aan broeikasgasemissies. Hoe wordt die bodemdaling veroorzaakt en waarom komt daar CO2 bij vrij? En kan een monitoring van bodemdaling worden gebruikt om CO2-emissies te monitoren? Lees het hele artikel hier.