Schrijf je in voor de nieuwsbrief
Powered by
Eerste fase NOBV
De eerste fase van het NOBV liep van najaar 2019 tot najaar 2024. De resultaten van deze eerste fase zijn hier te vinden.
In het najaar van 2024 is de eindrapportage over eerste fase van het NOBV opgeleverd. Deze is onderverdeeld in drie niveaus:
- Wetenschappelijke papers. Een deel van de papers is nog onder wetenschappelijke reviewing. Gepubliceerde papers zijn te vinden onder wetenschappelijke artikelen.
- De integratierapporten zijn in najaar 2024 gepubliceerd. Het rapport over Paludicultuur & natte teelten volgt later. Links naar de rapporten zijn hieronder te vinden.
- De kernvragen en antwoorden zijn op deze pagina te vinden. Ze zijn ook per onderwerp te downloaden. De kernvragen over Paludicultuur & natte teelten volgen later. Alle genoemde cijfers en uitspraken in de kernvragen worden onderbouwd in de integratierapporten.
De wetenschappelijke papers vormen de basis voor de integratierapporten en de kernvragen. Alle cijfers en uitspraken uit de kernvragen worden onderbouwd in de integratierapporten.
De integratierapporten en kernvragen zijn onderverdeeld in de volgende onderwerpen:
Broeikasgassen:
2.1 Integratierapport
3.1 Kernvagen
Bodemdaling:
2.2 Integratierapport
3.2 Kernvagen
Maatregelen:
2.3 A Integratierapport Waterinfiltratiemaatregelen
3.3 A Kernvragen Waterinfiltratiemaatregelen
2.3 B Integratierapport Paludicultuur & natuur
3.3 B Kernvragen Paludicultuur & natuur
2.3 C Integratierapport Bodemmaatregelen
3.3 C Kernvragen Bodemmaatregelen
Mechanistisch begrip:
2.4 Integratierapport
3.4 Kernvragen
Kernvragen broeikasgassen
De uitspraken in deze Q&A worden onderbouwd in het Integratierapport Broeikasgassen
Hoe groot is - naar schatting - de broeikasgasuitstoot van de broeikasgassen kooldioxide, methaan en lachgas, en de opname van kooldioxide door organische bodems in het veenweidegebied?
In Nederland liggen ongeveer 4300 km2 organische bodems. Dit zijn bodems met een hoog gehalte aan organische stof in de bovenste 80cm. Het NOBV meet en kwantificeert de broeikasgasuitstoot voor alle organische bodems in de kustvlakte (3214 km2). Dit zijn de organische bodems waarvan het maaiveld lager ligt dan +1m NAP.
CO2 –uitstoot van graslanden
Het NOBV onderzoekt hoe broeikasgasuitstoot samenhangt met de bodem en het grondwatersysteem. Dit is verwerkt in het monitoringssysteem SOMERS waarmee de CO2-uitstoot van agrarische graslanden op organische gronden in de kustvlakte (2041 km2) beter kan worden geschat. SOMERS schat een uitstoot in van 2,15 ± 0,5 miljoen ton CO2 per jaar (10,5 ton CO2 per hectare per jaar). Bij deze schatting wordt rekeningen gehouden met verschillen in bodem, deklagen, grondwater en weer. De uitstoot van methaan en lachgas wordt nog niet meegenomen in SOMERS, maar worden hieronder apart beschreven.
CH4 -uitstoot van natuur en graslanden
Op basis van de NOBV-metingen is een schatting gemaakt van methaanuitstoot van organische gronden. Door de kustvlakte op te splitsen in droge graslanden (2041 km2), natte graslanden (400km2) en overige moerassen (235 km2) en de gemeten gemiddelde uitstoot/opname van de afgelopen drie jaar toe te passen, wordt de totale uitstoot geschat op 0,4 ± 0,3 miljoen ton CO2-equivalent uitstoot per jaar. De relatief grote onzekerheid komt door de beperkte bruikbare data en de vele verschillende soorten natte natuur. Toch geeft dit een goede eerste schatting om de bijdrage van methaanuitstoot uit natuur te vergelijken met andere broeikasgasbronnen.
N2O-uitstoot van graslanden
Binnen NOBV is lachgas (N2O) vooral gemeten in Zegveld, waar de gemiddelde uitstoot rond de 12 ± 5 kilogram N2O-N per hectare per jaar is. Dit komt goed overeen met de IPCC-gemiddelden van 13 kilogram N2O-N per hectare per jaar voor graslanden met diepe drainage.
Als we de Zegveld-waarde toepassen op alle graspercelen in het veenweidegebied (2041 km2) komen we uit op een uitstoot van 1.0 ± 0.3 miljoen ton CO2-equivalent per jaar. Omdat niet alle percelen in Nederland evenveel bemest zijn als in Zegveld, en de uitstoot daar relatief hoog is, is deze schatting waarschijnlijk nog wat aan de hoge kant. 2
CO2 opname van natuur
De netto opname van CO2 in Nederlandse organische gronden gebeurt alleen op plekken met veenvormende planten, waar het veen niet afbreekt tijdens droogte. Ook in ondiepe veenplassen kan organische materiaal zich ophopen op de bodem. Hoeveel CO2 op deze manier wordt vastgelegd in Nederland is nog onbekend. Wel is geschat dat in de afgelopen 5000 jaar ongeveer 6.9 miljard ton CO2 is vastgelegd in de Nederlandse kustvlaktevenen, wat neerkomt op 1,4 miljoen ton per jaar, of ongeveer 1,75 ton CO2 per hectare per jaar. Deze cijfers zijn echter zeer onzeker en behoren bij historische condities.
In de Weerribben is onderzocht dat uitgegraven petgaten in de afgelopen 110 jaar met gemiddeld 25 ton CO2 per hectare per jaar zijn dichtgegroeid. Hiervan komt 8 ton CO2 per hectare per jaar door de drijvende vegetatie- en veenlaag en 17 ton CO2 per hectare per jaar door slibafzetting. Dit gaat dus sneller dan bij het ontstaan van een veenvlakte die langzaam dikker wordt.
Om deze vraag te beantwoorden hebben we aangenomen dat natte natuurgebieden in Nederland geen CO2 uitstoten of opnemen, maar dat de uitstoot vooral uit methaan bestaat.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Broeikasgassen paragraaf 1.3, 1.4, 1.5
Hoe groot is de seizoensdynamiek in de broeikasgasuitstoot en -opname?
Voor de CO2 -uitstoot tonen de NOBV-metingen dat in het groeiseizoen per dag tussen +350 en -350 (negatief is opname) kilogram per hectare ligt. Natte natuur en natte teelten nemen het hele groeiseizoen CO2 op, gemiddeld -100 kg per hectare per dag. Bij agrarisch grasland hangt de broeikasgasuitstoot sterk af van het beheer. Als graslanden in het voorjaar gemaaid worden en later in de zomer beweid en bemest worden, verandert de opname van CO2 in de zomer naar uitstoot (rond 50 kg per hectare per dag). Bij maandelijks maaien en bemesting met kunstmest vindt deze omslag pas in november plaats. Op jaarbasis is de uitstoot bij beide vormen van beheer vergelijkbaar als we aannemen dat al het gemaaide gras binnen 1 jaar als CO2 in de lucht terecht komt. De uitstoot vanuit de bodem gaat het hele jaar door en is constanter dan de gemeten CO2-uitwisseling met de lucht en planten. Na maaien neemt de uitstoot kort af. In het najaar en de winter zijn alle gebieden netto-uitstoters, gemiddeld rond 50 kg CO2 per hectare per dag. Grasopbrengst, begrazing of mestaanvoer zijn niet meegenomen in deze cijfers.
Methaanuitstoot is in de meeste veenweide-graslanden het hele jaar verwaarloosbaar. In sommige natte gebieden met greppelinfiltratie en veel sloten loopt deze emissie in de zomer op naar 0.5 of 1 kg per hectare per dag 1 (19-28 kg CO2-equivalent). In natte natuur en paludicultuur varieert methaan-emissie van 0.5 kg per hectare per dag in de winter tot meer dan 2.5 kg per hectare per dag in de zomer (tussen 19 en 70 kg CO2-equivalent), waardoor deze gebieden in de zomer een klein netto opwarmingseffect kunnen hebben.
De lachgasuitstoot variatie binnen een jaar bestaat vooral uit pieken. Deze pieken kunnen het hele jaar voorkomen, ook in de winter en het vroege voorjaar, als het erg nat is.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Broeikasgassen paragraaf 1.6.3
Hoeveel verschillen broeikasgasuitstoot en -opname per jaar?
Helaas zijn er nog niet genoeg meetjaren op alle locaties om een betrouwbare inschatting te maken van de jaarlijkse variatie in broeikasgasuitstoot. In natte natuur en paludicultuur varieert de CO2-opname sterk: van enkele tonnen bij droogte in de zomer tot meer dan 10 ton per jaar bij permanente overstroming.
Op basis van de metingen tussen 2020 en 2023 zien we een variatie in CO2 uitstoot van ongeveer 28 ton CO2 per hectare per jaar, met een gemiddelde variatie van ongeveer 15 ton per hectare per jaar. Het natte jaar 2023 had de laagste uitstoot (–6 tot +21 ton CO2 per hectare per jaar), maar opvallend genoeg is het droge en warme 2022 – met 0 tot +24 ton CO2 per hectare per jaar- niet het jaar met de hoogste uitstoot. Dat was in 2021, met +4 tot +32 ton CO2 per hectare per jaar, wat als een nat jaar te boek staat. Het is belangrijk om te beseffen dat de droogte of natte omstandigheden niet overal hetzelfde waren en dat de weersomstandigheden van een vorig jaar invloed kunnen hebben op het jaar erna. Ook is de variatie binnen elk jaar zo groot dat er statistisch gezien geen duidelijk verschil is tussen de jaren.
De methaanemissie tussen natte natuur en paludicultuur locaties verschilt minder tussen de jaren: tot maximaal 50 kg CH4 per hectare per jaar (0.14 ton CO2-equivalent). De jaarlijkse uitstoot varieert tussen 200 en 400 kg CH4 per hectare per jaar (5.6-11.2 ton CO2-equivalent). Deze variatie lijkt niet te komen door neerslaghoeveelheid in een bepaald jaar, maar door de mate van droogvallen van bepaalde natuurgebieden, vooral in waterbergingsgebieden. Het droogvallen van het gebied tijdens de late zomer verminderde de methaanuitstoot daar met bijna 200 kg CH4 per hectare per jaar.
Voor lachgas (N2O-emissies) zijn er nog te weinig metingen beschikbaar om een uitspraak te doen over de jaarlijkse variatie, omdat de uitstoot zeer wisselvallig is.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Broeikasgassen paragraaf 1.6.3
Welke factoren bepalen de seizoensgebonden verschillen in broeikasgasuitstoot en -opname tussen Nederlandse organische bodems en water in het veenweidegebied?
De variatie in CO2-opname en -uitstoot binnen een jaar wordt vooral beïnvloed door graslandbeheer, grondwaterstanden en het weer. Maaien zorgt voor de grootste schommelingen. In het voorjaar neemt de CO2-opname toe door meer zonlicht en hogere temperaturen, met een piek in het late voorjaar bij sterke gewasgroei. Gedurende de zomer daalt de opname weer, of wordt het zelfs uitstoot, afhankelijk van het beheer. Hogere bodemtemperaturen en lagere grondwaterstanden zorgen voor meer afbraak van organisch materiaal. In de winter is er relatief weinig uitstoot en opname.
Bij methaan (CH4) spelen bodemtemperatuur, grondwaterstand en vegetatie een grote rol. Bij een hogere bodemtemperatuur vindt er meer afbraak plaats en is er dus meer methaanvorming, maar methaan komt alleen vrij als het grondwater heel dicht bij het maaiveld staat. Bij diepere grondwaterstanden wordt alle methaan omgezet in CO2 voordat het de atmosfeer bereikt. Planten zoals riet en lisdodde kunnen methaan direct vanuit het grondwater naar het oppervlak transporteren, waardoor methaanuitstoot mogelijk is, zelfs bij lagere grondwaterstanden.
De uitstoot van lachgas (N2O) wordt vooral beïnvloedt door mestgebruik. Meer mest leidt tot een grotere kans op N2O-pieken. Organische mest lijkt een lagere uitstoot te hebben dan kunstmest. Verder nemen lachgasemissies uit stikstof dat vrijkomt door veenafbraak af bij een verhoging van de grondwaterstand.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Broeikasgassen paragraaf 1.3, 1.4, 1.5
Welk deel van de broeikasgasuitstoot en -opname is tijdelijk en welk deel zorgt voor toename van broeikasgassen op lange termijn?
De koolstof die in veen opgeslagen zit is vastgelegd in de afgelopen paar 10.000 jaar. Bij lagere grondwaterstanden, bijvoorbeeld door drainage, kan deze koolstof worden omgezet in CO2 en zorgt het voor een extra toename van CO2 wat al duizenden jaren niet in de atmosfeer zat. Als veen weer wordt vernat en er veenvormende planten zoals riet, zegge, veenmos groeien, wordt er weer koolstof in de vorm van veen opgeslagen. Dit zorgt voor langdurige opslag zolang het gebied nat blijft.
Bij volledige vernatting ontstaan er meestal zuurstofarme omstandigheden waarin methaan (CH4) wordt gevormd. Methaanvormende micro-organismen gebruiken over het algemeen de gemakkelijk afbreekbare koolstof afkomstig van de levende (of net gestorven) biomassa en niet of nauwelijks van veen. Methaan is een veel sterker broeikasgas dan CO2,,maar heeft (in tegenstelling tot CO2 en N2O) een korte verblijftijd in de atmosfeer; gemiddeld 10 jaar. Hierdoor heeft het op korte termijn een sterk (klimaat)opwarmend effect, maar dit vermindert op de lange termijn, als de emissie en afbraak van CH4 in balans is.
De uitstoot van lachgas (N2O) is complexer. Dit gas komt vooral vrij bij wisselende natte en droge omstandigheden, vooral in voedselrijkere bodems zoals in de veenweidegebieden of voormalige veenweiden. N2O heeft een nog sterker opwarmingseffect dan CH4 en blijft veel langer in de atmosfeer, dus deze emissies een langdurend opwarmingseffect. De hoeveelheden N2O zijn echter relatief laag. Het is dus moeilijk om precies aan te geven welk deel van de broeikasgasuitstoot kort- of langdurig is. In de meeste veenweiden is de methaanuitstoot heel laag en komt vooral uit de sloten. Dus heeft vrijwel alle uitstoot uit veenweidegebieden een langdurend opwarmingseffect. Daarentegen wordt in de natte natuur meestal CO2 opgenomen, wat een lange-termijn bijdrage levert aan langdurige afkoeling, maar dit effect wordt op de korte termijn deels tenietgedaan door meer methaanuitstoot.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Broeikasgassen paragraaf 1.3, 1.4, 1.5
Hoe groot is het aandeel aerobe en anaerobe veenafbraak aan de totale broeikasgasuitstoot?
Uit onderzoek in het lab blijkt dat veen veel langzamer afbreekt zonder zuurstof (anaeroob), namelijk 85% langzamer (gebaseerd op metingen uit het LOSS-project). In diepe veenbodems bevindt het meeste veen zich in de anaerobe lagen. De afbraak gaat sneller wanneer de bodem kortgeleden nog aeroob was, en vertraagt naarmate de bodem een langere tijd anaeroob is. Men vermoedt dus dat een kortere periode van zuurstofblootstelling invloed blijft hebben op de snelheid van anaerobe afbraak, maar er zijn nog geen betrouwbare schattingen van hoeveel de anaerobe en aerobe afbraak bijdragen aan de totale broeikasgasuitstoot. Om hier inzicht in te krijgen loopt een onderzoeksproject waarin metingen van zuurstofniveaus in de bodem (redoxmetingen) en lab resultaten worden vergeleken met broeikasgasmetingen uit het veld.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Broeikasgassen paragraaf 1.3, 1.4, 1.5
Hoeveel verschillen de broeikasgasmetingen in het veenweidegebied tussen verschillende methoden?
De broeikasgasuitstoot verschilt tussen de meetmethodes, omdat iedere methode een ander oppervlak meet. Bij kamermetingen weten we precies welk stukje grond we meten (0.3m2), terwijl Eddy-Covariantie-metingen (EC) een groter en variabel gebied bestrijken (enkele honderden m2). Airborne metingen, waar met een vliegtuig broeikasgasuistoot wordt gemeten, bestrijken een nog veel groter gebied van enkele km2s en geven een momentopname.
Het is juist de combinatie van deze metingen die elkaar aanvult, en nuttig is. In Assendelft werd door het NOBV CO2 vergeleken tussen kamer- en EC-metingen. Na correcties op de EC-metingen voor oogsten, bemesten, begrazen en melken waren er geen significante verschillen tussen de kamermethode en EC. Al deze correcties leiden wel tot een grote onzekerheid in de uitstoot van de veenbodem. We zijn daarom op dit moment nog niet in staat deze correcties voor alle EC-stations uit te voeren, waardoor EC soms een hogere uitstoot lijkt te hebben dan kamermetingen. Dit komt waarschijnlijk vooral doordat de koolstofbalans niet volledig gecorrigeerd is, en we niet precies weten hoe de koolstofuitwisseling tussen onder andere de sloten, percelen en gewassen exact loopt in het variërende meetoppervlak van de EC. Daarom is het moeilijk om met EC op intensief gebruikte agrarische percelen een precieze koolstofbalans van de bodem te maken, wat zorgt voor een hogere onzekerheid over de veenafbraak.
Voor methaan is een directe vergelijking tussen kamer- en EC-metingen niet goed mogelijk. Kamers meten bijna geen methaan op intensief grasland terwijl de EC-methode wel duidelijk methaan meet, vaak door invloed van koeien, boerderijen of sloten in de buurt. Ook hier zijn de kamer- en EC-methode een mooie aanvulling op elkaar: met kamers kunnen we uitsluiten dat de methaan van grasland komt, terwijl de EC-opstelling het methaan van sloten of koeien detecteert.
Airborne metingen geven een overzicht van de uitstoot over een groot gebied, voor een kort moment. Door dit te combineren met EC-en kamermetingen kunnen we in de toekomst gedetailleerde, vlakdekkende kaarten maken van de uitstoot, als we aannemen dat de relaties tussen Airborne- en EC- en kamer-metingen gelijk blijven.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Broeikasgassen paragraaf 1.2
Kernvragen Bodemdaling
De uitspraken in deze Q&A worden onderbouwd in het Integratierapport Bodemdaling
Welke methoden kunnen worden toegepast voor het meten van bodembeweging?
In ons onderzoek passen we vijf hoofdmethoden toe: veldmeettechnieken (extensometer, waterpassen en zakplaatjes) en twee zijn meettechnieken vanuit de lucht (LiDAR en InSAR).
Extensometer
Met de extensometers meet je de verticale bewegingen van de ondergrond op verschillende diepten. Zo kun je vaststellen hoeveel en op welke diepte de bodem omhoog of omlaag beweegt over de tijd. Het is zo goed na te gaan waar in de bodem de meeste vervorming plaatsvindt. Dit geeft inzicht in de processen die bodembeweging veroorzaken. Deze informatie is nodig bij het vinden van de juiste maatregelen om lange-termijn bodemdaling tegen te gaan. Extensometermetingen zijn belangrijke metingen die worden gebruikt voor het verbeteren van modellen om bodemdaling te voorspellen.
De methode heeft twee beperkingen:
(1) Er wordt op maar één locatie gemeten (puntmeting).
(2) Het bovenste anker van de extensometer wordt op een paar centimeter onder de graszode geplaatst, waardoor bodembeweging in de bovenste paar centimeter van de bodem niet wordt gemeten.
Waterpassen
Waterpasmetingen helpen ons om de gemiddelde hoogte van het maaiveld (het oppervlak van de grond) te bepalen en veranderingen in deze hoogte over de tijd te meten. Door met een waterpasinstrument op verschillende punten in een afgebakend gebied (bijvoorbeeld 50 bij 50 meter) te meten, kan de gemiddelde maaiveldhoogte en de verandering daarin tussen meetmomenten worden bepaald. Meestal worden er ongeveer 100 metingen per meetronde gedaan, wat ook inzicht geeft in de variabiliteit van bodemhoogte en bodemhoogteverandering binnen het bemeten gebied.
De methode heeft twee beperkingen:
(1) Het is arbeidsintensief en daarom wordt er niet zo vaak gemeten.
(2) De metingen zijn momentopnamen. Hierdoor geven ze de situatie op een bepaald moment aan, waardoor de kans bestaat dat de hoogste en laagste maaiveldhoogten niet gemeten worden.
Zakplaatjes
De zakplaatjesmethode is een eenvoudige methode om bodemdaling op de lange termijn op een bepaalde plek vast te kunnen stellen. Bij deze methode meten we liefst tientallen jaren, steeds in dezelfde periode in het jaar, om jaarlijks verschillen in het weer zoveel mogelijk uit de metingen te filteren.
De methode heeft twee beperkingen:
(1) Er wordt op maar één locatie gemeten (puntmeting).
(2) De metingen zijn momentopnamen. Hierdoor geven ze de situatie op een bepaald moment aan, waardoor de kans bestaat dat de hoogste en laagste maaiveldhoogten niet gemeten worden.
Een alternatief voor een zakplaatjes meetopstelling is een geodetische extensometer waarbij zakplaatjes zijn gekoppeld aan GNSS-antennes. Deze meten de hoogte van het zakplaatje met hoge tijdsresolutie (bijvoorbeeld één keer per uur). Hiermee wordt momenteel getest binnen het NOBV.
LiDAR
Bij LiDAR wordt gebruik gemaakt van een laserscan meting vanuit de lucht voor het doen van vlakdekkende metingen (dekkend voor het hele gebied) van bodemhoogte en bodemhoogteverandering. De laserscanner zit vast aan een bewegend platform (drone, helikopter of vliegtuig) of aan een statief.
De methode heeft drie beperkingen:
(1) Door de invloed van gewashoogte en onzekerheden van het systeem zelf (met name bij metingen vanaf een bewegend platform) zijn de schattingen onzeker.
(2) Het zijn momentopnamen. Hierdoor geven ze de situatie op een bepaald moment aan, waardoor de kans bestaat dat de hoogste en laagste maaiveldhoogten niet gemeten worden.
(3) Laser-aan-statiefmetingen zijn in de praktijk alleen uit te voeren op een relatief klein oppervlak (ongeveer 5 x 5 m).
InSAR
Ook de InSAR-methode is een meting vanuit de lucht, waarbij gebruik wordt gemaakt van radarsatellietbeelden. Hiermee kunnen op grotere schaal schattingen van bodembewegingen worden gemaakt. De methode meet met grotere frequentie in vergelijking met LiDAR. De tussenresultaten zijn veelbelovend voor het vlakdekkend schatten van bodembeweging in veenweidegebied.
De grootste uitdagingen van deze methode zijn op dit moment:
(1) Het selecteren van een robuust en gelijkmatig netwerk van meetpunten in een landbouwgebied.
(2) Het juist inschatten van de gegevens die nodig zijn om bodembeweging te berekenen voor percelen waarvan wordt aangenomen dat ze evenveel bewegen.
(3) Rekening houden met veranderingen in de het waterbeheer.
(4) De verwerkingstijd verkorten zodat berekeningen sneller zijn en het ontwikkelproces efficiënter maken.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Bodemdaling paragraaf 1.2.
Hoe groot is de bodemdaling in veenweidegebieden?
We schatten op basis van onze metingen en literatuurstudies in dat de bodemdaling in Nederlandse veenweidegebieden zo’n 5 tot 10 millimeter per jaar is. Lagere en hogere snelheden kunnen voorkomen in ruimte en tijd. Verschillen in snelheden worden veroorzaakt door wisselende lokale omstandigheden, zoals:
- De gemiddelde grondwaterstand en wisselingen hiervan
- Verschillen in waterdruk in de diepere ondergrond (stijghoogte)
- Belasting van de bodem in het verleden
- Ontwatering van de bodem in het verleden
- De bodemopbouw (zoals veentype en veendikte)
- Bepaalde bodemeigenschappen die invloed hebben op de samendrukbaarheid, zoals bijmenging van klei of zand,
Omdat deze factoren sterk verschillen in ruimte en tijd varieert de snelheid van bodemdaling per plek en in de tijd. Om de lange-termijn bodemdaling, de ‘onomkeerbare bodemdaling’, op een bepaalde plek goed in te schatten is het belangrijk om lang te meten: het liefst meer dan 10 jaar. Zo kunnen we seizoensgebonden bodembeweging uit de metingen filteren, en een betrouwbare gemiddelde lange-termijn bodemdalingssnelheid schatten. De seizoensgebonden bodembeweging kan namelijk in een veengrond wel tien centimeter zijn.
In Zegveld, een bekende testlocatie, is de bodemdaling bepaald met de zogenaamde zakplaatjesmethode. Sinds het begin van de jaren 70 is met die methode ieder jaar de hoogte van de zakplaatjes op verschillende diepten in de ondergrond bepaald. De metingen tonen aan dat de bodemdaling voor een perceel met een lage waterstand in de omliggende sloot 5.8 millimeter per jaar was. Voor een perceel met een hoog slootwaterpeil was dit 4.8 millimeter per jaar. Het slootwaterpeil en daarmee het grondwaterpeil hebben dus een belangrijke invloed op de lange termijn bodemdaling.
Op vijf van onze NOBV testlocaties hebben we vier jaar lang bodemhoogtemetingen kunnen doen. Een eerste analyse van de metingen laat een gemiddelde bodemdalingssnelheid van tussen 2 en 7 millimeter per jaar zien.
Op basis van voorspellingsmodellen zijn landelijke voorspellingskaarten gemaakt voor de bodemdaling in Nederland. Die kaarten zijn online te vinden in de
Klimaateffectatlas en laten zien dat de snelheid van bodemdaling in Nederlandse veenweidegebieden zo’n 5.4 tot 6.8 millimeter per jaar is. De geschatte bodemdalingssnelheid hangt hierbij samen met de mate van verwachte klimaatopwarming van een gebied.
Zie voor meer informatie Integratierapport Bodemdaling paragraaf 1.4.1
Wat is de seizoensgebonden bodembeweging in de veenweidegebieden en waardoor wordt deze bepaald?
Op vijf NOBV-meetlocaties hebben we, op basis van metingen met een extensometer, vastgesteld dat in de jaren 2019 tot en met 2023 de seizoensgebonden bodembeweging varieert tussen 15 en 98 millimeter per jaar. Dit betekent dat de jaarlijkse bodembeweging maximaal zo’n tien centimeter is. We hebben dit gemeten op ongeveer vijf centimeter onder het maaiveld.
De bodembeweging hangt af van lokale omstandigheden. Daarnaast kan de bodembeweging van jaar tot jaar variëren door verschillen in weersomstandigheden, zoals die in neerslag en temperatuur (wat van invloed is op de verdamping).
Vooral fluctuaties van de grondwaterstand bepalen de seizoensgebonden bodembeweging. Stijgt de grondwaterstand, dan beweegt de bodem meestal omhoog. Daalt de grondwaterstand, dan beweegt de bodem meestal omlaag. Bij grotere fluctuaties van de grondwaterstand zie je vaak ook een grotere bodembeweging. Verschillende factoren hebben invloed op de grondwaterstand, zoals:
- Het weer: neerslag en verdamping
- Bepaalde bodemeigenschappen, zoals waterdoorlatendheid, van de bodemlagen
- Afstand tussen de sloten
- Aanwezigheid van waterafvoer- en aanvoersystemen
- Verschillen in de druk van het grondwater onder het veenpakket (regionale grondwatersysteem en kwel/wegzijging)
Kijken we boven het grondwaterniveau, dan wordt seizoensgebonden bodembeweging vooral veroorzaakt door krimp van de bodem in het droge seizoen en zwel in het natte seizoen. Kijken we onder het grondwaterniveau dan wordt de seizoensgebonden bodembeweging vooral veroorzaakt door tijdelijke vervorming als gevolg van veranderingen in de grondwaterstand (poro-eleastische vervorming).
Vervormingen van de grond ontstaan door veranderingen in korrelspanning. Deze worden gedreven door veranderingen in de totaalspanning (totaalgewicht van de vaste delen van bovenliggende grondlagen) en de waterspanning. Als een de belasting op een slecht doorlatende laag als veen wordt aangebracht, wordt eerst de toename van de belasting volledig door het water in de poriën gedragen. Vervolgens wordt water langzaam uit de poriën verdreven, neemt het volume af en de korrelspanning geleidelijk toe totdat de belasting volledig door de korrels wordt gedragen. Tijdens dit proces is de korrelspanning toegenomen met de totaal opgebrachte belasting.
Tabel 1 geeft een overzicht van de verschillende (reversibele en irreversibele) bodembewegingsprocessen en waar deze zich afspelen in de bodem.
De bodemopbouw heeft ook invloed op de bodembeweging. Zo is de grootste seizoensgebonden bodembeweging tot nog toe gemeten door het NOBV op een plek met een zes meter dik veenpakket. Dit komt waarschijnlijk doordat er meer tijdelijke vervorming door variaties in waterdruk (poro-elastische vervorming) te verwachten is naarmate het veenpakket dikker is. Verschillende bodemtypen zijn in verschillende mate gevoelig voor krimp, zwel en elastische (omkeerbare) vervorming.
| Reversibel of irreversibel | Waar in de bodem | Proces | Omschrijving |
|---|---|---|---|
| Irreversibel (onomkeerbaar) | Onverzadigde zone | Veenafbraak | Afbraak van organisch materiaal in de bodem door micro-organismen. De afbraak gaat snel als er zuurstof aanwezig is. Langzamere anaerobe afbraak (zonder zuurstof) kan voorkomen in de met water verzadigde zone. |
| Krimp | Volumeafname van de bodem als gevolg van uitdroging, waarbij de zuigspanning toeneemt). | ||
| Verzadigde zone | Consolidatie | Samendrukking van de bodem doordat het gewicht op de grond toeneemt en grondwater uit de poriën stroomt. Hierdoor neemt de waterdruk af en de korrelspanning (de druk op de vaste delen van de grond onderling) toe. | |
| Kruip | Het langzaam samendrukken van de grond waarbij de gronddeeltjes zich heroriënteren onder gelijkblijvende druk. | ||
| Compactie | De samendrukking van de bodem ten gevolge van consolidatie en kruip. | ||
| Reversibel (omkeerbaar) | Onverzadigde zone | Krimp en zwel | Volumeafname (krimp) als gevolg van uitdroging en volumetoename (zwel) als gevolg van vernatting. Door uitdroging en vernatting van de bodem ontstaan er toe- en afnamen van de zuigspanning in de bodem. |
| Verzadigde zone | Poro-elastische vervorming | Volumeafname en -toename van de bodem als gevolg van veranderingen in de waterdruk, waardoor ook de korrelspanning veranderd. |
Zie voor meer informatie Integratierapport Bodemdaling paragraaf 1.3
Welke processen bepalen langjarige bodembewegingen?
Verschillende metingen tonen aan dat de seizoensgebonden (omkeerbare) bodembeweging centimeters bedraagt: maximaal 10 centimeter. De langjarige (onomkeerbare) bodemdaling is zo’n vijf tot tien millimeter per jaar. Oftewel: de seizoensgebonden bodembeweging kan tot tien keer zo groot zijn als de langjarige bodemdaling. De volgende processen spelen (in verschillende mate) een rol bij bodembeweging en/of bodemdaling (zie ook Tabel 1):
Krimp en zwel: door uitdroging krimpt de bodem en daalt het oppervlak. Door toename van de vochtigheid zwelt en stijgt de bodem weer. De mate waarin dit gebeurt kan verschillen. Een deel van de krimp kan onomkeerbaar zijn.
Veenafbraak: afbraak van organische stof in veen vindt grotendeels plaats in het deel van de bodem dat zich boven het grondwaterniveau bevindt en is onomkeerbaar.
Poro-elastische vervorming: door veranderingen van grondwaterstand of waterdruk in de diepere ondergrond veranderen ook de waterspanningen in de grond. Als de waterspanning daalt verliest de bodem wat volume omdat er grondwater wegstroomt. Als de waterspanning weer stijgt neemt het volume toe doordat er weer meer grondwater in de bodem komt. Zolang de veranderingen in waterspanning klein blijven is dit proces omkeerbaar.
Compactie: Dit is het proces waarbij de bodem blijvend wordt samengedrukt. Twee processen leiden tot compactie: consolidatie en kruip. Beide worden hieronder toegelicht.
Consolidatie: samendrukking van de bodem doordat het gewicht op de grond toeneemt en grondwater uit de poriën stroomt. Hierdoor neemt de waterdruk geleidelijk af en de korrelspanning (de druk op de vaste delen van de grond onderling) toe. Onomkeerbare samendrukking treedt op als de druk op de grond hoger wordt dan wat de bodem eerder heeft meegemaakt.
Kruip: het langzaam samendrukken van de grond waarbij de gronddeeltjes zich heroriënteren onder gelijkblijvende druk. Kruip is een continu en in principe eindeloos proces.
De vraag welk deel van de onomkeerbare bodemdaling wordt veroorzaakt door welk proces is moeilijk te beantwoorden. Vrijwel altijd spelen er meerdere processen tegelijk en wisselt de bijdrage van elk proces in de tijd, bijvoorbeeld doordat de grondwaterstand varieert in de loop van de tijd. Ook het type veen, de dikte en eigenschappen van het veen en de tijdsperiode waar men naar kijkt zijn van invloed op de verschillende bodemdalingsprocessen.
Zie voor meer informatie Integratierapport Bodemdaling paragraaf 1.4.1
Hoeveel draagt veenafbraak bij aan langjarige bodemdaling?
De bijdrage van veenafbraak aan langjarige bodemdaling hangt van verschillende factoren af. De verschillen in grondwaterstand spelen een belangrijke rol, net zoals de bodemopbouw en bodemeigenschappen en het weer. Een lagere grondwaterstand leidt bijvoorbeeld tot meer zuurstof in de bodem en dus tot meer bodemdaling door veenafbraak. Deze factoren zijn afhankelijk van plaats en tijd en veenafbraak is dat dus ook. Daarbij komt dat dezelfde factoren de snelheid van andere bodemdalingsprocessen bepalen.
Om al deze redenen kunnen we geen precieze getallen geven voor de bijdrage van veenafbraak aan bodemdaling. We kunnen deze bijdrage wel op verschillende manieren inschatten:
- Op basis van bodembewegingsmetingen op verschillende diepten in de ondergrond. Er wordt dan een aanname gemaakt over tot welke diepte en in welke mate er veenafbraak op kan treden.
- Op basis van regelmatige metingen van de koolstofvoorraden in de bodem.
- Op basis van schattingen van hoeveel mechanische processen bijdragen. Deze bijdragen worden geschat op basis van (1) bepalingen van hoeveel veen is samengedrukt, of (2) proeven in het laboratorium waarbij wordt bepaald hoe snel de bodem vervormt.
Eerste schattingen van het aandeel van veenafbraak aan totale bodemdaling in het Nederlandse veenweidegebied liggen, op basis van onze meetresultaten, tussen de 60 en 70%. Eerder onderzoek geeft een schatting van tussen de 50 en 80%. De verschillen in dit percentage worden veroorzaakt door de factoren die hierboven genoemd zijn. Het overige deel van de totale bodemdaling komt door het samendrukken van de bodem (vooral door kruip) en onomkeerbare krimp.
Zie voor meer informatie Integratierapport Bodemdaling paragraaf 1.4.2
Welke omstandigheden bepalen de gevoeligheid van veen voor mechanische bodemdaling?
Met mechanische bodemdaling bedoelen we de daling van de bodem door fysische processen die de bodem samendrukken. We bedoelen dan onomkeerbare krimp, consolidatie en kruip.
Deze processen worden beïnvloed door de mate van samendrukbaarheid en dikte van het materiaal, variaties in grondwaterstand, de snelheid van veenaangroei en de belastingsgeschiedenis van het veen (welke druk er eerder heeft plaatsgevonden in de grond).
Het veentype heeft bepaalde eigenschappen; het kan bijvoorbeeld vezelig zijn van structuur of er kunnen restanten van bomen en takken in aanwezig zijn. Dit heeft ook invloed op de mate van mechanische bodemdaling. Bosveen met veel takken en boomstammen zal bijvoorbeeld minder snel vervormen dan een vezelige veensoort als zeggeveen.
Ook veenafbraak beïnvloedt mechanische bodemdaling. Bij dit proces wordt organisch materiaal afgebroken wat de bodemstructuur verandert. Een sterk afgebroken veentype kan makkelijker samengedrukt worden dan een vezelig veen dat nog nauwelijks is afgebroken.
In de onverzadigde grond boven het grondwaterpeil duiden we de vermindering van laagdikte aan met (irreversibele) krimp. Door uitdroging krimpt de bodem en daalt het grondoppervlak. Door bevochtiging en verzadiging stijgt de bodem weer. In de bodem zijn het kleigehalte en de kleisoort van belang, deze beïnvloeden de zuigspanningen.
Onomkeerbare bodemdaling door consolidatie gebeurt als de druk op de bodem hoger wordt dan deze eerder was: het overschrijden van de grensspanning. Deze grensspanning wordt bepaald door huidige of vroegere druk van de grond erboven en door veroudering. In veenweidegebieden is de grensspanning vaak 10% tot 20% hoger door veroudering en wisselende grondwaterstanden. De druk kan vooral toenemen door extra belasting, bijvoorbeeld bij bouwprojecten, of door het sterk verlagen van de grondwaterstand. Meestal is deze onomkeerbare vervorming door consolidatie nauwelijks van belang bij bodemdaling in veenweidegebieden omdat de grensspanning zelden overschreden wordt.
Kruip is een proces dat altijd doorgaat en de grond langzaamaan laat vervormen. Hoe dikker het veen, hoe meer bodemdaling door kruip er plaatsvindt. Ook de ouderdom van het veen heeft invloed: ouder veen vervormt langzamer. Naarmate de tijd verstrijkt, wordt de kruip langzamer.
Zie voor meer informatie Integratierapport Bodemdaling paragraaf 1.4.1
Kernvragen Waterinfiltratiesystemen
De uitspraken in deze Q&A worden onderbouwd in het Integratierapport Waterinfiltratiesystemen
Welke waterbeheermaatregelen kunnen effect hebben op de broeikasgasuitstoot van veenweidegebieden en wat is dit effect?
De volgende waterbeheermaatregelen kunnen een effect kunnen hebben op de netto broeikasgasuitstoot van veenweidegebieden:
- Slootpeilverhoging
- Passieve waterinfiltratiesystemen (PWIS)
- Actieve waterinfiltratiesystemen (AWIS)
- Greppelinfiltratie
- Hoog-Als-Het-Moet, Laag-Als-Het-Han (HAKLAM)
Inundatie (het opzettelijk onder water zetten van land) Deze maatregel en haar effect behandelen we niet hier maar in het hoofdstuk Paludicultuur en natte natuur.
Binnen het NOBV is uitgebreid onderzoek gedaan naar passieve waterinfiltratiesystemen (PWIS) en actieve waterinfiltratiesystemen (AWIS); de andere maatregelen zijn nog minder intensief onderzocht.
Over het algemeen kunnen we zeggen dat maatregelen die de grondwaterstand verhogen leiden tot minder CO2-uitstoot. De verhoging van de grondwaterstand in de zomer is daarbij belangrijker dan een verlaging in de winter omdat in de zomer meer micro-organismen actief zijn door hogere temperaturen en er dus meer veenafbraak plaatsvindt. De uitstoot van methaan (CH4) is hoger bij hele ondiepe grondwaterstanden of als het land opzettelijk onder water wordt gezet. De uitstoot van lachgas (N2O) (lachgas) hangt sterk af van de toegepaste bemesting en de timing daarvan. Ook kan de lachgasuitstoot pieken bij snelle opdroging of vernatting van de ondiepe bodem. Denk bijvoorbeeld aan wanneer het weer gaat regenen na een droge periode en er veel stikstof uit mest aanwezig is.
De onderstaande deelvragen gaan in op de effecten van specifieke waterbeheermaatregelen op de netto broeikasgasuitstoot.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Waterinfiltratiesystemen
Wat is het effect van slootpeilverhoging op de uitstoot van broeikasgassen?
Op geen van de NOBV-locaties is alleen slootpeilverhoging onderzocht. Uit de lange termijn metingen op de locatie Zegveld blijkt wel dat slootpeilverhoging onomkeerbare lange-termijn bodemdaling afremt. Sinds de jaren 60 zijn hier twee verschillende slootpeilen gebruikt. Hierdoor ligt het maaiveld in percelen met een grotere drooglegging nu tot 30 cm lager dan in percelen met een kleinere drooglegging. Dit komt waarschijnlijk doordat het veen minder lang droog staat, minder afbreekt en daardoor minder CO2 uitstoot. We weten niet wat de invloed is op andere broeikasgassen zoals methaan en lachgas, omdat dit sterk afhankelijk is van de mate van vernatting en de lokale omstandigheden.
Uit onze modellen blijkt ook dat slootpeilverhoging een kleinere CO2-uitstoot tot gevolg heeft. Maar het effect van slootpeilverhoging is afhankelijk van de breedte van percelen en de waterdoorlatendheid van het veen. In brede percelen en/of percelen met lage waterdoorlatendheid kan de grondwaterstand in het midden van het perceel maar een klein beetje worden verhoogd door slootpeilverhoging en is invloed op de CO2-uitstoot dus ook kleiner.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Waterinfiltratiesystemen
Wat is het effect van PWIS op de uitstoot van broeikasgassen?
In het NOBV zijn drie locaties met passieve waterinfiltratiesystemen (PWIS) bestudeerd. De effecten van die maatregelen op de CO2-uitstoot zijn verschillend. Een aanbeveling uit het NOBV is om bij het aanleggen van PWIS ook een slootpeilverhoging toe te passen voor een groter effect van PWIS.
Het effect van PWIS op de uitstoot van methaan is minimaal. Het effect op de uitstoot van lachgas hebben we niet kunnen meten. Ook weten we niet wat het effect van PWIS op de uitstoot van broeikasgassen uit de sloten is.
Hoe effectief PWIS-maatregelen zijn hangt samen met:
1) De hydrologische (waterkundige) situatie
In Rouveen, een locatie die in kwelgebied ligt, vangt PWIS kwelwater af en zorgt zo voor een verlaging van de grondwaterstand in zowel de winter als de zomer. De CO2-uitstoot neemt daardoor toe. Het is dus niet aan te raden om PWIS te installeren in een kwelgebied zonder ook de drooglegging flink te verkleinen.
2) De drooglegging
In Vlist is sprake van een flinke drooglegging van 55 cm. Hierdoor kan met PWIS alleen water infiltreren wanneer grondwaterstanden dieper uitzakken dan 55 cm. Daardoor zorgt PWIS voor een gemiddelde grondwaterstandsverlaging in Vlist. Toch is de CO2-uitstoot afgenomen door PWIS, omdat in de zomer wel sprake is van een verhoging van de grondwaterstand. Lange termijn bodemdalingsmetingen (vanaf ca. 2010) laten zien dat de bodemdaling wat lager ligt in het PWIS-perceel ten opzichte van het referentieperceel.
3) De drainafstand
Hoewel we dit niet direct kunnen ondersteunen met NOBV-metingen blijkt duidelijk dat grondwaterstanden dichtbij een drain een vlakker verloop hebben dan grondwaterstanden midden tussen twee drains. Kleinere drainafstanden zullen dus een groter effect hebben op de grondwaterstanden en daarmee samenhangende bodemdaling en CO2uitstoot. Hoe groot dit effect is hangt dan weer af van de hydrologische situatie en de drooglegging (1) en (2).
Belangrijk bij de toepassing van PWIS is het onderhoud. De drains moeten worden doorgespoeld om het dichtslibben van de drains te verminderen en dienen continu onder water te liggen om lucht in de drains te voorkomen.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Waterinfiltratiesystemen
Wat is het effect van AWIS op de uitstoot van broeikasgassen?
Binnen het NOBV zijn twee locaties met actieve waterinfiltratiesystemen (AWIS) onderzocht, in Assendelft en Zegveld. In Zegveld zijn zelfs twee AWIS-systemen aangelegd met verschillende grondwaterstanden.
AWIS is effectief in het verhogen van de grondwaterstanden en verhoogt de gemiddelde grondwaterstand, vooral in de zomer. In de winter kunnen grondwaterstanden iets lager liggen dan in referentiepercelen.
De percelen met AWIS stoten minder CO2-uit. Methaanuitstoot is ook gering, zelfs bij het hoge grondwaterpeil (van 20 cm onder het maaiveld) in Zegveld. Hier wordt alleen een significante uitstoot van methaan gemeten recht boven de drain, met orde grootte van 2 ton CO2-equivalent per hectare per jaar. Echter, gemiddeld over het perceel (de drains liggen om de 4 meter) is dit nog altijd gering. De effecten op lachgasuitstoot zijn niet berekend en ook de effecten van AWIS op broeikasgasuitstoot vanuit de sloten is onbekend.
Enkele belangrijke aspecten bij de toepassing van AWIS zijn het onderhoud (door het pompen van water neemt de inspoeling van organisch materiaal in de drain toe, wat leidt tot een afnemende effectiviteit over tijd) en de drooglegging. Een grote drooglegging in combinatie met AWIS resulteert in het onnodig ‘rondpompen’ van water.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Waterinfiltratiesystemen
Wat is het effect van greppelinfiltratie op de uitstoot van broeikasgassen?
Binnen het NOBV is geen onderzoek gedaan op locaties met greppelinfiltratie. Maar in ander onderzoek in het Friese Veenweidenprogramma is wel gemeten op twee locaties. Op basis van eerste metingen in greppelinfiltratie blijkt dat deze maatregel goed werkt in het verhogen van (zomer)grondwaterstanden dicht bij de greppel, waarbij zeer hoge grondwaterstanden gerealiseerd kunnen worden. Verder van de greppel neemt de verhogende werking duidelijk af. Dit onderzoek geeft de indruk dat greppelinfiltratie effectief de CO2-uitstoot zou kunnen reduceren. Echter, onderzoek over meerdere locaties en jaren is nodig om te bepalen in hoeverre dit werkelijk het geval is.
Er zijn maar weinig gegevens over het effect van greppelinfiltratie op methaanuitstoot. We denken dat deze vorm van infiltratie de methaanuitstoot kan verhogen, onder andere omdat er vaak meer sloten aanwezig zijn, maar weten dit niet zeker. We hebben nog geen gegevens over de lachgasuitstoot.
Het is belangrijk er rekening mee te houden dat van deze maatregel er slechts één locaties zijn onderzocht, waardoor er voor greppelinfiltratie nu nog geen algemene conclusies kunnen worden getrokken. Daarom moeten we de effecten op meerdere locaties, meerdere jaren meten om uitspraken over de effecten van deze maatregel te kunnen doen. Hieraan wordt onder andere binnen NOBV en het Friese veenweideprogramma gewerkt.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Waterinfiltratiesystemen
Wat is het effect van HAKLAM op de uitstoot van broeikasgassen?
Binnen het NOBV is geen onderzoek gedaan op locaties met ‘Hoog Als Het Kan, Laag Als Het Moet’ (HAKLAM)-maatregelen. Maar in ander onderzoek in het Friese Veenweidenprogramma is wel gemeten op twee locaties. Deze locaties lieten geen vermindering van CO2- of methaanuitstoot zien, over de lachgasuitstoot zijn geen gegevens beschikbaar. De CO2-uitstoot was zelfs hoger. Echter, onderzoek over meerdere locaties en jaren is nodig om te bepalen in hoeverre dit werkelijk het geval is.
Het is belangrijk er rekening mee te houden dat van deze maatregel er slechts twee locaties zijn onderzocht, waardoor er voor HAKLAM nu nog geen algemene conclusies kunnen worden getrokken. Daarom moeten we de effecten op meerdere locaties, meerdere jaren meten om uitspraken over de effecten van deze maatregel te kunnen doen. Hieraan wordt onder andere binnen NOBV en het Friese veenweideprogramma gewerkt.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Waterinfiltratiesystemen
Kernvragen Paludicultuur & natte teelten
De uitspraken in deze Q&A worden onderbouwd in het Integratierapport
Volgt binnenkort
Hier komt de inhoud van de toggle
Kernvragen Bodemmaatregelen
De uitspraken in deze Q&A worden onderbouwd in het Integratierapport Bodemmaatregelen
Welke bodemmaatregelen zijn er mogelijk in veenweidegebieden?
Naast maatregelen die ingrijpen op de waterhuishouding (hydrologie) zijn er ook maatregelen die ingrijpen op de bodem in de veenweidegebieden om de veenafbraak te remmen. We noemen deze hier gezamenlijk ‘bodemmaatregelen’. Bodemmaatregelen kunnen op veel verschillende manieren worden toegepast en kunnen verschillende aspecten van veenafbraak beïnvloeden. Ze kunnen bijvoorbeeld afbraak door micro-organismen vertragen, de hoeveelheid afbreekbare stof verlagen, de vorming van stabiele koolstofverbindingen bevorderen, of de zuurstofaanvoer remmen. Naast dat deze maatregelen gevolgen hebben voor de broeikasgasuitstoot, zal door de effecten op veenafbraak ook de bodemdaling veranderen. Er zijn drie hoofdtypen bodemmaatregelen:
- Minerale toevoegingen (klei, zand, metalen)
Het toevoegen (inmengen) van relatief kleine hoeveelheden klei, zand of andere materialen aan de veenbodem kunnen de fysische, chemische en biologische eigenschappen van de bodem veranderen. Dit kan ervoor zorgen dat organisch materiaal langzamer wordt afgebroken. Een bekend voorbeeld is klei-in-veen.
- Organische toevoegingen (reststromen, houtsnippers)
Organische materiaal toevoegen aan de bodem kan koolstof vasthouden die anders zou verdwijnen. Zodra het materiaal in de bodem zit, wordt het tenminste ten dele afgebroken, maar beïnvloedt het daarbij de activiteit van micro-organismen. Dit kan de afbraaksnelheid van veen en de CO2-uitstoot beïnvloeden. De samenstelling van het toegevoegde materiaal bepaalt wat er gebeurt.
- Verandering van de bodemstructuur (overlagen, profielkeren etc).
Deze maatregel is bedoeld om de zuurstofindringing te verminderen en meer veen onder de grondwaterstand te brengen. Bij overlagen wordt een minerale toplaag van 20-30 cm boven op het veen wordt aangebracht, wat de zuurstofindringing vermindert (‘dekseleffect’) en het veen verdicht. Als nu het grondwaterpeil verhoogd wordt, zal er meer veen verzadigd zijn dan in de situatie zonder overlagen. Bij profielkeren wordt de bodem als het ware omgekeerd: het ondiepe veen wordt diep begraven en er komt een laag zand bovenop vanuit grotere diepte, waardoor het veen onder de grondwaterspiegel komt te liggen.
Het onderzoek naar de effecten van bodemmaatregelen in het veld is recentelijk binnen het NOBV gestart. Hierdoor zijn er nog veel onzekerheden rond deze maatregelen. In de volgende fase van het NOBV zal het onderzoek naar bodemmaatregelen worden voortgezet en uitgebreid.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Bodemmaatregelen paragraaf 1.2, 1.3, 1,4
Wat is het effect van bodemmaatregelen op de grondwaterstand in veenweidegebieden?
Veel maatregelen om veenafbraak te verminderen hebben als doel de grondwaterstand te laten stijgen, zodat er minder zuurstof bij het veen kan komen. Bij bodemmaatregelen wordt in principe niet ingegrepen in het hydrologisch systeem, waardoor de grondwaterstand niet veel wordt beïnvloed. Toch kunnen sommige bodemmaatregelen wel invloed hebben op de vochthuishouding en de blootstelling aan zuurstof, bijvoorbeeld bij maatregelen waarbij het bodemprofiel wordt aangepast, zoals overlagen en profielkeren. Het veen wordt dan dieper in het profiel gebracht, waardoor het minder in contact komt met zuurstof.
De maatregel klei-in-veen zorgt ervoor dat de bodem mogelijk meer vocht kan vasthouden. Wat dit voor effect heeft op veenafbraak wordt nu en in de komende jaren gemeten en onderzocht.
Uiteraard kunnen bodemmaatregelen en hydrologische maatregelen ook in combinatie worden toegepast om een groter effect te bereiken.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Bodemmaatregelen
Wat is het effect van bodemmaatregelen op de onomkeerbare bodemdaling?
Bodemmaatregelen kunnen de afbraak van veen verminderen, wat ook de bodemdaling die hierdoor ontstaat kan verminderen. Sommige maatregelen, zoals door het keren van de bodem of toevoegen van extra gewicht door het toebrengen van een overlaag, kunnen juist voor meer bodemdaling zorgen. Er is nog weinig onderzoek gedaan naar deze effecten en de resultaten kunnen mogelijk erg verschillen tussen de maatregelen.
In veengebieden met een natuurlijke kleilaag daalt de bodem vaak minder snel dan in veengebieden zonder kleidek. Bij de maatregel klei-in-veen gaat het om een dunne laag die zich inmengt in het veen, in plaats van het aanbrengen van een dikke kleilaag. De invloed hiervan op bodemdaling is nog niet bekend. Er zijn metingen gestart in 2024 en er zullen pas na enkele jaren voldoende resultaten zijn voor het vaststellen van mogelijke effecten op bodemdaling.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Bodemmaatregelen paragraaf 1.5.2
Wat is het effect van bodemmaatregelen op de uitstoot van broeikasgassen?
Bodemmaatregelen kunnen op veel verschillende manieren invloed op de afbraak van veen, wat onder andere afhankelijk is van de manier waarop ze worden toegepast. Bijvoorbeeld, door de structuur van de bodem te veranderen, kan de zuurstofaanvoer worden verminderd. Organische toevoegingen hebben als doel om de microbiële afbraak te remmen. Andere methoden richten zich op het verlagen van de beschikbare hoeveelheid afbreekbare organische stof of het bevorderen van de vorming van stabiele koolstofverbindingen.
Voor de maatregel klei-in-veen is op dit moment alleen onder laboratoriumcondities vastgesteld dat bepaalde kleisoorten de afbraak van veen en broeikasgasuitstoot kunnen verminderen. Dit is nog niet vastgesteld in het veld, maar er worden sinds 2024 metingen gedaan. Pas na enkele jaren zullen er voldoende resultaten zijn om vast te stellen of dit ook in de praktijk werkt.
Tot nu toe zijn er binnen het NOBV geen metingen gedaan voor andere bodemmaatregelen zoals profielkeren, of het aanbrengen van zand.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Bodemmaatregelen paragraaf 1.5.2
Kernvragen Mechanistisch begrip
De uitspraken in deze Q&A worden onderbouwd in het Integratierapport Mechanistisch Begrip
Welke factoren spelen een rol bij de afbraak van veen?
De bodem van de Nederlandse veenweidegebieden bestaat vooral uit organisch materiaal, wat een mengsel is van ‘oud’ veen, dat al veelal duizenden jaren oud is, en ‘nieuw’ organisch materiaal afkomstig van het gras dat er op groeit. Onder de juiste omstandigheden breken micro-organismen dit mengsel langzaam af om energie te krijgen om te kunnen groeien. Tijdens dit afbraakproces komen, behalve energie, ook CO2 en andere broeikasgassen zoals methaan (CH4) en lachgas (N2O) vrij.
De snelheid waarmee de afbraak plaatsvindt, hangt af van drie factoren:
1) de afbraakgevoeligheid van de organische verbindingen in de bodem
2) de beschikbaarheid van oxidatoren, zoals zuurstof
3) de activiteit van zogenaamde (exo)enzymen: door micro-organismen geproduceerde eiwitten die in staat zijn om organisch materiaal af te breken. Deze drie factoren worden op hun beurt weer beïnvloed door omgevingsfactoren, zoals landgebruik, waterbeheer en weersomstandigheden. De combinatie van wat er in de bodem zit aan organisch materiaal (het bodemprofiel) en de omgevingsfactoren bepaalt dus hoe snel de afbraak gaat en hoeveel broeikasgassen er vrijkomen uit het veen.
Belangrijke omgevingsfactoren die invloed hebben op de afbraak zijn:
- De grondwaterstand
- Als de bodem vol water zit (verzadigd is), is er geen zuurstof uit de atmosfeer beschikbaar.
- Het bodemvochtgehalte
- In onverzadigde omstandigheden kan bij te veel vocht alsnog te weinig zuurstof beschikbaar zijn, terwijl bij te weinig vocht micro-organismen minder actief zijn.
- De bodemtemperatuur
- Hoe lager de temperatuur, hoe minder actief de enzymen zijn.
- De biochemische omstandigheden
- Bijvoorbeeld de samenstelling en zuurgraad van het water in de bodem.
Veel van deze omgevingsfactoren veranderen met de seizoenen, wat ervoor zorgt dat de afbraaksnelheid van organisch materiaal door het jaar heen verschilt. In de winter is de bovenste laag van de bodem vaak te nat en door de lage temperaturen vindt er bijna geen afbraak plaats. In de zomer verdampt het water, neemt het vochtgehalte af en daalt de grondwaterstand. Hierdoor neemt de afbraak toe. Tijdens droge periodes is de combinatie van hogere bodemtemperaturen en dalend grondwaterpeil, voldoende bodemvocht en zuurstof in de bodem ideaal voor snellere afbraak. Bovendien is er in de zomer vaak meer aanvoer van nieuw en vers organisch materiaal vanuit de vegetatie of mest, wat de afbraak van oud veen verder versnelt.
Het beheer van het land heeft een grote invloed op de omstandigheden in de bodem en dus op de snelheid van veenafbraak. Bijvoorbeeld, de mate van maaien, bemesten en begrazing heeft invloed op de hoeveel voedingsstoffen in de bodem. Ook heeft het waterbeheer invloed op het grondwaterpeil en de vochtigheid van de bodem, wat weer invloed heeft op de temperatuur en de hoeveelheid zuurstof in de bodem. Daarnaast kan het inlaten van nutriëntenrijk water of het binnendringen van brak water via grondwaterstromingen of vanuit het oppervlaktewater de veenafbraak beïnvloeden.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Mechanistisch Begrip paragraaf 1.2
Wat is de rol van zuurstof in de afbraaksnelheid?
Zuurstof is een stof die door micro-organismen wordt gebruikt om organisch materiaal af te breken en energie te produceren. Tijdens dit proces komt CO2 vrij. Afbraak met zuurstof levert veel energie op (door de hoge redoxpotentiaal van zuurstof) en is relatief makkelijk beschikbaar in de lucht. Daarom zijn veel afbraakprocessen afhankelijk van zuurstof (aerobe afbraak). Hoeveel zuurstof er in de bodem aanwezig is, bepaalt hoe snel en hoe volledig het organisch materiaal wordt afgebroken.
Zuurstof in de bodem
Het zuurstofgehalte in de bodem hangt van verschillende factoren af. In de onverzadigde zone, boven de grondwaterstand, kan het zuurstof door de poriën naar binnen dringen. Zuurstof zit daar vooral in de met lucht gevulde poriën. Onder de grondwaterstand, in de verzadigde zone, is er heel weinig zuurstof. Dit systeem beweegt op en neer met de grondwaterstand en de vochtigheid van de bodem. Het zuurstofgehalte is dus hoofdzakelijk afhankelijk van de bodemhydrologie. Uit metingen blijkt daarnaast dat zuurstof meestal niet dieper dan 50-70 cm in de bodem komt, onder andere omdat het boven in de bodem wordt gebruikt door de micro-organismen.
Directe metingen van zuurstofgehalten in de bodem hebben geen betrouwbare resultaten opgeleverd, maar er zijn wel indirecte (redox-) metingen die de beschikbaarheid van zuurstof laten zien. Deze redoxmetingen hebben de link tussen de aanwezigheid van zuurstof en de grondwaterstand in de bodem bevestigd, en helpen ook om te bepalen hoe diep de zuurstof in de bodem kan doordringen. Daarnaast kunnen gemeten bodemvochtcondities een aanwijzing geven voor hoeveel zuurstof beschikbaar is, wat gebruikt wordt om de aerobe afbraaksnelheid in te schatten.
Verschillen tussen anaerobe en aerobe afbraak
Als er zuurstof beschikbaar is, kunnen aerobe micro-organismen het veen afbreken. Zonder zuurstof nemen anaerobe micro-organismen dit over. Aerobe afbraak is 2-20 keer sneller dan anaerobe afbraak. Zelfs als de zuurstof in de bodemlaag verdwijnt, kan het effect van eerdere zuurstofbeschikbaarheid nog een tijd (maanden tot één jaar) doorwerken. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij sterk wisselende grondwaterstanden, zoals in veenweidegebieden kaar ’s zomers het grondwaterpeil laag staat en ’s winters hoog. In deze bodems kan de afbraak nog een tijdje sneller doorgaan. Dit komt omdat er meer makkelijk afbreekbare organische moleculen zijn als gevolg van de gedeeltelijke afbraak onder invloed van zuurstof. Ook kunnen ijzer en sulfaat zijn ‘opgeladen’ met zuurstof (geoxideerd), wat betekent dat de energie nodig op een later moment kan vrijkomen om te worden gebruikt bij de afbraak.
Alternatieve stoffen voor anaerobe afbraak
Geoxideerd ijzer en sulfaat kunnen, net als zuurstof, gebruikt worden door micro-organismen om veen af te breken. Dit proces levert minder energie op dan afbraak met zuurstof waardoor de afbraaksnelheid lager is. Omdat in het afbraakproces eerst de meest energie-efficiënte stoffen (zoals zuurstof) worden gebruikt om het makkelijkst afbreekbare organisch materiaal af te breken, blijven moeilijker afbreekbare organische verbindingen. Als dan alle zuurstof is gebruikt, wordt het afbraakproces langzamer. Als er na een tijd weer zuurstof in de bodem komt, begint dit proces opnieuw. Hoe langer er geen zuurstof is in de bodem, hoe lager de afbraaksnelheid zal zijn. Een andere factor die hierbij een rol speelt is dat sommige stoffen, zoals fenolen (die van nature veel in veen voorkomen), alleen mét zuurstof kunnen worden afgebroken. Als er te veel fenolen ophopen, stopt de veenafbraak. Als er wél weer zuurstof in de bodem komt, dan worden de fenolen afgebroken en kan de afbraaksnelheid weer toenemen, zelfs nadat de zuurstof daarna weer verdwijnt.
Productie van methaan en lachgas bij anaerobe afbraak
Tijdens anaerobe veenafbraak kunnen er naast CO2 ook methaan (CH4) en lachgas (N2O) ontstaan. Lachgas wordt vooral geproduceerd als de bodem overgaat van zuurstofrijke naar zuurstofarme omstandigheden. Methaan ontstaat vooral als de bodem lange tijd (één jaar tot meerdere jaren) zuurstofarm blijft. Dit komt omdat methaanproductie weinig energie oplevert, en dus pas begint als de efficiëntere stoffen opgebruikt zijn. Dit gebeurt in diepere bodemlagen die permanent verzadigd zijn met water. Methaan verspreidt zich langzaam naar de oppervlakte, waardoor hoge concentraties methaan zich kunnen ophopen in de diepere bodemlagen. Dit betekent niet per sé dat er ook een meer methaan wordt uitgestoten. Als methaan omhoog beweegt, wordt het bijna altijd afgebroken als het een zuurstofrijke bodemlaag tegenkomt. Maar bij planten zoals riet of lisdodde kan methaan via hun wortels en stengels makkelijk ontsnappen naar de lucht (het zogenaamde schoorsteeneffect). In ondiepe lagen ontstaat methaan onder zuurstofarme condities boven in de bodem in situaties waar veel makkelijk afbreekbaar koolstof wordt toegevoegd. Dit zijn omstandigheden waar het land min of meer permanent onder water staat, en/of bij hele hoge grondwaterstanden (<20 cm onder maaiveld), waarbij daarnaast door de vegetatie constant veel vers organisch materiaal aan de verzadigde bovenlaag wordt toegevoegd. Ook ontbreekt in deze omstandigheden een zuurstofrijke laag boven in de bodem waar geproduceerd methaan nog eventueel zou kunnen worden afgebroken.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Mechanistisch Begrip paragraaf 1.2.1
Wat is de invloed van verschillende soorten organische stoffen op de afbraaksnelheid?
Een veenbodem is een mengsel van allerlei organische stoffen met verschillende oorsprong, ouderdom en eigenschappen. Sommige organische stoffen breken onder de juiste omstandigheden snel af (labiele stoffen), terwijl andere organische stoffen zelfs onder de juiste omstandigheden heel moeilijk afbreken (recalcitrante stoffen). Dit verschil hangt af van hoe gemakkelijk micro-organismen een bepaalde stof kunnen gebruiken om voor hun groei. Eenvoudige, oplosbare stoffen zoals suikers worden veel sneller afgebroken dan complexe, niet-oplosbare stoffen, zoals lignine.
Hoewel labiele stoffen makkelijk afbreken onder de juiste omstandigheden, betekent dat niet dat ze ook snel uit het veen verdwijnen. In oude, verzadigde veenlagen zonder zuurstof blijven deze stoffen nog vaak bewaard, omdat de zuurstofloze omstandigheden afbraak voorkomen. In systemen waarin veen nog steeds gevormd wordt, komen daarom labiele onderdelen van de organische stof voor tot aan het oppervlak. Als deze lagen gedraineerd worden zal de veenafbraak snel sterk toe nemen.
In gedraineerde veenweidegebieden, waar de bovenste veenlagen door drainage al eeuwen aan zuurstof zijn blootgesteld, zijn de oude labiele organische verbindingen al afgebroken. De afbraak van het recalcitrante deel verloopt daardoor moeilijk en langzaam. Ondanks deze langzame afbraak van de organische verbindingen in het oude veen, komt er toch nog CO2 vrij, wat ook blijkt uit de NOBV-metingen. Dit is het gevolg van het eeuwenlange waterbeheer en de resulterende bodemdaling die hebben gezorgd voor een hoge dichtheid aan organisch materiaal in de bovenbodem. De koolstofdichtheid blijkt zeer bepalend voor de uitstoot van CO2. Daarnaast wordt door bodemdaling en peilverlagingen steeds aanvullend oud veen materiaal toegevoegd aan de bovengrond, wat eerder onder verzadigde omstandigheden bewaard is gebleven. Dit nieuw toegevoegde materiaal bevat daarom ook labiele organische verbindingen.
Zowel de afbraak van jong als oud organisch materiaal draagt bij aan de totale uitstoot van CO2. Het verschil is dat CO2 afkomstig uit het oud materiaal (lang-cyclisch) bijdraagt aan de toename van CO2-concentraties in de atmosfeer, omdat de koolstof al honderden tot duizenden jaren geleden uit de lucht is opgenomen. De netto toename van het CO2-cocentraties in de atmosfeer zorgt voor de opwarming van het klimaat en de aarde. CO2 uit jong organisch materiaal (kort-cyclisch) draagt daarentegen niet bij aan de stijging van CO2-concentraties in de atmosfeer, omdat deze koolstof recent is opgenomen.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Mechanistisch Begrip paragraaf 1.2.2
Wat is de rol van de micro-organismen in het veenafbraakproces?
Veenafbraak (ook wel veenoxidatie genoemd) is een biologisch proces, waarbij micro-organismen zoals bacteriën, archaea en schimmels, speciale enzymen aanmaken om veen af te breken. Deze exo-enzymen versnellen de veenafbraak in zuurstofrijke omstandigheden. Als er geen zuurstof is, vertraagt de activiteit van deze enzymen.
Er zijn grofweg twee soorten exo-enzymen te onderscheiden: oxidatieve- en hydrolytische enzymen. Oxidatieve enzymen helpen bij het afbreken van de meer complexe organische stoffen in het veen. Hydrolitische enzymen breken eenvoudigere organische stoffen af. In de bovenste laag van het veen helpen hydrolytische enzymen bij de afbraak van jong organisch materiaal, zoals plantenresten, om voedingsstoffen vrij te maken voor de groei van planten. Oxidatieve enzymen breken stoffen af die de afbraak van oud veen vertragen, zoals fenolen. Als de concentratie fenolen afneemt, worden andere exo-enzymen niet meer vertraagd, en is het veen minder beschermd tegen afbraak.
Het aanmaken van (oxidatieve) exo-enzymen kost micro-organismen veel energie waardoor ze minder snel kunnen groeien. Dit zorgt voor een balans: micro-organismen kunnen niet tegelijk snel groeien én veel exo-enzymen aanmaken om het veen af te breken. Binnen de microbiële gemeenschap ontstaan daardoor verschillende strategieen: sommige micro-organismen richten zich op het maken van enzymen, terwijl anderen juist snel groeien. Binnen het NOBV wordt onderzoek gedaan naar de concurrentie tussen deze twee groepen micro-organismen om meer inzicht te krijgen in factoren die de snelheid van veenafbraak bepalen. Maatregelen die doelgericht groepen micro-organismen die veel (oxidatieve) exo-enzymen aanmaken remmen, zouden de afbraak van veen kunnen vertragen, zonder dat de afbraak van makkelijk afbreekbaar koolstof tot stilstand komt. Dit laatste is belangrijk voor de voedingsstoffen in de bodem en daarmee voor plantengroei zoals gras in veenweidegebieden.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Mechanistisch Begrip paragraaf 1.2.3
Hoe beïnvloedt waterbeheer de afbraak van veen?
Waterbeheer in veengebieden heeft invloed op de afbraak van veen in de bodem. Dit komt omdat de waterhuishouding beïnvloedt hoeveel zuurstof beschikbaar is, wat belangrijk is voor veenafbraak.
In de bodem zijn de luchtgevulde poriën boven de grondwaterstand deels gevuld met water en deels met lucht. Hoe droger de bodem, hoe meer lucht (en zuurstof) in de poriën zit, wat de afbraak kan versnellen. Vlak boven de grondwaterstand, waar de bodem natter is en minder luchtgevulde poriën zijn, is er minder zuurstof beschikbaar voor veenafbraak dan vlak onder het maaiveld in de wortelzone, waar veel luchtgevulde poriën zijn (zeker als het niet recent heeft geregend).
De grondwaterstand bepaalt samen met de neerslag en verdamping het bodemvochtgehalte, wat de zuurstofbeschikbaarheid regelt, en daarmee de snelheid van veenafbraak. Zo is de grondwaterstand indirect sturend voor veenafbraak.
Als de bodem echter te droog wordt, bijvoorbeeld tijdens een extreme zomerdroogte, zakken de grondwaterstanden uit, en neemt het bodemvocht af. Dit kan de veenafbraak juist weer vertragen. Dit komt omdat micro-organismen vocht nodig hebben om organische materiaal af te breken. Het netto-effect van extreem droge bodemcondities op de totale jaarlijkse veenafbraak is waarschijnlijk relatief klein vergeleken met de jaarrond invloed van de grondwaterstand.
Veenafbraak in een bodem waar zuurstof aanwezig is leidt tot de uitstoot van CO2. Naast CO2 zijn ook lachgas (N2O) en methaan (CH4) twee broeikasgassen die worden uitgestoten in veengebieden. De uitstoot van lachgas in veengebieden is deels gekoppeld aan de veenafbraak: de stikstof die vrijkomt bij de veenafbraak kan worden omgezet in lachgas. Als de veenafbraak vermindert door hogere grondwaterpeilen dan zal er minder productie zijn van lachgas doordat er minder stikstof beschikbaar is. Maar nattere omstandigheden leiden ook tot makkelijkere vorming van lachgas met de stikstof dat wel beschikbaar is. Ook zijn er aanwijzingen dat sterke fluctuaties in de grondwaterstand meer lachgasuitstoot kunnen veroorzaken. Om meer inzicht te krijgen in de gevoeligheid van lachgasvorming voor verschillende omstandigheden worden metingen uitgevoerd in het NOBV. De productie van methaan is mede afhankelijk van de grondwaterstand omdat methaan wordt gevormd door micro-organismen onder verzadigde omstandigheden, dus bij hoge grondwaterstanden. Bij lagere grondwaterstanden, of sterk wisselende grondwaterstanden, wordt minder methaan geproduceerd en wordt daarbij het geproduceerde methaan ook weer deels afgebroken in zuurstofrijke bodemlagen boven in de bodem. Naast de grondwaterstand zijn ook andere factoren belangrijk voor methaanvorming, bijvoorbeeld de aanvoer van jong en makkelijk afbreekbaar organisch materiaal door de vegetatie, het type vegetatie, aanwezige nutriënten, en de bodemtemperatuur.
Zie voor meer informatie het Integratierapport Mechanistisch Begrip paragraaf 1.2.4