Gebundelde verslagen Nr. 33 1992
GEBUNDELDE VERSLAGEN VAN DE NEDERLANDSE VERENIGING VOOR WEIDE- EN VOEDERBOUW, NUMMER 33, 1992 INHOUDSOPGAVE
Voederwinning
en e f f i c i e n t graslandEebruik (10 maart 1992)
Auteur(s)
Titel
B. Deinum
Enkele nieuwe gedachten over veroudering van gras, mede geschikt voor conserveringsvraags tukken.
1
A.H. Bosma
Mogelijkheden om de velddroging van gras te belnvloeden
10
J. Corporaal
Kwaliteit en v e r l i e z e n t i j d e n s de veldperiode
17
L. Hylkema
Het belang van goed graslandmanagement voor de veehouder
22
Pag.
Vochtvoorziening i n de weide- en voederbouw: De invloed op produktie en m i l i e u (10 november 1992)
Auteurs(s)
Titel
Pag.
H. V. Keulen
De r o l van vocht b i j de verbouw van gras en voedergewassen
27
A.F. van Hoist F.A. Wopereis F. de Vries
De hydrologische toestand van het Nederlandse grasland
42
A.P. Wouters A. H.J, v/d Putten J.H.A.M. Steenvoorden
Invloed van beregening op de produktie en stikstofhuishouding van grasland
50
P. Kabat K. Metselaar B. J. van den Broek
Modelstudie naar de effecten van de beperking van beregening op grasland voor een Noord-Brabants veeweidebedrijf
84
Enkele nieuwe gedachten over veroudering van gras. mede g e s c h i k t voor c o n s e r v e r i n g s v r a a g s t u k k e n . B. Deinum, Vakgroep Landbouwplantenteelt en Graslandkunde. Landbouw U n i v e r s i t e i t Wageningen.
Inleiding B i j de g r a s t e e l t s y s t e m e n van het b e g i n van deze eeuw werd gras v e e l a l gemaaid voor h o o i w i n n i n g i n een stadium w a a r i n de p l a n t e n s t e r k waren doorgeschoten. Het gras g r o e i d e t r a a g , was a l oud b i j de oogst en had een l a g e voederwaarde. Momenteel i s de voederwaarde v e e l b e t e r . D i t i s h e t gevolg van de g r o t e r e p r o d u k t i e s n e l h e i d van gras door b e t e r e t e e l t m a a t r e g e l e n , de b e t e r e samens t e l l i n g van de v e g e t a t i e met v e e l Engels r a a i g r a s en overwegend l a a t b l o e i ende rassen en door de oogst i n v e e l j o n g e r stadium b i j de voederwinning. V e r o u d e r i n g s p e e l t d a a r b i j een g e r i n g e r e r o l dan voorheen, maar h e t b l i j f t een b e l a n g r i j k aspect. I n deze v o o r d r a c h t wordt vermeld hoe we momenteel v a n u i t de f y s i o l o g i e van de g r a s p l a n t a a n k i j k e n tegen v e r o u d e r i n g i n verband met voederwaarde. D a a r b i j wordt aandacht geschonken aan o n t w i k k e l i n g en v e r o u d e r i n g van a p a r t e organen met b e t r e k k i n g t o t celwandvorming en - a f b r a a k en aan v e r t e e r b a a r h e i d . V a n u i t deze organen wordt h e t gewas weer opgebouwd. Ook w o r d t enige aandacht geschonken aan s u i k e r en e i w i t . Plantengroei. G r a s g r o e i i n een c o n t i n u e proces van p r o d u k t i e van organen z o a l s b l a d s c h i j ven, bladscheden en s t e n g e l i n t e r n o d i a . Het p r o d u k t i e a p p a r a a t i s bovendien het veevoer. E l k orgaan k e n t z i j n e i g e n periode van o n t w i k k e l i n g en van volwassenheid v o o r d a t h i j a f s t e r f t . De delingszone van e l k orgaan z i t aan de b a s i s . Dat h e e f t t o t g e v o l g d a t de t o p van b l a d s c h i j f , bladschede en s t e n g e l i n t e r nodium ca. 10 - 14 dagen ouder i s dan de b a s i s . Het z i c h t b a r e deel van groeiende b l a d e r e n i s reeds a f en volwassen. E l k orgaan i s opgebouwd u i t c e l l e n met een hoogverteerbare inhoud a l s s u i k e r s , e i w i t e t c . en u i t celwanden d i e s t e r k v a r i e r e n i n a f b r e e k b a a r h e i d door m i c r o f l o r a i n de pens. Verteerbaarheid Oude Ideeen over
veroudering.
De verteerbaarheid van de organische stof daalt meestal met de l e e f t i j d , maar i n s t e r k wisselende mate, zoals u i t de omvangrijke l i t e r a t u u r b l i j k t . Men dacht dat d i t kwam doordat het gehalte aan celinhoud daalde en het gehalte aan celwand en ruwe celstof steeg. Soms werd verondersteld dat de hoogverteerbare celinhoud werd omgezet i n slechter verteerbare celwand. Ook de verteerbaarheid van de celwand zou dalen b i j veroudering. Verschillende snelheden van de d a l i n g i n percentage van celinhoud en van v e r t e r i n g van celwand veroorzaken verschillende snelheden i n d a l i n g van het percentage van de verteerbaarheid. Het i s echter h a c h e l i j k om i n percentages t e denken. Nieuwe ideeen over veroudering. Ontwikkeling en veroudering van organen. Wanneer we de echte processen van veroudering w i l l e n bestuderen i s het verstandig ons t e r i c h t e n op i n d i v i d u e l e cellen, weefsels en/of organen van planten. Organen z i j n bladschijven, bladscheden en stengelinternodia. De l a a t s t e t i j d hebben we uitgebreid studie gemaakt van de veranderingen i n de t i j d van de massa aan celinhoud, celwand en onverteerbare- celwand i n zulke individuele organen van ma'is, haver, gerst, i t a l i a a n s raaigras en Panicum; Dit heeft g e l e i d t o t een geheel gewljzigde v i s i e op veroudering. Figuur 1 geeft daarvan een voorbeeld. mo or tTwn
100
1000
95 800
length (mm)
90
600
85
dm (mg) 80
400
cwc (mg)
75
Dom tme (%)
200
• irxt cv^c (mg) 70 O 25
50
75
100
125
150
65 175
days after sowing Figuur 1. Groei en veroudering van b l a d s c h i j f nr 7 van mais geteeld b i j 25/20 °C( Deinum, 1976).
De c o n c l u s i e s z i j n : - t i j d e n s de vorming en s t r e k k i n g . wordt de celwand-vorming ( v r i j w e l ) v o l l e d i g v o l t o o i d . wordt 50 - 90 % van de u i t e i n d e l i j k e massa aan o n v e r t e e r b a r e celwand gevormd. . wordt a l v e e l c e l i n h o u d opgeslagen i n de c e l l e n . - i n volwassen stadium . wordt n a u w e l i j k s meer celwand gevormd . kan een d e e l van de v e r t e e r b a r e celwand o n v e r t e e r b a a r worden; d i t proces i s s t e r k e r b i j hogere temperatuur . v a r i e e r t de massa aan c e l i n h o u d ; e r i s een aanvoer en a f v o e r van s u i k e r , a f h a n k e l i j k van de l i c h t h o e v e e l h e i d , van schaduw, van f o t o s y n these c a p a c i t e i t , van temperatuur en van de v r a a g naar s u i k e r voor p l a n t e n g r o e i . A a n v a n k e l i j k kan h e t e i w i t g e h a l t e v r i j hoog z i j n , maar l a t e r d a l e n door afvoer naar andere, vaak j o n g e r e organen. - na a f s t e r v e n . kan een k l e i n e r o f g r o t e r deel van de c e l i n h o u d v e r l o r e n gaan door u i t s p o e l i n g en/of door v e r b r u i k a l s voedsel voor m i c r o f l o r a . kan ook een k l e i n e r o f g r o t e r d e e l van de v e r t e e r b a r e celwand v e r l o r e n gaan door v e r b r u i k a l s voedsel voor m i c r o f l o r a , . gaat van de o n v e r t e e r b a r e celwand n a u w e l i j k s i e t s v e r l o r e n . De v e r a n d e r i n g e n I n de massa aan v r i j w e l v o l l e d i g v e r t e e r b a r e c e l i n h o u d , aan v e r t e e r b a r e celwand en aan o n v e r t e e r b a r e celwand r e s u l t e r e n i n verander i n g e n I n h e t percentage aan v e r t e e r b a a r h e i d van celwanden en van o r g a n i sche s t o f . De v e r t e e r b a a r h e i d wordt b i j v e r o u d e r i n g dus s l e c h t s t e n d e l e s l e c h t e r door de ombouw van een deel van de v e r t e e r b a r e celwand t o t o n v e r t e e r b a r e celwand, maar vaak v o o r a l door v e r l i e s aan hoog v e r t e e r b a r e c e l i n h o u d . F i g u u r 1 g e e f t een v o o r b e e l d van een b l a d . S o o r t g e l i j k e processen t r e d e n ook op i n bladschede en Stengel. Anatomisch en m i c r o s c o p i s c h onderzoek naar de vorming en v e r t e r i n g van grascelwanden b e v e s t i g t en o n d e r s t e u n t de gepresenteerde b e n a d e r i n g . Enkele voorbeelden daarvan z i j n t i j d e n s de v o o r d r a c h t getoond. De g e s c h e t s t e processen van o n t w i k k e l i n g en v e r o u d e r i n g kunnen v a r i e r e n i n de opeenvolgende b l a d e r e n en s t e n g e l i n t e r n o d i a onder i n v l o e d van: p l a a t s aan de p l a n t , temperatuur, s t r a l i n g , d r o o g t e , bemesting en genotype en zo l e i d e n t o t v a r i a t i e s i n d a l i n g van v e r t e e r b a a r h e i d met de l e e f t i j d . Van orgaan naar gewas. De b l a d s c h i j v e n , bladscheden en s t e n g e l i n t e r n o d i a maken samen h e t gewas. Aan
een
vegetatieve
spruit
van
Engels
raaigras
zitten
meestal
maximaal
s l e c h t s 3 - 4 groene bladeren. B i j een goede b l a d v e r s c h i j n i n g s s n e l h e i d van 1 b l a d p e r week i s de gemiddelde l e e f t i j d van h e t oudste b l a d 4 weken, h e t een na oudste b l a d 3 weken, h e t een na j o n g s t e b l a d 2 weken en h e t j o n g s t e volwassen b l a d 1 week. B i j h e t t e v o o r s c h i j n k o m e n van een volgend b l a d s t e r f t h e t oudste a f . D i t betekent d a t de gemiddelde v e r t e e r b a a r h e i d van de 4 b l a d e r e n n a u w e l i j k s d a a l t met de l e e f t i j d ( F i g u u r 2 ) .
Voa («)
Vos («)
30
40
60
Dagen na kieming
ID
20
30
40
60
eo
80
Dagen na kieming
Figuur 2. V e r l o o p van w e r k e l i j k e v e r t e e r b a a r h e i d van o r g a n i s c h e s t o f van de a f z o n d e r l i j k e bladnummers en van a l l e b l a d e r e n samen van I t a l i a a n s r a a i g r a s a. g e t e e l d b i j 15/10°C; b, g e t e e l d b i j 25/20 °C (van Cruchten, 1974). De w e r k e l i j k e v e r t e e r b a a r h e i d i s ca 10 eenheden hoger dan de i n de veevoeding g e b r u i k e l i j k e s c h i j n b a r e v e r t e e r b a a r heid. B i j een t r a g e r e b l a d v e r s c h i j n i n g s s n e l h e i d z o a l s b i j g e r i n g e r e N-bemesting z i j n de b l a d e r e n gemiddeld wat ouder en i s de v e r t e e r b a a r h e i d van h e t gewas i n v e r g e l l j k b a a r ontwikkelingsstadium i e t s lager. Een l a g e r e temperatuur l e i d t ook t o t een t r a g e r e b l a d v e r s c h i j n i n g . De v e r t e e r b a a r h e i d van celwanden i s evenwel b e t e r , zodat de v e r t e e r b a a r h e i d van h e t gewas b e t e r b l i j f t . Dat de v e r t e e r b a a r h e i d van h e t gewas met de t i j d t o c h e n i g s z i n s d a a l t ( met ca 0,5 - 1 % p e r week i n eigen experimenten), kan komen door de toename van het aandeel minder v e r t e e r b a r e bladscheden en door de toename van h e t aandeel dode b l a d s c h i j v e n en bladscheden. U i t f i g u u r 2 i s ook a f t e l e i d e n d a t de v e r o u d e r i n g b i j warm zomerweer i e t s s n e l l e r i s dan b i j k o e l v o o r j a a r s w e e r . I n h e t meestal v o c h t i g e m i l i e u onder i n h e t gewas v e r l i e z e n de dode b l a d s c h i j v e n en bladscheden v r i j s n e l een g r o o t d e e l van de c e l i n h o u d en
van de v e r t e e r b a r e celwand. Misschien b l i j f t n i e t meer dan 25 - 40 % van de o o r s p r o n k e l i j k massa over. De v e r t e e r b a a r h e i d van de o r g a n i s c h e s t o f van deze dode b l a d e r e n kan dan ook wel d a l e n t o t ca 50%. B i j d r o o g t e i s d i t v e r l i e s v e e l k l e i n e r en d a a l t de v e r t e e r b a a r h i e d van h e t dode m a t e r i a a l v e e l minder. I s een s p r u i t door v e m a l i s a t i e g e n e r a t l e f geworden, dan o n t w i k k e l t z i c h na v e r l o o p van t i j d op de meeste opeenvolgende knopen tevens een Stengel i n t e r n o d i u m . D i t t r e e d t i n Engels r a a i g r a s en i n de meeste andere goede s o o r t e n op na de koude, k o r t e dagen van de w i n t e r i n de l a n g e r e dagen i n h e t v o o r j a a r . I n l a t e r e rassen en soorten gaat de o n t w i k k e l i n g van bladeren l a n g e r door en s t a r t de o n t w i k k e l i n g van de Stengel l a t e r . Vorming en c e l d e l i n g v i n d t p l a a t s v l a k boven de knoop. Daarom i s het jonge o n d e r s t e d e e l van een internodium a a n v a n k e l i j k heel goed v e r t e e r b a a r , t e r w i j l h e t oudere bovenste deel a l s l e c h t v e r t e e r b a a r i s geworden. Na v e r l o o p van v r i j k o r t e t i j d ( 1 - 2 weken) wordt ook het onderste deel s l e c h t v e r t e e r b a a r , zoals we dat gevonden hebben b i j ma'is. In zo'n g e n e r a t l e f gewas neemt het stengelaandeel s n e l t o e en kan de v e r t e e r b a a r h e i d ook s t e r k dalen met ca 2,5 - 4,5 % per week i n eigen proeven. F i g u u r 3 g e e f t daarvan enkele voorbeelden. De echt l a g e v e r t e e r baarheden i n deze f i g u u r worden pas b e r e i k t b i j opbrengsten van ca 10 t o n droge s t o f per ha.
-S3
—^===
^V^rvvX
80
T.
6 o 70ea ««
60'
—r10
Figuur
20 Aprlf
30
10
20
May Date offirstcutting
30-
10
20 June
—r30
3. V e r l o o p van s c h i j n b a r e , i n v i v o v e r t e e r b a a r h e i d van organische s t o f van enkele soorten en rassen voor en na s t e n g e l s t r e k k i n g b i j veroudering i n Engeland (Minson e t . a l . 1964; . = moment van doorschieten).
Zulke s t e n g e l i g e gewassen komen i n onze h u i d i g e g r a s t e e l t s y s t e m e n nauwel i j k s voor omdat het gewas b i j voorkeur b i j een opbrengst van 3 - 4 ton droge s t o f p e r ha wordt geoogst. I n onze s o o r t e n en rassen i s deze opb r e n g s t m e e s t a l reeds b e r e i k t ver voor of net t i j d e n s h e t s c h i e t e n . Een s t e n g e l i j k gewas mag verwacht worden: a l s door beweiden o f maaien v l a k voor de s t e n g e l s t r e k k i n g de h e r g r o e i gaat bestaan u i t bladarme Stengels. D i t kan o p t r e d e n op a l s de v e r s c h i l l e n d e s o o r t e n en rassen t e g e l i j k gaan " s c h i e t e n " . Door het g e b r u i k van mengsel met vroeger en l a t e r schietende rassen w o r d t d i t verschijnsel genivelleerd. - a l s door overmatige regen e.d. de oogst moet worden u i t g e s t e l d . Conclusies m.b.t. v e r t e e r b a a r h e i d ; T i j d e n s de o n t w i k k e l i n g wordt het merendeel van de o n v e r t e e r b a r e celwanden reeds gevormd, zowel i n de b l a d s c h i j v e n , bladscheden a l s s t e n g e l i n t e r n o d i a ; b i j v e r o u d e r i n g neemt d i e massa w e i n i g t o e . I n b l a d r i j k e grasgewassen d a a l t de v e r t e e r b a a r h e i d dan ook w e i n i g b i j v e r o u d e r i n g . B i j goed graslandbeheer kan v r i j w e l steeds een b l a d r i j k gewas worden geoogst v o o r c o n s e r v e r i n g . I n z u l k e b l a d r i j k e gewassen d a a l t de v e r t e e r b a a r h e i d b e t r e k k e l i j k w e i n i g met ca 0,5 - 1 % per week. T i j d e n s en na stengelvormlng bedraagt deze d a l i n g ca 3 - 4,5 % per week. Water-oplosbaar k o o l h y d r a a t . Over water-oplosbaar k o o l h y d r a a t , s u i k e r , i s w e i n i g nieuws t e melden. Het i s v o l l e d i g v e r t e e r b a a r . Tevens d i e n t het a l s s u b s t r a a t voor de m i c r o f l o r a b i j het i n k u i l e n van gras. Het b e s t a a t u i t f r u c t o s e , g l u c o s e , sucrose en i n de s o o r t e n van onze s t r e k e n - f r u c t o s a n e n (= polymeren van f r u c t o s e ) . De g e h a l t e n i n de droge s t o f van v e r s gras kunnen u i t e e n l o p e n van 3 - 30%. Tot g e h a l t e n van ca 8 - 10% i n de droge s t o f b e s t a a t h e t u i t f r u c t o s e , glucose en sucrose; b i j hogere g e h a l t e n b e s t a a t h e t meerdere u i t f r u c t o sanen. S u i k e r s worden gevormd v a n u i t de fotosynthese en g e b r u i k t voor ademhaling en g r o e i . Het v e r s c h i l tussen vorming en v e r b r u i k w o r d t b i j de analyse gemeten en vaak bestempeld a l s r e s e r v e k o o l h y d r a a t . De r a a i g r a s s e n z i j n meestal r i j k e r aan s u i k e r s dan de andere s o o r t e n . Een goede f o t o s y n t h e s e : v e e l l i c h t en gezond, j o n g b l a d l e i d t t o t een g r o t e o p s l a g . Een g r o o t v e r b r u i k : hoge ademhaling, s t e r k e g r o e i l e i d t t o t lage g e h a l t e n . B i j l a g e r e temperatuur ( g e r i n g e r e ademhaling) en g e r i n g e r e Nbemesting i s h e t v e r b r u i k k l e i n e r en de opslag g r o t e r . I n de p r a k t i j k betekent d i t dat de gehalten van dag t o t dag kunnen v e r s c h i l l e n a f h a n k e l i j k van de zonnigheid van de dag en van de temperatuur. 's Avonds kan h e t g e h a l t e t o t ca 3% hoger z i j n dan 's morgens. Meer s t r u c t u r e e l i s dat b i j g e r i n g e r e N-bemesting h e t g e h a l t e hoger i s . D i t komt omdat de f o t o s y n t h e s e n a u w e l i j k s lager i s en het v e r b r u i k v o o r g r o e i
en e i w i t v o r m i n g d u i d e l i j k l a g e r . I n zware gewassen met meestal ouder, s l e c h t e r f u n k t i o n e r e n d b l a d en met een g r o t e r e s p i r e r e n d e massa i s het g e h a l t e overwegend l a g e r dan i n jonge gewassen met goed b l a d . I n het v o o r j a a r en voorzomer z i j n de g e h a l t e n meestal hoger dan i n de nazomer en h e r f s t . De s t e r k v a r i e r e n d e groeiomstandigheden, bemesting, l e e f t i j d en s o o r t e n s a m e n s t e l l i n g van de v e g e t a t i e maken nadere p r e c i s e r i n g van de g e h a l t e n m o e i l i j k . T i j d e n s de v e l d p e r i o d e voor c o n s e r v e r i n g gaan de levensprocessen door i n a f h a n k e l i j k h e i d van het drogestof g e h a l t e , en dus gaat het v e r b r u i k van s u i k e r door. B i j s n e l voordrogen gaat b e t r e k k e l i j k w e i n i g v e r l o r e n en i s er meer beschikbaar voor f e r m e n t a t i e i n de k u i l . I n v o o r d r o o g k u i l i s deze f e r m e n t a t i e b e p e r k t , zodat het kan gebeuren d a t er i n de s i l a g e nog v r i j v e e l s u i k e r beschikbaar i s voor de herkauwer. I n de pens w o r d t s u i k e r s n e l gefermenteerd. B i j een t r a g e opname z o a l s b i j beweiding g e e f t d i t geen problemen. B i j een h e e l s n e l l e opname, a l s het d i e r i n zeer k o r t e t i j d v e e l s i l a g e opneemt, kan deze s n e l l e f e r m e n t a t i e misschien soms l e i d e n t o t pensverzuring. Elwlt. E i w i t wordt gevormd u i t s t i k s t o f ( n i t r a a t en ammonium), opgenomen u i t de bodem v i a de w o r t e l s . I n de p l a n t , v o o r a l i n de jonge groene b l a d e r e n , wordt n i t r a a t gereduceerd t o t ammonium. U i t ammonium met c a r b o x y l a a t u i t de c i t r o e n z u u r c y c l u s wordt aminozuur gevormd en d a a r u l t e i w i t . I n j o n g b l a d i s h e t e i w i t g e h a l t e (gemeten a l s N% x 6,25) v r i j hoog en z e l f s b i j lage N-bemesting hoog genoeg voor een goede f o t o s y n t h e s e . B i j verouder i n g wordt een d e e l van d i t e i w i t weer g e m o b i l i s e e r d en g e t r a n s p o r t e e r d u i t de oude naar de jonge bladeren hoger aan de s p r u i t . Tegen het moment van a f s t e r v e n i s een g r o o t d e e l a l verdwenen. B l a d s c h i j v e n z i j n r i j k e r aan N dan bladscheden en s t e n g e l i n t e r n o d i a . Meestal i s de N voorraad i n de bodem b e p e r k t en daarom wordt e l k e grassnede bemest. Deze N wordt meestal s n e l door het gewas opgenomen. I n j o n g gewas i s het g e h a l t e meestal v r i j hoog. B i j langere g r o e i d u u r d a a l t het e i w i t ( N ) g e h a l t e v o o r a l door verdunning van de opgenomen N (= geproduceerde e i w i t ) over de toenemende opbrengst. I n de s i l a g e kan een d e e l van d i t e i w i t afgebroken worden t o t ammoniak. Deze afbraak van e i w i t kan u i t e e n l o p e n van 5 t o t 70 %. Deze a f b r a a k i s g r o t e r naarmate de groeiomstandigheden voor e i w i t a f b r e k e n d e b a c t e r i e n b e t e r z i j n : laag d r o g e s t o f g e h a l t e , hoge pH, w e i n i g s u i k e r . I n de herkauwer wordt het e i w i t g r o t e n d e e l s v e r t e e r d en gefermenteerd. De d a a r b i j optredende processen vinden hun systematische v e r w e r k i n g i n het nieuwe e i w i t w a a r d e r i n g s s y s t e e m . H i e r i n i s het g e h a l t e aan d a m - v e r t e e r b a a r
e i w i t ( D V E ) s t e r k gekoppeld aan de i n de voormagen fermenteerbare hoeveelh e i d organische s t o f . Het e v e n t u e l e overschot aan v e r t e e r b a a r e i w i t - N , de onbestendlge e i w i t b a l a n s ( O E B ) , gaat v e r l o r e n a l s ureum. F i g u u r 4 g e e f t een schets van het v e r l o o p van deze bestanddelen b i j v e r o u d e r i n g van b l a d r i j k g r a s .
3
4
6
Wainn na maaien
Figuur
4. Schets van h e t v e r l o o p van de v e r s c h i l l e n d e e i w i t g e h a l t e n van gras b i j v e r o u d e r i n g ( re= ruw e i w i t ; v r e = voedernorm ruw e i w i t ( t o t 1-10-1991); DVE = darm v e r t e e r b a a r e i w i t (na 1-10-1991); OEB = onbestendlge e i w i t b a l a n s (na 1-10-1991).
D a l i n g van de v e r t e e r b a a r h e i d van de organische s t o f b i j l a n g e r e g r o e i d u u r van h e t gras l e i d t t o t d a l i n g van DVE. I s deze d a l i n g i n v e r t e e r b a a r h e i d g e r i n g , z o a l s b i j de h u i d i g e t e e l t s y s t e m e n met b l a d r i j k gras dan i s de d a l i n g van DVE ook g e r i n g . I n s t e r k s t e n g e l i g gewas met s t e r k dalende v e r t e e r b a a r h e i d d a a l t DVE s t e r k e r . I n j o n g e i w i t r i j k gras i s OEB hoog; deze d a a l t s t e r k b i j v e r o u d e r i n g van b l a d r i j k g r a s (Figuur 4 ) . W e l l i c h t b l i j f t OEB hoger i n s t e r k s t e n g e l i g gras omdat DVE s t e r k e r d a a l t . B i j een g e r i n g e r e N-bemesting b l i j f t h e t e i w i t g e h a l t e l a g e r , t e r w i j l de v e r t e e r b a a r h e i d s l e c h t s w e i n i g l a g e r wordt. DVE wordt dus w e i n i g b e i n v l o e d door de N-bemesting, OEB w o r d t daarentegen s t e r k v e r l a a g d . I n d i e n b e p e r k i n g van de N - v e r l i e z e n (= l a g e r e OEB) b e l a n g r i j k i s , dan v e r d i e n t h e t aanbeveling de N-bemesting t e beperken en/of ouder, maar w e l b l a d r i j k gras t e oogsten.
Samenvatting en c o n c l u s l e s . V e r t e e r b a a r h e i d van organische s t o f V a n u i t de f y s i o l o g i e worden de volgende c o n c l u s i e s g e t r o k k e n : - De v e r t e e r b a r e en onverteerbare celwandmassa wordt reeds g r o t e n d e e l s geproduceerd t i j d e n s de vorming van b l a d s c h i j v e n , bladscheden en Stengel i n t e r n o d i a . Daarna v e r a n d e r t er b i j v e r o u d e r i n g s l e c h t s w e i n i g . De massa aan - hoog v e r t e e r b a r e - c e l i n h o u d i n b l a d e r e n d a a l t b i j veroud e r i n g , maar deze d a l i n g kan s t e r k f l u c t u e r e n . De v e r t e e r b a a r h e i d van organische s t o f d a a l t a l s g e v o l g van deze processen s l e c h t s w e i n i g b i j veroudering i n b l a d r i j k g r a s , maar s t e r k i n schietend gras. N-bemesting h e e f t w e i n i g i n v l o e d op de v e r t e e r b a a r h e i d . Water-oplosbaar k o o l h v d r a a t D i t gehalte f l u k t u e e r t sterk. Het i s hoger i n het v o o r j a a r dan i n zomer en h e r f s t , en hoger b i j l a g e r e Nbemesting. Eiwit Darm v e r t e e r b a a r e i w i t i s s t e r k gekoppeld aan de f e r m e n t e e r b a a r h e i d van gras i n de pens. Het g e h a l t e d a a l t dan overeenkomstig met de d a l i n g i n verteerbaarheid. De overmaat aan v e r t e e r b a a r e i w i t (= onbestendlge e i w i t b a l a n s ) d a a l t s t e r k b i j v e r o u d e r i n g en b i j l a g e r e N-bemesting. Literatuur. Cruchten, C.J.M. van, 1974. V e r t e e r b a a r h e i d van opeenvolgend gevormde b l a d e r e n van twee Gramlneeen u i t de gematigde gebieden, g e t e e l d b i j twee temperaturen. Doet. Verslag Landbouwplantenteelt, 34 pp. Deinum, B., 1976. E f f e c t o f age, l e a f number and temperature on c e l l w a l l and d i g e s t i b i l i t y o f maize. I n : Carbohydrate r e s e a r c h i n P l a n t s and Animals. Misc. Papers Wag. A g r i c Univ. 12: 29-42. Minson, D.J., C.E. H a r r i s , W.F. Raymond and R. M i l f o r d , 1964. The d i g e s t i b i l i t y and v o l u n t a r y i n t a k e of S22 and HI r y e g r a s s , S170 t a l l fescue, S48 t i m o t h y , S215 meadow fescue and Germinal c o c k s f o o t . J. Brit. Grasslnd Soc. 19: 288-305.
Mogelijkheden om de velddroging van gras te belnvloeden ing A.H.Bosma DLO-Instituut voor Mechanisatie, Arbeid en Gebouwen Inleiding De conservering van ruwvoer kan i n principe op dezelfde wijze plaatsvinden als
van voedsel voor menselijke consxjmptie. U i t economische overwegingen
worden echter
alleen bewaring
i n droge
toestand
(hooi
en
kunstmatig
gedroogd gras) en conservering door verzuring ( s i l a g e ) toegepast. B i j het maken van silage wordt i n ons land over het algemeen voorgedroogd t o t een drogestofgehalte hoger dan 30%. Het voordrogen i s nodig om het u i t t r e d e n perssap b i j de
opslag
te voorkomen en
om
een
goede melkzuurvergisting
mogelijk te maken. B i j de winning van hooi en voordroogsilage wordt grote hoeveelheid
vocht
u i t het
gras verwijderd. I n d i t verhaal
een wordt
ingegaan op de droglng van gras i n het v e l d en de mogelijkheden de waterafgifte
en
-afvoer
te verbeteren.
"mattingtechniek", een
Tenslotte wordt
systeem waarmee i n een
kort
ingegaan
werkgang het
gras
op
de
wordt
gemaaid, gekneusd en samengeperst t o t een mat die voor de droglng terug op het v e l d wordt gelegd.
Het drooeproces Drogen i s het onttrekken van vocht aan een materiaal; i n gras komt vocht voor i n de vorm van aanhangend vocht, c a p i l l a i r vocht en inwendig celvocht. B i j het drogen van gemaaid gras onderscheidt men 3 processen: - vochtafvoer u i t de bladeren en de Stengels naar de oppervlakte; - het verdampen van het vocht aan de oppervlakte; - afvoer van het vocht ( i n dampvorm) u i t het zwad. De snelheid van de vochtafvoer i s groter naarmate de oppervlakte en het v e r s c h i l i n dampspanning groter z i j n en de (wand)weerstand minder i s . B i j aanhangend vocht
(vocht aan de buitenkant van het gewas) i s de weerstand
minimaal en verloopt de verdamping snel. Naarmate het drogestofgehalte van het gras lager i s , moet meer vocht worden verdampt voor het bereiken van een bepaald drogestofgehalte (afb. 1 ) . Voor het voordrogen van gras van een ds-gehalte van 15 % ds t o t 30 % ds moet 3350 kg water/ 1000 kg ds worden afgevoerd. B i j een opbrengst van 3.5 t ds per ha komt d i t overeen met de afvoer van 11 000 kg vocht.
10
wat«rafvo«r (x 1000 kg)
IS 20
25 30 36
eind ds.geh. (%)
Afb. 1 De hoeveelheid vocht die per ton droge stof moet worden afgevoerd oin het gewenste eind-drogestofgehalte te bereiken. Bij het drogen verdampt eerst het aanhangend vocht, hierna verplaatst het droogproces zich meer in de plant. Hierbij kan men 3 fasen onderscheiden: - Fase 1, direct na het maaien. De huidmondjes staan open, het vocht wordt door de huidmondjes afgevoerd en de droglng verloopt snel. Na enige t i j d sluiten de huidmondjes zich en het vocht moet v i a de epidermis worden afgevoerd. De weerstand i s hoger en de droogsnelheid wordt snel lager. - Fase 2, het droogproces verplaatst zich naar het inwendige van de plant Het vocht wordt afgevoerd u i t de grotere porien en naarmate het gras droger wordt, wordt de droogsnelheid lager. - Fase 3, afvoer van vocht u i t kleine capillaire ruimten. De droogsnelheid loopt verder terug en drogen i s alleen mogelijk b i j gunstige omstandigheden. De droogsnelheid van gras i s i n het begin 0.4-0.5 kg vocht per kg ds per uur; na s l u i t i n g van de huidmondjes loopt d i t terug tot ongeveer 0.1 kg. Als de epidermis intensief wordt beschadigd
of wordt verwijderd, kan de
droogsnelheid oplopen tot 0.7-0.9 kg per kg ds per uur.
11
Het drogen OD het veld Voor de droglng op het v e l d z i j n naast de droogeigenschappen van het gras de volgende factoren van belang: a. laagdikte van het gras b. s t r a l i n g c. luchttemperatuur en
-vochtigheid
d. luchtsnelheid e. herbevochtiging ad a. laagdikte van het gras Naarmate de laagdikte van het gras groter i s , wordt de energie overdracht en - i n d r i n g i n g m o e i l i j k e r . Bovendien i s de luchtbeweging lager naarmate men dieper i n het gewas d r i n g t . Een zwad droogt derhalve vooral aan de buitenkant
terwijl
binnenin het zwad de
droging minder.
luchtvochtigheid
hoger i s en diis
Het v e r s c h i l i n droglng i s groter naarmate de
de
laagdikte
groter i s . ad b. s t r a l i n g S t r a l i n g i s de meest dominerende factor b i j het drogen van het gras op het veld. Door de s t r a l i n g wordt het gras d i r e c t en de lucht i n d i r e c t verwarmd. De s t r a l i n g d r i n g t m o e i l i j k , i n het zwad. D i t betekent dat het gras vooral aan
de bovenkant sterk
droogt, t e r w i j l
de onderliggende
lagen n i e t of
nauwelijks drogen (Afb. 2 ) . ds-geh (%) 50
40 |Boven 30 Midden 20 Onder 10^ 08.3
09.2
10.1
11.0
11.5
12.4
Tijd Afb 2. V e r s c h i l i n droogverloop i n 3 lagen binnen een zwad.
12
B i j h e t drogen op het v e l d wordt slechts een deel van de s t r a l i n g voor het drogen benut. Om de s t r a l i n g en de warmte, nodig voor h e t v e r k r i j g e n van een snelle droging van het gras zo goed mogelijk t e benutten i s het van belang dat het gras i n een regelmatige en dunne laag op h e t v e l d l i g t en een zo groot mogelijk oppervlak bedekt. ad c. luchttemperatuur en -vochtigheid Naarmate de luchttemperatuur hoger en de r e l a t i e v e luchtvochtigheid lager i s , i s het dampspanningsdeficit groter en de potentiele droging gunstiger. Hoe lager de gewasweerstand lager i s hoe lager de dampspanningsdeficit kan z i j n . Het verdampen van aanhangend vocht en de eerste fase van het voordrogen
z i j n b i j droog weer veelal mogelijk, maar het verwijderen van het
l a a t s t e vocht u i t het gras, nodig voor hooi, i s echter a l l e e n mogelijk b i j gunstige droogomstandigheden. Door het verlagen van de gewasweerstand, bv door het beschadigen van de waslaag met het gebruik van een knexizer, worden minder hoge eisen gesteld aan de droogomstandigheden en wordt een snellere droging verkregen. ad d. luchtsnelheid Door de luchtbeweging vochtafvoer
wordt
de waterdamp u i t het gewas afgevoerd.
De
i s b e l a n g r i j k e r naarmate de verdamping g r o t e r i s . Voor de
afvoer van het vocht i s een lage luchtsnelheid vaak reeds voldoende. Het e f f e c t van een luchtsnelheid boven 0.7 m/s i s t e verwaarlozen. De invloed van de windsnelheid wordt vaak overschat.
ad e. herbevochtiging Herbevochtiging van het g e d e e l t e l i j k gedroogde gras kan p l a a t s vinden door de opname van waterdamp en door dauw en regen. Vanwege de "losse" binding van het vocht met het gras verdampt d i t weer gauw zodra h e t weer droogt.
Het verhogen van de droogsnelheid b i ^ het voordrogen De droogsnelheid van gras i s afhankelijk van de droogeigenschappen van het gras en van de droogomstandigheden ( i n het zwad). H i e r b i j z i j n vooral de weerstand
die b i j de vochtafvoer vanuit de plant optreedt en de benutting
van de s t r a l i n g van belang. Herbevochtiging heeft een n e g a t i e f e f f e c t op de droging. Verhoging van de droogsnelheid kan worden b e r e i k t door :
13
- verbeteren van de droogeigenschappen van het gras - verbeteren van de droogomstandigheden in het gewas - voorkomen cq verminderen van de herbevochtiging. Verbeteren van de droogeigenschappen van het gras Door verwijdering cq beschadlging van de epidermis wordt de gewasweerstand tegen
vochtafgifte verminderd en
verloopt de
droging
sneller.
Dit i s
mogelijk door het gras met een kneuzer te bewerken. Kneuzers met klepels, tanden, borstels etc beschadigen de waslaag op het gras door het langs de wand en/of tussen elementen met voeren,
waarbij
de waslaag
verschillende omtreksnelheden door te
wordt beschadigd
en/of verwijderd. Door de
bewerking wordt de waterafgifte verbeterd. Verbeteren van de droogomstandigheden in het gewas Door een
verbetering van
de
droogomstandigheden wordt getracht zoveel
mogelijk energie op te vangen en de vochtafgifte en -afvoer zo gunstig mogelijk te laten verlopen. Hoe groter de oppervlakte waarover het gras i s verdeeld, des te meer energie wordt opgevangen. Voor de energie absorptie i s het dan ook van belang dat direct na het maaien het gras over het gehele veld wordt verdeeld. Tevens wordt hierbij de laagdikte van het voer minder, waardoor het sneller en regelmatiger droogt. Door vervolgens te schudden zodra de bovenlaag i s ingedroogd wordt vochtiger gras aan de oppervlakte gebracht. Dit i s gunstiger voor de droogsnelheid en voor de
homogeniteit
van het gras. Omdat b i j schudden i n tegenstelling tot b i j keren het totale droogoppervlak beter wordt benut geeft schudden een hogere droogsnelheid (afb. 3). ds. geh. (%)
50% Mkn.(*inaal*rkn«uz«r) Mkn. * homogcnlaaran Mkn. * zwsdkaran
30%
Mkn. * eirkvltehuddr
10% 13:00 17:00 tl)d 9:00 Afb. 3. Vergelijking van de droogsnelheid b i j keren en b i j schudden.
14
Voorkomen cq verminderen van de herbevochtiging. De opname van waterdamp en dauw v i n d t vooral plaats b i j droger gras en speelt b i j h e t maken van voordroogkuil n i e t of nauwelijks een r o l . Het tegengaan van de herbevochtiging door het maken van nachtwiersen heeft b i j het
maken van voordroogkuil dan ook weinig e f f e c t . Verder kan de kans op
herbevochtiging worden verminderd door de veldperiode zo k o r t mogelijk t e houden. Hiervoor z i j n werktuigcapaciteit, arbeidsorganisatie en het op t i j d en zorgvuldig uitvoeren van de verschillende bewerkingen van belang. Samenvatting De droogsnelheid van gras op het veld i s afhankelijk van de droogeigenschappen van het gras en van de droogomstandigheden. lijkheden
om
de droging te versnellen
zijn
De technische moge-
het maaienkneuzen en het
schudden. Door het maaienkneuzen worden de droogeigenschappen
verbeterd.
B i j het schudden wordt het voer i n een dunnere laag over het gehele veld verdeeld. Door de betere oppervlaktebenutting wordt meer s t r a l i n g geabsorbeerd en worden de droogomstandigheden
i n het zwad verbeterd.
Mattingtechniek Bij
de mattingtechniek wordt het gras
i n een werkgang gemaaid,
zeer
i n t e n s i e f gekneusd en samengeperst t o t een mat. De mat wordt op het veld teruggelegd om t e drogen. B i j het kneuzen en b i j het vormen van de mat mag geen vocht verloren gaan. Om te voorkomen dat er v e r l i e z e n optreden moet de droging door verdamping van het vocht plaatsvinden. Als de mat voldoende droog i s wordt het voer opgeraapt en geconserveerd. Voor het opnemen van het voer i s aangepaste oogstapparatuur nodig. De voordelen die matting zou kunnen bieden z i j n : - s n e l l e r e droging - vermindering van het aantal bewerkingen - minder v e r l i e z e n - minder kans op verontreiniging van het voer - door de Intensieve kneuzing een verbetering van de inkullbaarheld - een verbetering van de opname van het voer en de benutting. Het eerste prototype van een mattingmachine i s i n Madison (US) geconstrueerd. Het onderzoek was vooral gericht op de oogst van lucerne. Inmiddels wordt ook i n W-Europa gewerkt aan de ontwikkeling van de mattentechniek.
15
Het systeem i s echter nog n i e t voor de p r a k t i j k beschikbaar. Voor meer informatie wordt verwezen naar het betreffende IMAG-DLO rapport: Bosma A.H. (1992) Techniek b i j het inkuilen met een korte veldperiode. Wageningen, IMAG-DLO rapport 92-2, 48 pp
16
K w a l i t e i t e n verliezen tijdens de v e l d p e r i o d e Jan Corporaal Proefstation voor de Rundveehouderij, Schapenhouderij en Paardenhouderij (PR) Lelystad. De laatste decennia is er veel veranderd bij de voederwinning. Het hooien werd grotendeels vervangen door inkuilen en bij het inkuilen vond een sterke ontwikkeling plaats. Een aantal ontwikkelingen die hierbij kunnen worden genoennd zijn; - 1 . Maaien in een jonger stadium (Deinum merkte al op dat er bij opbrengsten van meer dan 3 ton DS/ha soms al w o r d t gesproken van stro), - 2. Intensievere bewerking (gebruik van maaierkneuzers en meerdere keren schudden per dag) en - 3. Sterke verkorting van de veldperiode (1 a 2 dagen is thans heel normaal). Deze ontwikkeling hebben ervoor gezorgd dat de kwaliteit van het ruwvoer sterk verbeterd is. De kennis over verliezen en kwaliteitverandering bij de huidige voederwinning is hoofdzakelijk gebaseerd op oud(er) onderzoek, waardoor het moeilijk is de huidige systemen te beoordelen op de sterke en zwakke kanten. Daarnaast is er behoefte aan recente informatie over verliezen en kwaliteit voor het opstellen van modellen. Dit was voor het PR aanleiding om in 1989 te starten met een onderzoek waarbij, onder de huidige praktijkomstandigheden, de verliezen en kwaliteitverandering tijdens de veldperiode en bij de conservering worden bepaald. Literatuurstudie Voor met het veldonderzoek werd gestart is een uitgebreide literatuurstudie gedaan. Hierbij is gekeken naar onderzoek waarvan de resultaten (nog) van toepassing kunnen zijn op de huidige Nederlandse praktijk. Een groot probleem daarbij was de definitie van de soort verliezen en de manier waarop deze bepaald werden. Zo wordt er gesproken van maaiverliezen, veldveriiezen, schudverliezen, brokkelverliezen, laadverliezen, ademhalingsverliezen, uitlogingsveriiezen, fermentatieverliezen en perssapverliezen. De verliezen worden uitgedrukt in absolute hoeveelhedenof in procenten van de droge stof (waarbij niet altijd duidelijk is op hoeveel uitgangsmateriaal ze betrekking hebben). Zelfs over de definitie van lengte van de veldperiode bestaat nog discussie. Over de verandering in kwaliteit en verteerbaarheid van gras tot en met voordroogkuil bleek zeer weinig bruikbare informatie aanwezig. Uit de literatuurstudie bleek duidelijk dat er behoefte was aan nieuwe onderzoekresultaten die betrekking hebben op de huidige praktijksituatie. Veldproeven Van 1989 tot en met 1991 werden 84 partijen gras (waaronder ook 16 met een gras/klavermengsel) van maaien tot na conservering gevolgd. Het onderzoek w e r d onder praktijkomstandigheden uitgevoerd. Dat wil zeggen dat er met gewone cirkelmaaiers (met of zonder kneuzer) werd gemaaid, met cirkelschudders werd geschud, mechanisch werd geharkt en met een zelfrijdend veldhakselaar werd opgeladen. De totale veldverliezen werden bepaald als verschil in opbrengst bij maaien en bij ruimen. Het eerste jaar werd de opbrengst aan gemaaid gras bepaald door middel van Double Sampling. De opbrengst aan voorgedroogd gras werd bepaald door de wagens met gehakseld gras op een weegbrug te wegen. Omdat deze methode voor dit soort onderzoek te onnauwkeurig is, is het tweede en derde jaar gewerkt met 5 veldjes van 6 x 15 m per behandeling, waarvan de opbrengst bij maaien en ruimen zo nauwkeurig mogelijk werd gewogen en bemonsterd. De mechanische veriiezen werden afzonderlijk vastgesteld door de veldjes na ruimen na te harken met een handhark (harkbare rest) en met behulp van kunstgrasmatten (voor brokkelveriies) die direct na maaien en wegen van het gras op de proefveldjes werden gelegd. Verliezen ten gevolge van ademhaling en eventueel uitloging kunnen worden berekend als verschil tussen totaal veriies en mechanisch veriies. De onderzoekmethode heeft weliswaar beperkingen voor de nauwkeurigheid, maar in tegenstelling t o t laboratoriumonderzoek, zijn de resultaten beter overdraagbaar naar de praktijk. Naast de veldveriiezen werden van elke partij gras ook de inkuilverliezen bepaald. Deze worden hier echter niet besproken.
17
Opbrengst - kwaliteit In de inleiding is gesteld dat de laatste jaren gestreefd wordt naar lichte sneden met een hoge voederwaarde. Het was dan ook de bedoeling het onderzoek uit te voeren bij lichte snedeopbrengsten. Door de milde winter en het groeizame voorjaar werden echter begin mei al opbrengsten gehaald van 6 ton DS/ha en meer. In een aantal gevallen werd zelfs eind april al een opbrengst van 3,5 ton DS/ha bereikt. Bij de tweede en latere sneden lag de opbrengst gemiddel rond 3 ton DS/ha. Betekent dit dat het onderzoek is uitgevoerd met veel te oud gras? Op deze vraag geven de ruwe-celstofgehalten en de verteringscoefficient in vitro meer inzicht. Het blijkt dat er nauwelijks verband was tussen opbrengst en ruwe-celstofgehalte of tussen opbrengst en verteerbaarheid. Wel bleek er, zoals verwacht kon worden, een duidelijk verband tussen maaidatum en RC-gehalte en maaidatum en verteerbaarheid. Uit het verioop van de verteerbaarheid in de tijd kon worden afgeleid dat de veroudering van de eerst snede vrij langzaam verioopt. Van de tweede snede was het RC-gehalte bij lagere opbrengsten duidelijk hoger en de verteerbaarheid slechter. Op basis van deze gegevens kan men zich afvragen of het verstandig is om de eerste snede in zo'n jong stadium bij een dergelijk lage opbrengst te maaien. Afgezien van het argument om vroeg etgroen ter beschikking te hebben voor de beweiding kon het wel eens aantrekkelijk zijn om meer te profiteren van een zwaardere eerste snede. Als criterium voor maaien zou dan meer naar het fysiologische stadium van het gras of de maaidatum, dan naar de opbrengst moeten worden gekeken. Figuur 1. Verband tussen opbrengst en veneerbaarheid. = eerste snede, 2 = tweede en latere snedes 86 0 S i n
84 22 82 -
V
i t
2 2
80
r 0
78 -
2
2
2
76 2
2
74 -
72 2000
3000
4000
5000
6000 Opbrengst kg ds/ha
18
Totale veldveriiezen Bij het onderzoek werd een grote spreiding in veriiezen gemeten. In een aantal gevallen waren de verliezen onverklaarbaar hoog (tot 800 kg ds/ha) en in een aantal gevallen werd een winst aan droge stof vastgesteld. De grote spreiding is veroorzaakt door de omstandigheden, de toegepaste bewerkingen en de onderzoekmethodiek. De totale veriiezen leken onafhankelijk van opbrengst en droge-stofgehalte. De onderzochte factoren (kneuzen, aantal keer schudden, lengte veldperiode. ds-opbrengst, ruwe-celstofgehalte van het gras) waren sterk met elkaar verstrengeld. De gevonden verschillen in veriiezen konden daardoor moeilijk verklaard worden. Wanneer bij onderzoek naar veriiezen een winst aan droge-stof wordt vastgesteld, lijkt dit in eerst instantie onwaarschijniijk en wordt gedacht aan meetfouten. Wanneer de verliezen/winsten werden uitgezet tegen de verandering in het suikergehalte, bleek dat een winst aan droge-stof in de meeste gevallen samenging met een toename van het suikergehalte. Dit zou erop kunnen wijzen dat de assimilatie die na het maaien nog plaats vindt, de veriiezen door ademhaling overtreft, waardoor het gras na maaien nog "doorgroeit". Bij het veldonderzoek kan ook de verontreiniging met zand (ras-gehalte) nog een rol spelen. Dit moet nog nader onderzocht worden Figuur 2. Afname suikergehalte ten opzichte van DS-veriies tijden de veldperiode.
30r
25 -
20 -
15
X
X X
X
X
X'
X
X X
5 10 X
o
X
X X
X
« > c o
k
X XX
X
xbc ,
-5
X
X
X X
-10
X X
_5
I
0
X
5
10
15
20
25
30
Verlies kq ds/ha Mechanische veriiezen De mechanische veriiezen werden bepaald met behulp van kunstgrasmatten (2,5 x 6 m) en door de proefvakken met een handhark na te harken. Nadat het voorgedroogde gras van het perceel en van de proefvakken w a s opgeladen met een hakselaar, werden de kunstgrasmatten nageharkt. Wat daarna nog op de marten bleef liggen werd beschouwd als brokkelveriies. De harkbare rest (harken laadverlies) werd bepaalds door de proefvakken (exclusief de matten) met een handhark na te
19
harken. De harkbare rest bedroeg 3 0 - 100 kg ds/ha en leek niet afhankelijk van de opbrengst of het droge-stofgehalte bij ruimen. De brokkelveriiezen bedroegen 3 0 - 150 kg ds/ha. Ze waren niet duidelijk gerelateerd aan opbrengst maar wel aan het droge-stofgehalte bij ruimen. Bij gras/klavermengsels was de harkbare rest vergelijkbaar met gras. De brokkelveriiezen waren echter ca 50 % hoger. De brokkelveriiezen bij gras/klaver waren sterk afhankelijk van het ds-gehalte bij ruimen. Bij de beoordeling van de veriiezen spelen interacties van opbrengst en droogsnelheid een belangrijke rol. Een lichte snede gras/klaver bereikt gemakkelijk een hoger ds-gehalte en geeft relatief hoge veriiezen. Kwalitatieve verliezen Het gras (gras/klaver) werd zowel bij maaien als bij ruimen onderzocht op ruw eiwit, ruwe celstof ruw as, suiker na inversie en in-vitro verteerbaarheid (T&T). Het ruw-asgehalte bleek in een groot aantal gevallen af te nemen tijdens de veldperiode (zand dat bij maaien aankleeft valt er bij drogen af). Bij het suikergehalte kwamen zowel stijgingen als dalingen voor. Een stijging van het suikergehalte betekent dat er na maaien meer assimilatie dan verademing heeft plaatsgevonden. De verandering van de verteerbaarheid varieerde van 2 tot -2 en was onafhankelijk van de lengte van de veldperiode (8 - 80 uur). Figuur 3. Verandering van de VC-os in-vitro t.o.v. lengte veldperiode
X X
^
X
X
i X
X S X X>0< X
^.^ ^
X. 9.
X
X X
x^
yxx X X
X
^
X
X X
X
X X
X
•2 - • X
10
20
30
40
50
l^»l(^Mrloda In ur«n
60
70
• 80
•
De spreiding is waarschijnlijk voor een groot deel te wijten aan de bepalings (on)nauwkeurigheid. Het bovengenoemde betekent dat de correctie voor de lengte van de veldperiode, bij de berekening van de VEM-waarde van verwelkt gras, in de CVB-formules kan vervallen. (Dit laatste is in de nieuwe handleiding van het CVB gerealiseerd.)
20
Conclusies Hoewel het hier weergegeven verslag slechts een presentatie is van voorlopige resultaten kunnen de volgende conclusies worden getrokken. - De kwaliteit van gras lijkt met name in de eerste snede veel meer afhankelijk van het maaitijdstlp (gewasstadium) dan van de ds-opbrengst. Het gras van de eerste snede lijkt minder snel te verouderen dan van latere sneden. De criteria voor maaien (nu vooral gebaseerd op opbrengst) verdienen heroverweging. - Veldveriiezen zijn onder praktijkomstandigheden moeilijk nauwkeurig te meten. - Ondanks grote spreiding in resultaten, lijkt bij een korte veldperiode en onder gunstige omstandigheden, een winst aan droge stof mogelijk. - De mechanische veriiezen liggen bij gras op gemiddeld 120 kg ds/ha. De veriiezen blijken weinig afhankelijk van opbrengst en ds-gehalte bij ruimen. Dat betekent dat er bij lichte sneden relatief grote veriiezen optreden. - De mechanische veriiezen liggen bij gras/klavermengsels ongeveer 5 0 % hoger dan bij puur gras. - Bij veldperiodes van 1 t o t 3 dagen was de kwaliteitverandering (RE, RC, RAS en VC-os) verwaarioosbaar.
Een literatuurlijst mbt. het literatuuronderzoek naar veriiezen is bij de auteur verkrijgbaar.
21
HET BELANG VAN GOED GRASLANDMANGEMENT VOOR DE VEEHOUDER. Tijdens de studiedag werd door Dhr L. Hylkema, veehouder te Tjerkwerd een inleiding verzorgd over het belang van een goed graslandmanagement in de praktijk. Hij deed dit aan de hand van een beschrijving van zijn bedrijf, waarbinnen hij de aanpassingen en verbeteringen schetste welke hij in de loop van de jaren heeft aangebracht. Het verslag van deze bijdrage, beweegt zich langs dezelfde lijnen, door de ontwikkelingen op het bedrijf systematisch te rangschikken in een aantal tabellen die Dhr Hylkema tijdens zijn presentatie besprak.
1. Voorgeschiedenis Het bedrijf ligt ongeveer 600 meter ten noorden van de weg Bolsward-Tjerkwerd, in de streek die de naam Baburen draagt. Het huidige bedrijf werd in 1948 betrokken door vader J. Hylkema. In 1978 werd een maatschap gevormd met zoon L. Hylkema. Na enkele jaren samen op het bedrijf gewoond te hebben, vertrok de vader van de boerderij en liet de zoon wonen op het bedrijf. In 1982 werd de ligboxenstal in gebruik genomen. De geproduceerde hoeveelheid melk bedroeg destijds 5600 kg per koe. De melkproduktie per koe is geleidelijk aan verhoogd tot 6000 kg in 1984/85 bij het begin van het eerste jaar als stikstofproefbedrijf. Het afgelopen boekjaar 1990/91 bedroeg de melkproduktie 7200 kg per koe.
2. Bedrijfsgrootte, grondsoort en waterhuishouding De totale bedrijfsgrootte omvat 28 ha grasland en ca. 57 melkkoeien met bijbehorend jongvee. De verkaveling is redelijk (smalle uitgestrekte vorm). Het bedrijf bestaat uit 16 percelen met een gemiddelde grootte tussen de 1 en 2 ha. De grondsoort is klei met gemiddeld 40% afslibbaar en 10 -15% humus. De waterhuishouding is de laatste jaren aanzienlijk verbeterd. Vanaf 1986 is er een eigen onderbemaling en zijn bijna alle percelen gedraineerd. De waterstand in de sloten is 120 cm beneden maaiveld. Het overtollige water van het gebied, zo'n 240 ha wordt afgevoerd d.m.v. een (monniken) watermolen. Vanaf de laatste ruilverkaveling in 1989/90 vindt er in de gehele omgeving diepontwatering plaats.
3. Gebouwen en arbeidsmethode De gehele veestapel wordt gehuisvest in een S-rijige ligboxenstal met 73 plaatsen. Eind 1991 is een krachtvoercomputer geplaatst. De afvoer van mest en gier geberut via een roostervloer van beton. De looppaden en de rijen binnenboxen zijn onderkelderd. In totaal is 700 m opslagruimte voor dunne mest aanwezig die binnenkort uitgebreid wordt, Er is een 10-stands zij aan zij melkstal. Het oude gebouw (Fries model) wordt nu gebruikt voor de huisvesting van het oudere jongvee. In 1988 is een frontstal gebouwd voor huisvesting van de jonge kalveren. De hoofdzakelijk HF koeien in de ligboxenstal werden in twee produktiegroepen ingedeel. Sinds het gebmik van de voercomputer is geen sprake meer van produktiegroepen. Er wordt vrijwel alleen graskuil gevoerd. De melkkoeien hebben het grootste deel van de zomer onbeperkte weidegang.
22
De vaste arbeidsbezetting bestaat uit de ondernemer L. Hylkema en zijn vrouw (10-20%). Het bedrijf is aangesloten bij de bedrijfsverzorgingsdiens, waar weinig gebruik van wordt gemaakt. Het bedrijf kent een lage mechanisatiegraad en maakt veel gebruik van de loonwerker. De mestopslag is voldoende voor vier maanden. Er zijn plannen voor uitbreiding van deze mestopslag. De meeste mest wordt emissie-arm toegediend. De kleigrond laat zodebemesting in het voorjaar niet toe; veelal wordt in het voorjaar de mest met de mestpendel uigebracht en in de zomer met de zodebemester.
4. Botanische samenstelling grasland De botanische samenstelling van het grasland is in de loop der jaren sterk verbeterd, mede door herinzaai in combinatie met grondverbetering en drainage van de percelen. Botanische samenstelling van het grasland. soort 1986 77 63 5 14 + 4
jaar 1987 1988 80 85 66 75 6 3 7 10 + + 4 4
Bemestingstoestand grasland (0 - 5cm): datum 24.10.84 14.12.87 pH-KCI 5.9 5.9 humus (%) 13.4 10.6 afslibbaar (%) 39 44 P-Al-getal 50 60 K-getal 41 42
20.11.91 6.2 10.6 43 43 55
1985 71 58 8 17 + 4
Goede grassen Engels raaigras Matige grassen Slechte grassen Vlinderbloemigen Andere kruiden
1990 95 91
1989 92 88 1 2 + 4
•+ 1 1 3
streefgetal 5.2
35 17
5. Bemesting 3 3 In 1991 is in totaal 1151 m drijfmest toegediend waarvan 546 m middels zodeinjectie. De drijfmest is in 1989 bemonsterd. De resultaten staan in bijgaande tabel.
ds N ^2^5 CaO MgO
23
1989 98.0 4.8 1.8
norm 95.0 4.4 1.8
6.6
5.5
1.8 1.4
2.1 1.0
Hoeveelheden N in kg per ha grasland per jaar:
N in organische mest N in kunstmest Totaal N
1985 57 418 475
1987 54 398 452
1986 59 413 472
jaar 1988 23 365 388
1989 65 330 395
1990 86 355 441
1991 76 360 435
Hoeveelheden P 2 O 5 k g per ha grasland per jaar:
P^O^ in organische mest P^O^ in kunstmest Totaal P^O^ Behoefte
1985 57 32 89
1986 70 53 123
1987 43 64 107 -
jaar 1988 22 43 65 50
1989 80 20 100 50
1990 76 61 137 110
1991 70 18 88 80
1987 240 0 240 -
jaar 1988 80 0 80 40
1989 245 0 245 70
1990 223 0 233 160
1991 216 0 216 120
Hoeveelheden K^O in kg per ha grasland per jaar jaar K^O in organische mest K^O in kunstmest Totaal K„0 Behoefte
1985 245 0 245
1986 247 0 247
6. Kwaliteit weide- en kuilgras In de zomer wordt een 03-beweidingssysteem toegepast. Bijgaande tabel geeft de analyseresultaten van de grasmonsters. Het weidegras heeft een hoge energlewaarde. Hoewel niet vermeld in de tabel heeft het K-gehalte de neiging tot een stijging.
Kwaliteit van het weidegras (per kg ds)
gram ruw eiwit gram ruwe celstof gram ruw as VEM vre
1985 248 218 102 975 201
1987 269 200 109 1007 221
1986 268 195 105 1019 219
voorlopige cijfers
24
jaar 1988 255 190 102 1026 212
1989 262 190 112 1006 213
1990 275 181 115 1031 227
1991' 255 189 112 1011 208
Kwaliteit kuilgras (per kg ds): jaar 1985 177 268 130 786 121
gram ruw eiwit gram ruwe celstof gram ruw as VEM vre
1986 202 279 132 849 243
1987 195 234 147 822 139
1989 173 237 111 876 119
1988 205 247 119 848 147
1990 198 249 121 850 140
1991* 176 243 116 859 120
voorlopige cijfers
7. Mineralenbalans De aanvoer en afvoer van N-, P- en K-verbindingen op het bedrijf, alsmede het hieruit berekende overschot van de betreffende verbindingen, zijn weergegeven in onderstaande tabel. Het N-overschot is in de periode 1986 t/m 1988 duidelijk gedaald en sindsdien min of meer stabiel gebrieven. Een uitzondering hierop vormt het jaar 1991 waarin meer kunstmest-N werd verstrekt. Het K-overschot is in genoemde periode eveneens iets gedaad, ook weer met uitzondering van het laatste jaar. Het P-overschot is nagenoeg gelijk gebleven.
N-aanvoer N-afvoer N-overschot P-aanvoer P-afvoer P-overschot K-aanvoer K-afvoer K-overschot
86/87 602 82 520 42 15 27 67 23 44
87/88 545 83 462 39 15 24 59 28 30
jaar 88/89 479 85 394 40 15 25 52 31 21
89/90 481 89 392 43 17 26 48 31 17
90/91 546 103 444 42 18 24 70 39 31
8. Enkele kengetallen (uit LEI boekhouding): algemeen:
melkkoeien/ha kg melk/ha melk/koe %vet %eiwit % gestorven kafveren kg krachtvoer/koe (incl. jongvee) kg N-kunstmest/ha gras
85/86 1.90 12068 6338 4.26 3.35 3.4 1539
86/87 1.81 12960 7147 4.43 3.43 3.4 1728
87/88 1.67 12910 7722 4.45 3.39 6.9 1701
401
402
438
25
jaar 88/89 1.63 11824 7343 4.43 3.47 6.0 1679 356
89/90 1.63 12315 7555 4.48 3.47 12.5 1523
90/91 1.83 13222 7208 4.51 3.50 8.5 1467
363
385
resultaten per melkkoe (Dfl.) jaar melkgeld omzet en aanwas overige opbrengsten totaal opbrengsten krachtvoer ruwvoer overig voer totale voerkosten overige kosten opbr. minus toeg. kosten per koe saldo per ha''
85/86 5857 666 4 5527 719 269 49 1037 769 3721 6570
86/87 5677 567 20 6264 757 343 48 1148 806 4310 7482
87/88 6220 613 220 7054 653 66 50 769 958 5327 8039
88/89 6376 557 191 7123 723 31 37 791 994 5338 7818
89/90 6345 615 283 7244 651 57 43 751 963 5530 8026
zonder superheffing en quotumkosten.
9. Kostprijs per kg melk. (in Dfl. per 100 kg melk) jaar arbeid weri< door derden machines en werkt. veevoer meststoffen grond en gebouwen overig bruto kosten
85/86 21.79 4.26 10.91 16.36 6.04 13.25 13.62 86.23
86/87 23.67 2.58 10.23 16.07 5.07 17.41 12.71 87.73
87/88 20.39 6.71 9.06 9.96 4.08 15.83 24.62 90.64
88/89 21.80 7.23 9.25 10.77 4.43 18.33 23.95 95.77
89/90 20.51 8.19 7.76 9.95 3.20 18.78 25.43 93.81
90/91 20.10 6.03 7.24 10.04 3.97 23.79 21.38 92.55
melkopbrengst omzet en aanwas overige opbr.
76.63 10.51 0.11
79.44 7.94 0.67
80.54 7.58 3.03
85.82 7.94 2.86
83.99 8.14 3.99
77.87 7.65 3.52
netto kostprijs marge
75.60 1.02
79.12 0.32
79.67 0.88
85.33 1.49
81.68 2.31
81.38 -3.50
26
90/91 5677 552 107 6335 516 172 36 724 786 4826 8089
DE ROL VAN VOCHT BIJ DE VERBOUW VAN GRAS EN VOEDERGEWASSEN Herman van Keulen Centrum voor Agrobiologisch Onderzoek (CABO-DLO) Postbus 14 6700 AA Wageningen
Inleiding Groene planten zijn autotrofe organismen die in staat zijn organische verbindingen te maken uit anorganische componenten, met name water, koolzuur, stikstof en mineralen zoals fosfor, kali, enz. Aan de basis van de vorming van deze organische verbindingen staat het proces van fotosynthese of koolzuurassimilatie, waarin CO2 en H2O worden gecombineerd, en met behulp van zonne-energie worden omgezet in koolhydraten [(CH20)n]- Om transport mogelijk te maken van CO2 vanuit de atmosfeer naar de plaats waar die omzetting plaats vindt, heeft de plant een open verbinding met de buitenlucht nodig. Deze verbinding wordt gevormd door kleine openingen in de opperhuid van het blad, de huidmondjes, waardoor CO2 onder invloed van een gradient in concentratie (dlffusie), naar de onder het huidmondje gelegen 'substomataire' holte wordt getransporteerd. De consequentie van deze open verbinding is echter, dat waterdamp, waarvan de concentratiegradient in omgekeerde richting verloopt, door diezelfde huidmondjes vanuit de substomataire holte naar de atmosfeer diffundeert. Dit proces wordt aangeduid met gewasverdamping of transpiratie. Het veriies van water is dus een 'onvermijdelijke' consequentie van het assimilatieproces. Hierdoor bestaat een direkt vertjand tussen de drogestofproduktie van gewassen, waarvoor de tijdens de fotosynthese gevormde koolhydraten de basisprodukten vormen, en het waterverbruik, dat een direkte relatie heeft met de transpiratie. Wanneer naar de veldproduktie van gewassen wordt gekeken, moet daarnaast nog rekening worden gehouden met 'niet-produktief waterverbruik: wanneer de opslagcapaciteit van de wortelzone niet groot genoeg is kan een deel van het water dat het systeem binnenkomt in de vorm van regen of irrigatie, door percolatie daaruit verdwijnen en levert zo geen 'bijdrage' aan de produktie. Daarnaast vindt, vooral in het begin van het groeiseizoen, wanneer het gewas de grond maar zeer ten dele bedekt, direkte verdamping vanaf het bodemoppervlak plaats. Wanneer de rol van water in de produktie van gewassen wordt geanalyseerd, moet dus enerzijds gekeken worden naar de processen die een rol spelen bij het 'produktief waterveriies, anderzijds naar die van 'niet-produktief waterverlies. In deze bijdrage wordt de rol van water in de produktie van gewassen op een kwantitatieve manier behandeld, waarbij uitgegaan wordt van de basisprocessen, en zal worden nagegaan wat de rol van uitwendige en inwendige factoren is die de actuele relatie tussen waterverbruik en produktie bepalen. De basisprocessen Kooldioxide is een van de basisprodukten die nodig zijn om koolhydraten te produceren, die de bouwstoffen vormen voor plantaardige drogestof. De snelheid waarmee CO2 vanuit de atmosfeer naar de substomataire holte diffundeert kan worden beschreven met een vergelijking analoog aan de Wet van Ohm:
27
Vco2 = {(C02)ext" (C02)int)/f^C02 waarin, ^C02 (C02)ext (C02)jnt Rco2
0)
snelheid van CO2 diffusie (kg m"2 s""!) concentratie van CO2 in de atmosfeer (kg m"3) concentratie van CO2 in de substomataire holte (kg m"^) weerstand voor CO2 diffusie (s m""")
De total weerstand voor CO2 diffusie bestaat uit twee weerstanden in serie: de weerstand van een stilstaand luchtlaagje net boven het blad (laminaire weerstand), en de weerstand van de huidmondjes (stomataire weerstand). Wanneer we naar het totale assimilatieproces kijken speelt nog een derde weerstand een rol, namelijk die tussen de substomataire holte en de chloroplasten, waar de actuele reductie plaatsvindt. Deze weerstand, aangeduid als carboxylatieweerstand of mesophylweerstand, is echter in de meeste gevallen klein vergeleken met de som van de twee eerste. De wanden van de substomataire holten zijn bedekt met water, zodat de lucht binnen die holten verzadigd is met waterdamp. Bij open huidmondjes staat deze lucht in direct contact met de atmosfeer, waarin de waterdampconcentratie niet verzadigd is, zodat er een gradient bestaat, weiardoor waterdamp vanuit de substomataire holte naar de atmosfeer diffundeert: veriies van water is dus een onvermijdelijke consequentie van het assimilatieproces. De snelheid van waterveriies naar de atmosfeer kan worden beschreven, in analogie naar vergelijking (1), als: VH20
= ((H20int) - (H20)ext)/RH20
(2)
waarin, VH20
('~'2^)int (H20)ext PH20
snelheid van waterdampdiffusie (kg m"2 s'"') concentratie van waterdamp in de substomataire holte, gelijk aan de verzadigde concentratie bij bladtemperatuur (kg m'^) concentratie van waterdamp in de atmosfeer (kg m"^) weerstand voor waterdampdiffusie (s m*'')
De transportweg voor waterdamp naar de atmosfeer is dezelfde als die voor CO2 naar binnen, zodat ook de weerstanden direct vergelijkbaar zijn, zij het dat de numerieke waarden verschillen, omdat de waterdampmoleculen kleiner zijn dan die van CO2. Dit leidt tot een verschil van een factor 1.66. Combinatie van vergelijkingen (1) en (2) laat zien, dat er een direct verband verwacht kan worden tussen fotosynthese (de basis voor drogestofproduktie) en transpiratie (watervertsruik). Dit verband tussen waterverbruik en drogestofproduktie werd al vroeg onderkend door landbouwkundige onderzoekers, en aan het eind van de vorige eeuw werden op verschillende plaatsen in de VS proeven uitgevoerd om de exacte kwantitatieve relaties vast te stellen, vooral ook omdat toen het Midden-Westen werd opengelegd, waar de regenval zo laag is, dat gewassen een goede kans lopen een deel van de tijd bloot te staan aan watergebrek, dus een situatie waarbij het door transpiratie verloren gegane water niet kan worden aangevukl door opname door de wortels. Veel van de resultaten van deze vroege proefnemingen zijn samengevat door Briggs en Shantz (1913; 1914), in wat wel 'klassieke' publkaties genoemd mogen worden. Zij drukten het verband tussen waterverbruik en drogestofproduktie uit in de 'water requirement', gedefinleerd als de hoeveelheid water nodig
28
om een eenheid drogestof te vormen (deze definitie is gelijk aan die van de transpiratiecoefficient, die door latere onderzoekers wel is gebruikt, cf. van Keulen, 1975). Uit hun analyse van de verzamelde gegevens bleek dat er grote verschillen bestonden in de 'waterbehoefte' tussen verschillende soorten (tabel 1), maar ook dat eenzelfde soort verschillende waarden vertoonde onder verschillende omstandigheden (jaren of lokaties). Dat blijkt bijvoorijeeld uit tabel 2, waar de waterbehoefte gegeven is voor de maisvarieteit Western Dent, verbouwd in zeven opeenvolgende jaren in Akron in de Amerikaanse staat Colorado. Een van de voornaamste redenen voor deze laatste verschillen kan worden afgeleid uit bestudering van de vergelijkingen (1) en (2). Voor een bepaalde waarde van R, dat wil zeggen een bepaalde openingstoestand van de huidmondjes, en een gegeven 'dikte' van de grenslaag, zal het waterveriies bij een gegeven CO2 opnameniveau groter zijn naarmate de gradient in waterdampconcentratie groter is. Dat wil zeggen, dat wanneer de relatieve luchtvochtigheid lager is (dat betekent dat de actuele concentratie van waterdamp in de atmosfeer verder van de verzadigde waarde bij de gegeven luchttemperatuur af ligt), de transpiratie groter zal zijn. Dat verschil in 'drogende kracht' van de atmosfeer leidt dus tot verschillen in watertaehoefte, omdat de gradient in CO2 concentratie maar weinig verschllt tussen jaren en lokaties (even afgezien van het broeikaseffect, dat in die tijd zeker nog verwaarioosbaar was). Dit effect van verschillen in 'verdampingsbehoefte' is in detail geanalyseerd door de Wit (1958), die aantoonde, dat de verschillen in watertaehoefte zoals geillustreerd in tabel 2 grotendeels verdwenen, wanneer het watervertsruik werd gecorrigeerd voor de gemiddelde verdampingsbehoefte (of potentiele evapotranspiratie). Het effect van een dergelijke correctie is geillustreerd in Figuur 1, waar op de verticale as de produktie is uitgezet, en op de horizontale as het quotient van waterverbruik en potentiele evapotranspiratie (EQ) als afgeleid uit de waterveriiezen uit een verdampingspan (een open bak met water). Hieruit blijkt dat de verschillen in waterbehoefte 'volledig' verklaard kunnen worden door verschillen in uitwendige omstandigheden gedurende de verschillende seizoenen. De helling van de hier gegeven lijn werd door de Wit aangeduid als de 'm-waarde' en hij kwam tot de conclusie dat deze aangemerkt kan worden als een soorteigenschap, zodat het verband tussen drogestofproduktie (P) en waterverbruik (W), onder overigens optimale groe'iomstandigheden kan worden beschreven als: P = m W/EQ
(3)
Hoewel dus drogestofproduktie en waterverbruik direct aan elkaar gerelateerd zijn, wordt het actuele verband sterk beinvloed door de omgevingsfactoren. Deze invloed bleek vooral van belang onder omstandigheden waar de potentiele evapotranspiratie hoge waarden bereikte, dus onder 'aride' omstandigheden, en veel minder onder 'gematigde' condities. Als illustratie daarvan werden onder andere gegevens van Boonstra (1942) gebruikt, betrekking hebbend op proeven met voederbieten in Nederiand. Deze gegevens zijn ten dele gereproduceerd in Figuur 2, en laten zien dat onder deze omstandigheden het verband tussen drogestofproduktie en waterverbruik kan worden weergegeven met de vergelijking: P= nW
(4)
De verklaring voor dit verschil kan worden geillustreerd aan de hand van Figuur 3, waar schematisch het verband is weergegeven tussen de stralingsintensiteit (H) aan de ene kant
29
en netto fotosynthese (A), transpiratie (E) en de verhouding van de twee (E/A) aan de andere kant. Daaruit blijkt, dat teniviji de transpiratie lineair toeneemt met toenemende potentiele evapotranspiratie, de fotosynthese een verzadigingskarakter vertoont. In het traject van potentiele evapotranspiratie waarin de meeste gematigde streken vallen, blijkt de verhouding E/A onafhankelijk van de potentiele evapotranspiratie, in tegenstelling tot aride streken, waar wel de transpiratie, maar niet de drogestofproduktie stijgt. Echter, het onderscheid tussen 'aride' en 'humide' omstandigheden met betrekking tot waterverbruiksefficientie blijkt nogal subjectief, omdat ze in feite deel uitmaken van een continuum. In een gedetailleerde analyse van een groot aantal experimentele gegevens van waterveri^ruik komen Tanner en Sinclair (1983) dan ook tot de conclusie dat de relatie tussen transpiratie en drogestofproduktie kan worden beschreven met e4n algemeen geldende uitdrukking: YT/TT = kd/(e*-e)
(5)
waarin, Yj Tj k(j e* e
totale drogestofproduktie (kg/ha) cumulatieve transpiratie over de groeiperiode (kg/ha) gemiddelde 'waterverbruiksefficientie' (mbar) gemiddelde verzadigde dampspanning over de groeiperiode (mbar) gemiddeWe actuele dampspanning over de groeiperiode (mbar)
Deze vergelijking geeft dus aan, dat voor een gegeven soort de verhouding tussen drogestofproduktie en watervert^ruik bepaald wordt door het gemiddekJe dampdrukdeficit (e*e) gedurende de groeiperiode, zodat de 'disctrete' vergelijkingen van de Wit inderdaad onderdelen van een continue functie vormen. De verschillen tussen soorten zijn het gevolg van verschillen in fotosynthesemechanisme. In veel gevallen blijkt de stomataire opening op een zodanige manier te worden geregeld, dat de CO2 concentratie in de substomataire holte, (C02)jnt (Vgl1), constant blijft ondanks grote verschillen in assimilatiesnelheid (Wong, 1979a, Goudriaan en van Laar, 1987). In termen van vergelijking (1) betekent dat, dat een verandering in V Q O 2 leidt tot een aanpassing van R c o 2 ' ^ ^ ^ ^ de gradient ((C02)ext" {C02)int) constant blijft. Dat is geillustreerd in Figuur 4, waar de relatie is gegeven tussen \ / Q O 2 en 1/Rc02 bladeren van malsplanten opgekweekt en gemeten onder geconditioneerde omstandigheden. Met betrekking tot hun fotosynthesemechanisme, dus het proces waarin CO2 wordt gereduceerd tot koolhydraten, kunnen planten in twee groepen worden onderscheiden, die worden aangedukl met C3 en C4, gebaseerd op de lengte van de koolstofketen van het eerste stabiele produkt dat kan worden aangetoond (Wassink, 1975). Plantensoorten met een C4-fotosynthesemechanisme hebben een intern C02-gehalte van ongeveer 120 vppm, terwijl soorten met een G3.mechanisme een intern gehalte hebben van ongeveer 220 vppm (Goudriaan en van Laar, 1978). Bij een uitwendig C02-gehalte van rond 350 vppm, zoals dat op dit ogenblik in de atmosfeer voorkomt, betekent dat dus een bijna twee keer zo grote gradient bij C4-plantensoorten. Het gevolg is dat deze planten(soorten) een ongeveer half zo lage waterverbruiksefficientie vertonen (de Wit, 1958).
30
De invloed van de voedingstoestand van het gewas Een probleem dat ook vanaf het begin van de onderzoeklngen de aandacht heeft gehad, is de invloed die de voedingstoestand van het gewas uitoefent op de relatie tussen produktie en waterverbruik. De Wit (1958) postuleerde in zijn analyse dat de constante transpiratiecoefficient alleen geldt in situaties waar 'de voedingstoestand niet te laag is', terwijl Viets (1962) concludeerde dat 'alle beschikbare gegevens erop wijzen dat de waterverbruiksefficientie aanzienlijk kan worden verbeterd wanneer kunstmesttoediening leidt tot hogere opbrengsten'. Deze conclusie van Viets (op.cit.) lijkt te worden bevestigd door de resultaten van proeven die in het begin van de zeventiger jaren werden uitgevoerd in de Noordelijke Negev in Israel. Zoals blijkt uit Figuur 5, is de snelheid van afname in totale hoeveelheid txxlemvocht praktisch gelijk in de behandeling met stikstoftoediening en in die zonder, terwijl de groelsnelheid in het eerste geval veel hoger is. Er moet hiertsij natuurlijk wel worden bedacht dat in de behandeling zonder kunstmest de bodembedekking aanzienlijk lager was, en 'dus' het waterveriies door bodemverdamping hoger. Afwljkende resultaten werden echter gevonden in West Afrika, waar toediening van kunstmest, die leidde tot hogere groeisnelheden eveneens leidde tot hoger watervertsruik, zodat de waterverisruiksefficientie praktisch gelijk bleef (Stroosnijder en Kone, 1982). Een meer fundamentele benadering van dit probleem moet dus weer teruggrijpen op de basisprocessen van assimilatie en transpiratie, zoals die in de vorige paragraaf zijn behandeld. Daarvoor zijn gegevens nodig, waarbij tegelijkertijd CO2 assimilatie en transpiratie zijn gemeten. In figuur 6 zijn dergelijke gegevens, betrekking hebbend op malsbladeren van planten zowel opgegroeid onder optimale stikstofvoeding als onder suboptimale voeding, gemeten onder geconditioneerde omstandigheden, weergegeven. (Goudriaan en van Keulen, 1979). De gemeten netto CO2 assimilatie is weergegeven op de horizontale as, en de geleidbaarheid voor waterdamp op de verticale as. De laatste is de reciproke van de som van de huidmondjesweerstand en de weerstand van de laminaire laag. ( R H 2 0 in vergelijking 2). De bladeren die onder optimale stikstofvoorziening zijn opgegroeid hebben een duidelijk hogere netto assimilatiesnelheid, maar de geleidbaarheid voor waterdamp neemt proportioneel toe, zodat de assimilatie/transpiratie verhouding constant blijft over een relatief groot traject van stikstofconcentraties in het blad. Deze gegevens komen dus overeen met het bovenvermeide gedrag van planten onder Sahebmstandigheden, en kunnen worden verklaard door het bestaan van stomataire controle door het interne C02-gehalte. Verlaging van de assimilatiesnelheid als gevolg van lage stikstofgehalten in het blad (van Keulen en Seligman, 1987) leidt dan tot sluiting van de huidmondjes en dus tot een proportionele veriaging van de transpiratiesnelheid. Mais is een C4 soort en dit gedrag komt vooral bij deze soorten voor. In C3 soorten blijkt het gedrag nogal variabel. Wong (1979b) toont aan dat in de C3 soort katoen de assimilatie/transpiratie verhouding gunstiger wordt bij een meer optimale stikstofvoorziening, en hetzelfde geldt voor Bolton en Brown (1980) die zelfs een verdubbeling rapporteren in rietzwenkgras {Festuca arundinacea). Daartegenover staan de waamemingen van Yoshida en Coronel (1976) in rijst die een lineaire refatie vonden tussen stomataire geleidbaarheid en assimilatiesnelheid bij verschillende stikstofgehalten, en van Goudriaan en van Keulen (1979) voor zonnebloem, die ook een constante assimilatie/transpiratie verhouding vonden bij verschillen in stikstofvoeding. De resultaten van een proef uit 1953 op permanent grasland op lichte rivieridei in Nederland, gerapporteerd door Wind (1954), tonen aan dat toediening van kunstmeststikstof leidt tot een aanzienlijke verhoging van de produktie, zonder dat het waterverijruik daarmee substantieel veranderde (tabel 3). De consequentie daarvan is dat de waterbehoefte daalt
31
van 630 kg water per kg drogestof onder 'natuuriijke' vruchtbaarheid tot 287 kg kg^l bij een stikstofgift van 520 kg ha'l. Dit lijkt in tegenspraak met de eerder vemielde constante assimilatie/transpiratie-verhouding, onafhankelijk van de voedingstoestand van het gewas. Echter, men moet zich realiseren, dat de hier gebruikte gegevens met betrekking tot de drogestofproduktie betrekking hebben op de hoeveelheid geoogst materiaal. Daarbij is dus de hoeveelheki drogestof in stoppel en wortels niet betrokken. Het is bekend, dat onder nutrienten-gelimiteerde omstandigheden de verdeling van drogestof over verschillende organen van de plant zich wijzigt. Met name de spruit/wortel-verhouding wordt lager naarmate het nutrientengebrek toeneemt (Brouwer, 1962), terwijl ookde vertiouding tussen blad en Stengel zich wijzigt ten gunste van de Stengel (van Os, 1966). Het lijkt dus voor de hand te liggen, dat de waargenomen veel lagere watert}ehoefte per eenheid oogstbare drogestof onder ruime stikstofvoorziening vooral een gevolg is van een gunstiger verdeling van drogestof over oogstbare en niet-oogstbare delen. De conclusie moet dus zijn dat er geen e^nduidige verklaring kan worden gegeven van het verband tussen assimilatie en transpiratie, zodat uitspraken over de effecten van verschillen in voedingstoestand van het gewas op de waterverbruiksefficientie ook nog speculatief zijn.
Transpiratiecoefficient en waterverbruiksefficientie Het moge dukielijk zijn, dat ook al is de verhouding tussen assimilatie en transpiratie identlek, er toch nog aanzienlijke verschillen in waterverisruiksefficientie kunnen optreden wanneer naar de totale inzet aan water in het systeem wordt gekeken, omdat daarbij ook de veriiesposten (niet-produktief waterveriies) in rekening moeten worden gebracht. In veel van de vroege experimenten met betrekking tot waterverbruik en produktie werden die sterk beperkt, door potten te gebmiken die aan de onderkant waren afgesloten, en door het oppen^lak van de grond te bedekken, zodat er geen direkte verdampingsveriiezen konden optreden (Briggs and Shantz, 1913). In de veldsituatie zijn dergelijke maatregelen niet praktisch en dus moet met veriiezen rekening worden gehouden. Wat dat betekent, kan worden geillustreerd aan Figuur 7, die betrekking heeft op een irrigatieproef met lucerne in de VS (Bauder en Bauer, 1978). We zien daaruit dat de waterverbruikslijn in feite uit twee delen bestaat: een deel van ongeveer 100 mm waartsij de produktielijn de as snijdt en een deel dat lineair toeneemt met toenemende produktie. Dit vertiand toont aan, dat de effbientie waarmee water gebruikt wordt in het produktieproces onafhankelijk is van de hoeveelheid water die werd toegediend, en dat in dit geval de 'niet-produktieve' verliezen voor de verschillende behandelingen ongeveer gelijk zijn. Wanneer we nu kijken naar verschillen tussen gewassen bij een verschillende voedingstoestand, dan blijken er complicatles op te treden. In Figuur 8 zijn de resultaten weergegeven van een proef met gerst, waartaij verschillende hoeveelheden water en stikstofkunstmest werden toegediend (Kallsen et al., 1984). Hieruit blijkt duidelijk, dat het belangrijkste effect van een veriaeterde voedingstoestand is dat het 'niet-produktieve' waterveriies wordt beperkt (het gewas vormt eetder een gesk>ten oppervlak). Daarnaast echter blijkt ook de helling van de lijn, die de efficientie van watergebruik in het produktieproces aangeeft, in het geval van hoge stikstofbemesting groter te zijn, dus wordt het water effbienter gebruikt. Er moet hier echter worden opgemerkt dat de verticale as betrekking heeft op korrelopbrengst, dus er kunnen nog een aantal andere processen een rol gespeeld hebben, zoals de verdeling van drogestof tussen verschillende organen van de plant.
32
Conclusies Het verlies van water is een onvermijdelijk gevolg van het assimilatieproces, omdat voor toevoer van CO2 naar de plaatsen waar reductie plaatsvindt een open verbinding met de buitenlucht vereist is. Deze open verbindingen leiden tot diffusie van waterdamp vanuit de substomataire holten naar de buitenlucht. Omdat de transportweg en de weerstanden voor diffusie van CO2 en waterdamp dezelfde zijn, bestaat er een direkt vert)and tussen assimilatie en transpiratie, en daarmee tussen drogestofproduktie en waterverbruik. De actuele kwantitatieve relatie tussen beide hangt af van de uitwendige omstandigheden, met name van het dampdrukdeficit, dat de gradient in waterdampconcentratie tussen het blad en de buitenlucht bepaalt. Dat betekent dat in 'droge' klimaten, waar de relatieve vochtigheid gedurende het groeiseizoen gemiddeld laag is, aanzienlijk meer water per eenheid drogestofproduktie nodig is dan in 'humide' klimaten. Dat verschil is erg duidelijk wanneer bijvoort)eeld produktie in Mediterrane klimaten (met winterregenval) wordt vergeleken met die in de semi-aride tropen (met zomerregenval). De transpiratiecoefficient verschllt daarbij ongeveer een factor twee. Wanneer wordt gekeken naar de waterverbruiksefficientie van veldgewassen, uitgedrukt als de hoeveelheid oogstbaar produkt per eenhekl van waterinput, moet daarnaast ook rekening worden gehouden met het aandeel 'niet-produktief waterveriies, zoals direkte verdamping van het bodemoppervlak of drainage naar niet voor het wortelstelsel exptoiteertjare lagen, en de verdeling van de gevormde drogestof tussen oogstljare en nietoogstbare delen. Het effect van de voedingstoestand van het gewas op de efficientie van waterverbruik blijkt vooral tot uitdrukking te komen via verschillen in de twee laatstgenoemde processen. Onder nutrienten-gelimiteerde omstandigheden duurt het langer voordat het gewas een gesloten gewasdek vormt, en daardoor neemt het aandeel 'niet-produktief waterveriies, vooral als gevolg van direkte bodemverdamping toe (Versteeg, 1985, van Keulen, 1975), terwijl bovendien de verdeling van drogestof tussen oogstbaar en niet-oogstbaar zich in ongunstige zin wijzigt. De theoretische kennis van de processen die de accumulatie van drogestof, en het veriies van water als beinvloed door uitwendige omstandigheden (met name straling en temperatuur) bepalen, is zodanig op dit ogenblik, dat het mogelijk is schattlngen te maken van het effect van sub-optimale watervoorziening op het produktiepotentieel van gewassen. Deze schattlngen kunnen dienen als biasis voor het kwantifberen van de consequenties van beregeningsvertDoden op drogestofproduktie en wanneer deze worden gecombineerd met kwantitatieve beschrijvingen van de effecten van voederbeschikbaarheid op de dieriijke produktie kunnen tieleidsondersteunende uitspraken worden gedaan, met betrekking tot maatregelen in de steer van nutriententoediening en beregening. Implementatie van deze uitspraken lijkt de grootste uitdaging voor het landbouwkundig onderzoek op dit ogenblik.
33
Referenties Bauder, J.W. en A. Bauer, 1978. Irrigated alfalfa production on a well-drained sandy loam at Oakes, North-Dakota 1972-1977. North Dakota Farm Res. 36, 19-24. Bolton, J.K. en H.R. Brown, 1980. Photosynthesis of grass species differing in cartwn dioxide fixation pathways. V. Response of Panicum maximum, Panicum millioides, and tall fescue {Festuca arundinacea) to nitrogen nutrition. Plant Physiol. 66, 97 100. Boonstra, A.E.H.R., 1942. Rasverschillen bij bieten. VI. Het vertoop van den groei bij 7 bietenrassen, waaronder voederbieten zoowel als suikeriDieten. Mededeel. Inst. Suikerbietent. 12,13-94. Briggs, L.J. en H.L. Shantz, 1913. The water requirements of plants. I. Investigations in the Great Plains in 1910 and 1911. USDA-Bureau of Plant Industry, Bull. 282. 48 pp. Briggs, L.J. and H.L. Shantz, 1914. Relative water requirements of plants. J. agric. Res. 3: 1-65. Brouwer, R., 1962. Nutritive influences on the distribution of dry matter in the plant. Neth. J. agric. Sci. 10, 399408. Goudriaan, J. en H. van Keulen, 1979. The direct and indirect effects of nitrogen shortage on photosynthesis and transpiration in maize and sunflower. Neth. J. agric. Sci. 27, 227-234. Goudriaan, J. en H.H. van Laar, 1978. Relations between leaf resistance, CO2concentration, and C02-assimilation in maize, beans, Lalang grass and sunflower. Photosynthetica 12: 241-249. Kallsen, C.E., T.W. Sammis and E.J. Gregory, 1984. Nitrogen and yield as related to water use in spring barley. Agron. J. 67, 59-64. Keulen, H. van, 1975. Simulation of water use and hertiage growth in arid regions. Simulation Monographs, Pudoc, Wageningen. 176 pp. Os, A.J. van, 1966. The influence of nitrogen supply on the distribution of dry matter in spring rye. Jaarb. IBS 1966, 51-62 (Dutch, with English summary). Stroosnijder, L. en D. Kone, 1982. Le bilan d'eau du sol. In: (Penning de Vries, F.W.T. en A.M. Djiteye (Eds.) La productivite des paturages saheliens. Une etude des sols, des veg6tatk)ns et de I'exptoitation de cette ressource naturelle., Pudoc, Wageningen. p. 133-165. Tanner, C B . en T.R. Sinclair, 1983. Efficient water use in crop production: Research or re-search? In: (H.M. Taylor, W.R. Jordan en T.R. Sinclair, Eds.) Limitations to efficient water use in crop production, ASA, CSSA, SSSA, Madison, Wisconsin, pp. 1-27. Versteeg, M.N., 1985. Factors influencing the productivity of inigated crops in Southem Peru, in relation to prediction by simulation models. Pudoc, Wageningen. Viets, F.G., Jr., 1962. Fertilizers and the efficient use of water. Adv. Agron. 14, 223-264. Wassink, E.C., 1975. Autotrofe produktie. In: (Vervelde, G.J., Ed.) Produktiviteit in bblogische systemen, Biologische Raad Reeks, Pudoc, Wageningen. pp. 18 - 53. Wind, G.P., 1954. The influence of nitrogen fertilising on water consumption of grassland. Proc. Eur. Grassld. Conf. 195-198. Wit, C T . de, 1958. Transpiration and crop yields. Versi. landbkd. Onderz. 64.6, Pudoc, Wageningen. 88 pp. Wong, S.C, 1979a. Stomatal conductance correlates with photosynthetic capacity. Nature 282, 424 - 426.
34
Wong, S.C, 1979b. Elevated partial pressure of CO2 and plant growth. I. Interactions of nitrogen nutrition and photosynthetic capacity in C3 and C4 plants. Oecologie (Berl.) 44, 68 - 74. Yoshida, S en V. Coronel, 1976. Nitrogen nutrition, leaf resistance, and leaf photosynthetic rate in the rice plant. Soil Sci. Plant Nutr. 22, 207 - 2 1 1 .
35
Tabel 2.
Produktie, watervertiruik en 'wateriDehoefte' van de maisvarieteit Western Dent vertDouwd in potten in Akron, Colorado (VS) in verschillende jaren (bron: Briggs en Shantz, 1914)
Jaar
produktie gpot-l
waterverisruik kg pot'"'
'watertjehoefte' kg kg-""
1911 1912 1913 1914 1915 1916 1917
160,7 432,0 356,3 304,3 112,0 180,5 336,8
58,8 117,9 141,1 111,5 28,4 90,0 120,5
365,9 272,7 396,0 366,4 253,6 498,6 357,8
Tabel 1.
Waterbehoefte van verschillende gewassen verbouwd in potten in Akron, Colorado (VS). Getallen zijn gemiddelden van een aantal varieteiten van de verschillende soorten (bron: Briggs en Shantz, 1914)
Soort
Waterijehoefte kg kg-""
gierst sorghum mais tanve gerst haver aardappel lucerne
310 322 368 513 534 597 636 831
Tabel 3.
Drogestofproduktie, waterverbruik en watervertaruiksefficientie van permanent grasland in Nederland onder verschillende bemestingsregimes (bron: Wind, 1954) stikstofgift kg ha"'' 0 70 120 270 520
opbrengst kg ha'"' 7170 8060 9800 12360 16230 ,36
mm
waterverb efficientie kg kg-l
451.6 444.4 474.7 458.7 465.8
630 551 484 371 287
watervertDruik
20
30 kg H j O d -mm"'
Figuur 1. Het verband tussen de drogestofproduktie en de verhouding watervertjruik (W) en verdampingsbehoefte (Eg) voor mais vertwuwd in potten in Akron, Colorado.
p(g) 300
® ^
200
100
1
0
10
,
20
1
.
30
1
1
40
50
W(kg)
Figuur 2. Het veriDand tussen drogestofproduktie (P) en watervertaruik (W) voor voederbieten in Nederiand.
E; A , E/A
Figuur 3. Het vertiand tussen de stralingsintensiteit (H, als maat voor de potentiele evapotranspiratie) aan de ene kant, en transpiratie (E), netto assimilatie (A) en hun verhouding (E/A) aan de andere kant.
3.5
l a ^ k g CO2 m-^s"
Figuur 4. Het verband tussen de netto assimilatiesnelheid (Vco2) en de totale geleidbaarheid voor voor CO2 diffusie voor malsbladeren. 38
MIGDA ISRAEL 8
X = NPK • =PK
dry matter yield t . hQ-^
75
300
1972/1973
95
t o t a l soil moisture (0-180cm) mm
115
125
155
115
135
155
175 time
/ /
200 -
100175
95
175
time
Figuur 5. Cumulative drogestofproduktie (a) van natuurlijke vegetatie in Migda, Israel en totale hoeveelheid bodemvocht in het profiel (b), onder bemesting met fosfor en kali (PK) en bemesting met fosfor, kali en stikstof (NPK).
39
10"-"ms 8 - 1/ 'HjO
Maize •» control *= - N
•t Cl
0.2
0.4
0.6
0.8
_L 1.0
Figuur 6. Het vertsand tussen de netto assimilatiesnelheid (Pp) en de geleidbaarheid voor waterdampdiffusie {1/RH2O) voor malsbladeren opgegroeid onder optimale en sub-optimale stikstofvoeding.
JL 'n 1.2 lO'^kg CO2 m''s"
forage yield ( t hQ-'')
8
250
500
750 w a t e r use ( m m )
Figuur 7. Het vert)and tussen drogestofproduktie en waterverbruik voor luzeme (bron: Bauder and Bauer, 1978)
grain yield (t/ha)
I
100
200
300
400
500
600
seasonal ovapotransplratlon (mm)
Figuur 8. Het vertaand tussen korretopbrengst en totaal waterverbruik voor gerst bij lage (x) en hoge (.) stikstofvoeding (bron, Kallsen et al., 1984).
DE HYDROLOGISCHE TOESTAND VAN HET NEDERLANDSE GRASLAND
A.F. van Hoist F.A. Wopereis F. de Vries
42
INLEIDING Het DLO-Staring Centrum, Instituut voor Onderzoek van het Landelijk Gebied, beschikt op dit ogenblik nog niet over een landsdekkend overzicht van de hydrologische toestand van het Nederlandse grasland. Wel is er een zeer globale kwalitatieve benadering beschikbaar in de vorm van een overzichtskaart van het vochtleverend vermogen van het Nederlandse graslandareaal. Deze studie over de hydrologische toestand van het Nederlandse grasland, hier gedefinieerd als de kans op het optreden van vochttekort op gronden onder gras, is daarom gesplitst in twee delen. In het eerste deel worden de theorie en de gehanteerde methodieken behandeld met een globale indicatie van het vochtleverend vermogen van het Nederlandse graslandareaal. In het tweede deel wordt een meer in detail uitgewerkt voorbeeld gegeven van de toepassing ervan in Noord-Brabant. De uitkomsten van deze modelstudie in de vorm van vochttekorten per bodemeenheid zijn afkomstig van een in de jaren tachtig in opdracht van deze provincie verricht onderzoek ten behoeve van het Waterhuishoudingsplan.
ALGEMEEN Voor gewasgroei, de produktie via fotosynthese, is naast koolzuur en licht vooral water nodig. Het overgrote deel van de door de wortels opgenomen hoeveelheid water wordt gebruikt voor verdamping. De grootte van de verdamping is voornamelijk afhankelijk van meteorologische factoren als straling, temperatuur, wind en relatieve luchtvochtigheid. Tussen verdamping en produktie bestaat ruwweg een lineair verband zolang de watervoorziening optimaal is. Tegenover deze behoefte aan water staat de vraag waar het vereiste water vandaan moet komen. Daartoe kan een vochtbalans van de wortelzone worden opgesteld met een voorraad vocht aan het begin van het groeiseizoen (beginvoorraad) die gedurende het groeiseizoen wordt aangevuld door neerslag en capillaire aanvoer vanuit de ondergrond of lateraal, en die in dezelfde periode wordt verminderd door verdamping en afvoer naar de ondergrond, resulterend in een eindvoorraad in de wortelzone aan het einde van het groeiseizoen. In afb. 1 zijn de twee belangrijkste stromingssituaties gedurende het groeiseizoen in beeld gebracht: in een natte periode is er een neerwaartse stroming; de neerslag zorgt via aanvulling van de onverzadigde zone van de bodem uiteindelijk voor een stijging van de grondwaterstand en/of de afvoer. In een droge periode is er sprake van een opwaartse stroming: ten gevolge van de verdampingsvraag treedt vochtonttrekking uit de wortelzone op; compensatie via capillaire aanvoer vanuit het grondwater kan resulteren in een daling van de grondwaterspiegel en/of wateraanvoer vereisen. Gedurende het groeiseizoen is in Nederland doorgaans de gewasverdamping aanzienlijk groter dan de neerslag, m.a.w. er is sprake van een neerslagtekort. In hoeverre hieruit een vochttekort voor het gewas optreedt, is niet alleen afhankelijk van de grootte van dat neerslagtekort, maar ook van de vraag of het neerslagtekon gecompenseerd kan worden door vochtlevering vanuit de grond, met andere woorden of op een bepaalde grond de potentiele produktie al dan niet bereikt kan worden.
43
Neerslag
Verdamping
f IA "
y
"
MaaTyeld
-- J Onverzadigde zone
I Capillaire aanvoer | ...
^.
^ grondwater
Afvoer
of
Aanvoer
Afb. 1 StromingsrichAng van het bodemvocht onder invloed van neerslag en verdamping
Beide componenten die bepalend zijn voor (de kans op) het optreden van vochttekorten tijdens het groeiseizoen, neerslagtekort en vochtlevering grond, worden in de volgende hoofdstukken besproken. NEERSLAG EN VERDAMPING De gemiddelde maand waarden van de neerslag over de periode 1961-1990 voor het KNMI district 8 (afb. 2) laten een regelmatige verdeling over het jaar zien: het maandgemiddelde bedraagt 69,5 mm. Gedurende de zomermaanden bedraagt de gemiddelde maancineerslag 68 mm, de totale zomersom is 345 mm. De gemiddelde maandwaarden van de potentiele verdamping (afgeleid uit de open waterverdamping met een gewasfactor (gras) van 0,8 ) voor het station De Bilt laten een uitgesproken seizoensverloop zien met een duidelijke top in juni (93 mm). Het maandgemiddelde gedurende het groeiseizoen is 73 mm, de totale som voor de 6 zomermaanden is 442 mm. Dit betekent op jaarbasis een gemiddeld neerslagoverschot van 340 mm; tijdens het groeiseizoen is er een neerslagtekort van gemiddeld 58 mm (afb. 2)
44
•a c CO a E B
a E E
100 90 BO 70 60 50 40
30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50
-
Neerslag
-
Verdamping - N-V
jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec Afb. 2 Gemiddelde maandwaarden over de periode 1961-1990 van de neerslag (district 8), depotentiile verdamping (De Bilt) en het neerslagoversehotl-tekort
Afb. 3 Regionale verdeling van gemiddelde neerslagfekorten (mm per groeiseizoen). (Samengesteld naar gegevens uit de klimaatatlas van Nederland)
45
De verdeling van het neerslagtekort over Nederland is niet gelijkmatig. Het gemiddeld neerslagtekort gedurende het groeiseizoen loopt vanuit het oosten naar de kust toe op (afb. 3). In het westen van Nederland wordt daarom gemiddeld een grotere bijdrage van de grond gevraagd in de vochtlevering dan in het oosten. Meestal kan dit in het westen door de hogere grondwaterstanden en/of de voorkomende klei- en veengronden bewerkstelligd worden. Het effect van het grotere neerslagtekort is daardoor per saldo in het westen vaak minder zichtbaar dan op een aantal oostelijke en zuidelijke zandgronden. Verder kan worden opgemerkt dat gemiddeld genomen ten gevolge van de regionale verschillen in neerslagtekort eenzelfde grond in het oosten van Nederland minder beregeningsbehoeftig is dan in het zuiden. De zomer van 1992 vormde overigens een uitzondering op deze regel met juist grote droogte in het noordoosten van Nederland. HET 10% DROOG JAAR Door de afwisseling van natte, droge en normale jaren is het neerslagtekort in het groeiseizoen niet constant. Dit houdt in dat kennis van de gemiddelde waarde niet zo erg belangrijk is om droogtesituaties te beschrijven. Van veel meer belang is het te weten hoe groot de kans is op het optreden van een neerslagtekort van een bepaalde grootte. Die kans is te berekenen door een statistische bewerking van de neerslagtekorten, waaruit vervolgens de overschrijdingskansen van de neerslagtekorten in het groeiseizoen zijn te bepalen. Een maat die vaak gehanteerd wordt is het neerslagtekon in het groeiseizoen met een overschrijdingskans van 10%, dat wil zeggen dat het neerslagtekon gemiddeld slechts Ix per 10 jaar optreedt. Als regel wordt een dergelijk jaar een 10% droog jaar genoemd. Het bijbehorende neerslagtekort bedraagt in Nederland ca. 200 mm (tabel 1). Tabel 1 Gemiddeld neerslagtekort vanaf 1 april in een groeiseizoen van ISO dagen met een 10% droogtekans (Buishand, 1982) Periode 1 1 1 1 1
april april april april april
Neerslagtekort (mm) - 1 mei - 1 juni - 1 juli - 1 augustus - 1 September
20 65 115 165 200
KARAKTERISERING DROOGTE Bij het karakteriseren van de droogtegraad voor landbouwkundige doeleinden blijkt het potentiele neerslagtekon over het zomerhalfjaar geen goede maat te zijn voor de mate waarin vochttekorten van het gewas optreden. Planten reageren namelijk niet alleen op de grootte van het vochttekort maar ook op de duur van dat vochttekort
46
en op het moment waarop dat tekort optreedt. Een betere benadering wordt daarom verlo-egen door de overschrijdingskans van het vochttekort te koppelen aan de overschrijdingskans van het maximale cumulatieve neerslagtekort in een aaneengesloten periode binnen het zomerhalfjaar (LAGO, 1984). De neerslagtekorten op een bepaald tijdstip, bijv. aan het begin of einde van het zomerhalQaar, worden aldus buiten beschouwing gelaten. In afb. 4 zijn de cumulatieve neerslagtekorten (CNT) per decade gedurende het groeiseizoen voor enkele extreme en enkele recente jaren voor De Bilt weergegeven. De cumulatieve neerslagtekorten zijn gebaseerd op decadewaarden van de verdamping (gras) te De Bilt en van de neerslag in KNMI-district 8. Uit de reeks van beschikbare jaren (1911-1992) is per jaar vervolgens de maximale toename van het cumulatieve neerslagtekort bepaald. Deze CNT-waarde is globaal afleesbaar uit de grafiek (afb. 4). De exacte waarde is vermeld in tabel 2. Uit de frequentieverdeling van deze neerslagtekorten kan per jaar de bijbehorende overschrijdingskans of droogtegraad worden berekend (zie ook tabel 2). Uit afb. 4 blijkt dat de droogtesituaties zich bevinden tussen twee uitersten: het zeer droge jaar 1976 met een voortdurende toename tot de tweede decade van augustus (CNT == 323 mm ofwel een droogtegraad van 2%) en het zeer natte jaar 1965 met slechts een korte toename in mei (CNT = 36 mm ofwel een 98% droog jaar). In het jaar 1989 is een geleidelijke toename over nagenoeg het gehele groeiseizoen zichtbaar: het CNT bedraagt 214 mm overeenkomend met een droogtegraad van 11%. De zomer van 1992 vertoont overigens het gemiddelde beeld met een droogtegraad van 51%, althans voor deze regio en voor het gewas gras. Cumulatief neerslagtekort groeiseizoen De Bilt / District 8
1957
350 - 1965 250 1976 E E
150 --
o o
1989
-
o o z
1990
1991
-150
-250
—
- 1992
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Decadenummer
Afl>. 4 Verloop van het cumulatieve neerslagtekort over de periode april (vanaf decadenummer 10) tot oktober (t/m decadenummer 27) voor een zevental jaren (neerslagdistrict 8; verdamping De Bilt)
47
De grafische weergave van het neerslagtekort tegen de tijd maakt zowel het begin als het einde van de droge periode als de duur ervan duidelijk zichtbaar. Naarmate deze periode langer is wordt er in toenemende mate een aanslag op de bodemvochtvoorraad gedaan waarbij compensatie door middel van beregening kan worden overwogen. In tabel 2 zijn van twee gebieden (KNMI-districten 8 en 13) voor een aantal verschillende jaren de droogtekarakteristieken bijeengebracht. Het neerslagtekort aan het einde van het groeiseizoen, een tot voor kort veel gebruikte maar irrelevante maat voor de vochtvoorziening, laat onderling grote verschillen zien. Bijv. voor Midden Nederland leveren de jaren 1957 en 1991, beide met een CNT van 150 mm, neerslagtekorten op aan het einde van het groeiseizoen van resp. -79 mm en -1-79 mm (afb. 4), echter met dit verschil dat in 1957 de droge periode vroeg optrad (april-juli) en in 1991 juist laat (eind juni tot augustus). Tabel 2 Neerslagtekorten groeiseizoen en droogtegraad Jaar
Midden Nederland (Distr. 8)
Midden- & Oost-Brabant O^istr. 13)
Cumul. Neerslag Tekort (CNT) (mm)
Droogtegraad / overschr. kans (%)
Neerslagtekort einde gr. seizoen (mm)
Cumul. Neerslag Tekort (CNT) (mm)
Droogtegraad / overschr. kans (%)
Neerslagtekort einde gr. seizoen (mm)
/ gras / gras / gras / gras / gras / gras / gras
151 36 323 214 152 150 134
37 98 2 11 36 38 51
-79 -205 322 171 80 79 17
183 42 370 283 229 191 138
25 98 2 7 11 18 58
26 -116 360 240 195 172 78
1992 / mais
154
37
4
146
48
65
1957 1965 1976 1989 1990 1991 1992
Onderscheid naar gewas Voor het jaar 1992 is de berekening ook voor mais gemaakt, met een duidelijk andere vochtbehoefte gedurende het groeiseizoen. Volgens dezelfde procedure is voor mais de droogtegraad in Midden Nederland te berekenen op 37%, dat wil zeggen dat 1992 in Midden Nederland relatief voor mais een droger jaar was dan voor gras (51%). Onderscheid naar regio Berekening van de cumulatieve neerslagtekorten voor Midden- en Oost-Brabant met gebniikmaking van de verdampingsgegevens Gemert/Eindhoven en de neerslaggegevens van het KNMI district 13, leven niet alleen grotere cumulatieve neerslagtekorten op maar ook een wijziging in overschrijdingskansen of droogtegraden t.o.v. Midden-Nederland. Behalve voor de in dit opzicht extreme jaren 1965 en 1976 geldt dit voor bijna alle tussenliggende droogtesituaties zoals bijv. 1990 met een droogtegraad van 11% t.o.v. een droogtegraad van 36% in Midden-Nederland. Een uitzondering vormt het jaar 1992; voor zowel gras als mais is Midden- en OostBrabant een natter jaar dan Midden Nederland (tabel 2).
48
Algemeen kan gesteld worden dat bij de indicatie van de droogtegraad enerzijds het betreffende gewas vermeld dient te worden: een droog jaar voor gras hoeft nog geen droog jaar voor mais te zijn, en anderzijds nadrukkelijk rekening gehouden dient te worden met het optreden van grote regionale verschillen, zoals in 1990. Tot slot kan opgemerkt worden dat in oktober 1992 het KNMI voor het eerst een vergelijkbare karakterisering van de droogte heeft gepubliceerd: de maximale vermindering van het potentieel neerslagoverschot. VOCHTLEVERING DOOR DE GROND Vochtleverend vermogen en vochtleverantie Een gewas moet kunnen beschikken over een zekere buffervoorraad aan water in de grond om droge perioden te kunnen overbruggen. Er is tussen de diverse gronden een aanzienlijk verschil in grootte van die buffer en daarmee in kwaliteit (gebruiksmogelijkheden) van grond. De gebufferde hoeveelheid water die voor het gewas beschikbaar is noemt men het vochtleverend vermogen. De grootte van dat vochtieverend vermogen is nader gedefinieerd als de vochtievering in een groeiseizoen van 150 dagen in een 10% droog jaar. In een nog droger jaar kimnen bepaalde gronden (grondwaterproflelen) zelfs boven hun vermogen leveren. Meestal echter zal de vochtleverantie kleiner zijn dan het vochtleverend vermogen, omdat er een minder groot beroep op de vochtvoonaad wordt gedaan dan overeenkomend met een 10% droog jaar. Hoeveel vocht een grond aan een gewas kan leveren hangt af van de fysische eigenschappen van de grond, de bewortelingsdiepte en de bewortelingsintensiteit. Hoeveel vocht feitelijk door de grond wordt geleverd (de vochtleverantie) hangt af van de vraag naar water door het gewas in een bepaald groeiseizoen en in hoeverre aan die vraag reeds wordt voldaan door de neerslag die er tijdens het groeiseizoen valt. De vochtlevering is schematisch te splitsen in twee delen (afb. 5) nl: - De hoeveelheid vocht die aanwezig is in de wortelzone en daaruit direct beschikbaar voor de plant. - De hoeveelheid vocht die via capillair transport vanuit het grondwater wordt aangevoerd naar het wortelstelsel.
49
too
130
a. Vochtverdeling bij grondwaterstandsdiepte ° 70 cm b. Idem bij 135 cm
t40
i4/b. 5 Schematische verdeling van het bodemvocht in een grond a) aan het begin van het groeiseizoen b) bij de maximale grondwaterstandsdiepte waarop nog capillaire nalevering van betekenis (2mmldag) plaatsvindt Uit: (Locher en De Bakker, 1987)
Direct beschikbaar vocht De hoeveelheid beschikbaar vocht is gedefinieerd als het verschil in vochtgehalte tussen veldcapaciteit (pF = 2,0 a 2,2) en verwelkingspunt (pF = 4,2). Er bestaat een zeker verband tussen de hoogte van het grondwater en de vochttoestand in de onverzadigde zone bij veldcapaciteit. Er is dan sprake van een evenwichtstoestand, waarbij de drukhoogte evenredig afneemt met de afstand tot het grondwater. Deze situatie doet zich meestal voor in het voorjaar (begin april) bij de aanvang van het groeiseizoen. Er bestaat voor elk bodemtype een eenduidig verband tussen de drukhoogte in de grond en het vochtgehalte. Dit verband kan worden bepaald door (ongestoorde) ringmonsters te nemen en deze in een laboratorium aan een reeks van onderdrukken bloot te stellen. Het verband tussen vochtgehalte en onderdruk wordt vochtkarakteristiek of pF-curve genoemd. Als de grondwaterstand zich dus bevindt op 70 cm min maaiveld, dan is bij veldcapaciteit de drukhoogte aan maaiveld gelijk aan -70 cm en op 25 cm diepte in het profiel gelijk aan -45 cm. Het bijbehorende vochtgehalte is voor elke grondsoort anders en is afhankelijk van textuur, dichtheid, porienvolume, structuur en organische stofgehalte.
50
Het direct beschikbare vocht in de bewortelde zone uitgedrukt in mm is dan gelijk aan de laagdikte in dm maal het beschikbare vocht in mm zoals hierboven gedefinieerd. Capillair aangevoerd water Vochtontrekking uit de wortelzone leidt tot een verlaging van de drukhoogte in deze zone (deze wordt meer negatief). Ten opzichte van de ondergrond ontstaat daardoor een gradient die de drijvende kracht vormt voor een opwaarts gerichte vochtstroom. De vraag naar water door het gewas, wordt vertaald in een afname van de drukhoogte in de wonelzone. Door capillaire aanvoer kan aan deze vraag voldaan worden. De vraag naar water wordt dus gespreid over wonelzone en ondergrond, waardoor de bovengrond langer vochtig blijft dan zonder capillaire nalevering het geval zou zijn. Dit gaat uiteraard wel ten koste van het grondwater, waarvan het peil in de loop van het groeiseizoen dan ook zal dalen. Voor capillaire opstijging zal het vochtgehalte in de bovengrond kleiner moeten worden dan overeenkomend bij veldcapaciteit. Aanvankelijk zal naarmate de grond droger wordt en de drukhoogte lager de transportsnelheid toenemen. Bij verdere uitdroging loop echter ook het capillair geleidingsvermogen sterk terug, waardoor in steeds mindere mate in de waterbehoefte van het gewas kan worden overzien.
BEPALING VOCHTLEVEREND VERMOGEN (VLV) Het vochtleverend vermogen kan worden vastgesteld met simulatiemodellen, of door te schatten. Dit laatste gebeurt alleen wanneer onvoldoende gegevens voorhanden zijn en/of volstaan kan worden met alleen zeer globale informatie. Simulatiemodel In deze studie is voor de modelberekening het pseudo-stationaire model LAMOS gebruikt. Bij pseudo-stationaire modellen wordt het profiel verdeeld in een bewortelde zone en een ondergrond, in tegenstelling tot bijvoorbeeld bij de eindige differentiemodellen (zoals SWATRE) waarbij het profiel wordt opgedeeld in een groot aantal compartimenten met knooppunten. In LAMOS wordt in de wortelzone geen vochttransport verondersteld, maar alleen vochtopname. Het vochttransport in de ondergrond wordt gesimuleerd als een opeenvolging van stationaire processen. Daardoor kan met relatief grote tijdstappen worden gewerkt. Voor modelberekeningen zijn de volgende invoergegevens nodig (Den Besten, 1986): Van de wortelzone: - de dikte, de vochtkarakteristiek en de drukhoogte of het vochtgehalte aan het begin van het groeiseizoen. Van de ondergrond: - de vochtkarakteristiek, de doorlatendheidskarakteristiek, de grondwaterstand gedurende het groeiseizoen en de grootte van wegzijging of kwel.
51
De dikte van de wortelzone is van belang bij de vochtievering. De effectieve wortelzone is gedefinieerd als de laag waar nog net voldoende wortels aanwezig zijn om het aanwezige vocht tot verwelkingspunt te onttrekken. Als criterium voor de effectieve diepte wordt wel de diepte genomen, waarboven zich 80% van de wortels bevinden. Van veel grondsoonen zijn zgn, standaardvochtkarakteiistieken beschikbaar, verkregen door statistische bewerking van een groot aantal gemeten vochtkarakteristieken. De doorlatendheidskarakteristiek geeft het verband weer tussen doorlatendheid (K) en de drukhoogte (h). De doorlatendheid van een grond is afhankelijk van het vochtgehalte en structuur. De doorlatendheid neemt af bij het droger worden van de grond, omdat steeds minder porien aan het stromingsproces deelnemen. Bij de berekening van vochttekorten, dient de grondwaterstand aan het begin van de beschouwde periode bekend te zijn evenals het grondwaterstandsverloop gedurende het groeiseizoen. Tenslotte zijn gegevens nodig over hoeveelheid en de verdeling van de neerslag en verdamping voor het aangeven van de bovenrandvoorwaarden. Bepaling vochtleverend vermogen door schattlngen Bij de schatting van het vochtleverend vermogen, worden 3 categorieen profielen onderscheiden; hangwaterprofielen, tijdelijke grondwaterproflelen en permanente grondwaterprofielen. 1) Hangwaterprofielen zijn profielen waarvan de afstand tussen onderzijde van.de beworteling en het grondwater zo groot is dat niet op capillaire nalevering van betekenis mag worden gerekend. Het vochtleverend vermogen wordt bepaald door de hoeveelheid beschikbaar vocht in de bewortelde zone. 2) Permanente grondwaterprofielen zijn gronden die tot aan het eind van het groeiseizoen ook in een 10% jaar over voldoende capillaire aanvoer van grondwater kunnen beschikken. 3) Tijdelijke grondwaterprofielen beschikken alleen in het voorseizoen over voldoende capillair water. In de loop van het groeiseizoen zakt de grondwaterstand onder invloed van het verbruik zo diep, dat de aanvoer van geen betekenis meer is. Bepalend voor de indeling in categorie 1,2 of 3 is de dikte van de bewortelbare zone, het verloop van de grondwaterstand tijdens het groeiseizoen en de capillaire eigenschappen van de ondergrond. De schatting van het vochtleverend vermogen is uiteraard zeer globaal. Men schat daarom in gradaties of klassen. Er worden 5 gradaties onderscheiden volgens onderstaande tabel.
52
Tabel 3 Gradaties in vochtleverend vermogen Gradatie
Vochtleverend vermogen (mm)
Omschrijving
Aantal jaren met vochttekort per 10 jaar
1 2 3 4 5
>200 150 - 200 100 -150 50-100 <50
zeer groot vrU groot matig vrU gering zeer gering
<1 1ft2 2kS Ski >7
Het vochtleverend vermogen van het Nederlandse graslandareaal Om een globaal idee te krijgen van het vochtleverend vermogen van het Nederlandse graslandareaal, is gebruik gemaakt van de landelijke grondgebruiksdatabank van Nederland (LGN). Deze databank bevat een gegevensbestand, dat vervaardigd is met behulp van remote sensing opnamen vanuit een satelliet in combinatie met veldwaamemingen (Thunnissen et al., 1991). De feitelijke databank bestaat uit een grote hoeveelheid "pixels", een raster van 25 x 25 meter, dat geheel Nederland bedekt. Van elke pixel is het grondgebruik in 1986 bekend. De databank onderscheidt 15 verschillende vormen van grondgebruik, zoals gras, mais, aardappelen etc. In het kader van de studie "Berekende optimale stikstofbemesting voor grasland als functie van grondsoort" is dit fijnmazige bestand ingedikt tot een pixelgrootte van 100 x 100 meter en daarvan is een kaart met enkel graspixels uitgebracht (Ruitenberg et al., 1991). Van deze LGN-graskaart is een overlay gemazikt met de eveneens in digitale vorm opgeslagen kaart van het vochtleverend vermogen. Om het globale karakter van de informatie met betrekking tot het vochtleverend vermogen te onderstrepen, zijn de 5 gradaties van vochtleverend vermogen teruggebracht tot 3 klassen. Volgens opgave in de legenda van deze kaart (niet bijgesloten) is de procentuele verdeling van het grasland over de drie klassen als volgt: Klasse 1 met groot vochtleverend vermogen d.w.z. > 150 mm Klasse 2 „ matig „ „ „ 100-150 mm klasse 3 „ gering „ „ „ > 100 mm
opp. 51% opp. 36% opp. 13%
AGROHYDROLOGISCH ONDERZOEK NOORD-BRABANT Ten behoeve van het provinciale Waterhuishoudingsplan is in de jaren tachtig een gefaseerd onderzoek uitgevoerd naar vochttekorten en opbrengstdepressies van de zand- en veengronden in Noord-Brabant (Bannink et al., 1985). Als basis fungeerde de Bodemkaan van Nederland, schaal 1 : 50 000. Naast het belangrijke aspect van de ruimtelijke verbreiding van de bodemeenheden op kaart, heeft het onderzoek zich toegespitst op a) een vertaling van de diverse bodemeigenschappen in bodemkundige en bodemfysische parameters, zodanig dat deze bruikbaar waren voor invoer in een simulatiemodel; en b) de berekening van de vochttekorten en opbrengstdepressies.
53
De bovengenoemde berekeningen zijn uitgevoerd met het pseudo-stationaire model LAMOS van de Landinrichtingsdienst. De meteorologische gegevens zijn afkomstig van de districten 12 en 13 (neerslag) en Oudenbosch en Gemert/Eindhoven (verdamping). Alle simulatieberekeningen zijn ongeacht het actuele bodemgebrulk verricht voor grasland. Oppervlakteverdeling per grondsoort Met behulp van de bodemkundige gegevens in digitale vorm is het mogelijk snel een indruk te verkrijgen van de belangrijkste grondsoorten en niet-agrarische bodemgebruiksvormen. Uit tabel 4 blijkt dat ruim de helft van de totale oppervlakte ingenomen wordt door zand- en veengronden. De navolgende presentaties zijn telkens gebaseerd op dit areaal van 272 000 ha zand- en veengronden. Afwijkingen zijn mogelijk doordat het totale gebied is samengesteld uit een reeks van afzonderlijke kaartbladen waarvan de veldopname over verscheidene jaren gespreid is. Tabel 4 Oppervlakteverdeling provincie Noord-Brabant Omsch raving
Oppervlakte in ha
Oppervlakte in %
Zand- en veengronden Zee- en rivierkleigronden Bos- en natuurgebieden Bebouwing, water enz.
272 000 86 500 93 500 56 000
53,5 17,0 18,4 11,1
Totaal
508 000
100,0
Bron: Kaartbladen. Bodemkaart van Nederland, schaal 1 : 50 000 Oppervlakteverdeling naar hydrologische situatie Grondwatertrappen (Gt's) zijn karakteristieken om de waterhuishouding van de gronden op bodemkaarten aan te geven. Ze zijn gebaseerd op een klzisse-indeling van de gemiddeld hoogste resp. de gemiddeld laagste grondwaterstand (GHG en GLG). De Gt's worden aangeduid met romeinse cijfers, varierend van I voor de natte gronden tot Vn voor de droge gronden. De zand- en veengronden zijn hier grofweg ingedeeld in een vijftal groepen, uiteenlopend van zeer natte tot zeer droge gronden, met de daarmee corresponderende grondwatertrappen (indicatief). Uit het overzicht (tabel 5) blijkt dat de gronden met Gt VI en droger ruim 45% van de oppervlakte innemen. Dit niet-onaanzienlijke percentage droge gronden kan wellicht nog hoger uitvallen doordat de waterhuishouding zoals afgebeeld op een aantal kaartbladen lang niet meer de actuele situatie weergeeft.
54
Ttdtel 5 Hydrologische situatie van de zand- en veengronden in Noord-Brabant OmschrUving hydrologische situatie
Grondwatertrappen
Zeer natte en natte gronden Ontwaterde gronden Wisselvochtige gronden Droge gronden Zeer droge gronden
I, n en III II*, m* en IV V en V* VI VII en VII*
Oppervlakte in ha 38 600 26 400 63 400 83 000 40 900
Oppervlakte in % 14»2 9,7 23,3 30,5 15,0
Subtotaal Overige gronden
252 400 19 600
92,8 7^
Totaal provincie zand en veen
272 000
100,0
Bron: Kaartbladen Bodemkaart van Nederland, schaal 1 : 50 000 Vochttekorten per grondwatertrap In tabel 6 is allereerst een meer verfijnde indeling gegeven van de oppervlakte zanden veengronden per grondwatertrap. Daamaast is voor alle bodemeenheden op eenzelfde grondwatertrap het gemiddelde vochttekort bepaald. Vanzelfsprekend nemen de berekende vochttekorten toe naarmate de grondwatertrap droger wordt ofwel gaandeweg van Gt I naar Gt Vn* stijgt het gemiddelde vochttekort van 0 tot 61 mm. Juist door de aanwezigheid van een aanzienlijk areaal droge gronden komt het langjarig, gebiedsgemiddelde vochttekort uit op niet minder dan 31,5 mm. De minimum en maximum waarden van het gemiddeld vochttekort nemen uiteraard ook toe van nat naar droog. Daamaast illustreert het grote verschil tussen het minimum en maximum vochttekort per Gt de grote verscheidenheid aan gronden ten aanzien van de vochtlevering. Bijvoorbeeld bij GT VI varieert het vochttekort van 3 tot 96 mm, met andere woorden van gronden met uitstekende vochdeverende eigenschappen tot uiterst schrale, droogtegevoelige gronden. Een andere maat om de hydrologische situatie te karakteriseren is om na te gaan welk percentage van de oppervlakte per Gt een vochttekort heeft van meer dan 56 mm. Deze hoeveelheid vocht is -bij een transpiratiecoefficient van 3301 per kg droge stofnodig voor een weidesnede van 1700 kg. Uit tabel 6 (laatste kolom) blijkt dat op de nattere gronden (tot Gt III) nagenoeg geen snede wordt gemist, terwijl bijv. bij Gt Vn al 20% van de oppervlakte meer een gehele weidesnede mist. Voor de Brabantse zand- en veengronden heeft volgens deze benadering een zesde deel van de totale oppervlakte (45 000 ha) gemiddeld genomen al een vochttekort van tenminste 56 mm, anders gezegd 16% van de oppervlakte mist minimaal een weidesnede. Hierbij is nog geen rekening gehouden met het feit dat in een aantal gevallen met verouderd kaartmateriaal moest worden gewerkt.
55
Tidtel 6 Vochttekorten per grondwatertrap van de zand- en veengronden in Noord-Brabant (bodemgebrulk grasland) Grondwatertrap
Oppervlak (in % van de totale oppervlakte)
Vochttekort (mm) Gem.
Min.
Max.
Deel oppervlak per Gt-klasse (%) met vochttekort > 56 mm)
V V* VI VII VII* Overige
<0,1 1,7 0,1 12,5 4,9 4,7 14,1 9,2 30,5 11,6 3,4 7,2
0,0 43 1,9 8,2 8,0 22,1 39,1 35,4 36,0 41,5 61,4 323
. 0 0 0 0 0 0 0 3 4 19 0
. 32 8 65 67 81 85 88 96 106 111 111
0,0 0,0 0,0 0,7 1,4 15,1 24,9 23,9 14,4 20,7 57,0 183
Totaal idem (ha)
100 272 000
313
I II II*
m ra* IV
16,7 45 400
Vochttekorten bij andere hydrologische situaties De vochttekorten voor de huidige hydrologische situatie zijn bepaald over de rekenperiode 1955-1984 (Van Hoist et al., 1988 en 1990). Daamaast zijn ook berekeningen uitgevoerd voor aangescheipte hydrologische condities, d.w.z. bij een grondwaterstandsverlaging van 25 cm en voor een 10% droogtejaar. In tabel 7 is voor elk van de drie onderscheiden hydrologische situaties het resultaat weergegeven van de toepassing van het eerder gehanteerde 56 mm of weidesnede criterium. Bij een grondwaterstandsverlaging van 25 cm gaat de oppervlakte zand- en veengronden zonder vochttekort terug van 7,4 tot 1,4%, terwijl het areaal gronden dat minstens een weidesnede mist bijna in oppervlakte verdubbeh (van 16,7 naar 31,5%). In een 10% droog jaar is de toestand in feite nog slechter, namelijk ruim de helft (52%) van de totale oppervlakte zand- en veengronden loopt tenminste een volledige weidesnede gras mis. Het overzichtskaartje in kleur van Noord-Brabant geeft een beeld van de actuele hydrologische situatie, voor zowel bouwiand als grasland op zand- en veengronden. De witte vlakken op de kaart zijn niet beoordeeld en betreffen of kleigronden (langs de Maas) of gronden die in bos liggen. Wat opvalt in het kaanbeeld is de overwegend groene kleur. Op 80% van het areaal is volgens tabel j het vochttekort kleiner dan 60 mm. Binnen het groene areaal vallen de donkergroene tinten op van de beekdalgronden. Op deze gronden komt geen vochttekort van betekenis voor (opp. 7,4%). Vooral in Oost-, maar ook in Midden-Brabant, komen vrij veel gronden voor (16,7%) met een vochttekort groter dan 60 mm (gele kleur). De met deze gele kleur aangeduide gronden zullen -wanneer ze in gras liggenjaarlijks tenminste 1 snede missen.
56
Tabel 7 Vochttekorten per hydrologische situatie van de zand- en veengronden in NoordBrabant (bodemgebrulk grasland) Omschrijving
Huidige situatie
Bij 25 cm lagere grondwaterstand
In een 10% droog jaar
Vochttekort (mm)
0
0
<56
0
<56
Oppervlakte (1000 ha) Oppervlakte (%)
20,2 227,0 7,4 833 16,7
3,7 1,4
186,2 683 313
8,1 3,0
1293 473 523
Gem. vochttekort
<56
>56
313
>56
43,2
>56
683
SLOTOPMERKINGEN In de inleiding is al gesteld dat een landelijk overzicht van de hydrologische situatie in Nederland ontbreekt. Uit deze studie blijkt dat: - het maximale cumulatief neerslagtekort (CNT) in een aaneengesloten periode een betere graadmeter is voor droogte dan het neerslagtekon aan het eind van het groeiseizoen; - bij droogte onderscheid moet worden gemaakt naar regio. (Een grond in Brabant heeft als gevolg van neerslagverschiUen meer last van droogte dan een vergelijkbare grond in Overijs§el; - onderscheid moet worden gemaakt naar gewas. Een droog jaar voor gras is niet noodzakelijk, ook een droog jaar voor mais; - bij een beregeningsverbod in Noord-Brabant (in een 10% droog jaar) dit wel degelijk consequenties heeft voor het agrarisch bodemgebruik.
57
GEMIDDELD VOCHTTEKORT IN HET GROEISEIZOEN BIJ ZAND- EN VEENGRONDEN UITKOMSTEN VOOR DE ACTUELE HYDROLOGISCHE SITUATIE
IN DE PERIODE 1955 - 1984
LEGENDA
m
Geen vochttekort
^
0 - 30 mm
|~~| 3 0 - 6 0 mm
I I 60 - 90 mm
DLO - STARING CENTRUM
• B 9 0 - 1 2 0 mm 0
5
25 km
Afdel ing SBI POSTBUS 125 6700 AC WAGENING.N 25-JAN-1993
LITERATUUR BANNINK, M.H., B.J.BLES en A.F. VAN HOLST,
1985. Bodemkundig-agrohydrologisch onderzoek Oostelijk Noord-Brabant, Kaartblad 51 Oost. Wageningen, Stichting voor Bodemkartering. Rapport nr. 1777. BESTEN, DEN J.J. 1986. Berekeningsmethoden vochtleverantie en aeratie: evaluatie en bruikbaarheid simulatiemodellen. SWNBL 8a Utrecht. COMMISSIE GRONDWATERWET WATERLEIDINGBEDRIJVEN, Werkgroep Landbouwkundige Aspecten, 1984. Landbouwkundige aspecten van grondwateronttrekking (LAGO). Werkgroeprappon. Utrecht. HOLST, A.F. VAN, H.RJ. VROON en B J. BLES, 1990. Bodemkundig-agrohydrologisch onderzoek West-Brabant. Wageningen, DLO-Staring Centrum. Rapport 42. HOLST, A.F. VAN, W.J.M. TE RiELE en BJ. BLES, 1988. Bodemkundigagrohydrologisch onderzoek Midden- en Oost-Brabant. Wageningen, Stichting voor Bodemkartering. Rapport nr. 1864. LOCHER, W.P. en H. DE BARKER, 1987. Bodemkunde van Nederiand deel 1 Algemene bodemkunde. Stichting voor Bodemkartering Wageningen. RUITENBERG, G.H., F.A. WOPEREIS en O. OENEMA, 1991. Berekende optimale stikstofbemesting voor grasland als functie van grondsoort. Wageningen, DLO Staring Centrum rapport 173. THUNNISSEN, H., R. OLTHOF, P. GETZ en L. VELS, 1991. Grondgebraiksdatabank van Nederland vervaardigd met behulp van Landsat Thematic Mapper opnamen. Rapport 168 Staring Centrum Wageningen.
59
INVLOED VAN BEREGENING OP DE PRODUKTIE EN STIKSTOFHUISHOUDING VAN GRASLAND. Resultaten van onderzoek uitgevoerd in de periode 1982-1984 op ROC Aver-Heino. AJ*. Wouters^, A.HJ. van der Putten^ en JBA.M. Steenvoorden^ ^ Proefstation voor de Rundveehouderij (PR), Runderweg 6,8219 PK Lelystad. 2 Centrum voor Agrobiologisch Onderzoek (CABO-DLO), Postbus 14,6700 AA Wageningen. 3 Winand Staring centrum (SC-DLO), Postbus 125,6700 AC Wageningen.
I. Inleiding en probleemstelling In het Nederlandse klimaat bestaat een gemiddeld neerslagtekort (gedurende de periode) van ca. april tot ca. augustus. Heeft de bodem onvoldoende vochtleverend vermogen om een neerslagtekort te overbruggen, dan zal de drogestof produktie van landbouwgewassen vanaf een zeker moment worden geremd. Al in de jaren '50 werd beregening toegepast op melkveebedrijven met grasland gelegen op droogtegevoelige gronden. Vanaf de jaren '60 werden ook beregeningsinstallaties aangeschaft op- bedrijven waar alleen in droge tot zeer droge zomers de: grasgroei stagneerde (Krist en Snijders, 1987). Met name in de jaren '60 en '70 zijn de Nederlandse zandgronden sterk ontwaterd. Het neerslagoverschot in het najaar en winter wordt hierdoor snel afgevoerd via sloten, gekanaliseerde beken, etc. De aanvulling van het grondwater is hiermee sterk afgenomen. Bovendien is de onttrekking van grondwater door landbouw en industrie, en voor drinkwaterwinning sterk toegenomen, zodat de beschikbaarheid van vocht voor gewasgroei op veel plaatsen is gedaald. Daamaast nam de omvang van de veestapel, en hiermee de behoefte aan voldoende en kwalitatief hoogwaardig weide- en kuilgras, toe. Beregening is in de jaren '70 en '80 dan ook sterk toegenomen. De discussie omtrent beregening heeft zich gedurende de laatste jaren, met name door plannen met betrekking tot de invoering van (beperkte) beregeningsverboden, geintensiveerd. Mede onder invloed van deze ontwikkelingen, is een hernieuwde interesse ontstaan voor de invloed van beregening, bezien in een breder milieuhygienisch perspectief. Het onderzoek naar de effecten van beregening in relatie tot de vochtvoorraad in de bodem, uitgevoerd op zandgrasland in de periode 1982-1984 op het ROC Aver-Heino, was een vervolg op beregeningsonderzoek, uitgevoerd door het PR vanaf 1976. Uit die proeven kwam naar voren dat beregening in perioden met een vochttekort een regelmatige en snelle grasgroei bevordert (Krist en Snijders, 1987). Uit het onderzoek konden echter geen optimale
60
beregeningstijdstippen en -giften worden afgeleid. Vanuit het PR was er daarom een duidelijke behoefte aan een beter inzicht in de beregeningsbehoefte van grasland. Behalve het PR namen SC-DLO (het voormalig ICW), CABO-DLO en IB- DLO deel aan het onderzoek. Het Staring Centrum (SC-DLO) had behoefte aan gegevens inzake waterverbruik en grasgroei en was tevens geinteresseerd in de uitspoeling van stikstof (N) bij verschillende vochtregimes en N-giften. Het CABO-DLO had behoefte aan gegevens over de N-benutting van gras bij verschillende vochtsituaties. Het IB-DLO was geinteresseerd in de beworteling van gras bij verschillende vochtcondities van de bodem. Het onderzoek was gericht op het verkrijgen van een goed inzicht in de produktie en Nhuishouding van gras onder invloed van beregening en N-bemesting. Op basis hiervan zou o.a. een voor de praktijk toepasbare methode voor het vaststellen van het optimale tijdstip van beregening en toe te dienen hoeveelheid water moeten worden ontwikkeld. De resultaten van het onderzoek konden daamaast worden gebruikt voor beleidsontwikkeling op de terreinen van waterbeheer en milieubescherming.
2. Materiaal en methoden 2.1 Opzet van het onderzoek Het onderzoek werd uitgevoerd op het ROC "Aver-Heino" te Heino in de periode' 19821984. Het proefveld werd aangelegd op een diep ontwaterde, hoog gelegen zwarte enkeerdgrond« met een hangwaterprofiel ingedeeld in grondwaterklasse GT VII en met een geschat' vochtieverend vermogen van 125 mm (Noij, 1989). Het proefperceel was ingezaaid met een BG3 mengsel in September 1979 en vanwege vorstschade in het voorjaar van 1982 bij het begin van het onderzoek doorgezaaid met opnieuw een BG-3 mengsel. Het aandeel Engels raaigras, geschat d.m.v. veldkartering, varieerde op de onberegende veldjes met een matige N-bemesting (220 kg/ha.jaar) van 86 % in 1982 tot 98 % in 1984. De proef was opgezet als een split-plot met drie niveau's van vochtvoorziening (hoofdbehandelingen) en vier niveau's van N-bemesting (sub-behandelingen). De volgende beregeningsbehandelingen werden aangelegd: BO: geen beregening Bm: matige beregening: beregening bij een zuigspanning van het bodemvocht van -50 kPa (pp = 2,7) op 25 cm -mv (maaiveld) van veldjes bemest met 440 kg N/ha.jaar Bi: intensieve beregening-.htrtgtnmg bij een zuigspanning van het bodemvocht van -20 kPa (pF = 2,3) op 25 cm -mv van veldjes bemest met 440 kg N/ha.jaar. Bij beregening werd de grond in de laag 0-25 cm op veldcapaciteit (pF = 2,0) gebracht. De vier N-bemestingsniveau's waren: 0 (NO), 220 (Nl), 440 (N2) en 660 (N3)
61
kg/ha.jaar. Bij iedere bemestingstrap werd de jaargift aan N volgens de volgende verdeling over de sneden 1-6 verdeeld: 6/22; 4/22; 4/22; 3/22; 3/22; 2/22. De N werd toegediend als mengmeststof 16-10-20. Op de onberegende objecten werden in ieder proefjaar slechts 5 sneden geoogst tegenover 6 op de beregende objecten. In 1982 en 1984 bedroegen de werkelijk gegeven hoeveelheden N op de onberegende (BO) objecten derhalve: 0, 200, 400 en 600 kg/ha.jaar. In 1983 waren de feitelijke N-giften: 0, 190, 380 en 570 kg /ha.jaar. 22 Beregening Er werd beregend met oppervlaktewater. Het beregeningswater is onderzocht op het gehalte aan N. De hoeveelheid toegediende N met het beregeningswater bleek echter verwaarioosbaar klein. Het water werd toegediend m.b.v. een beregeningsmachine (vacuumtank met sproeiarmen) waarmee per keer 4 mm water kon worden toegediend. De zuigspanning van het bodemvocht werd vastgesteld met behulp van tensiometers waarvan de meesten waren geplaatst op de N2 objecten. De hoeveelheden toegediend water per snede staan vermeld in Tabel I . De frequentie van beregening was als gevolg van de gekozen behandeling bij Bi duidelijk hoger dan bij Bm. Zo werd bijvoorbeeld de jaargift van 246 mm in 1982 op de Bi-objecten in 13 beurten gegeven terwijl de jaargift van 196 mm op de Bm objecten werd verdeeld over 7 beurten. In 1984 zijn de Bi-objecten tijdens de groei van de 4e snede extra beregend om een natte periode in de zomer te simuleren rten behoeve van onderzoek . naar de , N-benutting en -uitspoeling onder natte omstandigheden.
Tabel 1: Hoeveelheden toegediend water (mm/ha) op de verschillende beregende objecten. Jaar
Object
1982
Bm Bi Bm Bi Bm Bi
1983 1984
1 14
2 31 40 -
3 40 40 36 -
Snede 4 62 72 89 76 133
5 31 49 49 58 84 44
6 32 45 31 27 22
Totaal 1-6 196 246 169 196 84 213
2.3 N-mineraal bepalingen in de bodem Voor aanvang van de proef (voorjaar 1982) zijn op het proefperceel grondmonsters genomen, voor bepaling van de pH en gehalten aan organische stof, N-totaal en N-mineraal (Nmin), in de lagen 0-5, 5-20, 20-40, 40-60, 60-80 en 80-100 cm. Hiertoe werden, verspreid over het proefveld, 3 mengmonsters (per laag) van elk 12 steken genomen
62
Vervolgens is elk najaar - nadat de groei van het gras gestopt was - en elk voorjaar - voor de eerste bemesting - het gehalte aan Nmin in de bodem bepaald op de objecten waar door het SC-DLO de nitraatuitspoeling werd gemeten (zie 2.4). Voor deze bepalingen werden grondmonsters genomen van de lagen 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 en 80-100 cm. Op de objecten waar weinig Nmin in het profiel werd verwacht (NO en Nl), werd een mengmonster (per laag) genomen bestaande uit 12 steken (3 van elke herhaling). Van de andere objecten werd per herhaling een mengmonster van 12 steken genomen. De steken werden steeds verspreid over het voor grondmonsters bestemde deel van de veldjes genomen. Op elk tijdstip waarop grondmonsters werden genomen, is de helft van de boorgaten door medewerkers van het SC-DLO verder uitgeboord tot de diepte die van belang was voor de kwantificering van de N-uitspoeling. Deze diepte werd vastgesteld op basis van eenvoudige waterbalansberekeningen. De verkregen grondmonsters werden op dezelfde manier tot mengmonsters verwerkt en geanalyseerd als de grondmonsters afkomstig van de bodemlagen tot 1 meter diepte. Na het nemen van de grondmonsters werden de boorgaten zo goed mogelijk gedicht met grond van buiten het proefveld. Hierdoor en doordat de grondmonsters steeds buiten het groeiseizoen werden genomen, waren er geen waarneembare verschillen in zodekwaliteit en grasgroei tussen het deel van de veldjes waar de grondmonsters werden genomen en dat waar de grasopbrengst werd bepaald. 2.4 Nitraatuitspoeling naar het grondwater Voor de vaststelling van de nitraatverliezen door uitspoeling werd een diepte gekozem;. waar beneden de N-opname door het gras kan worden verwaarloosd. Als scheidingsvlak tussen de wortelzone en de uitspoelingszone is het niveau van 80 cm beneden het maaiveld (mv) aangehouden. Beworteling van het gewas vindt veelal ondieper plaats. De capillaire opstijging beneden dit scheidingsvlak zal gering zijn gezien de diepe grondwaterstand (2,0 - 2,5 m -mv). De techniek van het bemonsteren van bodemvocht d.m.v. keramische cups (zie o.a. Oosterom en Steenvoorden, 1984; Fonck, 1982) is bij dit onderzoek wel uitgeprobeerd maar de maximale onderdruk die kon worden bereikt was vaak onvoldoende om vocht te onttrekken. Daarom is gekozen voor de methode van grondbemonstering. Juist voor de eerste bemesting, het einde van het uitspoelingsseizoen onder gemiddeld kllmatologische omstandigheden in Nederland, is een grondbemonstering uitgevoerd tot ca. 3 meter diepte, waama per bodemlaag de hoeveelheid nitraat is vastgesteld. De hoeveelheid nitraat die is uitgespoeld bevindt zich tussen 80 cm -mv en de uitspoelingsdiepte die kan worden berekend uit de vochtbalans van het voorgaande uitspoelingsseizoen. Door de gevolgde berekeningswijze voor de uitspoeling kan een onderschatting plaatsvinden van de nitraatverliezen naar het grondwater. Dispersie en preferente stroming kunnen namelijk een sneller transport van nitraat veroorzaken dan volgt uit de waterbalansrekening. De mate waarin het nitraatuitspoelingsfront vooruit loopt op het berekende vochtfront hangt onder andere af van grondsoort en vochtcondities. Voor een droge grond is dit
63
een belangrijker probleem dan voor een natte grond. Voor een grond met scheurvorming, bijvoorbeeld een kleigrond, is de invloed groter dan voor een zandgrond. Voor de onberegende objecten in deze proef zouden deze invloeden dus wat groter kunnen zijn dan voor de beregende objecten. Vanwege de arbeidsintensiteit van de werkzaamheden is niet van alle veldjes de uitspoeling bepaald. De bemonstering is uitgevoerd op alle onberegende (BO) en intensief beregende (Bi) objecten. Van de objecten die matig beregend (Bm) werden, zijn alleen de N3 veldjes bemonsterd.
3. Weersomstandiglieden Tabel 2 geeft een indruk van hoe de neerslag in het KNMI district 6 (Dedemsvaart), waarin het proefveld lag, zich verhield t.o.v. het 30-jarig gemiddelde (1952-1981). Alle drie de proefjaren werden gekenmerkt door een, soms uitzonderlijke, droge periode in de zomer, terwijl in twee van de drie proefjaren (1983 en 1984) het voorjaar nat en somber was. Volgens de jaaroverzichten van het KNMI was het jaar 1982 warm, zonnig en vrij droog. De maanden juli en September waren zeer droog. Juli behoorde in De Bilt tot de vier warmste van de eeuw en de droogste sinds 1921. Het jaar 1983 werd gekenmerkt door een uitzonderlijk natte en sombere lente en een zeer droge en warme zomer. De meteorologische zomer van 1983 behoorde in De Bilt tot de drie droogste van de eeuw (na 1921 en 1976). Het jaar 1984 was gemiddeld nat en somber. De maand augustus daarentegen was in De Bilt de droogste sinds 1911.
Tabel 2: Gemiddelde neerslag (mm) per jaar en 30-jarig gemiddelde over de periode 1952-1981 in het KNMI district 6 (Dedemsvaart) (bron: KNMI, Maand- en Jaaroverzichten 1982, 1983 en 1984). Maand April Mei Juni JuU Augustus September
30-jarig gemiddelde 50 56 66 91 83 64
1982
1983
1984
35 58 95 14 50 20
72 139 53 27 16 64
17 120 76 54 18 123
In Tabel 3 wordt het verdampingstekort c.q. -overschot (Eo-N) van iedere snede van de onberegende objecten weergegeven zoals dat ontstond tijdens de groeiperiode van iedere snede. Tevens wordt het percentage van de jaren in het tijdvak 1952-1981 weergegeven dietijdensdie periode bij het KNMI in De Bilt droger waren dan het jaar van onderzoek.
64
Tabel 3: Verdampingsoverschot of -tekort (Eo-N in mm) tijdens de groeiperiode van iedere snede op het onberegende object op het proefveld in Heino en het percentage van de jaren in de periode 1952-1981 die op basis van Eo-N droger waren bij het KNMI in De Bilt dan het jaar van onderzoek (H.Humbert, persoonlijke mededeling). Snede 1 2 3 4 5 Totaal
1982 Eo-N 12 46 -57 133 39 173
%
64 22 100 8 29 29
1983 Eo-N % -94 97 -85 100 58 18 102 15 18 43 21 80
1984 Eo-N % 34 57 -115 100 33 45 47 43 -47 76 88 -28
Het verdampingstekort c.q. neerslagoverschot zoals dattijdensde groeiperiode van iedere snede van het onberegende object ontstond komt goed overeen met het in Tabel 2 geschetste neerslagpatroon tijdens de proefjaren.
4. Resultaten 4.1 Drogestofopbrengsten en kwaliteit In alle proefjaren werden op de onberegende objecten 5 sneden geoogst in vergelijkingS met 6 sneden op de beregende objecten. In 1982 en 1984 werd de oogst van de 5e snede op de onberegende veldjes uitgesteld vanwege een te geringe hergroei, terwijl in 1983 dit het geval was bij de 4e snede. De jaaropbrengsten aan drogestof van de beregende objecten (Bm en Bi) waren in alle proeQaren bij alle N-trappen betrouwbaar hoger dan van de onberegende objecten (BO). Het grootste effect werd gemeten in 1983. Bij een bemestingsregime van 440 kg N/ha.jaar bedroeg in dat jaar de meeropbrengst aan drogestof 4524 kg ds/ha.jaar op de matig beregende objecten (Bm) en 4289 kg ds/ha.jaar op de intensief beregende veldjes (Bi). De jaaropbrengsten aan drogestof bij een bemestingsregime van 440 kg N/ha.jaar voor de verschillende beregeningsbehandelingen staan vermeld in Tabel 4. Behalve de vochtvoorziening was ook de N-gift verschillend voor de beregende en onberegende objecten. Daarom is met behulp van regressie analyse een correctie uitgevoerd voor de verschillen in N-gift. Deze resultaten zijn weergegeven in Tabel 5. Uit de resultaten blijkt dat de meeropbrengst bij intensieve beregening (Bi) nihil of gering is vergeleken bij matige beregening (Bm). Alleen in 1982 leidde het frequent beregenen tot een extra verhoging van de drogestofopbrengst in vergelijking met matig beregenen: de extra opbrengst bedroeg 434 kg ds/ha.jaar (3 %) bij een N-regime van 440 kg/ha.jaar. Daarvoor moest echter wel 6 keer vaker worden beregend.
65
Tabel 4: Jaaropbrengsten aan drogestof (ton/ha) voor de verschillende beregeningsbehandelingen bij een N-gift van 440 kg/ha.jaar (N2) op de beregende objecten en 400 en 380 kg/ha.jaar in respectievelijk 1982 & 1984 en 1983 op de onberegende objecten. Behandeling
1982 12,1 15,0 15,4
Bo Bm Bi
1983 12,4 16,9 16,7
1984 11,8 14,6 14,5
Ook op de niet met N bemeste objecten leidde beregening tot een sterke stijging van de drogestof produktie zoals te zien is in Figuur 1. Op de matig beregende en niet met N bemeste objecten varieerde de meeropbrengst per jaar van 17 % in 1984 tot 39 % in 1983 t.o.v. de onberegende veldjes. Op de intensief beregende objecten (Bi) varieerde de meeropbrengst aan drogestof van 9 % in 1984 tot 40 % in 1982. De opbrengsten aan N in het geoogste gras waren nog stericer verhoogd dan die voor drogestof (Tabel 5). Beregening lijkt de mineralisatie van N te bevorderen.
ds-opbrengst (ton/ha) 8 T
6 -• 5 --
• BO E] Bm • BI
2 -•
1982
1983
1984 jaar
Figuur 1: Jaaropbrengsten aan drogestof (ton/ha) van de verschillende beregeningsbehandelingen in de afzonderlijke proefjaren op de NO-objecten. Tijdens de proefjaren 1982 en 1983 is van het gras de in vitro verteerbaarheid van de organische stof bepaald en op basis daarvan de VEM waarde berekend. De VEM waarde van het beregende gras verschilde gemiddeld weinig van het onberegende gras. De verschillen in VEMopbrengsten tussen de onberegende en beregende objecten vertoonden dan ook hetzelfde beeld als de drogestofopbrengsten.
66
Tabel 5: De jaaropbrengsten aan drogestof (to^^a.jaa^) en N (kg/ha.jaar) bij de verschillende combinaties van behandeling BO
Bm
Bi
N-gift (kg/ha) 0 200 400 600 0 200 400 600 0 200 400 600
drogestofopbrengst (ton/ha) 1982 1984 1983 5.7 4.5 5.3 9.7 10.1 10 12.3 12.5 11.8 12.7 12.3 10.8 6.1 7.7 6.3 11.8 13.1 12.3 16.4 14.9 14.7 17.4 15.5 13.7 7.4 7.0 5.8 12.6 13.3 11.8 16.4 15.7 14.4 16.3 16.9 13.5
N-opname (kg/ha) 1982 1983 1984 122 133 111 305 306 258 436 437 407 514 528 479 212 146 153 354 367 314 512 513 440 626 649 525 197 153 169 358 376 335 504 535 469 554 645 636
4.2 N-opname en N-benutting In Tabel 5 is een overzicht gegeven van de op basis van regressie-analyse gecorrigeerde drogestof- en N-opbrengsten op alle objecten gedurende de drie proefjaren. Procentueel waren de effecten van beregening in termen van verhoging van de drogestofopbrengst bij de verschillende N-niveau's ongeveer gelijk. Dit betekent dat beregening bij de hoge N-niveau's een groter effect op de grasopbrengst had dan bij lagere N-niveau's. Er was dus een duidelijke interactie tussen de effecten van beregening en N. De enige uitzondering hierop deed zich voor:'! in 1984 toen het grootste effect bij een N-gift van ongeveer 400 kg N/ha.jaar werd bereikt. Hierbij dient opgemerkt te worden dat een slechte zodekwaliteit op de hoogste N-trappen hieraan kan hebben bijgedragen. Interacties tussen N en andere groeifactoren kunnen goed worden geanalyseerd met behulp van de zogenaamde driekwadrantenfiguren. In de Figuren 2a, 2b en 2c zijn de driekwadrantenfiguren gegeven voor de drie proefjaren. In de driekwadrantengrafiek wordt het effect van de N-gift op de drogestofopbrengst bij de drie beregeningsniveaus (kwadrant II) gesplitst in het effect van de N-gift op de N-opname van het geoogste gras (kwadrant IV) en in de relatie tussen N-opname en drogestofopbrengst (kwadrant I). Hierdoor kan worden vastgesteld of de in kwadrant I I uitgezette effecten, van N-gift of beregening, op de drogestofopbrengst tot stand kwamen door verhoging van de N-opname door het gewas (kwadrant IV), door verhoging van de drogestofopbrengst bij een bepaalde N-opname (kwadrant I) of door een combinatie van beiden. In de kwadranten I I en I van Figuur 2a t/m c kan het effect van beregening op de drogestofopbrengst van het gras worden afgelezen als de verticale afstand tussen de lijnen; in kwadrant IV als de horizontale afstand. Hieruit blijkt dat beregening bij alle N-giften de Nopname verhoogde; bij hoge N-giften iets meer dan bij NO (kwadrant IV). Bij een N-opname tot 200 - 300 kg/ha.jaar was het verband tussen N-opname en drogestofopbrengst bij alle niveau's
67
van beregening gelijk (kwadrant I). Dit betekent dat het effect van beregening op de drogestofopbrengst bij NO volledig tot stand kwam door verhoging van de N-opname. ds-opbrengst (10 kg/ha) 2000 -r
N-gift (kg/ha)
aoo
600
N-opname (kg/ha) 400
200
600
800
500 --
1000 -L N-gfft(kg/h8)
Figuur 2a: Effecten van de N-gift op de N-opname en de drogestofopbrengst bij de drie niveau's van beregening in 1982. ds-opbrengst (10 kg/ha) 2000 -r
-800
'600
-400
800
200
1000 N-gift (kg/ha)
Figuur 2b: Effecten van de N-gift op de N-opname en de drogestofopbrengst bij de drie niveau's van beregening in 1983.
68
ds-opbrengst (10 kg/ha) 1500 -r
500 --
N-opname (kg/ha)
N-gift (kg/ha)
I «00
• h 600
400
200
600 500 --
1000 -L N-gift(kgrtia)
Figuur 2c: Effecten van de N-gift op de N-opname en de drogestofopbrengst bij de drie niveau's van beregenin in 1984.
Gemiddeld over de 3 jaren was op het matig beregende object bij NO de N-opname 45 kg/ha.jaar hoger dan op het onberegende object. Het verschil tussen het intensief beregende object en het onberegende object bedroeg genaiddeld 41 kg/ha.jaar. Bij een N-opname hoger dan 200 - 300 kg/ha.jaar, verhoogde beregening de drogestofopbrengst bij een bepaalde N-opname (kwadrant I). Bij Nl, N2 en N3 kwam het effect van beregening dus tot stand door combinatie van een hogere N-opname en een hogere drogestofopbrengst bij een bepaalde N-opname. Uit kwadrant n van de Figuren 2a, 2b en 2c blijkt dat bij lage N-giften het effect van beregening op de drogestofopbrengst van het gras ook verkregen kon worden door meer N op het onberegende object aan te wenden. Bij hoge N-giften was dit echter niet mogelijk. Het effect van beregening kwam daar primair tot stand door ophefifing van het vochttekort voor het gras, waardoor meer drogestof geproduceerd kon worden. De verhoging van de N-opname die beregening bij hoge N-giften veroorzaakte, was derhalve het gevolg (en niet de oorzaak zoals bij lage N-giften) van de verhoogde drogestofopbrengst
42 Verdeling opbrengst over groeiseizoen en negatieve effecten In alle proefjaren kwam de meeropbrengst aan drogestof t.g.v. beregening bijna volledig tot stand in de tweede helft van het groeiseizoen; in 1982 en 1984 na de 4e snede en in 1983 na de 3e snede. Figuur 3a t/m c geeft een overzicht van de cumulatieve drogestofopbrengst gedurende het groeiseizoen voor de verschillende proeQaren bij het N-bemestingsniveau van 440
69
kg/ha.jaar (N2). Beregening tijdens de tweede helft van het groeiseizoen leidde tot een gelijkmatiger verdeling van de produktie over het groeiseizoen. Gemiddeld voor alle N-giften bedroeg het aandeel van de sneden 4-6 in de jaaropbrengst aan drogestof op de onberegende objecten bij N2 gedurende de opeenvolgende proefjaren 30, 28 en 40%. Voor de matig beregende objecten (Bm) waren deze cijfers 45,48 en 46%.
ds-opbrengst (kg/ha) 16000 J 14000 -• 12000 -• 10000 -8000 -• 6000 -• 4000 -• 2000 -0
mei
juni
juli
aug
sep
okt maand
Figuur 3a: Verloop van de cumulatieve drogestofopbrengst op de N2-objecten, voor de verschillende beregeningsbehandelingen in 1982. ds-opbrengst (kg/ha) 18000 -r
.|uni maand
Figuur 3b: Verloop van de cumulatieve drogestofopbrengst op de N2-objecten, voor de verschillende beregeningsbehandelingen in 1983.
70
ds-opbrengst (kg/ha) 16000 14000 12000 -10000 8000 -• 6000 •• 4000 -• 2000 - •
mei
juni
juli
: aug
sep
okt maand
Figuur 3c: Verloop van de cumulatieve drogestofopbrengst op de N2-objecten, voor de verschillende beregeningsbehandelingen in 1984.
Hoewel er in 1982 vochttekorten optradentijdensde groei van de 2e, 3e en 4e snede was het effect van beregening op de opbrengst van de eerste vier sneden te verwaarlozen. Dit hangt samen met het feit dat het vochttekort vaak slechts van tijdelijke aard was. Bovendien waren de. drogestofopbrengsten van de 3e snede van de beregende objecten bij alle N-giften lager dan van de onberegende objecten. Tijdens de groei van de 3e snede trad een geelverkleuring van het beregende gras op wat waarschijnlijk een gevolg was van anaerobie in de bodem. Deze anaerobie is waarschijnlijk ontstaan doordat beregening gevolgd werd door een natte periode. Ook in 1983 werd in de eerste snede bij alle N-trappen een lagere drogestofopbrengst op de beregende objecten gemeten dan op de onberegende veldjes. De zode van het beregende gras bleek holler te zijn dan van het onberegende gras hetgeen leidde tot een lagere drogestofopbrengst in de eerste snede. Bij een bemestingsregime van 440 kg N/ha.jaar was de drogestofopbrengst van de eerste snede van de Bm en Bi objecten respectievelijk 10 % en 26 % lager dan van de onberegende objecten. De verdeling van de totale N-opname (in kg/ha.jaar) over de verschillende sneden gaf een gelijk beeld te zien als de verdeling van de drogestofproduktie over het jaar (Figuur 3a t/m c). Tussen de verschillende N-trappen werden geen verschillen in de verdeling van de N-opname over het jaar waargenomen. 4.3.Rendement van gegeven N in termen van drogestof De meeropbrengst aan drogestof per kg gegeven N is een maat voor het rendement van de gegeven N. Een rechtstreekse vergelijking tussen de beregende en onberegende behandelingen wordt bemoeilijkt doordat de jaargift aan kunstmest-N lager is op de onberegende
71
veldjes. Daarom is uitgegaan van de m.b.v. regressieanalyse berekende opbrengsten bij een Ngift van 400 kg/ha.jaar (zie Tabel 5).
Tabel 6: Meeropbrengst aan drogestof per ha per jaar per kg toegediende kunstmest -N bij een N-bemestingsniveau van 400 kg/ha.jaar Behandeling Bo Bm Bi
1984 16,3 21.0 21,5
1983 17,2 21,8 22,5
1982 19,5 21.9 21,8
In alle proefjaren leidde beregening bij een N-gift van 400 kg/ha.jaar tot een hoger rendement van de gegeven N in termen van droge stof opbrengst (Tabel 6). De meeropbrengst per ha per jaar waren op de matig en intensief beregende objecten gemiddeld respectievelijk 3,9 en 4,3 kg ds/kg N hoger dan op de onberegende objecten bij een N-gift van 400 kg/ha.jaar. In vele onderzoekingen over de efficientie van N-opname door gras, wordt deze uitgedrukt als "apparent recovery". De "apparent recovery" is de opbrengst aan N van een bemest object minus de N-opbrengst van het onbemeste object, uitgedmkt als percentage van de N-gift. Hoewel, afgezien van het eerste jaar, de conditie van de grasmat bij aanvang van het groeiseizoen, tussen de N-trappen verschilden, kan een dergelijke vergelijking illustratief zijn voor de efficientie waarmee de gegeven N is benut.
apparant raeovory <%)
90 -p 80 •70 -60 50 -40 -• 30 -•
onberegend —
20 —•
matigbetegend intenstef bef egend
10 -0
-I
—+— ISO
250
350
450
550
650
750
N.gm (hg/ha)
Figuur 4: De gemiddelde "apparent recovery" van de verschillende beregeningsbehandelingen over de proefperiode.
72
In Figuur 4 zijn de gemiddelde apparent recoveries voor de drie beregeningsbehandelingen gegeven. Uit Figuur 4 blijkt dat de apparent recovery op de beregende objecten iets hoger lag dan op de onberegende. 4.4JBedrijfseconomisch optimale N-gift Het bemestingsniveau van 400 kg N/ha.jaar wordt tot nu toe voor zand- en kleigronden als de bedrijfseconomisch optimale N-gift beschouwd. Het bedrijfseconomisch optimum is gebaseerd op een marginaal effect van 7,5 kg ds/kg extra gegeven N. In Tabel 7 zijn de bedrijfseconomisch optimale N-giften vermeld en de bijbehorende jaaropbrengsten aan drogestof. Alleen in 1984 waren de verschillen tussen de bedrijfseconomisch optimale N-gift en de werkelijk verstrekte giften volgens het regime van 440 kg N/ha.jaar groot. Dit werd vooral veroorzaakt door de betrekkelijk lage opbrengsten bij de hoogste N-trap. Deze lage opbrengsten hielden verband met de achteruitgang in zodekwaliteit op de hoogste N-trappen.
Tabel 7: Bedrijfseconomisch optimale N-gift (N-gift (kg/ha) bij een marginaal effect van 7.5 kg ds/ha) voor de verschillende behandelingen en de bijbehorende jaaropbrengsten aan drogestof (ton/ha.jaar). Behandeling Bo Bm Bi
N-gift 394 454 458
1982 ds-opbrengst 12,1 15,3 16,1
N-gift 376 463 462
1983 ds-opbrengst 12,4 17,1 16,9
N-gift 331 376 383
1984 ds-opbrengst 11.8 14,6 14,4
45 Efficientie waterverbruik en beregening Een maat voor het effect van beregening op de opbrengst is de meeropbrengst aan drogestof per ha per mm toename van de actuele evapotranspiratie (kg ds/ha.mm extra evapotranspiratie) (Van Boheemen, 1981). Tabel 8 geeft een overzicht van het effect van beregening per jaar bij het N-bemestingsniveau N2 (440 kg N/ha.jaar) op de matig en intensief beregende objecten.
Tabel 8: Meeropbrengst aan drogestof per ha per jaar per mm exu-a evapotranspiratie (kg ds/ha) voor de beregeningsbehandelingen Bm (matige beregening) en Bi (intensieve beregening) bij het N-bemestingsniveau N2 (440 kg N/ha.jaar). Behandeling Bm Bi
1982 46,4 46.6
Jaar 1983 59,5 51.7
73
1984 100,3 74,8
Gemiddeld 61.5 54,2
De waarden die gevonden zijn in dit onderzoek waren hoger dan die door Van Boheemen (1981) waren berekend uit de resultaten van het beregeningsonderzoek uit de vijftiger en zestiger jaren. Vooral de beregening in 1984 bleek bijzonder effectief. Dat blijkt ook uit de beregeningsefficientie: de hoeveelheid drogestof (in kg per ha) die met 1 mm beregeningwater wordt geproduceerd. De resultaten hiervan zijn weergegeven in Tabel 9. De resultaten van Tabel 8 en 9 zijn gebaseerd op de gemeten waarden, d.w.z. dat geen correctie is uitgevoerd voor verschillen in drogestofopbrengst ontstaan als gevolg van verschillen in N-bemesting tussen de onberegende en beregende objecten. Er bestonden grote verschillen in beregeningsefficientie tussen de proefjaren. In 1982 was de beregeningsefficientie, mede als gevolg van de geringe effecten van beregening in de voorzomer, laag. Tabel 9: Beregeningsefficientie uitgedrukt als extra hoeveelheid drogestof (kg/ha) per mm toegediend beregeningswater voor de verschillende beregeningsbehandelingen (matige (Bm) en intensieve (Bi) beregening) bij het N-bemestingsniveau N2 (440 kg N/ha jaar) Behandeling Bm Bi
1982 14.7 13,5
Jaar 1983 26,8 21,9
1984 33,4 *
Gemiddeld 22,7 -
* Het Bi object is in 1984 exu^ beregend om een natte periode tijdens de zomer te simuleren
4.7 Minerale N in de bodem Indien meer N wordt toegediend dan het gras op kan nemen zal gedurende het groeiseizoen minerale N (Nmin) in de bodem accumuleren. Deze Nmin kan verloren gaan door processen als uitspoeling en denitrificatie. De N-gift waarboven een accumulatie van Nmin in het profiel plaatsvindt is o.a. afhankelijk van factoren die betrekking hebben op het graslandgebruik (maaien, weiden, tijdstip bemesten), andere bronnen van N-levering (mineralisatie, depositie, beweiding, etc) en de groeiomstandigheden (o.a. vochttekort). Met name gezien dit laatste aspect, zou het door middel van beregening opheffen van een periode met vochttekort, kunnen leiden tot een lagere hoeveelheid Nmin in het profiel in het najaar, en hierdoor tot een lagere uitspoeling bij een gelijke N-gift. Nattere condities kunnen eveneens leiden tot een verhoogde denitrificatie en daardoor tot een afname van de uitspoeling. Anderzijds zou overmatige beregening kunnen leiden tot een hogere uitspoeling omdat de Nmin reeds gedurende het groeiseizoen buiten het bereik van de plant wordt gebracht. Dit geldt met name op ondiep bewortelde gronden.
74
IS/2/82
6/9/82
25»83
11/10/83 datum
28/4/84
2/6«S
Figuur 5: Verloop van de hoeveelheid Nmin in de laag 0 - 100 cm (in kg/ha) op de onberegende objecten bij verschillende N-giften tijdens de proefperiode. In Figuur 5 is het verloop van de hoeveelheid Nmin op de onberegende objecten bij de verschillende N-giften gegeven. Uit Figuur 5 blijkt dat er op de objecten N2 en N3 sprake is van accumulatie van Nmin gedurende het groeiseizoen. In Figuur 6 is voor de N3-objecten het verloop van de hoeveelheid Nmin in de laag 0100 cm gegeven. De accumulatie van Nmin blijkt op de onberegende objecten hoger te zijn dan op de beregende objecten. Tussen de matig beregende en intensief beregende objecten werden geen significante verschillen gevonden. De verschUlen in de hoeveelheid Nmin in het najaar kunnen worden herleid tot verschillen in de opname van N door het gewas gedurende het groeiseizoen en mogelijk een toename van de denitrificatie. Nmin (kg/ha) 400 - r ' onberegend ' matig beregend ' intensief beregend
18/2/82
6/9/82
2SW83
11/10/83 datum
28/4/84
2/6/85
Figuur 6: Verloop van de hoeveelheid Nmin in de laag 0 - 100 cm (in kg/ha) op N3-objecten bij verschillende beregeningsbehandelingen tijdens de proefperiode.
75
Van de hoeveelheid Nmin die in het najaar aanwezig is wordt slechts een beperkt gedeelte voor de aanvang van het volgende groeiseizoen teruggevonden in het profiel (zie Figuur 7). Deze hoeveelheid is vrij constant en onafhankelijk van de hoeveelheid Nmin die in het najaar in het profiel aanwezig is. Het verschil tussen de hoeveelheid Nmin in het najaar en in het volgende voorjaar is verloren gegaan.
hoev. Nmin voorjaar (ks/ha) 400
1.1 lijn
150 200 250 hoev. Nmin najaar (kg/ha)
400
Figuur 7 : Verband tussen de hoeveelheid Nmin (0-100 cm) in het najaar en in het volgende voorjaar. In Figuur 8 is de hoeveelheid Nmin in het najaar, uitgezet tegen de N-gift. De hoeveelheid Nmin neemt sterk toe boven een N-gift van ongeveer 200 kg/ha.jaar op de onberegende objecten. Op de beregende objecten begint deze toename wat later. Tot een N-gift van ongeveer 200 kg/ha.jaar worden nauwelijks verschillen waargenomen tussen de onberegende en de beregende objecten. Blijkbaar kon bij een dergelijke N-gift alle N worden opgenomen ook als gedurende een periode van het groeiseizoen de groei geremd was door een vochttekort. Boven een N-gift van 200 kg/ha.jaar neemt de hoeveelheid Nmin snel toe op de onberegende objecten, maar blijft nog enige tijd laag op de beregende objecten, waar de extra gegeven N nog kon worden benut door het gewas. Wordt de verdeling van de Nmin over de verschillende bodemlagen in het najaar weergegeven (zie Figuren 9a, 9b en 9c) dan blijkt dat op de onberegende objecten de Nmin met name aanwezig is in de. bovenste bodemlagen (zie Figuur 9a) terwijl, hoewel op de beregende objecten de totale hoeveelheid Nmin lager was, de Nmin dieper in het profiel zat (zie Figuur 9b en Figuur 9c). Blijkbaar is reeds tijdens het groeiseizoen een gedeelte van de Nmin met het extra aangevoerde water naar beneden getransporteerd.
76
Nmin (kg/ha) 350 ' •
ortberegend
- - - X " - intensief t)eregend
250 -• 200
,5C
300 N^ift (kg/lia)
400
500
700
600
Figuur 8: Het verband tussen N-gift (in kg/ha) en de hoeveelheid Nmin in het najaar aanwezig in de zone 0 100 cm (in kg/ha), gemiddeld over de jaren 1982,1983 en 1984. op onberegende en beregende objecten. hoeveelhfljd t M n (kg/ha) 70 aa 00
bodemtaag (em)
Figuur 9a: Verdeling van de Nmin over de verschillende bodemlagen in het najaar op het onberegende N3 object, gemiddeld over de proefjaren. so -I—
60
hoeveeiheld Nrrln (kg/ha) 70 SO 80
100
-H
bodemlaag (cm)
Figuur 9b: Verdeling van de Nmin over de verschillende bodemlagen in het najaar op het matig beregende N3objecten, gemiddeld over de proefjaren.
77
so -I—
60
hoavsalhaid Nmin (kg/lia) 70 SO es
100 -H
bodemlaag (cm)
Figuur 9c: Verdeling van de Nmin over de verschillende bodemlagen in het najaar op het intensief beregende N3-object, gemiddeld over de proefjaren.
4.8 Uitspoeling van nitraat Onder gemiddelde kllmatologische omstandigheden in Nederland is de uitspoeling beperkt tot de periode tussen oktober en april van het daaropvolgende jaar. De grasgroei begint veelal in maart en eindigt medio oktober. Algemeen wordt aangenomen dat het risico van Nuitspoeling gedurende het groeiseizoen gering is. Tijdens het onderzoek is echter in twee van de drie proefjaren een belangrijke uitspoeling in het groeiseizoen opgetreden. In een jaar (1983) was de omvangrijke "zomemitspoeling" (ca. 130 mm) het gevolg van de natuurlijke neerslag, in het andere jaar (1984) was dit het gevolg van natuurlijke neerslag (ca. 100 mm) en tevens van (alleen op de intensief beregende-objecten) opzettelijk toegepaste overberegening (ca. 100 mm).
Tabel 10: Nittaatuitspoeling (in kg N/ha) bij de verschillende combinaties van beregening en N-bemesting, voor de uitspoelingsjaren 1982/83,1983/84 en 1984/85 (april - april). behandeling BO
Bm Bi
N-regime 1982/83 22 37 119 310 262 21 50 123 278
NO Nl N2 N3 N3 NO Nl N2 N3
78
jaar 1983/84 34 47 110 156 123 32 41 60 119
1984/85 53 52 90 171 204 35 48 99 194
Tabel 10 geeft de jaarlijkse N-uitspoeling bij de verschillende combinaties van beregening en N-bemesting weer. In Figuur 10 is de gemiddelde N-uitspoeling over de drie jaren uitgezet tegen de gemiddelde N-gift Bij N-giften hoger dan ca. 200 kg/ha.jaar neemt de nitraatuitspoeling sterk toe. De Nuitspoeling bij een bepaalde N-bemesting boven 200 kg/ha.jaar ligt voor de onberegende objecten hoger dan die van de beregende objecten. Bij een lage N-bemesting is het verschil gering. De verschillen kunnen worden herleid tot een lagere N-opname op de onberegende objecten, met name bij hogere N-giften. De nitraatgehalten in de grondwatervoeding waren bij de beregende objecten duidelijk lager dan bij ,de onberegende, met name bij hogere N-giften (> 200 kg/ha). Dit wordt zowel veroorzaakt door de lagere uitspoeling van N als door de grotere grondwatervoeding op de beregende objecten, waardoor een verdunningseffect optreedt. bruto uitspoeling (kg N/ha) 250 X
200 • -
150 - -
100 - -
SO - -
200
300 N.gilt (kg/ha)
400
500
700
Figuur 10: Gemiddelde relatie tussen N-gift en de uitspoeling in de daarop volgende winterperiode. In Figuur 11 is de N-uitspoehng uitgezet tegen de hoeveelheid Nmin (0-100 cm) in het najaar. Uit Figuur 11 blijkt dat de uitspoeling ongeveer gelijk is aan de hoeveelheid Nmin die in het najaar in het profiel aanwezig was. De relatie lijkt iets stijler te verlopen op de beregende objecten, in vergelijking met de onberegende objecten. De verschillen zijn echter niet significant
5. Discussie en conclusies De proefjaren werden gekenmerkt door een relatief groot vochttekort gedurende de
79
zomermaanden, met name in de maand augustus. Alleen in 1982 trad er regelmatig een vochttekort op in de voorzomer. Vanwege de vele neerslag was beregening in de voorzomer van 1983 en 1984 nauwelijks nodig. brutomltapoeling (kg N/ha) 400 -r
400
Figuur 11: Gemiddelde relatie tussen de hoeveelheid Nmin in het najaar en de uitspoeling in de daarop volgende winterpaiode. In alle proefjaren werd op de onberegende objecten een snede minder geoogst dan op de beregende objecten. Beregening leidde dan ook in alle proefjaren tot een significante verhoging van de drogestofopbrengst. Dit was het geval bij alle N-bemestingsniveau's. De verhoging van de drogestofopbrengst op de onbemeste objecten wijst op een grotere mineralisatie. De meeropbrengst aan drogestof kwam in alle proefjaren tot stand na de 3e snede (ca. I juli). Dit hield duidelijk verband met het eerder genoemde langdurige vochttekort dat in alle proefjaren optrad gedurende de zomermaanden. Beregening leidde zoals eerder geconstateerd door Krist en Snijders (1987) tot een gelijkmatiger verdeling van de opbrengst over het groeiseizoen. Uit dit onderzoek blijkt dat minder frequent beregenen (beregenen bij -50 kPa (pF = 2.7) in laag 0-25 cm) nagenoeg dezelfde opbrengsten geeft als intensief beregenen (beregenen bij -20 kPa (pF = 2.3)). Intensief beregenen leidde alleen in 1982 tot een hogere opbrengst in vergelijking met matig beregenen. Het verschil in opbrengst bij een N-bemestingsniveau van 440 kg/ha.jaar was echter gering (3 %), terwijl het aantal keren dat beregend moest worden aanzienlijk hoger lag. Minder frequent beregenen is dan ook vanuit het oogpunt van kosten en waterverbruik duidelijk voordeliger. Een voor de praktijk toepasbaar systeem voor het vaststellen van de beregeningsbehoefte van grasland is in dit onderzoek niet ontwikkeld. Een systeem met capacitatieve sensoren biedt mogelijk perspectieven (Gabriels en Kabat, 1990). Beregening leidde tot een hoger rendement van de gegeven kunstmest-N in termen van drogestof. De meeropbrengst per kg N bij beregening was bij een N-bemestingsniveau van 400
80
kg/ha.jaar ca 4 kg ds/kg N hoger dan op de onberegende objecten. Dit wordt mede veroorzaakt doordat in deze proeven "op tijd" is gemaaid waardoor na de 3e snede op beregende veldjes in het algemeen een zwaardere snede is geoogst dan op de onberegende veldjes. In de praktijk wordt als regel op stadium gemaaid of beweid. In de praktijksituatie zal het voordeel van beregening zich, nog meer dan in deze proef het geval was, vertalen in een groter aantal sneden met een daaraan verbonden hogere N-gift. Daardoor zal het rendement van de gegeven N bij beregening waarschijnlijk minder groot zijn dan uit deze resultaten naar voren komt Voor de verschillende beregeningsbehandelingen is voor ieder proefjaar de N-gift bij een marginaal N-effect van 7,5 kg ds/ha (de bedrijfseconomisch optimale N-gift) berekend. Overeenkomstig de verwachtingen lag de bedrijfseconomisch optimale N-gift op de beregende objecten duidelijk hoger dan op de onberegende. In 1984 bleef de optimale N-gift achter bij die in 1982 en 1983. Dit werd vooral veroorzaakt werd door de relatief lage drogestofopbrengsten op de zwaarst bemeste objecten, veroorzaakt door de achtemitgang in zodekwaliteit (meer open zode) op de zwaarst bemeste objecten. Het beregeningseffect wordt wel uitgedrukt in kg drogestof per mm extra evapotranspiratie. Deze maat wordt ook in bedrijfseconomische studies gehanteerd om de effecten van het opheffen van een vochttekort voor een reeks van jaren te kunnen doorrekenen (zie o.a. Mandersloot, 1984). Het beregeningseffect varieerde in deze proeven bij matige beregemng van 46,4 (in 1982) tot 100,3 (in 1984) bij een N-bemestingsniveau van 440 kg N/ha.jaar. Bij intensieve beregening was het beregeningseffect gelijk of lager aan dat bij matige beregening. Gemiddeld over de proefjaren bedroeg het effect 61,5 kg ds/ha.mm extra evapotranspiratie. Deze waarden lagen hoger dan door Van Boheemen (1981) waren afgeleid uit de resultaten van het beregeningsonderzoek dat door Baars, Van Geneijgen en Hellings in de vijftiger en zestiger jaren is uitgevoerd. Het grootste beregeningseffect dat toen werd vastgesteld bedroeg 51 kg ds/ha.mm extra evapotranspiratie op lichte rivierklei bij een opbrengstnlveau van 16-18 ton ds/ha.jaar. Vooral in 1984 was het beregeningseffect zeer hoog: een emstig vochttekorttijdenseen korte periode werd opgeheven. Uit het oogpunt van waterverbruik is vooral de beregeningsefficientie van belang. De beregeningsefficientie in dit onderzoek varieerde van 13,8 (in 1982) tot 30,7 (in 1984) kg extra drogestof per ha per mm toegediend beregeningswater bij matige beregening en een Nbemestingsniveau van 440 kg/ha.jaar. Vooral in 1984 was de beregeningsefficientie zeer hoog. In de praktijk zal vanwege een minder exacte beregening de efficientie van beregening waarschijnlijk eerder overeenkomen met de situatie in 1982 dan die in 1984. De emst en tijdsduur van het vochttekort lijken echter in sterke mate het rendement van beregening te bepalen. Gemiddeld over de proefjaren bedroeg de beregeningsefficientie 22,7 kg ds/ha.mm toegediend beregeningswater. Deze waarde komt goed overeen met de waarden die Van Boheemen (1984) noemt voor het beregeningsonderzoek uit de vijftiger en zestiger jaren. Bij een vergelijkbaar produktieniveau bedroeg de beregeningsefficientie ca. 24-27 kg ds/ha.mm toegediend beregeningswater.
81
Het beregeningseffect en de beregeningsefficientie zoals hier voor deze proef vermeld, zijn niet gecorrigeerd voor de verschillen in N-gift die er tussen het onberegende en beregende gras waren in ieder proefjaar. De effecten zullen bij een gelijke N-gift waarschijnlijk nunder groot zijn. Beregening leidde niet altijd tot een positief effect op de opbrengst. In de 3e snede van 1982 bleven de drogestofopbrengsten van de beregende objecten achter bij die van de onberegende vanwege anaerobie. Een relatief grote beregeningsgift werd gevolgd door een periode met veel neerslag. Deze effecten kunnen in de praktijk ook optreden. Daamaast bleek ook dat beregening indirect een negatief effect kan hebben op de opbrengst door een verslechtering van de zodekwaliteit. In de eerste snede van 1983 waren de opbrengsten van alle beregende objecten lager dan van de onberegende als gevolg van een hollere zode op de beregende objecten zoals dat vastgesteld werd in het voorjaar van 1983. De rassen van Engels raaigras die deel uit maakten van het grasland waren in die tijd wel standvastig maar in vergelijking met het rassen assortiment dat nu beschikbaar is, slechter. Beregening kan dus ook negatieve effecten hebben op de zodekwaliteit ) Een sterke verdroging van het grasland kan leiden tot uitbreiding van ongewenste soorten die minder droogte gevoelig zijn zoals kweek. In deze beregeningsproef trad dit niet op. Het aandeel ongewenste soorten was gering vanaf het begin van het onderzoek. Het opheffen van een vochttekort tijdens het groeiseizoen door middel van beregening heeft een positief effect op de N-opname van het gras. Het effect hiervan wordt sterker naarmate de N-bemesting van het gewas hoger is en door het opheffen van een vochttekort de meest beperkende factor voor groei wordt opgeheven. Dit blijkt uit het feit dat bij lage N-giften de hogere N-opname verkregen door beregening, eveneens kan worden verkregen door verhoging van de N-gift (N meest beperkend). Bij hogere N-giften is dit niet mogelijk (vocht meest beperkend). Boven een bemesting van ca. 200 kg N per ha per jaar zijn op de beregende objecten de hoeveelheid Nmin die na afloop van het groeiseizoen in de bodem aanwezig is en de uitspoeling (in kg) lager dan op de onberegende objecten. Dit kan vooral worden verklaard uit de hogere Nopname op de beregende objecten. Beregening leidde wel tot een andere verdeling van de Nmin over het profiel doordat al tijdens het groeiseizoen nitraat naar diepere lagen werd getransporteerd. Het effect van beregening op de nitraatconcentratie van het uitspoelende neerslagoverschot is groter dan op de N-uitspoeUng uitgedrukt in kg. De oorzaak hiervan is dat door beregening de bodem aan het einde van het groeiseizoen veelal natter is dan zonder beregening. Dit leidt tot een extra verdunning van het N-overschot en lagere N03-gehalten. Indien wordr bemest op basis van een minimaal rendement voor de laatste kg toegediende N (bijvoorbeeld een minimale toename van de drogestofproduktie met 7.5 kg/ha), zal de N-gift op de onberegende objecten lager zijn dan op de beregende objecten. De hierdoor optredende daling in drogestofopbrengst is echter groter dan op basis van deze verschillen kon worden
82
verwacht. Dit wordt enerzijds veroorzaakt door de hogere mineralisatie die optrad op de beregende objecten. Daamaast is ook de apparent recovery van de gegeven kunstmest-N hoger op de beregende objecten, ondanks de hogere N-gift. Dit resulteert in een lagere hoeveelheid Nmin in het profiel na afloop van het groeiseizoen en een gemiddeld over de drie jaren ongeveer gelijke uitspoeling van N. De uitspoeling varieerde echter sterk tussen de jaren.
Literatuur Fonck, H., 1982. Stikstofconcentraties in bodemvocht en grondwater onder grasland op zandgrond in afhankelijkheid van runderdrijfmest- en kunsmest-stikstofdosering. Nota 1337. ICW, Wagening. 77 pp. Gabriels P.C.J. en Kabat K. 1990. Beregening op grasland. Tijdstip voor aanvang beregening en verhoging rendement. Landbouwmechanisatie nr 5. p 24-26. Krist G. en SnijdersJ'.J.M., 1987. Beregening van grasland op zandgrond en rivierklei. Resultaten van proefvelden te Heino en Bruchem 1977-1981. Publikatie nr. 47, Proefstation voor de Rundveehouderij, Schapenhouderij en Paardenhouderij, Lelystad. Mandersloot, F., 1984. Rendabiliteit van beregening op melkveebedrijven en waterbehoefte van Gelderse landbouwgronden. Basisrappon 4, Rendabiliteit van beregening op gezinsbedrijven. Rapport nr. 96. Proefstation voor de Rundveehouderij. Schapenhouderij en Paardenhouderij, Lelystad. Noij, I.G.A.M., 1989. Verfijning N-advies voor grasland naar bodemtype en grondwatertrap. Consulentschap in Algemene Dienst voor Bodem-, Water- en Bemestingszaken in de Veehouderij, Wageningen. Oosterom, HP. en Steenvoorden, J.H.A.M.. 1984, Drijfmestgiften op snijmdispercelen (zandgrond) en de uitspoelingsverliezen naar het water. Nota 1499, ICW, Wageningen, 26 pp. Van Boheemen P.J.M., 1981. Toename van de produktie van grasland bij verbetering van de watervoorziening. Nota 1298. Instituut voor Cultuurtechniek en Waterhuishouding. Wageningen Van Boheemen P.J.M., 1984. Additional water use and production of grassland under irrigation. In: Riley et.al.. The impact of climate on grass production and quality. Proc. 10th Gen. Meeting Europ. Grassland Federation.
83
MODELSTUDIE NAAR DE EFFEKTEN VAN DE BEPERKING VAN BEREGENING OP GRASLAND VOOR EEN NOORD-BRABANTS VEEWEIDEBEDRUF P. Kabat', K. Metselaar^ en B.J. van den Broek' 1 2
SC-DLO, Staring Centrum. Postbus 125, 6700 AC, Wageningen nu werkzaam bij GLW-DLO, Groep Landbouwwiskunde, Postbus 100,6700 AC, Wageningen
De grondwaterstand in Noord-Brabant daalt Dit heeft nadelige gevolgen voor de natuur. Al gemime tijd wordt daarom discussie gevoerd over het beperken van de grondwaterontrekkingen. Verschillende beperkingen worden overwogen. Daarbij staat ook een beperking van de beregening op grasland ter discussie. Wat zijn de gevolgen van deze beperking voor een Noord-Brabants veeweidebedrijf Hiemaar is door het DLO-Staring Centrum in Wageningen onderzoek verricht (Metselaar et al., 1991). DE ACHTERGRONDEN Door industrie, drinkwaterwinning en landbouw zal volgens de inschatting van de provincie NoordBrabant in de nabije toekomst meer grondwater aan de beschikbare voorraad worden onttrokken dan via neerslag aangevuld wordt In het grondwaterplan stelt de provincie daarom dat de onttrekking door de belangrijkste gebmikers moet worden temggebracht. Ook de landbouw, met name de veehouderij moet bezuinigen; het gebmik moet met 50% temggebracht. Om deze besparingen te realiseren heeft de provincie een voorstel voor de beperking van de beregening gedaan. Dit voorstel tot bepeikingen bestond uit een absoluut verbod tot 1 Juli met aansluitend een beperkt verbod. Daartegenover werd vanuit het landbouwbedrijfsleven een absoluut vert)od tot 1 Juni met aansluitend een beperkt verbod gesteld. Het beperkte verbod houdt in dat mssen 11 uur's ochtends en 5 uur's middags niet beregend mag worden. UITGANGSPUNTEN VOOR DE BEREKENINGEN: HET GEMIDDELD NOORD-BRABANTS VEEWEIDEBEDRUF Door het DLO-Staring Centrum werden berekeningen uitgevoerd voor een gemiddeld Noord-Brabants veeweidebedrijf (zie Tabel 1.) met beregeningsbepeikingen tot 1 Jimi en 15 Juni. De berekeningen werden uitgevoerd voor 3 gronden met een profielopbouw welke veel in NoordBrabant voorkomt. Deze profielen waren: een gemiddelde zandgrond met 30 cm dek en een redelijk diepe grondwaterstand; een droge zandgrond met 20 cm dek en grof zand in de ondergrond op een redelijk diepe grondwaterstand; een droge zandgrond met 20 cm dek en grof zand in de ondergrond op een diepe grondwaterstand. De berekeningen voor de eerste twee gronden werden uitgevoerd in opdracht van de provincie NoordBrabant De berekeningen voor de derde grond werden uitgevoerd in opdracht van de Noord-Brabantse ChristeUjke Boerenbond (NCB). welke ligt in de Kempen. onder Eindhoven. Op de eerste twee profielen werd met een haspel en trekkerpomp beregend en op de derde grond met een haspel en electropomp. Als beregeningscriterium werd een pF waarde van 2.3 als gemiddelde voor de wortelzone gekozen (Gabriels en Kabat, 1990), wat inhoud dat er vroeg in een droge periode wordt beregend. Voor beregeningskosten werden alleen variabele kosten en geen arbeidsloon en afschrijving gerekend.
84
Tabel 1.
Belangrijke gegevens van een Noord-Brabants veeweidebedrijf zoals in de berekeningen gebmikt.
Oppervlakte: Percelen gras: Gepacht: Mellckoeien: Veebezetting: Melkproductie:
16.2 ha gras en 4 ha mais: 20.2 ha totaal 9 5 ha 50 3.75 GVE ha"' 6500 Dfl per koe
Voederwinning en uitrijden mest met eigen machines. Melkprijs: 0.81 Dfl kg ' Aankoop krachtvoer: 0.42 Dfl kg"' Aankoop mwvoer: 0.35 Dfl kVEM"' Veikoop mwvoer: 0.28 Dfl kVEM ' Beregening. Haspel capaciteit: Beregeningsgift: Variabele kosten:
60 m^ uur"' 25 mm per keer 2.30 Dfl ha ' mm"' (haspel met trekkerpomp) 1.50 Dfl ha'' mm ' (haspel met electropomp)
UITGANGSPUNT VOOR DE BEREKENINGEN: HET MODEL De berekeningen werden gemaakt met een model. Een model is een zo goed mogelijke nabootsing van de werkelijkheid; in dit geval een gemiddeld Noord-Brabants veeweidebedrijf. Het model is gemaakt door het DLO-Staring Centmm en het Proefstation voor de Rundveehouderij (PR) in Lelystad (Peerboom, 1990) en bestaat uit verschillende onderdelen (zie Figuur 1.): een waterbalans/gewasgroei model (De Jong and Kabat, 1990; Kabat et al.. 1993) een model dat de melkproduktie en de grasopname van de veestapel berekent (Hijink en Meijer, 1987) een model dat beslist over het grasgebmik en een boekhoudprogramraa dat het bedrijfsresultaat op jaarbasis berekent (Mandersloot, 1988a; Mandersloot 1988b; Meerveld et al., 1986) Het bedrijf bestaat uit een aantal percelen op dezelfde grond met dezelfde grondwaterstand. In het voorjaar wordt door het grasgebraiksmodel beslist wanneer de koeien ingeschaard kunnen worden. Dat gebeurt niet wanneer de percelen te nat zijn of er te weinig gras staat. Bij het inscharen worden de koeien door het model bijgevoerd; de melkgift wordt voor de overgang van de stal naar wei gecorrigeerd. Op de andere - niet begraasde percelen - heeft het model ondertussen stikstof gegeven om verschillen in groei aan te leggen. Staat er niet meer voldoende gras op het begraasde perceel dat in de tussentijd wel doorgroeit, worden de koeien door het beslissingsmodel naar een ander perceel verplaatst waar nog wel voldoende gras staat. Op een perceel wordt niet ingeschaard als de vertrappingsverliezen te hoog zouden zija Terwijl de koeien grazen kijkt het model of er al percelen gemaaid kunnen worden. Is dat zo, dan wordt dat perceel gemaaid. Het model probeert steeds 2 percelen samen te maaien en wacht tot een tweede perceel zover is. Na maaien blijft het gras dan een bepaalde periode in het veld liggen om te drogen. Bij het maaien en gedurende de veldperiode treden verliezen op; het model berekent hoe groot deze verliezen zijn en hoe hoog de kwaliteit van de snede is. Als het regent wordt de droogperiode verlengd. Tijdens de veldperiode groeit het onderliggende gras niet verder. Na het inkuilen wordt op het gemaaide perceel een stikstofgift gegeven. Na elke snede wordt in afnemende hoeveelheden stikstof gegeven. Als de grond te nat wordt besluit het model
85
de koeien uit te scharen. Dat gebeurt ook als de hoeveelheid gras op de percelen door droogte te klein is. Bij droogte berekent hel model de opbrengstderving door droogte. Staat er op alle percelen net niet voldoende gras om de koeien vier dagen te beweiden dan wordt drie dagen beweid. Als dat niet mogelijk is worden de koeien door het model bijgevoerd. Het model probeert de koeien zo lang mogelijk in de wei te houden. Wanneer aan het eind van het seizoen de hoeveelheid gras op de percelen kleiner wordt, neemt het aantal weidedagen af en wordt bijgevoerd. Op een gegeven moment worden de koeien uitgeschaard. Als eindresultaat geeft het model de totaal geproduceerde hoeveelheid kuilvoer, de netto door de veestapel opgenomen hoeveelheid gras (in kVEM) en de geproduceerde hoeveelheid melk. Het model kan beregenen wanneer de grond te droog wordt Het beregeningscriterium is gedurende de berekeningen constant. AUe percelen kunnen beregend worden, maar de beregeningsinstallatie beregent maar 1 perceel tegelijk. In de velddroogperiode van het kuilgras wordt niet beregend en koeien kurmen op het perceel dat beregend wordt niet grazen. Uiteindelijk geeft het model de totaal beregende hoeveelheid. Met het boekhoudprogramma wordt uiteindelijk over de jaartotalen de arbeidsopbrengst van de ondernemer berekend. In Figuur 2. is een voorbeeld van deresultatenvan het programma gegeven.
BODEM METEOROLOGIE DRAINAGE BEREGENING
gewasstand
METEOROLOGIE
bedrijfsparametere
I VOCHTHUISHOUDING |
actuele verdamping
draagkracht
GEWASGROEI
GRASLANDGEBRUIK gebruiksactie
1 jaar >BEWEIDINGSSCHEMA
-^-l BEPALING VOERAANKOOP/MELKOPBRENGST I
BEDRIOFSBEGROTING
V ARBEIDSOPBRENGST ONDERNEMER
Figuur 1.
Schema van het modelconcept om de arbeidsopbrengst op grasland te berekenen.
86
c (11 o
c
01
(U
o
ni
Sc
r c
D 01
01 01
n
c
01
Sc
CT
01
(OtU
01X3
a
\
o D C
a
01 u c. 01
IN.
X
01
to IS
c HI p oi
o c ni
n
C
01
HI
3
tr
01
(tl (t
a p ni
C
o
CD
01
B
fD
01
ts
c. ta I
o r. o • c HI U C D O
m ID
10
c
tr. a t.
Ul
IT 3
Q C
o c
IS
u) ta Cl
•• _)
III a. LO CT.
c c
T C. •• c I I I 19 cr 13 r I - c c t i cr U . I l l o a — Ill U
Ml
IIII III
Cl III
n. O
Ill to
OI IS
Ul
Ul
o tn
y.
in
dl
c Ul I-
Ul
tl. Ill
in
^
al u» 01
u
o c a
Figuur 2.
fUl
Ul c. Ul ai
III _i
o
S '5 o r: t-
01
—
III O I I I ->
u
O
u
u
n n
t) O jr
:>
Jt
in Dl ul
*-
ni
IS
m
o» lU
i/> fT 'U III
.. IT III
.. _ l cr. I I I 13
o
III
.•> 5 „ i
5 § ^ _i . J III
in
ss
O
Ul
™ ts
u III u. Ul -1
cr
O I c
III
Ul
cr
cr.
III TJ a JC
n.
IX Ul
m Ul u u n n X
ID C
1/1 Ul
lu 3
Ul
lU IT Ul (0
ni
fi? E g a. tr
c
OI
c
Ul a
ID
ID
n
- I
Ul
I-
V
III
o
o IUl
E lU
c .•>
Het beweidingsschema voor 1976 in de volledig beregende situatie zoals uitgerekend met het model voor een droge zandgrond in de Kempen.
87
DE BELANGRIJKSTE RESULTATEN Met het model is berekend welke effekten een beperking van de beregening op de totale grasproductie, de beregende hoeveelheden en de arbeidsopbrengst van de ondernemer zal hebben. Er is gerekend met meteorologische gegevens van Gemert voor de jaren 1971-1986; voor de boekhoudkundige berekeningen werden de economische gegevens van 1989-1990 gebmikt Stel nu dat 1993 een jaar wordt als 1976 dan geven de berekeningen de effecten van de beperkingen voor die situatie. In Tabel 2. zijn de hoeveelheden beregening, de totaal geproduceerde hoeveelheid gras (kVEM ha'^) en de arbeidsopbrengst van de ondernemer gegeven; voor de volledig beregende situatie; voor een verbod tot 1 Juni; en voor een verbod tot 15 Juni. De hoeveelheden water die bij een beperidng tot 1 Juni gegeven worden, worden kleiner; afhankelijk van de grondsoort wordt 14-43 mm waterschijf bespaard. Dat is 15-25% van de totaal beregende hoeveelheid. De productieverliezen liggen tussen de 32 en 220 kVEM ha"'. Van dat wat een boer door beregening kan Icrijgen wordt 3-13% ingeleverd. Hoeveel precies hangt af van de grond en de grondwaterstand. Het meest opvallende van deze cijfers is dat een boer geld kan verdienen door niet te beregenen. Dit valt het meest op bij de berekeningen voor een haspel met trekkerpomp. Hoe is dit te veridaren? Aan een kant wordt geld bespaard door niet te beregenen; aan de andere kant wordt door de beperking van de beregening productieverlies geleden. Er wordt bespaard op beregeningskosten, maar ook op kunstmest (na een extra snede) en op inkuilkosten. De fmanciele winst door niet te beregenen weegt volgens de berekeningen op tegen de verliezen in productie en leidt tot eenfinancieelvoordeel. Hoe komt het dan dat de verliezen zo klein zijn? In Figuur 3. staat voor de verschillende gronden het aantal kVEM ha"' die de boer krijgt als hij 1 mm beregent. V66r 1 Juni is het gemiddeld aantal kVEM ha"' dat de boer voor 1 mm water krijgt laag. Dit komt omdat bij het gekozen beregeningscriterium vroeg, in een mogelijk droge periode, beregent wordt. De droogte kan dan ook nog zonder noemenswaardige droogteschade door namurlijke neerslag opgeheven worden; het productieverlies bij een beregeningsverbod is laag. DE KONSEKWENTIES VAN DE BEPERKINGEN Er wordt door het verbod 15-25% water bespaard; grof omgeslagen naar heel Noord-Brabant is dat een besparing van ongeveer 10 miljoen ml De produktieverliezen zijn minimaal, gekeken naar de totale produktie; de beperking levert financieel in ieder geval geen nadeel op, voor de gronden en onder de randvoorwaarden waarvoor de studie is uitgevoerd, heeft de beperking zelfs voordeel. HET VERBOD IN EXTREEM DROGE JAREN Berekeningen voor 1976 laten zien dat het effekt van beregening groot is; de droogteschade is voor alle bedrijven zodanig dat op de percelen niet genoeg gras voor het vee staat; ruwvoer moet worden aangekocht. De beperidngen zouden dan opgeheven moeten worden. Hiertoe moet een regel geformuleerd worden, een ontheffingscriterium. In opdracht van de provincie werd een ontheffingscriterium getest; berekeningen uitgevoerd. Dit criterium is gebaseerd op het verschil in verdamping en neerslag zoals bepaald te Gemert. In 1976 wordt het verbod dan in ieder geval opgeheven; voor 1976 is dat op 19 Mei. Voor het gemiddelde zandprofiel en het grofzandige profiel dat voor de provincie werd doorgerekend is er geen financiele schade, voor het profiel doorgerekend voor de NCB is er voor 1976 eenfinancieleschade van Dfl 3000. Voor alle profielen is het langjarige gemiddelde van de arbeidsopbrengst met ontheffing hoger dan bij de situatie met het verbod en zelfs hoger dan de situatie waarin volledig beregend mag worden. Voor het NCB-profiel komen de gemiddelden over 16 jaar dan op 117 mm beregening, 10097 kVEM ha"' productie en een gemiddelde arbeidsopbrengst van Dfl 27140. Bij volledige beregening was dat 148 mm beregening, 10289 kVEM ha' productie en Dfl 26946 als gemiddelde arbeidsopbrengst.
88
Tabel 2.
De gemiddelde effekten van een beregeningsbeperking voor een Noord-Brabants veeweidebedrijf
Beregende hoeveelheid (mm)
Volledig beregend Verbod tot 1 Juni Verbod tot 15 Juni Besparing bij verbod tot 1 Juni Besparing bij verbod tot 15 Juni
gemiddelde zandgrond
droge zandgrond (provincie)
droge zandgrond (NCB)
102 88 77
169 126 110
148 115
14
43
33
25
59
Totale grasproduktie (kVEM ha"')
Volledig beregend Verbod tot 1 Juni Verbod tot 15 Juni Niet tieregend Productieverlies bij verbod tot 1 Juni Productieverlies bij verbod tot 15 Juni Meeropbrengst door beregening
gemiddelde zandgrond
droge zandgrond (provincie)
droge zandgrond (NCB)
10059 10027 9959 9228
10055 9908 9824 8737
10289 10069 8676
32
147
220
100
231
831
1318
1613
droge zandgrond (provincie)
droge zandgrond (NCB)
23785 24774 25062 23518
26946 27052
238
989
106
221
1277
232
267
Arbeidsopbrengst ondernemer (Dfl) gemiddelde zandgrond
Volledig beregend Verbod tot 1 Juni Verbod tot 15 Juni Niet beregend Winst bij verbod tot 1 Juni Winst bij verbod tot 15 Juni Meeropbengst door beregening
26035 . 26273 26256 ' 25803
89
23292
3654
kVEM/mm/ha
•
gem. zandgrond droge zandgr. (prov)
-€>- droge zandgr. (NCB)
tijd 1 Juni
Figuur 3.
De opbrengst van beregening in kVEM mm ' ha"' v66r en na 1 Jiuii, gemiddeld over 16 jaar (1971-1986).
KONSEKWENTIES VAN HET VERBOD IN DROGE JAREN Ontheffing is nodig, maar het moment van ontheffing kan goed vastgesteld worden. In een jaar als 1976 wordt met ontheffing definancieleschade opgeheven. Gekeken naar definancielesituatie wordt die door een vertiod met ontheffmg voor alle gronden alleen maar voordeliger, terwijl de schade kleiner wordt.
ALGEMENE CONCLUSIES MET BETREKKING TOT BEREGENING GEBASEERD OP DE RESULTATEN VAN DE MODELSTUDIE Met beregenen v66r 1 Juni moet voorzichtig omgegaan worden. Bij minder beregenen kan de aiteidsopbrengst van de ondernemer gemiddeld vergroot worden, zeker als met brandstof en trekkerpomp beregend wordt. Minder beregenen betekent in dit geval dat er in het voorjaar niet beregend moet worden voor extra sneden; daannee kan beter gewacht worden. Ook de extra kwaliteit weegt niet op tegen de gemaakte kosten. Minder beregenen kan betekenen dat aUeen de voortaad in de bewortelde zone aangevuld wordt; het kan ook betekenen dat langer gewacht wordt met beregenen.
90
REFERENTIES De Jong, R. and P. Kabat, 1990. Modelling Water Balance and Grass Production. Soil Science Society of America Journal 54: 1725-1732. Gabriels, P.C.J, en P. Kabat, 1990. Beregening op grasland. Landbouwmechanisatie, 5: 24-26. Hijink, J.W.F. en A.B. Meijer, 1987. Het KOEMODEL. Proefstation voor de Rundveehouderij, Schapenhouderij en Paardenhouderij, Lelystad, Publikatie nr. 50. Kabat, P., B.J. van den Broek and R.A. Feddes, 1993. SWACROP:A Water Management and Crop Production Simulation Model. ICID BULLETIN 1992, Vol. 41 no. 2. Mandersloot, F., 1988a. Concept-interimrapportage WAS, versie 18 November 1988. Bijiage 1: Bedrijfseconomische effekten van beregening voor gras en snijmais. Mandersloot, F., 1988b. Een model-koe niet genoeg: een melk-veemodel. Uit: Praktijkonderzoek, 2e jaargang nr. 2. Meerveld, B. van, J. Ovinge en H. Wieling, 1986. BBPR, set voor het analyseren van het bedrijfsbegrotingsprogramma. Proefstation voor de Rundveehouderij, Schapenhouderij en Paardenhouderij, Lelystad. Metselaar, K., P.J.T. van Bakel, P. Kabat en J.M.P.M. Peerboom, 1991. Modelstudie naar de effekten van de beperking van beregening uit grondwater voor een Noorbrabants melkveebedrijf DLOStaring Centrum, Wageningen, Rapport 127, 94 pp. Peerboom, J.M.P.M., 1990. Waterhuishoudkundige schadefuncties op grasland. DLO-Staring Centrum, Wageningen, Rapport 43, 179 pp.
91
