Factoren die van invloed zijn op de waterkwaliteit

De waterkwaliteit op landbouwbedrijven wordt door verschillende factoren beïnvloed. Daarbij kunnen we natuurlijke- en door de mens beïnvloede factoren onderscheiden.

Onder natuurlijke factoren vallen de grondsoort en de weersgesteldheid. Het landgebruik, met daaraan gekoppeld de bemesting zijn factoren waar de mens invloed op heeft. Net als door ingrijpen in het waterbeheer van een gebied. 

Bij de resultaten van het basismeetnet zijn de effecten van grondsoortregio en bedrijfstype op de waterkwaliteit al duidelijk zichtbaar. Op de onderliggende pagina's gaan we daar nog wat verder op in.

De grondsoort (de samenstelling van de bodem), met daaraan gekoppeld de waterhuishouding van een gebied, heeft een grote invloed op de waterkwaliteit op landbouwbedrijven. De concentraties stikstofcomponenten in uitspoelend water en in slootwater worden in hoge mate bepaald door het al dan niet voorkomen van denitrificatie. Het verschijnsel denitrificatie op zijn beurt hangt weer af van de bodemsamenstelling en de waterhuishouding. Ook voor de concentraties aan andere chemische parameters blijkt de samenstelling van de bodem (mede)bepalend.

Daarnaast is ook het bedrijfstype van invloed op de waterkwaliteit. De parameters die hierbij een rol spelen zijn bijvoorbeeld de manier van grondbewerking en grondgebruik, de aard van de gewassen met specifieke bemestingseisen, en het management van de bedrijven.

Verder hebben de meteorologische omstandigheden en daarmee indirect ook het seizoen invloed op de waterkwaliteit. Zo zal bij meer neerslag ook meer verdunning op kunnen treden.

Grondsoort en waterhuishouding

Invloed van grondsoort en waterhuishouding op de waterkwaliteit

Grondsoort en waterhuishouding beïnvloeden op zich en in combinatie de kwaliteit van uitspoelend water en slootwater. De waterhuishouding in een gebied is in veel gevallen gekoppeld aan de grondsoort.

Grondsoort

De mineralogische samenstelling van een bodem, in Nederland veelal bepaald door zijn afzettingsgeschiedenis, heeft direct effect op de kwaliteit van uitspoelend water en slootwater. Zo wordt in zeekleigebieden vaak een hoog zoutgehalte waargenomen; dit komt tot uitdrukking in hoge concentraties aan natrium, chloride en sulfaat.
Het gehalte aan organisch materiaal in een bodem heeft ook invloed op de waterkwaliteit van uitspoelend water en slootwater. De afbraak van organisch materiaal resulteert in hogere stikstof- en fosforconcentraties. Terwijl in veen- en kleigebieden hoge concentraties fosfor worden waargenomen, zijn de concentraties in zand- en lössgebieden vaak bijzonder laag.

Waterhuishouding

De waterhuishouding in landbouwgebieden is onder andere gericht op het handhaven van de meest wenselijke peilen van sloot- en grondwater. Zo’n gewenst peil hangt weer af van de grondsoort en het landgebruik. Grondwaterstandsverlaging door het geforceerd afvoeren van water zal leiden tot een dikkere bodemlaag met aerobe omstandigheden, terwijl het ook kan leiden tot kwel. Kwel kan ook van nature voorkomen, bijvoorbeeld vanaf hoger gelegen zandgronden. Meestal is kwelwater anaeroob, bevat het weinig nutriënten en is het basenrijk (rijk is aan calcium- en/of natriumbicarbonaat).
Een grondwaterstandsverhoging wordt in sommige gebieden bereikt door het aanvoeren van water van elders (gebiedsvreemd water). Dat heeft vooral in sloten een belangrijke effect op de waterkwaliteit.

Grondsoort en waterhuishouding

De nitraatconcentraties in uitspoelend water en slootwater worden sterk beïnvloed door de denitrificatiecapaciteit van een bodem. Denitrificatie is de omzetting van nitraat naar stikstofcomponenten met een lagere valentie zoals stikstofgas (N2) en stikstofdioxide (NO2). Denitrificatie komt voor onder anaerobe omstandigheden bij de beschikbaarheid van oxideerbare stoffen (zoals organisch materiaal, of sommige mineralen zoals pyriet en augiet). De beschikbaarheid van oxideerbaar materiaal wordt bepaald door de bodemsamenstelling. Het al dan niet voorkomen van anaerobe omstandigheden wordt mede veroorzaakt door de waterhuishouding.

Een veenbodem heeft een hoge denitrificatiecapaciteit. Dit komt door de beschikbaarheid van organisch materiaal, terwijl de grondwaterstand veelal ondiep is; dit laatste leidt tot anaerobe omstandigheden. Daarom zijn de nitraatconcentraties in het grond- en slootwater in de veenregio vrijwel overal laag. Diepe grondwaterstanden worden gevonden in de lössregio en op de hogere zandgronden. Hier speelt denitrificatie een veel geringere rol.

Gemiddelde nitraatconcentratie (2008 tot en met 2010) in het uitspoelende water, voor alle bedrijfstypen gecombineerd.

Invloed van grondsoort en waterhuishouding op de uitspoeling van stikstof

De gemiddelde opgelost totaal-stikstofconcentratie in het uitspoelingswater in de zand- en lössregio is significant hoger dan in de klei- en veenregio. Tussen de klei- en veenregio is, qua opgelost totaal-stikstof, weinig verschil. Er is echter wel een duidelijk verschil tussen de aparte stikstofcomponenten. In drie van de vier regio’s is nitraat het dominante stikstof-ion; in de veenregio is dat ammonium.

Ook in slootwater zien we hetzelfde relatieve verschil tussen de regio’s in de opgelost totaal-stikstofconcentratie. In slootwater is de opgelost stikstofconcentratie gemiddeld lager dan in het uitspoelingswater in dezelfde grondsoortregio. Dit wordt veroorzaakt door wateraanvoer van elders, verdunning door neerslagafvoer en opname door planten. Daarnaast is het aandeel ammonium in het slootwater uit de veenregio minder groot dan in het uitspoelingswater. Slootwater bevat gemiddeld meer zuurstof dan uitspoelingswater; ammonium zal hier eerder omgezet worden naar nitraat of door organismen opgenomen worden.

 Gemiddelde opgelost stikstofconcentratie (2008 tot en met 2010) in het uitspoelende water (links) en slootwater (rechts), voor alle bedrijfstypen gecombineerd. Stikstofconcentratie opgesplitst in nitraat, ammonium en opgelost organisch stikstof.

Zoals deze figuur laat zien is de grondsoort van grote invloed op de stikstofconcentratie, vooral in het uitspoelingswater. De figuur laat ook zien dat je voor de totale milieubelasting met stikstof niet alleen naar nitraat moet kijken.

In slootwater is organisch stikstof een niet te verwaarlozen component in de opgelost totaal-stikstofconcentratie. De concentratie aan opgelost organisch stikstof in slootwater is in werkelijkheid nog hoger. Omdat watermonsters gefilterd worden voor analyse, wordt een deel van het organische stikstof, dat vastgelegd is in organismen, weggevangen en dus niet meegenomen in de analyseresultaten.

Invloed van grondsoort en waterhuishouding op de uitspoeling van fosfor

In zowel het uitspoelingswater als het slootwater zijn de verschillen in fosforconcentraties tussen grondsoortregio's vaak tegengesteld aan wat voor stikstof en nitraat gevonden wordt. De hoogste opgelost fosforconcentraties worden gemeten in de Veenregio, de laagste in de Zand- en Lössregio. De hoge opgelost fosforconcentratie in het uitspoelingswater van de klei, en vooral de Veenregio wordt veroorzaakt door de afbraak van organisch materiaal.

 Gemiddelde opgelost fosforconcentratie (uitgesplitst als ortho-fosfaat en opgelost organisch fosfor) in het uitspoelende water en slootwater, zonder onderscheid tussen bedrijfstypen; gemiddelde gegevens over de jaren 2008 - 2010

De opgelost fosforconcentratie in het slootwater van de Veenregio is opvallend lager dan die in het uitspoelingswater. Hierbij moet aangetekend worden dat de slootwatergegevens de wintersituatie betreffen (’s zomers is het beeld anders: zie de factor Seizoen). Mogelijke verklaringen voor dit verschijnsel zijn:

  • De kwaliteit van het slootwater in de Veenregio wordt meer bepaald door oppervlakkig afstromend water (greppelwater) dan uitspoelingswater;
  • Slootwaterkwaliteit wordt beïnvloed door kwel van relatief voedselarm grondwater. ’s Winters wordt vaak bemaling toegepast in veengebieden.

Invloed van grondsoort en waterhuishouding op de uitspoeling van overige componenten

Behalve de parameters die de nutriëntenstatus van het water bepalen (stikstof- en fosforcomponenten) meten we in het LMMLandelijk Meetnet effecten Mestbeleid  nog een groot aantal andere chemische parameters die ook bepalend zijn voor de algemene waterkwaliteit. In de meeste natuurlijke wateren vormen natrium (Na), calcium (Ca), magnesium (Mg) en kalium (K) de belangrijkste kationen. Daarnaast zijn chloride (Clchloride) , sulfaat (SO4) en bicarbonaat (HCO3) de belangrijkste anionen. De concentratie van dit ion wordt bepaald als sluitpost van de ionenbalans. Het totaal aan anionen (in meg/l) moet namelijk gelijk zijn aan de som van de kationen (in meq/l)).

Uitspoeling van overige componenten naar het uitspoelend water

Concentratie van verschillende parameters en de ionenbalans als functie van de grondsoort.

Voor alle grondsoortregio’s geldt dat calcium het dominante kation is. Normaliter is bicarbonaat het dominante anion, behalve in de Lössregio. In deze regio is nitraat het dominante anion.

 Concentratie  kationen (blauw) en anionen (geel-rood) in het uitspoelend water, gemeten in de periode 2008-2010, voor alle bedrijfstypen gecombineerd. Bicarbonaat, dat niet gemeten is, is niet opgenomen.

In de Zand- en Lössregio vormt nitraat een belangrijke component in de ionenbalans. Dit geldt in mindere mate voor de kleiregio. Ammonium is alleen in de veenregio een niet te verwaarlozen component in de ionenbalans.

Relatief aandeel van de  kationen (blauw) en anionen (geel-rood) in de ionenbalans van het uitspoelend water, gemeten in de periode 2008-2010, voor alle bedrijfstypen gecombineerd. Bicarbonaat is berekend als sluitpost van de balans. 

Uitspoeling van overige componenten naar het slootwater

Concentratie van verschillende parameters en de ionenbalans als functie van de grondsoort

De verdeling van de ionen in het slootwater vertoont grote overeenkomst met die in het uitspoelende water. 

In het slootwater van de Kleiregio is de concentratie aan macro-ionen licht hoger dan in het uitspoelend water. In de Veenregio is dat net omgekeerd; daar wordt een hogere concentratie aangetroffen in het uitspoelende water. In de Zandregio is vrijwel geen verschil tussen uitspoelend water en slootwater wat betreft de verdeling van macro—ionen.

Concentratie kationen (blauw) en anionen (geel-rood) in het slootwater, gemeten in de periode 2008-2010, voor alle bedrijfstypen gecombineerd. Bicarbonaat, dat niet gemeten is, is niet opgenomen. 

In het slootwater is calcium minder dominant aanwezig dan in het uitspoelende water. Chloride daarentegen vormt in slootwater een belangrijker anion dan in het uitspoelend water.

Relatief aandeel van de kationen (blauw) en anionen (geel-rood) in de ionenbalans van het slootwater, gemeten in de periode 2008-2010, voor alle bedrijfstypen gecombineerd. Bicarbonaat is berekend als sluitpost van de balans. 

Bedrijfstype

Invloed van het bedrijfstype op de waterkwaliteit

De hoeveelheden gebruikte mineralen via bemesting verschillen per bedrijfstype, maar ook per grondsoortregio voor hetzelfde bedrijfstype. Deze verschillen in bemesting zijn van invloed op de waterkwaliteit. Soms blijkt echter dat de grondsoort op een bedrijf meer van invloed is dan de bemesting.

Invloed van het bedrijfstype op de uitspoeling van stikstof

Hoewel er op melkveebedrijven gemiddeld meer stikstof wordt toegediend dan op akkerbouwbedrijven, zijn de stikstofconcentraties op akkerbouwbedrijven in uitspoelend water en slootwater hoger dan op melkveebedrijven. 

Gemiddelde opgeloste stikstofconcentratie in het uitspoelende water (periode 2008 – 2010) als functie van het bedrijfstype in de Klei- en Zandregio

Gemiddelde opgeloste stikstofconcentratie in het slootwater (periode 2008 – 2010) als functie van het bedrijfstype in de Klei- en Zandregio

Deze lagere concentraties op melkveebedrijven zijn het gevolg van de min of meer permanente bodembedekking en langdurige opname van nutriënten door het gras. Op bedrijven waar kortstondig gewassen verbouwd worden vindt opname van nutriënten slechts in een beperkte periode plaats, terwijl wel steeds voldoende nutriënten beschikbaar moeten zijn voorafgaand en tijdens de groeiperiode van een gewas.

Hokdierbedrijven hebben gemiddeld de hoogste uitspoeling van stikstof. Dat kan verklaard worden door het grote aanbod van mest, het vaak betrekkelijk kleine landoppervlak, en het dominante landgebruik van het beschikbare areaal: verbouw van mais.

De figuren laten ook zien dat de stikstofconcentraties in het uitspoelend water gemiddeld hoger zijn dan in het slootwater.

In het LMMLandelijk Meetnet effecten Mestbeleid  worden de watermonsters gefiltreerd. Door dit filtreren wordt organisch materiaal (en daarmee een deel van het organische stikstof) voor een deel weggevangen. In het LMM wordt daarom opgelost totaal stikstof gerapporteerd.

Invloed van het bedrijfstype op de uitspoeling van fosfor

Fosfor komt zowel in organische als in anorganische (fosfaat) vorm voor. Voor bemesting wordt bij voorkeur de anorganische vorm gebruikt, omdat de stof dan direct voor de planten beschikbaar is. Fosfaat is relatief immobiel. Fosfaat ionen worden gemakkelijk geadsorbeerd aan metaal(hydr)oxiden. Deze adsorptie neemt toe met lagere pH.

Uit bovenstaande volgt dat de fosforconcentratie (P-totaal) in water voor een belangrijk deel bepaald wordt door de pH van het milieu en de aanwezigheid van metaal(hydr)oxiden.

De pH van het grondwater in de Zandregio is gemiddeld lager dan de pH in de Klei- of Veenregio. Daardoor wordt fosfaat voor een belangrijk deel geadsorbeerd. Om deze reden liggen in de Zandregio de fosforconcentraties in het uitspoelende water bij meer dan 50% van de watermonsters onder de detectielimiet. Hierdoor zijn de gevonden verschillen tussen bedrijfstypen in de Zandregio niet significant.

 Gemiddelde opgeloste fosforconcentratie in het uitspoelend water (2008 -2010) per bedrijfstype in de Klei-, Veen- en Zandregio.

In de Veenregio is de opgeloste fosforconcentratie het hoogst. Dit is het gevolg van de afbraak van organisch materiaal waardoor fosfor vrijkomt.

In de Kleiregio verschilt de gemiddelde opgeloste fosforconcentratie tussen akkerbouwbedrijven enerzijds, en melkvee-/overige bedrijven anderzijds. Dit verschil valt te verklaren uit het feit dat op akkerbouwbedrijven de hoeveelheid fosfor in de bemesting kleiner is dan op melkveebedrijven.

Het verschil in de opgeloste fosforconcentratie tussen bedrijfstypen zoals geconstateerd voor het uitspoelend water in de Kleiregio is ook zichtbaar in het slootwater.

Gemiddelde opgeloste fosforconcentratie in het slootwater (2008 -2010) per bedrijfstype in de Klei-, Veen- en Zandregio.

In de Veenregio is de opgeloste fosforconcentratie in het slootwater echter significant lager dan in het uitspoelende water. Dit is waarschijnlijk het gevolg van ‘verdunning’ door kwel van fosforarm grondwater.

De natuurlijke omstandigheden blijken meer bepalend zijn voor de fosforconcentraties in het water dan het bedrijfstype. Deze natuurlijke omstandigheden zijn de pH van het water, afbraak van organisch materiaal (gekoppeld aan zuurstofgehalte), en de beschikbaarheid van metaal(hydr)oxiden.

In het LMMLandelijk Meetnet effecten Mestbeleid  worden de watermonsters, voorafgaand aan de analyse in het laboratorium, gefiltreerd. Door dit filtreren wordt organisch materiaal (en daarmee een deel van het organisch gebonden fosfor) voor een deel weggevangen. In het LMM wordt daarom opgeloste totaal fosfor gerapporteerd.

Seizoen

Invloed van het seizoen op de waterkwaliteit

In het recente neerslagoverschot is een relatie tussen het seizoen en de concentratie aan nutriënten niet eenduidig. Hier spelen de meteorologische verschillen tussen individuele jaren een te grote rol. Bij slootwater echter zien we in de wintermaanden aanzienlijk hogere concentraties aan stikstof en nitraat en lagere fosforconcentraties dan gedurende de zomer.

Stikstof wordt 's zomers grotendeels opgenomen door algen en planten; daardoor zijn de concentraties aan stikstof laag. 's Zomers bevat slootwater minder zuurstof dan 's winters; het fosfaat dat 's winters aan ijzer is gebonden komt onder zuurstofarme condities vrij en verhoogt de fosfor concentratie in het slootwater.

Invloed van seizoen op de uitspoeling van stikstof

In het recente neerslagoverschot is een relatie tussen het seizoen en de concentratie aan nutriënten niet eenduidig. Hier spelen de meteorologische verschillen tussen individuele jaren een te grote rol. Bovendien wordt binnen het LMMLandelijk Meetnet effecten Mestbeleid niet in alle regio’s systematisch zowel ’s zomers als ’s winters gemonitord.

De gemiddelde opgelost stikstofconcentratie in het slootwater, zoals gemeten in zomer en winter is weergegeven. In slootwater meten we in de wintermaanden aanzienlijk hogere nitraat en opgelost stikstof-totaal concentraties dan ‘s zomers. De lage stikstofconcentratie in de zomer wordt waarschijnlijk veroorzaakt door opname door planten en andere organismen. 

stikstof in slootwater alle grondsoorten 2008-2010 zomer en winter

Gemiddelde opgelost stikstofconcentratie in slootwater, alle bedrijfstypen gecombineerd, periode 2008 - 2010

De gemiddelde ammoniumconcentratie in de Veenregio blijkt in de zomer gedaald, terwijl de concentratie van deze component in de andere regio’s niet verandert of zelfs stijgt. ’s Zomers worden de veensloten niet gevoed vanuit grondwater, maar uit gebiedsvreemd water; dit laatste blijkt ook uit de hogere chloride concentratie ’s zomers in de Veenregio. Dit is een mogelijke verklaring voor de lagere ammoniumconcentraties. 

Invloed van het seizoen op de uitspoeling van fosfor

Voor het uitspoelingswater zijn geen systematisch kwaliteitsgegevens, uitgesplitst naar zomer- en winterperiode, beschikbaar. Voor slootwater is deze informatie sinds 2008 wel beschikbaar.

In slootwater worden ’s zomers hogere opgelost forsforconcentraties gemeten dan ’s winters. Dit geldt voor zowel de Klei-, Veen- als Zandregio. Dit effect is omgekeerd aan wat gemeten wordt voor stikstof. Naar verwachting zijn de relatief hoge concentraties in de zomer het gevolg van hogere temperaturen en zuurstofarme omstandigheden. Hierdoor komt het fosfaat, dat ’s winter aan het slib gebonden zit, vrij.

fosfor in slootwater alle grondsoorten 2008-2010 zomer en winter

Gemiddelde opgelost fosfor-totaal concentratie in slootwater in de periode 2008 - 2010, alle bedrijfstypen gecombineerd.

Het verschil tussen winter- en zomersituatie is het kleinst in de Veenregio. De relatief lage zomerconcentratie in de Veenregio wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de toevoer van relatief voedselarm, gebiedsvreemd water.