Opbouw van de cursus - B-ware

Veenoxidatie en waterkwaliteit in het
veenweidegebied: pompen en verzuipen?
–
Alfons Smolders, Jose van Diggelen, Johan Loermans, Gijs van Dijk,
Moni Poelen, Mark van Mullekom, Monique van Kempen, Hilde Tomassen,
Emiel Brouwer, Leon Lamers, Jan Roelofs
Onderzoekcentrum B-WARE
2013
2002/2003
Veenweidegebied nu
Laag Nederland 1000 jaar geleden
Bodemdaling door ontwatering en veenoxidatie
O2
C
CO2
C
C
H2O C H2O
C H2O C
H2O C H2O
C H2O C
H2O
en vervening……………..
Bodemdaling en zeespiegelstijging
Uit: Meulenkamp e.a. 2007,
Alterra rapport 1535
Nederland zakt weg!
De verwachte daling en stijging van
het oppervlak van Nederland voor het
jaar 2050 ten opzichte van de huidige
situatie (bron: Rijkswaterstaat, NAM).
De zeespiegel stijgt momenteel met
ongeveer 20-100 cm per eeuw ten
opzichte van het dalende
landoppervlak.
Door voormalige invloed van de zee is het
veen vaak rijk aan zwavel
Veenafbraak gaat door
Mest
NH4
NO3
P
O2
Organisch Materiaal
CO2
Fe(III)OOH-P
Fe2+
FeSx
SO42-
aeroob
anaeroob
Organisch Materiaal
S2N2
FeSx
Fe2+
CO2
Vaste bodemfracties
NH4
P
Aerobe afbraak leidt ook tot anaerobe
veenafbraak
Zuurstof
Zuurstof
Aerobe afbraak
Aerobe afbraak
Sulfaat/Nitraat
Sulfaat/Nitraat
Anaerobe afbraak
Anaerobe afbraak
Intact veen
Intact veen
100
250
80
200
60
40
Klaver
Snijder 2
20
Totaal-Fe (mmol L-1)
Organisch Stof (%)
Bodemchemie percelen
0
Klaver
150
Snijder 2
100
50
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250
0
25
50
75
Diepte (cm)
100 125 150 175 200 225 250
Diepte (cm)
300
30
Klaver
Klaver
Snijder 2
25
Totaal-P (mmol L-1)
Totaal-S (mmol L-1)
Snijder 2
200
100
0
20
15
10
5
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250
Diepte (cm)
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250
Diepte (cm)
Fosfor en Zwavel voorraden in de bodem
Bulkvoorraad (in kg per hectare) van P (fosfor) en
zwavel in de bovenste 50 cm van de bodem
(groene balk) en in de hieronder liggende nog
intacte veenlaag (+ 240 cm) voor 4 locaties uit het
Wormer- en Jisperveld. De getallen boven de grijze
balkje geven de gemiddelde hoeveelheid P of S
die vrijkomt bij mineralisatie van 0,5 cm intact veen.
Balans voor meststof P op veenweidegrond opgesteld naar aanleiding van het
DOVE onderzoek (Plette et al. 2004). Vlietpolder.
Interne redox-processen
Dieper in bodem is meer opgelost P aanwezig
Vanwege uitspoeling en slechte P binding
30
90
Totaal-P
80
25
70
20
60
50
15
40
10
30
20
5
10
0
0
50
100
150
200
Diepte vanaf maaiveld (cm)
250
0
300
P in porievocht (µmol L -1)
P concentratie in (mmol L-1)
P in porievocht
Sulfaat
Fosfor
IJzer
250
30
Gem P conc. bij gw stand
25
200
20
150
15
100
10
50
5
0
totaal-P bodem (mmol/liter bodem)
P-concentratie bij gemid. Waterstand
(µmol/liter)
Totaal-P bodem
Lagere waterstanden meer
uitspoeling van sulfaat
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Diepte onder maaiveld (cm)
1600
Sulfaar-concentratie bij gemid.
Waterstand (µmol/liter)
450
Gem sulfaat conc. bij gw stand
400
Totaal-S bodem
1400
350
1200
300
1000
250
800
200
600
150
400
100
200
50
0
0
0
5
10
15
20
25
Diepte onder maaiveld (cm)
30
35
totaal-S bodem (mmol/liter bodem)
1800
Hoger waterstanden meer P
uitspoeling
Effecten sulfaat op P nalevering
Waterlaag zuurstofrijk
Waterlaag sulfaatrijk
P
O2
SO4
2- O
P
2
Fe2+
Feox P
FeoxP
FeS
Fe2+
Waterlaag zuurstofarm
P
FeoxP
P
Fe2+
SO42Org. materiaal
Blauw: waterlaag
Oranje: geoxideerd toplaagje sediment
Grijs anaeroob deel onderwaterbodem
P
Fe2+
P
S2Org. materiaal
Org. materiaal
Flexpeil ronde hoep: Gemiddeld natter en veel
minder inlaat
Effecten flexibel peil Ronde Hoep
Chloride
Alkaliteit
Sulfaat
Effecten flexibel peil Ronde Hoep
Fosfor
Zuidelijk deel: inundatie in 2012
Flexpeil middelpolder (isolatie-effect groot)
Effecten opwerveling bodemdeeltjes
(Wormer- en Jisperveld)
Troebel water
(3 µM P)
Enclosure
Chara globularis
Helder water
(3 µM P)
FLAB
Ecology and society 1999
Searching Explanations of Nature in the Mirror World of Math
By Marten scheffer
Voorstel experiment
Winderbrekers en baggerschermen
Introductie bodem uit Chara vegetatie (diasporen)
Optioneel: beijzering om sulfide toxiciteit ter verminderen (?)
Vestiging Chara vegetatie:
Voorkomt opwerveling
Nieuwe stabiele heldere toestand?
Verlaagd P concentraties
Remt Algengroei
Natuurontwikkeling: plaggen en vernatten
Enkele foto’s in de Oosterpolder (Groningen) waar de veenmosgroei
reeds op gang is gekomen na afplaggen van de toplaag, vooral met
soorten die voorkomen onder meer gebufferde omstandigheden.
Verschraling????
Verschralingsduur in jaren, naar gemiddeld 5 mmol fosfor per liter bodem
Uitmijnen is niet goed mogelijk op drassige veengrond
Netto verschraling in kg P ha jaar
10
20
30
Snijder 1
119
60
40
Snijder 2
133
66
44
Klaver
73
37
24
Bijltje Bark
109
54
36
40
30
33
18
27
80
15
17
9
14
Eutrofiering: kroosdekken vaak Azolla filiculoides
Afkomstig uit het Westen van Centraal en Noord-Zuid Amerika
Sinds1870-1880 in Europa en Nederland
Maar kwam voor laatste ijstijd ook in Europa voor.
Nu wereldwijde verspreiding!!!!!!!!!
Azolla:
•Groene meststof (Rijst cultuur)
•Groene energie (biogas/biodiesel)
•Veevoer
Invasive species requiring compulsory control. Any
specimens of Category 1 listed species need, by
law, to be eradicated from the environment.
Beetles help to control invasive water plant
28th June 2012
Thousands of tiny weevils are to be released into
a river near Boston, Lincolnshire, to reduce the
volume of Azolla, also known as the fairy or water
fern, growing there.
If you can't beat them, join them!!
Netto verschraling in kg P ha jaar
40
80
Snijder 1
30
15
Snijder 2
33
17
Klaver
18
9
Bijltje Bark
27
14
Azolla boeren:
Waterberging en Nihileren veenafbraak
Openheid landschap blijft intact.
Fosforonttrekking aan bodem (op langere termijn kansen voor natuur)
Waardevol product (groene meststof, biogas)
Azolla groeit ook goed onder matig-brakke omstandigeheden
Verbrakking: historische invloed van de zee is verdwenen
Gevolg: verzoeting en sterke
afname karakteristieke
brakwatersoorten (zowel flora
als fauna)
Effecten verbrakking waterkwaliteit?
Effecten verbrakking waterkwaliteit?
Water laag
O2
SO42CO2
SO42-
PO43Fe3+
Org. Mat.
PO43-
O2
Fe2+
SO42-
Na+
S2-
FePO4
Sediment toplaag
Fe2+
Org. Mat.
PO4
FeSx
FeOOH-P
3-
Na+
Ca-P
Ca2+
Anaeroob sediment
Bodemadsorptie
complex
O2
NH4
NO3
+
Waterlaag
Na+
-
CO2
Org. Mat.
NH4+
O2
NO3-
Sediment toplaag
NO3-
N2
Na+
Org. Mat.
Anaeroob sediment
NH4+
Bodemadsorptie
complex
Problemen zijn groot
Sulfaat
of
fosfaat
Maar er liggen ook kansen maar dan moeten we wel maatregelen durven nemen.
Het veen(weide)landschap is continu aan veranderingen onderhevig geweest.
Dank voor Uw aandacht……………..