project

Waterwijzer Landbouw

Expert(s):
dr.ir. Ruud Bartholomeus

  • Startdatum
    01 sep 2012
  • Einddatum
    30 sep 2018
  • Opdrachtgever
    STOWA, namens Rijkswaterstaat, provincie Utrecht, provincie Zuid-Holland, AdviesCommissie Schade Grondwater (ACSG), VEWIN, Zoetwatervoorziening Oost Nederland (ZON), LTO, Ministerie van LNV
  • samenwerkingspartner(s)
    Wageningen Environmental Research, De Bakelse Stroom, Wageningen Livestock Research

Gedurende vele jaren is aangedrongen op vervanging van de HELP- en TCGB-tabellen als methode voor het berekenen van opbrengstdepressie in de landbouw in relatie tot waterhuishouding. De tabellen zijn namelijk gebaseerd op verouderde gegevens, de huidige landbouwpraktijk is er niet in verwerkt, de tabellen zijn ook niet reproduceerbaar en bijvoorbeeld niet te gebruiken voor het doorrekenen van klimaatscenario’s. Zodoende is onder auspiciën van STOWA een breed draagvlak gerealiseerd voor het ontwikkelen van Waterwijzer Landbouw: een methodiek voor het bepalen van landbouwschade in afhankelijkheid van agrohydrologische omstandigheden, gebaseerd op het agrohydrologische model SWAP en het gewasgroeimodel WOFOST. Daarmee kunnen ook klimaatscenario’s worden doorgerekend zodat ook klimaatrobuuste schaderelaties kunnen worden verkregen.

Het doel is dat Waterwijzer Landbouw voor de waterbeheerders van Nederland het instrumentarium is voor vraagstukken rond hydrologie en landbouw. Waterwijzer Landbouw is geschikt voor het bepalen van klimaatbestendige relaties tussen waterhuishoudkundige condities en gewasopbrengsten waarbij droogte-, nat- en zoutschade wordt onderscheiden. Het systeem is bedoeld ter vervanging van de huidige beschikbare systemen, zoals HELP- en TCGB-tabellen, Agricom en Waternood en is gekoppeld met een werkwijze voor het berekenen van het economisch effect voor de agrariër. Waterwijzer Landbouw is daarmee een instrument dat onder meer gebruikt kan worden voor het doorrekenen van peilbesluiten en inrichtingsplannen en voor het bepalen van de invloed van grondwateronttrekkingen op gewasproductie. Nadere informatie en eerdere publicaties over het project zijn te vinden op www.waterwijzer.nl.

Probleemstelling en achtergrond

Zoals verwoord in het projectenoverzicht van de Deltaproof midterm review (STOWA, 2013): “Om veranderingen in waterbeheer te vertalen naar wijzigingen van landbouwopbrengsten zijn in Nederland drie methodes operationeel: de HELP-tabellen, de TCGB-tabellen en Agricom. De landbouworganisaties, de waterschappen en de drinkwaterbedrijven hebben lange tijd aangedrongen op een herziening van deze methoden, omdat ze gewoonweg verouderd zijn. Zo is de bepaling van nat- en droogteschade gebaseerd op verouderde meteorologische data en gewasgegevens. Bovendien geven de methoden alleen inzicht in langjarig gemiddelde schades. Zoutschade is niet of beperkt in de modellen verwerkt. Bovenal zijn de bestaande modellen ongeschikt om de gevolgen van een steeds grilliger wordend klimaat in de berekeningen mee te nemen…”

Onder auspiciën van STOWA is een breed draagvlak gerealiseerd voor het ontwikkelen van een methodiek voor het bepalen van effect op landbouwproductie van hydrologische omstandigheden; deze methode is gebaseerd op het agrohydrologische model SWAP en het gewasgroeimodel WOFOST. Daarmee kunnen ook klimaatscenario’s worden doorgerekend, zodat ook klimaatrobuuste relaties kunnen worden verkregen. In het project Waterwijzer Landbouw heeft een consortium van een groot aantal partijen gewerkt aan een praktische methode om niet alleen effecten op gewasgroei, maar ook effecten op economische gevolgen in beeld te brengen.

Het project Waterwijzer Landbouw is gestart in het najaar van 2012 en er is toegewerkt naar een release in september 2018.

Fases in het project

In de periode september 2012 – april 2013 is de eerste fase van het project uitgevoerd onder de titel ‘actualisatie schadefuncties landbouw’ met KWR als penvoerder. Hierover rapporteerden  ‘Bartholomeus et al. (2013). Het resultaat van deze eerste fase is een operationele SWAP-versie waarmee directe effecten van droogte, zuurstoftekort en zout in de wortelzone kunnen worden berekend in de vorm van reductie van gewasverdamping. Tevens is een eerste aanzet gegeven voor metamodellen, of eigenlijk grafieken waaruit per bodemtype de schade kan worden afgelezen als functie van een grondwaterkarakteristiek of zoutgehalte. Voor een aantal voorbeelden is het instrument gebruikt voor berekening van directe schade, waarbij langjarige gemiddelden kunnen worden berekend alsmede verschillen tussen jaren en variatie in weer binnen een jaar in beeld kunnen worden gebracht. Ook zijn voorbeeldberekeningen uitgevoerd voor twee klimaatscenario’s.

Al in deze fase is aandacht besteed aan de meerwaarde van de koppeling met een gewasgroeimodel en hoe indirecte schade-effecten kunnen worden meegenomen. Het is namelijk belangrijk om van berekening van het effect op gewasverdamping een stap te kunnen maken naar het effect op gewasopbrengst en ten slotte naar een actuele opbrengst in de landbouwpraktijk. Voor het landbouwbedrijfsleven spelen indirecte effecten zoals verkort groeiseizoen door beperkte bewerkbaarheid of verminderde gewaskwaliteit of blijvend structuurbederf een grote rol en die effecten komen tot uiting in het bedrijfsinkomen. Het is dus noodzakelijk om deze aspecten mee te nemen in de methodiek.

De begeleidingsgroep onder voorzitterschap van STOWA besloot om in 2013 eerst over te gaan tot een tussenfase, namelijk een plausibiliteitstoets van het opgeleverde SWAP (fase 2a). Hack-ten Broeke et al. (2013) brachten hierover een notitie uit waarna keuzes zijn gemaakt voor fase 2. In fase 2 is een koppeling gerealiseerd met het gewasgroeimodel WOFOST. Fase 2 resulteerde zodoende in een instrument dat niet alleen verdampingsreductie, maar juist ook de gewasopbrengstreductie kan berekenen. In eerste instantie is dit uitgewerkt voor gras, aardappel en maïs (Kroes et al., 2015).

In fase 3 van Waterwijzer Landbouw lag de focus op de melkveehouderij, dus met alleen aandacht voor grasland en maïs. Hiervoor is een koppeling gerealiseerd van SWAP-WOFOST met BBPR (BedrijfsBegrotingsProgramma Rundvee) om indirecte schade en bedrijfsvoering mee te kunnen nemen bij de schadeberekeningen. Ook deze koppeling SWAP-WOFOST-BBPR is getoetst aan de hand van een beperkt aantal bedrijfstypen. In het rapport over fase 3 is deze plausibiliteitstoets beschreven samen met enkele voorbeeldberekeningen (Knotters et al., 2017). Voor de melkveehouderij is bovendien een complete set metamodellen afgeleid voor alle bodemtypen van de bodemfysische eenhedenkaart (BOFEK), voor meerdere klimaatscenario’s en voor de gewassen gras en maïs. Tenslotte is in fase 3 extra aandacht besteed aan de effecten van onderwaterdrainage op de reductie van gewasproductie door natschade en droogteschade voor de specifieke omstandigheden van de veenweiden in Utrecht en Zuid-Holland.

De in fase 3 ontwikkelde prototypen voor gras en snijmaïs zijn gebruikt voor enkele pilottoepassingen voor een gebied in oost-Nederland (De Vecht) en zuid-Nederland (De Raam) zoals beschreven door Heinen et al. (2017). De lessen die we hieruit hebben geleerd zijn opgepakt in het vervolgtraject.

In de laatste fases van Waterwijzer Landbouw is aandacht besteed aan akkerbouwteelten, vollegrondsgroenten en fruit- en boomteelt, aan een verdere invulling van de aanpak van zoutschade en toetsing daarvan (Mulder et al., 2018), het uitwerken van de metarelaties voor alle gewassen, koppeling met economische berekeningen om te komen van gewasopbrengst in kg/ha naar financiële opbrengst in € en tenslotte aan een tool voor de gebruikers.

Waterwijzer Landbouw: praktisch toepasbare tools

Met de simulatiemodellen SWAP-WOFOST kan de gebruiker specifieke situaties (zowel in ruimte als in tijd) doorrekenen en bijvoorbeeld het effect van extreme weersomstandigheden op de gewasopbrengst gedetailleerd analyseren. Voorbeelden van zulke maatwerkberekeningen met SWAP-WOFOST zijn gegeven in Hack-ten Broeke et al. (2016).

Om maatwerkberekeningen met SWAP-WOFOST te kunnen uitvoeren is specialistische kennis vereist. Bovendien wordt SWAP-WOFOST toegepast op perceelsschaal en is het instrument minder geschikt voor ruimtelijke analyses. Om bij de toepassing van Waterwijzer Landbouw simulaties met SWAP-WOFOST te kunnen omzeilen zijn relaties tussen grondwaterkarakteristieken, bodemtypen (bodemfysische eenheden cf. BOFEK2012) en opbrengsten afgeleid op basis van een groot aantal gedetailleerde SWAP-WOFOST-simulaties. Deze metarelaties vergemakkelijken de vertaling van waterhuishoudkundige condities naar opbrengsten aanzienlijk. Grondwaterstanden worden via de metarelaties direct vertaald naar opbrengstderving. De metarelaties, samengebracht in de WWL-tabel, geven zowel langjarig gemiddelde dervingspercentages voor verschillende gewassen, als resultaten voor een specifiek droog of nat jaar. Het gebruik van ‘metarelaties’ is overigens eerder uitgevoerd: de HELP-tabellen en TCGB-tabellen zijn voorbeelden van eenvoudige metarelaties.