project

Waterwijzer Landbouw

Expert(s):
dr.ir. Ruud Bartholomeus

  • Startdatum
    01 sep 2012
  • Einddatum
    30 sep 2018
  • Opdrachtgever
    Breed consortium onder aanvoering van Stowa
  • samenwerkingspartner(s)
    STOWA, Rijkswaterstaat, provincie Utrecht, provincie Zuid-Holland, AdviesCommissie Schade Grondwater (ACSG), VEWIN, Zoetwatervoorziening Oost Nederland (ZON), LTO, Brabant Water, Vitens, Wageningen Environmental Research, Ministerie van LNV, De Bakelse Stroom, KWR en Kennisprogramma Lumbricus

Waterwijzer Landbouw: instrumentarium voor kwantificeren van effecten van waterbeheer en klimaat op landbouwproductie. Waterwijzer Landbouw is een methode voor het bepalen van het effect op landbouwproductie door veranderingen in hydrologische omstandigheden. Deze veranderingen kunnen veroorzaakt worden door bijvoorbeeld waterbeheer, herinrichtingsprojecten, (drink)waterwinningen, maar ook door het klimaat. Bestaande beoordelingssystemen, zoals de HELP-methode, zijn gebaseerd op verouderde gegevens en houden geen rekening met de effecten van de gevolgen van klimaatverandering op landbouwopbrengsten. Waterwijzer Landbouw doet dat wel en kan gebruikt worden voor het vaststellen van landbouwopbrengstderving (schade), maar ook voor het optimaliseren van de waterhuishouding op zowel lokale, regionale als nationale schaal onder veranderende (klimaat)omstandigheden. Hiermee kan de Waterwijzer bijdragen om tot een klimaatrobuuste inrichting van gebieden te komen. Ondanks dat het hart van Waterwijzer Landbouw is gebaseerd op complexe processen in het bodem-water-plant-atmosfeer systeem, is het toch eenvoudig toepasbaar.

Belang: vertalen agrohydrologische condities naar landbouwopbrengsten

Het doel is dat Waterwijzer Landbouw voor de waterbeheerders van Nederland hét instrumentarium is voor vraagstukken rond hydrologische condities en landbouwopbrengsten. Waterwijzer Landbouw geeft klimaatbestendige relaties tussen waterhuishoudkundige condities en gewasopbrengsten waarbij droogte-, zuurstof- en zoutstress worden onderscheiden. Het systeem is bedoeld ter vervanging van de huidige veelvuldig toegepaste systemen, zoals HELP- en TCGB-tabellen, AGRICOM en Waternood. Het 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 de effecten van peilbesluiten en inrichtingsplannen en voor het bepalen van de invloed van grondwateronttrekkingen op gewasproductie. Ook kan het inzicht verschaffen in de effecten van klimaatverandering onder overigens gelijkblijvende omstandigheden (‘Wat gebeurt er als ik niks doe?’). De landbouworganisaties, de waterschappen en de drinkwaterbedrijven hebben lange tijd aangedrongen op een herziening van de huidige gangbare systemen, omdat ze verouderd zijn en daarmee inmiddels mogelijk onjuiste uitkomsten geven. Zo is de bepaling van effecten van vernatting en verdroging gebaseerd op verouderde kennis, en historische meteorologische data en gewasgegevens. Bovendien geeft de HELP-methodiek alleen inzicht in langjarig gemiddelde effecten. Zoutschade is niet of beperkt in de modellen verwerkt. Bovenal zijn de bestaande systemen ongeschikt om de gevolgen van een steeds grilliger wordend klimaat in de berekeningen mee te nemen. Met Waterwijzer Landbouw is de meest recente stand van kennis geoperationaliseerd in een modelinstrumentarium en een praktisch toepasbare tool. Met deze tool kunnen veranderingen in het waterbeheer en eventueel in klimaat vertaald worden naar landbouwopbrengsten en opbrengstdervingen.

Aanpak: van wetenschap naar praktijk

Om de gevolgen van klimatologische en/of waterhuishoudkundige veranderingen op het functioneren van planten te beoordelen moeten de essentiële processen die de wisselwerking tussen bodem, water, plant en atmosfeer beschrijven expliciet beschouwd worden. Deze proceskennis is geoperationaliseerd en getoetst aan praktijkgegevens. Voor de meest gangbare landbouwgewassen worden directe effecten in Waterwijzer Landbouw bepaald door simulaties met het hydrologische model voor de onverzadigde zone SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant), gekoppeld met het dynamisch gewasgroeimodel WOFOST (WOrld FOod Studies). Voor overige gewassen wordt de eenvoudige gewasmodule van SWAP gebruikt. De toestand in de bodem met betrekking tot droogte, zuurstofbeschikbaarheid en zoutgehalte bepaalt of er transpiratiereductie en derving in gewasopbrengst zal optreden. Dit noemen we de directe effecten.Waterwijzer Landbouw houdt ook rekening met indirecte effecten, zoals uitgestelde zaai- of oogsttijdstippen als gevolg van verminderde draagkracht van de bodem bij te natte omstandigheden of vertraagde gewasopkomst in het geval van een koud voorjaar. Voor economische berekeningen is een koppeling gemaakt met het BedrijfsBegrotingsProgramma Rundvee (BBPR) (voor melkveehouderij) en de KWIN-database (voor Akkerbouw en Vollegrondsgroenten).  Om bij de toepassing van Waterwijzer Landbouw simulaties met het complexe modelinstrumentarium SWAP-WOFOST te kunnen omzeilen zijn relaties tussen grondwaterkarakteristieken, bodemtypen en opbrengsten afgeleid op basis van een groot aantal gedetailleerde SWAP-WOFOST-simulaties. Zo zijn uitkomsten uit de gedetailleerde procesmodellen eenvoudig toepasbaar gemaakt via zogenaamde metarelaties. Deze zijn eenvoudig en snel toe te passen als nabewerking op de uitkomsten van een grondwatermodel, zowel op regionale als op landelijke schaal. Deze metarelaties zijn afgeleid voor de vijf KNMI hoofdstations (huidig klimaat: 1981-2010), het KNMI klimaatscenario WH en de 72 bodemfysische eenheden (BOFEK2012) van Nederland. Met de procedures voor het afleiden van metarelaties is het ook mogelijk om voor een specifiek gebied, met een meer gedetailleerde bodembeschrijving, op maat gesneden metarelaties af te leiden.

Resultaten: Waterwijzer Landbouw – praktisch toepasbare tools

Met de beschikbaar gestelde simulatiemodellen SWAP-WOFOST (http://swap.wur.nl) kan de gebruiker ook zelf specifieke situaties (zowel in ruimte als in tijd) doorrekenen of door laten rekenen. Bijvoorbeeld als men het effect van bepaalde extreme weersomstandigheden op de opbrengst van een specifiek gewas gedetailleerd wil analyseren. Om maatwerkberekeningen met SWAP-WOFOST te kunnen uitvoeren is echter wel specialistische kennis vereist. Bovendien wordt SWAP-WOFOST toegepast op perceelschaal en is het modelinstrumentarium minder geschikt voor ruimtelijke analyses. Echter, voor ruimtelijke analyses vergemakkelijken de afgeleide metarelaties de vertaling van hydrologische condities naar opbrengsten aanzienlijk. Grondwaterstanden worden via de metarelaties direct vertaald naar opbrengstderving. De metarelaties, samengebracht in de WWL-tabel, geven zowel langjarig gemiddelde opbrengstdervingen voor verschillende gewassen, als resultaten voor een specifiek jaar, bijvoorbeeld een droog of een nat jaar. Prototypen van Waterwijzer Landbouw zijn gebruikt voor enkele pilottoepassingen; de lessen die hierbij geleerd zijn, zijn meegenomen in de verdere ontwikkeling van het modelinstrumentarium. Onder auspiciën van STOWA is een breed draagvlak gerealiseerd voor het ontwikkelen van Waterwijzer Landbouw en heeft een consortium van een groot aantal partijen eraan samengewerkt. Daarmee is een aanzienlijk draagvlak gecreëerd dat de implementatie van Waterwijzer Landbouw moet bevorderen. Het is de bedoeling dat Waterwijzer Landbouw toegepast zal worden door bijvoorbeeld waterschappen, provincies, de Adviescommissie Schade Grondwater (ACSG), Rijkswaterstaat en adviesbureaus en (indirect) de ministeries LNV en I&W en het Deltaprogramma Zoetwater. Het modelinstrumentarium kan door verschillende gebruikers worden toegepast voor verschillende vraagstukken en met verschillende doelen, maar de relatie tussen hydrologische condities en landbouwproductie staat centraal. Waterwijzer Landbouw is zo opgesteld dat nieuwe inzichten, proceskennis en verbeterwensen kunnen worden ingebouwd. Zo kan dan ook steeds voorzien worden in een actueel en adequaat presterend modelinstrumentarium. Waterwijzer Landbouw is vrij beschikbaar via www.waterwijzer.nl.