Samengestelde peilgestuurde drainage

In dit artikel wordt stikgestaan bij samengestelde, peilgestuurde drainage. Wat is het voor drainagesysteem en wat zijn de voor- en nadelen voor teler en omgeving?

Inleiding

Drainage is een niet meer weg te denken maatregel ter verbetering van de waterhuishouding op landbouwpercelen. Vooral in de kleigebieden in Nederland is een goed werkende buisdrainage onmisbaar voor een adequate afvoer van overtollig water in natte perioden. Dit zorgt voor een beter economisch resultaat.

Drainage heeft echter ook een aantal belangrijke keerzijden.Door de intensieve drainage wordt soms onnodig veel water afgevoerd, met als gevolg watertekort in droge perioden en een grotere beregeningsbehoefte. Dit leidt tot opbrengstverlies of hogere kosten. Bovendien heeft drainage in de landbouw in sommige hoger gelegen delen van het land geleid tot ernstige verdroging van aangrenzende natuurgebieden.
Met drainage wordt water sneller afgevoerd, wat benedenstrooms kan leiden tot wateroverlast. Verder leidt snelle waterafvoer tot een grotere afvoer van nitraat en fosfaat uit meststoffen uit de bouwvoor naar het oppervlaktewater.

Met een systeem van 'samengestelde peilgestuurde drainage' heeft de boer de mogelijkheid op perceelsniveau water vast te houden door zelf het waterpeil in te stellen. Dit systeem heeft de potentie om voor een belangrijk deel aan deze bezwaren van drainage tegemoet te komen.

Wat is het?

Bij conventionele drainage is sprake van een vaste ontwateringsbasis. Wanneer het grondwaterpeil bijvoorbeeld door neerslag boven de drainbuizen stijgt, zullen deze gaan afvoeren naar de sloot. Naast de lagere waterspiegel zorgt drainage ook voor het uitblijven van de opbolling in het midden van het perceel (Figuur 1b).

Bij peilgestuurde drainage kan de ontwateringsbasis ingesteld worden. In de meeste eenvoudige vorm monden de drainbuizen uit in de sloot en wordt de ontwateringsbasis ingesteld met het slootwaterpeil (Figuur 1c). Instelling van het slootpeil is echter niet altijd mogelijk of ongewenst. Tevens worden dan ook de andere percelen beïnvloed.

Bij samengestelde drainage worden de drainbuizen ondergronds gekoppeld aan een verzameldrain (afbeelding 1).

Deze verzameldrain mondt uit in een verzamelput en deze put ontwatert uiteindelijk in de sloot (Figuur 1d). In deze put kan de ontwateringsbasis worden ingesteld en wordt het systeem peilgestuurd. De boer heeft hiermee de mogelijkheid onafhankelijk van het slootpeil het waterpeil in het perceel in te stellen.
Het regelen van het waterniveau in de put gebeurt bij de in Nederland gebruikte systemen meestal met het verticaal op de instroomopening schuiven van een PVC buis van een bepaalde lengte (zie afbeelding 2).

Voorwaarde is wel dat het slootpeil lager is dan de ontwateringsbasis. Met andere woorden; er valt niets in te stellen wanneer het slootpeil te hoog is.

Landbouwkundige voor- en nadelen

Met samengestelde peilgestuurde drainage kan water in het perceel worden vastgehouden. In principe zou dit kunnen leiden tot een hogere opbrengst. Hoewel erg afhankelijk van de grondsoort en bodemomstandigheden en verschillen van jaar tot jaar wordt op basis van modelonderzoek en praktijkervaring geschat dat met een goed beheerd systeem jaarlijks 15mm water kan worden vastgehouden. Dit komt ongeveer overeen met een beregeningsbeurt.

De verzameldrain van de samengestelde peilgestuurde drainage kan soms een afvoersloot vervangen. De sloot kan worden gedempt en er ontstaan grotere percelen. Naast de verbeterde waterhuishouding is dit een belangrijk voordeel voor de landbouw. Daarnaast wordt bespaard op slootonderhoud. Het onderhoud van de overgebleven sloten is bovendien gemakkelijker, omdat slechts enkele drainbuizen in de sloot uitkomen.

Samengestelde peilgestuurde drainage wordt vaak intensiever (kleinere afstand tussen de drainbuizen) en dieper aangelegd. In geval van verwachte sterke regenval kan op deze manier toch een snelle afwatering worden gerealiseerd. Plasvorming wordt zo voorkomen en daarmee ook het risico van oppervlakkige afspoeling. Door deze betere sturingsmogelijkheid kan de teler veel scherper sturen op het vasthouden van water in het perceel, zonder dat de risico’s op wateroverlast toenemen.

In beginsel is infiltratie in een systeem van samengestelde peilgestuurde drainagevrij eenvoudig. Als met infiltratie de grondwaterstand op peil kan worden gehouden, is dat efficiënter dan met bovengrondse beregening. Bij de aanleg moet wel rekening worden gehouden met de mogelijkheid tot infiltratie (de locatie van het inlaatpunt en uitlaatpunt, de stroomrichting en het verval binnen een drainageblok).

Tegenover de voordelen staan de hogere aanlegkosten van samengestelde peilgestuurde drainage. Een ander nadeel is dat de drainbuizen moeilijker te bereiken zijn, wat onderhoud en inspectie lastiger maakt, hoewel hier wel oplossingen voorhanden zijn. Daarentegen leert langjarige ervaring dat onderwaterdrainage zeker niet sneller vervuilt dan conventionele drainage.

Vermindering gebiedsverdroging

Uit modelonderzoek (zie bijlage) blijkt dat, ten opzichte van een ongedraineerd situatie, conventionele drainage leidt tot een veel lagere grondwaterstand (-30cm), terwijl met peilgestuurde drainage juist een gemiddeld hogere grondwaterstand kan worden gerealiseerd (+20cm). Naast de voordelen voor de landbouw helpt deze veel hogere grondwaterstand in het perceel bij het tegengaan van gebiedsverdroging.

In Nederland heeft Waterschap Peel en Maasvallei samengestelde peilgestuurde drainage op de kaart gezet als maatregel om de verdroging van het natuurgebied De Groote Peel tegen te gaan. In het aangrenzende landbouwgebied staat het waterschap alleen nog samengestelde peilgestuurde drainage toe. In de loop der jaren wordt het systeem tot tevredenheid van de gebruikers op een steeds groter areaal toegepast. Naar verwachting leidt de verminderde ontwatering door de landbouw tot een gemiddelde verhoging van de grondwaterstand in het natuurgebied van ongeveer 10 cm.

In het Veenweidegebied heeft op proefboerderij Zegveld langjarig onderzoek uitgewezen dat een hoog slootpeil in combinatie met onderwaterdrainage resulteert in een vlakkere waterspiegel in het perceel (minder opbolling) en minder perioden met wateroverlast in het jaar. Hiermee wordt daling van het maaiveld door oxidatie voorkomen en wordt ook de landbouwkundige waarde verbeterd.

Verbetering waterkwaliteit

Uit modelberekeningen blijkt dat met peilgestuurde drainage veel minder nitraat uitspoelt dan met conventionele drainage. Dit blijkt ook uit verschillende veldexperimenten in de Verenigde Staten en Canada. De lagere afgevoerde vracht aan nitraat wordt vooral veroorzaakt door de lagere waterafvoer via de drains en niet zozeer door een lagere nitraatconcentratie.

Het gunstige effect van peilgestuurde drainage op de uitspoeling van fosfaat is minder eenduidig. Uit modelberekeningen blijkt dat de fosfaatbelasting niet altijd gunstiger is bij samengestelde peilgestuurde drainage. Door de mogelijkheid om sneller af te voeren zal de bouwvoor minder vaak waterverzadigd zijn. Daardoor raakt minder fosfaat in oplossing en zal ook minder uitspoelen via de bodem naar het oppervlaktewater. Ook door minder oppervlakkige afspoeling zal minder fosfaat in de sloot terechtkomen.

Wellicht zijn voor de vermindering van de fosfaatuitspoeling aanvullende maatregelen nodig. Een mogelijkheid is het toepassen van een absorberende stof in het omhulselmateriaal van de drainbuizen of het plaatsen van 'vangbakken' bij de verzamelput, waar het water door een (ijzer-)filter wordt geleid. Deze en andere vormen van zuiveringstechnologie op locatie worden onderzocht in het project 'Puridrain'.

Onder optimale groeiomstandigheden zal het gewas de toegediende meststoffen beter benutten. Zo heeft een betere waterhuishouding indirect, via een optimale gewasgroei, ook een gunstige invloed op de waterkwaliteit.

Peilgestuurde drainage heeft dus in potentie een gunstig effect op de kwaliteit van het oppervlaktewater. Deze verwachtingen zijn gebaseerd op buitenlands onderzoek en modelonderzoek voor de Nederlandse situatie. In lopende veldonderzoeken worden deze verwachtingen onder Nederlandse omstandigheden verder onderzocht en onderbouwd .

Waar staan we?

Onderzoek

In buitenland zijn veel toepassingen van samengestelde peilgestuurde drainage bekend. Alleen al om het feit dat de percelen vaak hellend zijn en er weinig sloten aanwezig zijn betekent draineren in het buitenland vaak dat dit samengesteld en peilgestuurd gebeurt.
Vooral in Verenigde Staten is veel langjarig onderzoek gedaan naar drainagesystemen, veelal opgezet door de nationale overheid ter vermindering van de nutriëntenbelasting van het Mississippi Basin (in de Golf van Mexico). Hier worden gunstige resultaten behaald met de waterkwaliteit en de gewasopbrengsten. Nu wordt samengestelde peilgestuurde drainage in de Verenigde Staten beschouwd als Goede Landbouw Praktijk.

De situatie in het buitenland is niet 1:1 toepasbaar in Nederland vanwege bijvoorbeeld klimatologische verschillen, hydrologische verschillen en verschillen in landbouwsysteem. In modelonderzoek wat is opgezet voor de Nederlandse situatie zijn een vermindering van de nitraatbelasting en een hogere beschikbaarheid van water berekend door een gemiddeld hogere grondwaterstand. De resultaten voor fosfaat zijn niet eenduidig. De werkelijke effecten in het veld voor de Nederlandse situatie zullen vervolgens middels langjarige experimenten moeten worden onderzocht.

Systematisch onderzoek naar de geclaimde voordelen voor waterkwantiteit, waterkwaliteit en voor de landbouw is rond 2006 opgestart. Op verschillende locaties met verschillende grondsoorten wordt het effect onderzocht van peilgestuurde drainage op de uitspoeling van fosfaat en stikstof.
In een proef te Ospel op zandgrond wordt 'normaal' en verdiept aangelegde peilgestuurde drainage vergeleken. Verder lopen er proeven in Westelijk Noord-Brabant en in Zeeland op kleigrond. In Haghorst (Noord-Brabant) wordt infiltratie in een samengestelde drainagesysteem op een melkveebedrijf gevolgd. De eerste resultaten van deze proeven zijn binnenkort te verwachten.

Voorbeelden uit de praktijk

Ondanks de sporadische onderzoeksresultaten onder Nederlandse omstandigheden, wordt samengestelde peilgestuurde drainage hier en daar al langer toegepast. Het oudste voorbeeld is te vinden in de bollenteelt op de Noord-Hollandse geestgronden, waar het systeem al verschillende decennia tot tevredenheid functioneert.

Uit een enquête onder 30 agrariërs uit Limburg, Noord-Brabant en Zeeland, die samengestelde peilgestuurde drainage gebruiken, bleek dat men overwegend tevreden tot zeer tevreden is over het systeem. De mogelijkheid tot het zelf regelen werd het meest gewaardeerd; door het hele seizoen worden voordelen ervaren, maar vooral in het voorjaar.
Een aantal kanttekeningen werd gemaakt. Door variatie in het perceel kunnen natte plekken ontstaan. Sommige telers ervoeren het door het waterschap voorgeschreven peil als te hoog. Op makkelijk doorlaatbare gronden kan water niet worden vastgehouden en na een droge periode zakte het water te diep weg. Ook de hogere kosten van het systeem zijn een nadeel.

De laatste jaren wordt steeds meer praktijkervaring opgedaan door telers, veelal in samenwerking met de waterschappen. De waterschappen spelen een stimulerende rol door de aanleg van pilots, demo’s en experimenten.

Conclusies

Samengestelde peilgestuurde drainage maakt scherpe sturing op een hoger waterpeil in het perceel mogelijk, zonder dat dat leidt tot meer risico’s op wateroverlast. Voor agrariërs zijn de belangrijkste voordelen van samengestelde peilgestuurde drainage in vergelijking met conventionele drainage:

• Sturingsmogelijkheid op perceelsniveau;
• Waterconservering in het voorjaar, waardoor in de zomer minder beregening nodig is;
• Betere benutting van nutriënten;
• Kan resulteren in meeropbrengst;
• Minder sloten nodig;
• In bepaalde gevallen mogelijkheid tot infiltratie.

Voor de waterbeheerder heeft samengestelde peilgestuurde drainage voordelen als alternatief voor conventionele drainage. Deze voordelen zijn alleen te behalen onder de voorwaarde dat het systeem goed is aangelegd en ook goed wordt beheerd:

• Tegengaan van gebiedsverdroging;
• Verbetering van de kwaliteit van het oppervlaktewater voor nitraat en mogelijk fosfaat;
• Gelijkmatiger waterafvoer mogelijk;
• Minder pieken in nutriëntenbelasting;
• Minder afspoeling.