Bepalen van procesfactoren voor oppervlaktewater en grondwater ter evaluatie van de nitraatstikstofresidu-norm

De gegevens die in deze studie werden gebruikt zijn enerzijds aangeleverd door de VLM-Mestbank, met name de nitraatresidumetingen in de periode van 2000 t/m 2008 (percelen met BO Water), de Mestbankcontrolemetingen en opvolgstalen van 2004 t/m 2008, de perceelsgegevens en de bedrijfsgegevens voor dezelfde perioden. Anderzijds werd ook intensief gebruik gemaakt van de databank nitraatresidumetingen van de Bodemkundige Dienst van België, de gegevens omtrent de zuurtegraad en het humusgehalte van de bodem, het gebruik van organische bemesting en groenbemesters, enz.. Daarnaast werden nog bijkomend een groot aantal meteo- en bodemgegevens verzameld. Uit al deze datasets werden 37 variabelen gegenereerd waarvan de invloed op of het verband met het nitraatresidu geanalyseerd werd (beschrijvende analyse) en die vervolgens gebruikt werden om een voorspellend model op te stellen voor het nitraatresidu (MANCOVA-model). Alhoewel de beschikbare datasets niet helemaal representatief zijn voor alle landbouwpercelen in Vlaanderen kunnen toch een aantal besluiten geformuleerd worden uit de beschrijvende analyse. Vooreerst werden de substantiële verschillen in nitraatresidu tussen percelen met BO Water enerzijds en percelen waarin controlemetingen werden uitgevoerd door de Mestbank anderzijds duidelijk aangetoond. Het gemiddelde nitraatresidu van alle percelen in de dataset BO-BDB is 22 kg N/ha lager dan het gemiddelde nitraatresidu in de dataset MB-BDB. Deze verschillen zijn voornamelijk te wijten aan verschillen in bemestingspraktijken. De variabelen die het meest invloed uitoefenden op het nitraatresidu waren in beide groepen percelen grotendeels dezelfde, alhoewel hun invloed in de percelen met BO Water meestal geringer was. Van alle variabelen die geanalyseerd werden oefenen vooral de volgende variabelen een belangrijke invloed uit: de hoofdteelt (gewasgroep), de bemestingspraktijk in het jaar van staalname (gecombineerd effect van o.a. evolutie van de algemene bemestingspraktijken, implementatie van het mestbeleid, bemestingshistoriek, …), de landbouwstreek en hiermee samenhangend de bodemtextuur, het koolstofgehalte en de pH, de nateelt gekoppeld aan de bodembedekking bij staalname en het tijdstip van staalname (i.f.v. de oogstdatum van het hoofdgewas of de groeiperiode van de na- of volgteelt) evenals, in mindere mate, de weersomstandigheden (neerslagoverschot en temperatuur) en bedrijfstype (bedrijven met of zonder dieren). Derogatie had, in 2007 en 2008, geen enkel effect bij gras en wintertarwe. Bij maïs vertoonden percelen met derogatie steeds een iets hoger gemiddeld nitraatresidu, maar wanneer enkel maïspercelen met nateelt gras bekeken werden, kon er geen effect meer aangetoond worden. Wat groenten betreft worden in beide datasets de hoogste nitraatresidu‟s bekomen na bloemkool, spinazie en bonen en de laagste nitraatresidu‟s na spruitkool. In percelen waarin meerdere metingen werden uitgevoerd (> 2ha) bedraagt de variatiecoëfficiënt van het nitraatresidu gemiddeld 0.25. De variabiliteit binnen percelen is kleiner in de Leemstreek en in leemgronden dan in de lichtere texturen en was ook kleiner in percelen met granen en suikerbieten dan in percelen met maïs of fruitbomen. De variabiliteit binnen percelen is het grootst bij grasland. Voor de percelen die zowel in 2007 als in 2008 gecontroleerd werden door de Mestbank geven de bemonsteringen van 2008 gemiddeld een zeer significant lager nitraatresidu dan de bemonsteringen van 2007. In de overgrote meerderheid van de percelen die in 2007 een hoger nitraatresidu hadden dan 90 kg N/ha werd dit, onder andere dank zij de begeleidende maatregelen en toegenomen aandacht voor de bemesting, gecorrigeerd in 2008, en dit voor alle gewasopeenvolgingen. Voor de percelen met BO Water die gedurende meerdere jaren bemonsterd werden en waarvoor meerdere keren een overschrijding van de nitraatresidunorm (90 kg N/ha) vastgesteld werd kon geen merkbare correlatie vastgesteld worden van het (meermaals) overschrijden van de nitraatresidunorm met het koolstofgehalte, het ammoniumgehalte of de toediening van organische mest. In 2008 werd er in percelen met verlengde uitrijregeling gemiddeld een zeer significant hoger nitraatresidu gemeten dan in percelen zonder verlengde uitrijregeling. Het effect van de verlengde uitrijregeling was niet afhankelijk van de bodemtextuur of van de landbouwstreek. Per gewasgroep werd een apart voorspellend MANCOVA-model ontwikkeld op basis van de Mestbankcontrolemetingen en opvolgstalen. Deze modellen kunnen gebruikt worden om de totale nitraatresidu‟s en de nitraatresidu‟s per bodemlaag te voorspellen in andere percelen. Ondanks het soms groot aantal verklarende parameters die in deze modellen werden opgenomen konden ze slechts een relatief klein gedeelte van de variatie van de betreffende dataset (per gewasgroep) verklaren: de R²-waarden varieerden van 0.09 (gewasgroep Maïs) tot 0.19 (gewasgroep Aardappelen) voor het totale nitraatresidu. De globale R²-waarden van het gecombineerde MANCOVA-model (bestaande uit de submodellen van de verschillende gewasgroepen), voor het totale nitraatresidu en voor het nitraatresidu per bodemlaag, lagen tussen 0.23 en 0.25. Dit wil zeggen dat ongeveer 1/4 van de totale variatie van de log-getransformeerde nitraatresidu‟s van de Mestbankcontrolemetingen en opvolgstalen verklaard wordt door dit gecombineerde model. De semivariogramanalyse van de modelfouten toonde aan dat de modelfouten slechts een geringe ruimtelijke autocorrelatie vertoonden op de schaal van een afstroomgebied. Dat betekent dat verwacht kan worden dat het inbrengen van bijkomende verklarende variabelen met een duidelijke ruimtelijke structuur over perceelsgrenzen heen geen gevoelige verbetering zal opleveren van het model. De grote „nugget‟ variantie geeft aan dat een verbetering van het model vooral verwacht kan worden met inbreng van bijkomende perceelspecifieke informatie (zoals bemesting, gebruikshistoriek). De structurele variantie bedroeg slechts 15 tot 25% van de totale variantie en daarom mogen we ruimtelijke afhankelijkheid verwaarlozen bij de berekening van het betrouwbaarheidsinterval op de schatting van de procesfactor voor een stroomgebied.