Establishment and followup of a monitoring network of farms to assess the impact of derogation on the water quality

In de derogatiebeschikking van 21 december 2007 keurde de Europese Commissie het Vlaamse verzoek goed om in bepaalde gevallen af te wijken van de algemene bemestingsnorm van 170 kg N per hectare uit dierlijke mest. In de derogatiebeschikking werden een aantal strikte voorwaarden ingebouwd enerzijds voor individuele bedrijven die derogatie toepassen en anderzijds voor de bevoegde instanties met betrekking tot monitoring, controle en rapportering. Het doel van dit onderzoek is de opzet en opvolging van een monitoringnetwerk van minstens 150 landbouwbedrijven (streefdoel is 180 landbouwbedrijven en 225 percelen) ter evaluatie van het effect van derogatie op de stikstof- en fosforverliezen uit de bodem op de kwaliteit van oppervlakte- en grondwater. Indien derogatie een significante impact heeft op de waterkwaliteit is het belangrijk om de oorzaken te kunnen bepalen en de precieze impact(-factoren) op de waterkwaliteit vast te leggen. Het derogatiemonitoringnetwerk moet gegevens leveren omtrent 1) de bemestings- en landbouwpraktijken, 2) de stikstof- en fosforconcentraties in het bodemwater, 3) de minerale stikstof in het bodemprofiel, 4) de stikstof- en fosforverliezen via de wortelzone naar het grondwater en 5) de stikstof- en fosforverliezen door afspoeling via het oppervlak en uitspoeling via de ondergrond. Op basis van de gegevens (metingen en berekeningen) dient een evaluatie te gebeuren van de impact op de waterkwaliteit, in situaties met en zonder derogatie. Deze evaluatie moet gebeuren voor de verschillende bodemtypes, gewassen en bemestingspraktijken die van toepassing zijn in Vlaanderen. Als basis voor de opzet van het derogatiemeetnet werd het bestaande MAP meetnet voor grondwater gekozen. In tegenstelling tot het MAP meetnet voor oppervlaktewater, zijn MAP meetpunten voor grondwater in veel situaties te koppelen aan een beperkt aantal percelen door de kleinere intrekgebieden. Het MAP meetnet grondwater bestaat uit ongeveer 2100 meetpunten, evenredig verdeeld over Vlaanderen. Voor ieder MAP meetpunt grondwater werd het intrekgebied en de reistijd van het water van de wortelzone tot het meetpunt berekend. Geselecteerde percelen zijn gelegen in het intrekgebied van het MAP meetpunt grondwater. Enkel MAP meetpunten die beïnvloed worden door 1 of een beperkt aantal percelen werden geselecteerd voor het derogatiemeetnet. Hierdoor kan de gemeten waterkwaliteit in het meetpunt gekoppeld worden aan een individueel perceel (landbouwpraktijk, bemesting). Er werden 121 percelen geselecteerd die aan een MAP meetpunt grondwater gekoppeld konden worden. Deze selectie was gebaseerd op het intrekgebied, de reistijd, bereidheid van landbouwer tot deelname, bodemtype en gewas. Op basis van deze eerste selectie bevatte het meetnet nog geen 225 percelen. In een tweede stap werden percelen geselecteerd bij kandidaat deelnemers. Dit waren landbouwers die graag wilden deelnemen aan het onderzoek. Percelen werden bij deze landbouwers geselecteerd op basis van derogatie, bodemtype, gewas en grondwatertafel. Om ook op deze percelen de waterkwaliteit te kunnen meten werden peilbuizen geplaatst. Voor de plaatsing van deze peilbuizen werd er voor verschillende percelen bij iedere landbouwer een hypothetisch intrekgebied gemodelleerd voor het midden van het perceel op verschillende dieptes. Op die manier was het mogelijk peilbuizen op de juiste diepte en plaats van het perceel te plaatsen zodat het perceel gelegen was binnen het intrekgebied van de peilbuis. Door rekening te houden met verschillende criteria kon een netwerk opgezet worden dat voldoet aan de vooropgestelde verdelingen van derogatie, bodemtype en gewas. Zand en zandleembodems zijn de meest voorkomende bodemtypes in het derogatiemeetnet. Meer dan de helft van de percelen worden gekenmerkt door zanderige bodems. De helft van de percelen is grasland en ongeveer 30 procent bestaat uit maïs. Op die manier is het derogatiemeetnet representatief voor de toegepaste landbouwpraktijken in Vlaanderen omdat derogatie voornamelijk wordt aangevraagd op maïs en graslandpercelen van melkveebedrijven. Niet alle percelen van het meetnet zijn gelegen binnen het intrekgebied van een MAP meetpunt grondwater of zelfgeplaatste peilbuis. Voor deze percelen wordt de waterkwaliteit gemeten aan de hand van een bemonstering van grachten en drainagesystemen. Op een selectie van percelen waar het grondwater dieper staat dan 150 cm worden bodemstalen genomen van 90 tot 150 cm. De gemeten hoeveelheden nitraat en fosfor in deze diepere bodemstalen geven een indicatie van de hoeveelheid nitraat en fosfaat in het bodemwater. Na de selectie van de percelen werden allerlei metingen uitgevoerd. Om de percelen te karakteriseren werd een standaardgrondontleding uitgevoerd. Deze ontleding geeft informatie over het bodemtype, de pH, het koolstofgehalte en de inhoud van de belangrijkste nutriënten. Daarnaast werd er voor ieder perceel per jaar een bodemstaal genomen van 0 tot 90 cm in 3 lagen om de hoeveelheid aan nitraat in het bodemprofiel op te volgen. Dit bodemstaal werd genomen voor en na ieder groeiseizoen waardoor het informatie geeft over het nitraatresidu voor de winter en de hoeveelheid nitraat dat uitspoelt naar oppervlakte -en grondwater tijdens de winter. Waterstalen afkomstig van de MAP meetpunten grondwater en de zelfgeplaatste peilbuizen geven informatie over de kwaliteit van het oppervlakte- en grondwater. Daarnaast worden ook stalen genomen van drainage en grachten die gekoppeld zijn aan percelen van het derogatiemeetnet. In Vlaanderen worden de meeste grachten beïnvloed door meerdere percelen zodat de link met een individueel perceel meestal moeilijk is. Om de waterkwaliteit op te volgen op percelen met een diepere grondwatertafel (dieper dan 150 cm) werd een bodemstaal genomen van 90 tot 120 cm en van 120 tot 150 cm. Fosfaat en nitraat werd gemeten op deze bodemstalen en op de helft van de stalen werd een hoeveelheid water gecentrifugeerd om de verschillende fracties (organisch en anorganisch) aan fosfor te meten. Om de gemeten hoeveelheden aan nitraat en fosfaat te kunnen verklaren werd er voor ieder perceel een nutriëntenbalans berekend. Om de juiste hoeveelheden aan toegediende nutriënten te bepalen werden er analyses uitgevoerd van de toegediende organische meststoffen. Daarnaast werd informatie over de landbouwpraktijk, bemesting en opbrengst op perceelsniveau en bedrijfsgegevens opgevraagd bij de deelnemende landbouwers. De resultaten van alle meetgegevens en berekeningen werden gebruikt om derogatie met niet derogatie te vergelijken en het effect van derogatie op de waterkwaliteit te onderzoeken. De bekomen gegevens en de evaluatie van de impact van derogatie op de waterkwaliteit zijn gebruikt als wetenschappelijke basis voor een aanvraag tot verlenging van derogatie voor Vlaanderen na 2010. Op basis van de metingen gedurende 2009 tot 2011 konden enkele conclusies gemaakt worden. Verschillen in bemestingsadvies en hoeveelheden aan nutriënten in het bodemprofiel zijn aanwezig tussen verschillende gewassen en verschillende bodemtypes maar veel minder tussen derogatie en niet-derogatiepercelen. Voor geen enkele bemonsteringsperiode werden er significante verschillen gevonden tussen derogatie en niet-derogatiepercelen voor de hoeveelheid nitraat in het bodemprofiel van 0 tot 90 cm. De hoeveelheid aan nitraat in het bodemprofiel werd vergeleken tussen derogatie en niet-derogatiepercelen voor specifieke combinaties van bodemtype en gewas. Uitspoeling gedurende de winter werd niet enkel geëvalueerd aan de hand van de metingen maar ook op basis van berekeningen met het Burns model, uitgaande van het nitraatresidu voor de winter. Op basis van berekeningen met het Burns model werden geen significante verschillen gevonden in hoeveelheden aan uitgespoeld nitraat uit het bodemprofiel tussen derogatie en niet-derogatiepercelen. Concentraties aan nitraat in de waterstalen zijn gekenmerkt door een dalende trend gedurende het meetnet. Er werden geen significante verschillen gevonden aan nitraatconcentraties in de meetpunten (Map meetpunten en peilbuizen) tussen derogatie en niet-derogatiepercelen. De gemeten concentraties aan nitraat in een meetpunt werden gekoppeld aan een individueel perceel in het meetnet op basis van de reistijd en het intrekgebied. Er werden verschillen vastgesteld aan fosforconcentraties tussen de verschillende soorten meetpunten. De laagste concentraties werden gemeten in de MAP meetpunten en peilbuizen, hierbij werden regelmatig concentraties beneden detectielimiet gemeten. De hoogste concentraties aan fosfor werden gemeten in grachten en drainagesystemen. De hogere concentraties aan fosfor bestaan meestal uit anorganisch fosfor. De lagere concentraties aan fosfor, gemeten in de MAP meetpunten en in water afkomstig van de diepere bodemlagen bestaat voor het grootste deel uit organisch fosfor. Er werden geen significante verschillen vastgesteld van fosforconcentraties tussen derogatie en niet-derogatiepercelen gemeten in meetpunten, drainagesystemen, grachten en water afkomstig van de diepere bodemstalen die gekoppeld zijn aan individuele percelen. Percelen die gekenmerkt worden door hogere concentraties aan fosfor in een P-AL extract in de bouwlaag worden meestal ook gekenmerkt door hogere concentratie van fosfor in de diepere bodemlagen. Er is ook een positieve correlatie tussen P-AL in de bouwlaag en de fosfaatverzadigingsgraad van een perceel. Derogatiepercelen worden gekenmerkt door hogere bemestingsniveaus. Bemesting op derogatiepercelen bestaat voor een groot gedeelte uit organische bemesting. Daarnaast worden derogatiepercelen niet gekenmerkt door een lagere minerale bemesting zodat de totale input aan stikstof op deze percelen op een hoger niveau ligt in vergelijking met niet-derogatiepercelen. Naarst de hogere input worden derogatiepercelen ook gekenmerkt door een hogere export van nutriënten in vergelijking met niet-derogatiepercelen. Deze hogere export is voornamelijk aanwezig op maïs en graslandpercelen en komt tot stand door extra afvoer van een snede gras. De hogere input van nutriënten in combinatie met een hogere export van nutriënten op derogatiepercelen resulteert in geen significante verschillen in nitraatresidu tussen derogatie en niet-derogatiepercelen. Op basis van gegevens bekomen van het derogatiemonitoringnetwerk kan geconcludeerd worden dat “derogatie in Vlaanderen geen negatieve impact heeft op de waterkwaliteit”.