Kansen voor subirrigatie

Frank Elsen & Pieter Janssens, Bodemkundige Dienst van België; Steve Meuris, Boerennatuur Vlaanderen

Binnen het Europese Leader-project ‘Van Landbouw tot Waterbouw’ werden voorstellen tot waterconservering verzameld die landbouwers uit de gemeenten Hamont-Achel, Bocholt, Pelt en Peer naar voren brachten. Eén van de genoemde maatregelen betreft het gebruik van subirrigatie. Om onderbouwd te kunnen antwoorden op vragen rond de rendabiliteit van dergelijke techniek wordt dieper ingegaan op de belangrijkste randvoorwaarden rond deze toepassing.

Wat is subirrigatie?

Subirrigatie is een techniek waarbij water in de bodem van een landbouwperceel wordt gebracht via een ondergronds infiltrerend buizennet. In wezen is dit een drainagesysteem waarvan de werking wordt omgedraaid: water wordt in de drains geleid en infiltreert door de drainopeningen in de bodem. Hierdoor vernat de bodem rond de drains en wordt het grondwater gevoed waardoor het grondwaterpeil kan stijgen. Deze infiltratie kan gebeuren zolang de druk, of de waterhoogte van waaruit wordt aangevoerd, hoger ligt dan die van het grondwaterpeil. Dit is uiteraard het geval wanneer de drains hoger liggen dan het grondwaterpeil. Maar ook indien de drains dieper liggen dan het grondwaterpeil kan geïnfiltreerd worden, zolang het waterpeil van de aanvoer hoger blijft dan het grondwaterpeil (principe van communicerende vaten). De techniek werd verregaand onderzocht en ontwikkeld in Californië, USA, in de periode 1980-1990. Meer recent werd subirrigatie aangelegd in Nederland op verschillende plaatsen waar de omstandigheden dit toelieten.

Doel van subirrigatie

Voor elk landbouwperceel bestaat er een optimale diepte voor het grondwaterpeil naargelang de bodemtextuur en de teelt. In wezen kan worden gesteld: hoe hoger het grondwaterpeil hoe meer de plantenwortels kunnen genieten van de capillaire opstijging en hoe meer de gewasproductie kan toenemen. Bijkomend kan de nutriëntenopname door het gewas verhogen waardoor er minder stikstof en mineralen uitspoelen. Het grondwaterpeil mag echter ook niet te hoog stijgen. Er moet immers voldoende verluchting in de bodem mogelijk blijven want bij zuurstoftekort zullen de plantenwortels snel afsterven. Een te natte bodem verhoogt bovendien het risico op stikstofuitspoeling na plotse regenbuien.

De laatste groeiseizoenen hadden de meeste bodems in Vlaanderen af te rekenen met een te lage grondwaterstand door de extreme droogtes. Subirrigatie is dan ook een vaak vernoemde methode om hierop in te spelen. Via deze techniek beoogt de bedrijfsleider een gecontroleerde vernatting van de ondergrond en/of de verhoging van het grondwaterpeil waar en wanneer dit wenselijk is. Op die manier kan tijdens het groeiseizoen (via capillaire opstijging) meer water vanuit de ondergrond opstijgen naar de wortels waardoor de gewasproductie toeneemt. Gras bijvoorbeeld kan hierdoor per seizoen naar schatting tussen 300 m³ tot meer dan 1000 m³  meer water verdampen per hectare. Gezien de drogestof-productie toeneemt met 30 kg/ha per extra mm verdamping, dan kan via een correct toegepaste subirrigatie in een droog seizoen in totaal tot een forse grassnede extra (> 3 ton DS/ha)  gewonnen worden.

Subirrigatie via bestaande drainage

Het systeem van subirrigatie is eigenlijk een uitbreiding van een peilgestuurde drainage. Onder peilgestuurde drainage wordt tijdens de winter het grondwaterpeil hoog gehouden. In het voorjaar wordt de drainage tijdelijk opengezet waardoor het grondwaterpeil na enkele dagen voldoend is gedaald zodat veldbewerkingen kunnen plaatsvinden. Onmiddellijk daarna wordt de afvoer van drainwater terug afgesloten. Waar subirrigatie mogelijk is wordt dan prompt water van elders in het drainagenet geïnfiltreerd zodat het grondwaterpeil terug snel stijgt. Het peil kan zo een lange tijd hoog worden gehouden in het voorjaar en de zomer in de periodes dat het land niet moet bereden of bewerkt worden.

Het bestaande drainagenet is meestal geschikt om water te infiltreren tijdens de zomermaanden. Hiertoe zijn een aantal parameters cruciaal. Vooreerst is de drainagediepte van belang. Bij de meeste drainages liggen de drains tussen 0.8 en 1.2 meter onder het maaiveld. Water dat via subirrigatie op die diepte geïnfiltreerd wordt vernat er de bodem en zal doorstromen naar het grondwater. De afstand tussen de nattere zone in de bodem en de plantenwortels bepaalt hoeveel water kan opstijgen. Hoe hoger de drains in de bodem liggen hoe meer de plantenwortels kunnen genieten van de capillaire opstijging. Hierdoor kan ook de nutriëntenopname door het gewas verhogen waardoor er minder stikstof en mineralen kunnen uitspoelen. Het effect van een betere vochtvoorziening op de nutriëntenopname werd al duidelijk aangetoond in diverse irrigatieproeven. Ook de bodem tussen de drains moet vernat worden. De mate waarin dit lukt hangt af van enerzijds de afstand tussen de drains en anderzijds de bodemeigenschappen. De drains liggen bij voorkeur eerder kort bij elkaar op een tussenafstand van 4 tot 6 meter. Bij klassieke drainages liggen de drains al snel tussen de 6 à 10 meter uiteen. Bij een peilgestuurde drainage zal dit eerder 5 à 6 meter zijn. Opdat het water voldoende in horizontale richting kan bewegen moet de bodem matig tot goed doorlatend zijn. Toch zijn ook hier weer kanttekeningen van kracht. Een te hoge doorlatendheid is immers niet gunstig wanneer het grondwaterpeil lager ligt dan de drains, omdat het merendeel van het water dan meteen wegzijgt naar de ondergrond. Door de aanvoer van water zal het grondwaterpeil weliswaar stijgen, maar zal het grondwater hierdoor ook sneller dan normaal worden afgevoerd naar de diepte en naar de omgeving. Een minder doorlatende laag in het diepe bodemprofiel, zoals een kleihoudende laag op 1.5 meter diepte in een meer zandrijke bodem, kan deze wegzijging aanzienlijk tegengaan en kan de efficiëntie van de subirrigatie verbeteren.

Het belang van een efficiënte wateraanvoer

Bovenstaande maakt duidelijk dat niet elke drainage succesvol kan worden omgebouwd voor subirrigatie. Hoe dan ook zal uiteindelijk slechts een beperkt deel van het aangevoerde water de wortels bereiken, terwijl het merendeel wordt afgevoerd naar het diepere grondwater. Proefveldonderzoek in Nederland en eigen doorrekeningen tonen aan dat in veel gevallen in grootteorde slechts 5% van het aangevoerde water door het gewas wordt opgenomen en verdampt. Grofweg 95% stroomt dus naar het grondwater. Deze cijfers doen de vraag rijzen of de meeropbrengsten door subirrigatie de aanvoerkosten van het water voldoende afdekken.

Indien de wateraanvoer kan gebeuren via een gracht vanuit een bestaande bemaling of vanuit een hoger gelegen waterloop zoals een kanaal, dan is enkel een regelput op het perceel vereist om water in het drainagesysteem te laten vloeien. Bij dergelijke gravitaire aanvoer is er geen energieverbruik. Het water is dan ook zo goed als gratis en netto financiële meeropbrengsten kunnen dan belangrijk worden, bv. een grassnede meer per seizoen. Anders is het wanneer water verpompt moet worden om de subirrigatie te voeden. Dan stelt zich de vraag of ondanks de bijkomende energiekost het saldo positief blijft voor het landbouwbedrijf. Bij een proef in 2017 (Bartholomeus e.a., Waterschap Limburg, Nl) werd in een zandgrond onder grasland 10.600 m³/ha water aangevoerd met subirrigatie in een peilgestuurd drainagesysteem. Het water diende hiervoor opgepompt te worden. De subirrigatie zorgde voor een grondwaterpeilstijging van zo’n 0,5 à 0,7 meter waardoor het gras nagenoeg 60 mm meer kon verdampen tijdens het droge groeiseizoen. De bedrijfsleider (Jeroen Nabben) liet merken: “In droge periodes in de zomer van 2017 was duidelijk te zien in welk deel van het perceel grondwater via subirrigatie werd aangevoerd. Het gras was hier veel groener en malser en van betere kwaliteit. Ook de opbrengst lag beduidend hoger.” De meeropbrengst in deze casus is te ramen op  1800 kg droge stof per hectare, of in grootteorde zo’n €200/ha. Echter, de energiekost met een pomp van 1 à 2 kW bedraagt voor deze opstelling ongeveer €150 tot €300/ha. De meeropbrengst dekte hier dus de energiekost nauwelijks of niet. Dit toont aan dat de kost van het aangevoerde water een significant af te wegen factor betreft in de afweging rond het al dan niet toepassen van subirrigatie.

Maatschappelijke meerwaarde

Hoewel de techniek van subirrigatie vanuit landbouwkundig oogpunt lang niet altijd rendabel blijkt, en veelal meer dan 90% van het aangevoerde water naar het grondwater wegzijgt, is er vanuit maatschappelijk oogpunt wel degelijk een meerwaarde. Door water in de bodem op te slaan in plaats van via de waterlopen af te voeren draagt deze techniek bij aan het voeden van de grondwaterpeilen in Vlaanderen. Zeker met het oog op de dramatische prognoses omtrent de Vlaamse grondwaterpeilen is het dan ook geen onterechte vraag of de aanleg van subirrigatiesystemen niet thuis hoort op de subsidiabele lijst der niet-productieve investeringen van het VLIF.

Besluit

De instelling van het optimale grondwaterpeil voor een bepaald perceel en teelt vereist weliswaar enige ervaring, maar kan de rendabiliteit van een teelt betekenisvol verhogen zonder veel extra inspanning. Subirrigatie is hierbij een steeds vaker genoemde maatregel. Deze techniek kan bovengrondse irrigatie nooit volledig vervangen, maar kan wel een betekenisvolle waterbron vormen voor het gewas. Om de rendabiliteit voor het landbouwbedrijf te waarborgen dienen wel een aantal voorwaarden te zijn vervuld. Vooreerst hoort subirrigatie te worden gekoppeld aan een peilgestuurde drainage. De landbouwer moet steeds in de mogelijkheid blijven om het peil te regelen. Wanneer piekdebieten worden aangekondigd moet het mogelijk zijn het grondwaterpeil een weinig te laten zakken. Verder zijn de bodemeigenschappen van cruciaal belang om subirrigatie succesvol te kunnen toepassen. De doorlaatbaarheid moet voldoende zijn om de horizontale spreiding van het vocht toe te laten. Om wegzijging te verhinderen zakt het grondwaterpeil in de zomer bij voorkeur niet te ver onder de drains, of bevindt er zich een weinig doorlatende bodemlaag in de ondergrond. De efficiëntie van het aangevoerde water voor toename van verdamping door het gewas is eerder beperkt, veelal zelfs lager dan 10%. Daartoe is het belangrijk dat water aangevoerd kan worden zonder veel kosten. In de praktijk betekent dit een gravitaire aanvoer, ofwel een aanvoer vanuit een bestaande bemaling. Indien aan deze voorwaarden is voldaan kunnen de meeropbrengsten uit subirrigatie voor het bedrijf betekenisvol zijn. Naast het louter landbouwkundige rendement dienen ook de maatschappelijke baten van deze techniek in rekening te worden gebracht. Wat dat betreft kan een meer gerichte beleidsmatige ondersteuning overwogen worden.

Met steun van

Met steun van ELFPO, www.vlaanderen.be/pdpo