Denitrificatie en hardheid grondwater

Denitrificatie is een proces in de stikstofkringloop waarbij bacteriën nitraten omzetten in stikstofgas of stikstofoxiden. Dit proces komt voornamelijk voor in bodems, wateren en sedimenten waar zuurstof beperkt aanwezig is.

Het nitraatgehalte in de bodem en het grondwater is op een aantal locaties boven de norm. Ook is de hardheid van het water toegenomen waardoor er extra zuiveringsstappen nodig zijn voor de drinkwaterproductie. Om de uitspoeling van nitraat te verminderen, is inzicht nodig in welke bodems nitraat wel en niet goed afbreekt. Vitens heeft hiernaar onderzoek gedaan. Verder onderzoekt Vitens welke factoren bepalend zijn voor de toename van de hardheid van grondwater.

“Met de nitraatconcentraties in de bodem en het ondiepe grondwater is iets vreemds aan de hand”, vertelt hydroloog Martin de Jonge. “Als twee percelen met een vergelijkbare bodemopbouw en hetzelfde gewas worden bemest met eenzelfde hoeveelheid mest, dan zien we vaak dat de gemeten nitraatconcentratie in het ondiepe grondwater bij het ene perceel aanzienlijk lager is dan bij het andere. Dat verschil ontstaat doordat in de ene bodem de denitrificatie relatief snel verloopt – het nitraat wordt in korte tijd door bodembacteriën afgebroken – en in de andere niet. Waarom dat zo is weten we niet goed. Voor Vitens is inzicht in de denitrificatie belangrijk. Als er namelijk meer nitraat in de bodem zit dan gewassen kunnen opnemen, dan spoelt het overtollige deel uit. En dat heeft een negatieve invloed op de grondwaterkwaliteit. Het nitraatgehalte stijgt tot boven de norm, de hardheid neemt toe en ook de gehaltes aan sulfaat en nikkel kunnen door chemische reacties te hoog worden. Daarom hebben we samen met de universiteit Wageningen en de provincie Gelderland onderzoek gedaan naar denitrificatie.

Vuistregels

“Voor het onderzoek hebben we steeds paren gemaakt van percelen met vergelijkbare bodemtypen en grondwaterstanden, maar verschillende nitraatconcentraties in het grondwater. Van elk perceel hebben we bodemprofielen gemaakt. Verder hebben we op vier dieptes de hoeveelheid van de verschillende soorten organische stof gemeten, zoals het bodemorganische stof, de opgeloste organische koolstof in de bodemoplossing en het met water extraheerbare organische koolstof. Ook hebben we in het laboratorium de potentie voor denitrificatie bepaald. We hoopten op deze manier een relatie te vinden tussen de denitrificatie en specifieke bodemeigenschappen. Helaas is dat niet gelukt. We zagen alleen dat denitrificatie sterk samenhangt met de vochthuishouding: in natte bodems verloopt de afbraak snel en in droge langzaam. Een duidelijke relatie tussen de hoeveelheid organische stof en afbraaksnelheid zagen we echter niet. Waarschijnlijk moeten we daarvoor nog nadrukkelijker naar de eigenschappen van de organische stof kijken.”

Volgens Martin kunnen ondanks deze iets wat teleurstellende uitkomst wel een paar vuistregels voor agrariërs worden gegeven, die voortkomen uit een samenwerking met project vruchtbare kringloop: “Vooral op zandgronden is het belangrijk om drijfmest voor de zomer op het land te brengen, als de grondwaterstanden nog relatief hoog zijn. Te vroeg in het voorjaar is echter ook niet goed, omdat de gewassen dan onvoldoende opnemen en dat is ook in de herfst het geval. Verder is het niet handig om drijfmest vlak voor hevige regen op het land te brengen, omdat een groot deel dan direct uitspoelt.”
“Opvallend is dat de hardheid van grondwater in de omgeving van landbouwgebieden twee keer zo hoog is als in natuurgebieden”

Toenemende hardheid

Behalve naar denitrificatie doet Vitens ook onderzoek naar de relatie tussen bemesting en de hardheid van grondwater. Martin: “Meetreeksen laten zien dat de hardheid van grondwater bij circa driekwart van de Nederlandse winningen sinds de jaren tachtig van de vorige eeuw sterk is toegenomen. Bij onze winning ‘t Klooster bedroeg de hardheid in 1967 bijvoorbeeld 1,5 millimol per liter en op dit moment is dat al 3,3 millimol per liter. Het opvallende hierbij is dat de hardheid bij winningen in de omgeving van landbouwgebieden ongeveer twee keer zo hoog is als bij winningen die vooral onder invloed staan van natuur. Dat duidt erop dat de stijging sterk samenhangt met de landbouwpraktijk. Met het onderzoek willen we, samen met onze collega-drinkwaterbedrijven WMD en WML, grondig in kaart brengen welke processen bepalend zijn voor de toenemende hardheid. Als we dat weten, kunnen we in gesprek met de landbouwsector om te kijken of er manieren zijn om deze trend naar beneden om te buigen.”

Open Bodemindex tool

Samen met de Rabobank en a.s.r. heeft Vitens de Open Bodemindex (OBI) laten ontwikkelen door het Nutriënten Management Instituut, Wageningen University & Research en FarmHack. De OBI is een objectieve manier om de bodemkwaliteit van landbouwpercelen te waarderen. Boeren die gebruik maken van de OBI krijgen inzicht in eventuele knelpunten van hun bodem voor het telen van gewassen. Zo geeft de OBI een kwaliteitsscore op basis van de gehalten aan mineralen, de bodemstructuur en het aanwezige bodemleven. Met deze informatie hebben boeren een handvat om de bodemkwaliteit te verbeteren en de bodem duurzaam te beheren. Voor Vitens is duurzaam bodembeheer belangrijk omdat dit bijdraagt aan schonere drinkwaterbronnen.
Een peloton boeren is in staat gesteld de onlineversie van OBI te testen, dit is op dit moment nog werk in uitvoering.

Geïnspireerd?

Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via rogiervandervelde@vitens.nl