Gewaskeuze op basis van verdamping en waterbenutting
In Moergestel is de verdamping en waterbenutting van mais en sorghum onderzocht. Hier in Noord-Brabant wordt de teelt van verschillende diep en intensief wortelende kruiden onderzocht in mono- en mengteelt. Door een diversiteit aan kruiden met klaver en gras ontstaat een betere beworteling en bodemstructuur, en daardoor een klimaatbestendiger grasland.
Welke maatregel wordt onderzocht?
In de veldproef wordt de volgende maatregel uit de KLIMAP menukaart onderzocht:
A1.2 Grondgebruik aanpassen door klaver- en kruidenrijk grasland
Download hier de factsheet van dit veldonderzoek.
Contactpersonen
Nyncke Hoekstra, Merijn van den Hout, Maaike van Agtmaal, Nick van Eekeren (Louis Bolk Instituut)
Gé van den Eertwegh, Dion van Deijl (KnowH2O)
Bernard Voortman (Moisture Matters)
Doel van de proef
Door klimaatverandering neemt de kans op lange droge periodes in de zomer steeds meer toe. Eén van de grootste posten in Nederland in de waterbalans van landbouwpercelen is de verdamping van water. Om een goed beeld te krijgen van de wateropname van gewassen en het watergebruik in de landbouw zijn verdampingscijfers onmisbaar. Door de opkomst van nieuwe gewassen en mede door de complexiteit en hoge kosten van metingen van de werkelijke verdamping, zijn verdampingscijfers niet altijd voor handen. In dit onderzoek is een combinatie van meten en modelleren gekozen om daarmee de potentiële verdamping, werkelijke verdamping en waterbenutting van mais en sorghum (C4 gewassen), en Engels raaigras, smalle weegbree, cichorei en rode klaver (C3 gewassen) in een normaal (2021) en droog (2022) jaar in kaart te brengen.
Hypothese
- Verwacht wordt dat de gewassen met een C4 fotosynthetisch mechanisme (mais en sorghum) een duidelijke kleinere transpiratiecoëfficiënt hebben dan de C3 gewassen (Engels raaigras, rode klaver, cichorei en smalle weegbree). Tussen gewassen met hetzelfde fotosynthetisch mechanisme zijn de verschillen naar verwachting kleiner.
- Verwacht wordt dat de waterbenutting toeneemt onder droge omstandigheden.
Aanpak
Er zijn in de proef in De Moer 6 graslandsoorten vergeleken te weten Engels raaigras, rietzwenkgras, rode klaver, witte klaver, cichorei en smalle weegbree (afbeelding links). De zomer van 2021 was nat in vergelijking met de droge zomers van de voorgaande jaren. Om met zekerheid ook onder droge omstandigheden veldgegevens te verzamelen, werden in de zomer van 2022 droogteschermen geplaatst om ca. 90% van de neerslag af te vangen (afbeelding rechts), niet wetende dat er in 2022 een meteorologische droogte zou optreden.
Monitoring
De droge stofopbrengst en kwaliteit van alle gewassen is bepaald. Daarnaast vonden er gedurende het groeiseizoen metingen plaats om het watergebruik van de zes gewassen te kunnen modelleren, o.a. grashoogte en leaf area index, beworteling, bodemvochtgehalte en drukhoogte op drie dieptes, grondwaterpeil en meteo.
Modellering
Om de werkelijke verdamping en daarmee het watergebruik van de zes gewassen af te leiden zijn agro-hydrologische modelberekeningen uitgevoerd op basis van veldmetingen en sensordata. Deze werkwijze is daarmee een alternatief voor het direct meten van werkelijke verdamping en vervult daarmee een grote behoefte om betrouwbare verdampingscijfers van landbouwgewassen te genereren.
Opschalen
Door de combinatie van veldmetingen en modelleren wordt eerst het waterverbruik van de verschillende gewassen op de proeflocaties in een nat en droog groeiseizoen bepaald. Hierdoor kan het waterverbruik van deze gewassen direct met elkaar worden vergeleken, en worden gebruikt voor gewaskeuzes in de toekomst, waarin zuinig watergebruik en toegang tot water bij diepere grondwaterstanden steeds belangrijker zal worden.
Randvoorwaarde
Het is lastig om een volledige beoordeling te maken van de droogteresistentie van de onderzochte gewassen op basis van verdamping en water use efficiency (WUE) in de huidige studie. Er is niet gekeken naar het vermogen van gewassen om te herstellen na een droge periode. Daarnaast kwamen de verschillen in potentiële bewortelingsdiepte mogelijk niet volledig tot zijn recht door de relatief ondiepe zwarte laag op de proeflocatie.
Resultaten
Samengevat zijn duidelijke verschillen geconstateerd in de verdamping, gewasopbrengst en waterbenutting van de geteste C3 en C4 gewassen in het natte 2021 en het droge 2022.
|
Gewas |
Seizoen |
ETp [mm] |
ETa [mm] |
ETDef [%] |
DS [t/ha] |
d DS (%) |
WUE [kg/m3] |
d WUE [%] |
Water-gebruik [L / kg] |
|
Engels raaigras |
2021 |
502 |
451 |
10% |
9.6 |
|
2.1 |
|
476 |
|
2022 |
498 |
337 |
32% |
8.3 |
-14% |
2.5 |
19% |
400 |
|
|
Cichorei |
2021 |
486 |
444 |
9% |
7.9 |
|
1.8 |
|
556 |
|
2022 |
503 |
335 |
33% |
9.1 |
15% |
2.7 |
50% |
370 |
|
|
Rode klaver |
2021 |
511 |
430 |
16% |
10.8 |
|
2.5 |
|
400 |
|
2022 |
499 |
298 |
40% |
8.6 |
-21% |
2.9 |
16% |
345 |
|
|
Smalle weegbree |
2021 |
482 |
428 |
11% |
9.8 |
|
2.3 |
|
435 |
|
2022 |
493 |
317 |
36% |
9.6 |
-2% |
3.0 |
30% |
333 |
|
|
Maïs |
2021 |
450 |
403 |
10% |
24.6 |
|
6.1 |
|
164 |
|
2022 |
433 |
305 |
30% |
12.2 |
-50% |
4.0 |
-34% |
250 |
|
|
Sorghum |
2021 |
430 |
403 |
6% |
10.7 |
|
2.7 |
|
370 |
|
2022 |
358 |
266 |
26% |
7.1 |
-34% |
2.7 |
0% |
370 |
Verdamping
De werkelijke verdamping voor de C3 gewassen (grassen en kruiden, 380mm) was gemiddeld hoger dan van de C4 gewassen (sorghum en mais, 344mm). De verschillen binnen de gewasgroepen waren klein. Ook was de werkelijk verdamping in het natte jaar 2021 (427mm) hoger dan in het droge jaar 2022 (310mm). Het verschil tussen werkelijke en potentiële verdamping was hoger in 2021 (10% t.o.v. 33%).
Gewasopbrengst
De gewasopbrengst was hoger voor de C4 gewassen mais en sorghum dan voor de C3 gewassen (gemiddeld 14 respectievelijk 9 ton droge stof/ha). Dit verschil kon met name worden toegeschreven aan de hoge maisopbrengst in 2021. Daarnaast was het bemestingsniveau van de C3 gewassen relatief laag. Voor de meeste gewassen was de drogestofopbrengst lager in het droge 2022 dan in 2021. Alleen voor smalle weegbree was de productie gelijk en voor cichorei was deze zelfs hoger in 2022, wat overeenkomt met de in de literatuur vermelde droogte resistentie van beide soorten. Ook rode klaver, doet het normaal goed onder droge omstandigheden, en het is onduidelijk waardoor dat nu niet tot uiting kwam. De sterke afname in productie van mais en sorghum (onder omstandigheden zonder irrigatie) kan naast het effect van droogte ook te maken hebben met een wisseling van perceel, en de zeer slechte kieming van sorghum in 2022.
Waterbenutting
Door de productie te delen door de verdamping krijgen we inzicht in de Water Use Efficiency (WUE) van de verschillende gewassen. De WUE was gemiddeld het laagste voor Engels raaigras en cichorei (2,3 kg/m3) en het hoogste voor mais (5,1 kg/m3). Mais kon dus bijna 2 keer zoveel drogestof produceren met dezelfde hoeveelheid water. Of in andere woorden; mais had gemiddeld 207 liter water nodig om een kilo drogestof te produceren, ten opzichte van 450 liter voor Engels raaigras en cichorei.
Voor de C3 gewassen was de WUE hoger in het droge 2022 dan in 2021. Deze gewassen gaan dus efficiënter om met water onder droge omstandigheden. Daarentegen was de WUE voor sorghum hetzelfde in beide jaren en die van mais zelfs lager in 2022.
Conclusies
We zagen duidelijke verschillen in de verdamping, gewasopbrengst en waterbenutting van
de geteste C3 en C4 gewassen in het natte 2021 en het droge 2022.
Meer informatie
Vakblad artikel: Nyncke Hoekstra, Joost Sleiderink, Nick van Eekeren. 2022. Monoculturen versus
kruidenmengsels. Vfocus. maart. p. 32-35.
Brochure: Pedro W.L. Janssen, Martine Bruinenberg, Nick J.M. van Eekeren, Nyncke Hoekstra,
Jeroen Pijlman, Ton van Schie, Jan-Paul Wagenaar, Jan de Wit. 2024. Handleiding Productief
Kruidenrijk Grasland. 2023-026 LbD. Louis Bolk Instituut, Bunnik.
https://www.louisbolk.nl/publicaties/handleiding-productief-kruidenrijk-grasland
Video
Onderzoek naar effect van gras-kruiden mengsels in droogteresistente weilanden
