Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 2 Duurzaam herstel van hoogveenlandschappen
Download 310.22 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Figuur 8.22. Foto van een controle plot (links) en met stikstof bemeste plot op Clara bog Oost (Ierland). 15 jaar na beëindiging van N-bemesting (juli 2016) zijn de effecten hiervan nog
- Cladonia’s is beduidend lager. Foto’s: Casper Cusell. Figure 8.22. A control plot (left) and a N fertilised plot (right) on Clara bog east (Ireland). 15
- Figuur 8.23. Totaalscore op 3 criteria (waaronder het veenbasiscriterium) als randvoorwaarden voor hoogveenherstel in de Deurnsche Peel, in de referentiesituatie en in
- 8.3.2 Waterbalans en fluxen
- Figuur 8.25. Illustratie van de systeem- of mesoschaal, met abiotische eigenschappen en processen die aan de systeemschaal toegerekend worden (in rood).
B ed ekkin g v een m o ssen NH 4 (µm o l l -1 ) Ammonium Veenmossen Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 199 De vraag is of in de toekomst een verdere afname van de stikstofconcentratie in het veenwater verwacht mag worden, een stabilisatie of zelfs weer een toename. Korstmossen Korstmossen zijn over het algemeen zeer gevoelig voor de luchtkwaliteit en worden gebruikt als bio-indicatoren voor luchtverontreinigingen zoals zwaveldioxide en ammoniak (Hawksworth & Rose 1970; Wolseley et al. 2006). Korstmossen nemen nutriënten direct op uit de atmosfeer en dat maakt ze gevoelig voor veranderingen in de chemie van de atmosfeer. Voor zwaveldioxide is voor de lange termijn de kritische concentratie voor korstmossen 10 µg/m 3 (WHO, 2000). De gemiddelde zwaveldioxideconcentratie in Nederland is afgenomen van ca. 12 µg/m 3 in 1990 tot 1-2 µg/m 3 in 2015 (Velders et al. 2016). Zwaveldioxide vormt daarmee geen probleem meer voor korstmossen. Voor stikstof ligt dit natuurlijk anders. Korstmossen zijn zeer gevoelig voor hoge ammoniakconcentraties in de lucht en voor de lange termijn ligt de gemiddelde jaarlijkse kritische concentratie op 1 µg NH 3 /m 3 (Cape et al. 2009). In alle hoogveengebieden die onderdeel zijn van het Meetnet Ammoniak in Natuurgebieden wordt deze kritische concentratie met een factor 3 tot 9 overschreden. Niet alleen epifytische korstmossen (op bomen levend) worden gebruikt als vroege bio-indicatoren voor schade als gevolg van stikstofdepositie (Welch et al. 2006, Davies et al. 2007), maar ook grondbewonende korstmossen zoals Cladonia’s (o.a. Britton & Fisher 2008, Geiser et al. 2010, Hyvärinen & Crittenden 1998, Stevens et al. 2012). Effecten van stikstof zijn zichtbaar als een toename van de stikstofconcentratie in de korstmossen en veranderingen in soortensamenstelling waarbij bepaalde korstmossen volledig verdwijnen. Stevens et al. (2012) geven aan dat korstmossen in hoogvenen in eerste instantie profiteren van een toename van de stikstofdepositie en dat boven een depositieniveau van 15-25 kg N/ha/jaar korstmossen achteruitgaan en uiteindelijk verdwijnen. Het terugkeren van korstmossen is een goede indicator voor een verbetering van de luchtkwaliteit en daarmee een afname van de stikstofdepositie. Gezien de huidige overschrijding van de kritische ammoniakconcentratie is niet de verwachting dat dit op korte termijn op grote schaal zal plaatsvinden. Bruikbaarheid stikstofindicatoren voor monitoring hoogveenherstel De hierboven beschreven indicatoren zijn ontwikkeld en worden toegepast om de effecten van stikstofoverschrijdingen te monitoren. Er is maar weinig bekend of ze ook toepasbaar zijn om een afname van de stikstofdepositie te monitoren, alhoewel uit onderzoek van Limpens & Heijmans (2008) blijkt dat de verhoogde stikstofconcentraties in het veenmos na een korte periode met een hoge stikstofdepositie al snel niet meer waarneembaar zijn. Vooral chemische indicatoren, zoals de ammoniumconcentratie in de wortelzone, de concentratie stikstof en stikstofrijke aminozuren in veenmossen, lijken bruikbare, snel reagerende indicatoren. Pas in een later stadium zullen veranderingen in abundantie en soortensamenstelling waarneembaar zijn. Als voorbeeld gebruiken we de veranderingen die in Clara bog in de verdroogde rand van het onvergraven veen zijn opgetreden na een stikstofbemesting (controle, 20 , 40 en 80 kg/ha/jaar) gedurende 3 jaar. 15 jaar beëindiging van de stikstofbemesting is het effect van de bemesting nog steeds zichtbaar doordat de aangeplante Pijpenstrootje en Eenarig wollegras zich hebben weten te handhaven en het niet volledig terugkeren van de bodembewonende korstmossen (Cladonia portentosa) in de bemeste plots (Figuur 8.22). Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 200 Figuur 8.22. Foto van een controle plot (links) en met stikstof bemeste plot op Clara bog Oost (Ierland). 15 jaar na beëindiging van N-bemesting (juli 2016) zijn de effecten hiervan nog duidelijk in de vegetatie zichtbaar. De aangeplante Pijpenstrootje en Eenarig wollegras hebben zich weten te handhaven, de Struikhei is veel harder gegroeid en de bedekking met Cladonia’s is beduidend lager. Foto’s: Casper Cusell. Figure 8.22. A control plot (left) and a N fertilised plot (right) on Clara bog east (Ireland). 15 years after ceasing N fertilisation (July 2016) the effects are still visible. The planted Molinia caerulea and Eriophorum vaginatum are still present, Calluna vulgaris produced more biomass and the coverage of the lichen Cladonia is still much lower. Pictures: Casper Cusell. 8.2.4 Hydrologie Invloed en effect Bij de hydrologische invloed die een hoogveensysteem ondervindt vanuit zijn omgeving is er veel minder sprake van éénrichtingsverkeer dan bij klimaats- en atmosferische invloed. Daar is de ruimtelijke schaal van de processen die zich afspelen dusdanig groot, dat terugkoppelingseffecten vanuit het hoogveen verwaarloosbaar zijn. Bij hydrologische processen is er wel sprake van terugkoppeling: omgeving en hoogveensysteem bepalen samen de flux tussen beiden, wat het onderscheid tussen macro- en mesoschaal hier minder scherp maakt. We behandelen de fluxen en wegzijging uit hoogveensystemen daarom hier onder de systeem- of mesoschaal. Een aparte beschouwing over omgevingsinvloeden is weliswaar toch zinvol, alleen al omdat dat doorgaans ook sturingsmogelijkheden zijn vanuit het oogpunt van de water- en terreinbeheerder. Ook in grondwatermodellen komen omgevingsinvloeden terug onder de noemer randvoorwaarden, zoals: • Neerslag en verdamping • Onttrekkingen • Oppervlaktewater (Infiltrerend of drainerend) • Grondwaterstanden en stijghoogtes aan de randen en onderrand In de context van grondwatermodellering wordt met rand weliswaar de rand van het model bedoeld en niet die van het eigenlijke systeem of interessegebied. De modelrand dient in het algemeen op voldoende afstand van het interessegebied gekozen te worden. Ook het type randvoorwaarde is daarbij van belang (zie bijv. Maas 1996, Anderson et al. 2015). Neerslag en verdamping zijn in die zin ook randvoorwaarden, maar scharen we hier onder klimatologische invloed. Voor de hydrologische invloed van de omgeving op een hoogveensysteem is niet alleen de kwantiteit, maar ook de kwaliteit en samenstelling van het water van belang. Over het effect en de doorwerking van omgevingsinvloeden op de hydrologische omstandigheden binnen in een hoogveensysteem, hoeven en kunnen we hier niet uitputtend zijn. Basiskennis daaromtrent is in vrijelijk beschikbaar is, in de vorm van literatuur maar ook in de vorm van hydrologische modellen (stromingsmodellen, tijdreeksmodellen, analytische oplossingen, etc.). Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 201 Referenties en referentiewaarden Zoals gezegd wordt de hydrologische invloed van de omgeving op een hoogveensysteem niet strikt eenzijdig gedicteerd door de omgeving, omdat de flux tussen beiden ook van beiden afhankelijk is. Factoren die wel door de macroschaal of omgeving bepaald worden zijn: • De stijghoogte aan de randen en onderrand van het hoogveen (veenbasis) • De grondwaterkwaliteit aan de randen en onderrand • Drainage, oppervlaktewater en onttrekkingen in de omgeving Het eerste criterium c.q. het aanwezig zijn van contact tussen de onderliggende stijghoogte en de veenbasis komt terug in de herstelstrategie voor Actieve hoogvenen (Jansen et al. 2013d) en is in veel hoogveengebieden gebruikt als referentiewaarde of hydrologische randvoorwaarde. Het is daarbij samen met standplaatscriteria op microschaal toegepast bij het doorrekenen en evalueren van verschillende hydrologische maatregelen en scenario’s met een grondwatermodel, waaronder het ontwerp van bufferzones (zie bijv. Figuur 8.23 en van Duinen et al. 2008, Meuwese et al. 2012, Van Duinen et al. 2016). Net als bij de klimatologische randvoorwaarden, is er echter ook met betrekking tot deze criteria uitgebreide discussie geweest en nog gaande. De stijghoogtes in de omgeving en aan de onderrand bepalen samen met de weerstanden en veenwaterpeilen of er kwel of wegzijging optreedt, en in welke mate. Zolang de stijghoogte tot aan de veenbasis van het hoogveen komt, gebeurt dat in principe volgens de wet van Darcy. De processen die optreden wanneer de stijghoogte in de zandondergrond ónder de veenbasis uitkomt zijn deels recent onderzocht (Sevink et al. 2014; Dorland et al. 2015) en deels op het moment van schrijven nog in (OBN) onderzoek, met als te beantwoorden vraag of er in dat geval luchttoetreding en versnelde afbraak van de veenbasis op kan treden. Indien er sprake is van kwel, dan kan de kwaliteit van het regionale grondwater ook direct de (grond)waterkwaliteit aan maaiveld beïnvloeden, zowel in positieve zin via aanvoer van CO 2 en/of bufferende stoffen als in negatieve, via aanvoer van nutriënten en/of oxidatoren. Als er geen sprake is van kwel, dan is ook aanvoer van in water opgeloste stoffen of opgelost CO 2 naar het veenoppervlak uitgesloten. Er is eerder geopperd dat de kwaliteit van het onderliggende, regionale grondwater de afbraak van veen en/of veenbasis zou kunnen versnellen en daarmee de weerstand ervan kunnen aantasten. Zolang er sprake is van wegzijging uit het veen lijkt dat echter onwaarschijnlijk, omdat contact tussen beiden in dat geval onwaarschijnlijk is. In het verleden is ook de mogelijkheid geopperd van aanvoer van CO 2 vanuit het regionale grondwater via transport van lucht(belletjes), maar ook dit lijkt onwaarschijnlijk (Tomassen et al. 2011b). In alle gevallen moet er rekening mee gehouden worden dat effecten van de regionale grondwaterkwaliteit sterk vertraagd door kunnen werken of zelfs om kunnen slaan, doordat de reistijd van vervuild grondwater groot is of doordat buffers die aanwezig zijn in de ondiepe ondergrond (bijv. pyrietbanken) maar langzaam af worden gebroken (zie bijv. Lamers et al. 2001, Cirkel et al. 2014). Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 202 Naast criteria of referentiewaarden die gericht zijn op het voorkomen van negatieve effecten zoals afbraak, of juist het stimuleren van positieve zoals aanvoer van CO 2 en bufferende stoffen, kan ook de natuurlijk of onverstoorde situatie als referentie dienen. Omdat onverstoorde hoogvenen hier al lang niet meer voorkomen, is de vraag hoe een natuurlijk hoogveen er in Nederland uit zou zien niet altijd goed te beantwoorden. Voor die vraag kan deels uitgeweken worden naar relatief onverstoorde hoogvenen in het buitenland (zie bijv. Figuur 8.24), voor een ander deel is duidelijk dat in een onverstoorde situatie negatieve menselijke invloeden zoals onttrekkingen en drainage uiteraard niet voorkomen. Om die reden wordt doorgaans bij vergunningverlening en hydrologisch verlagingsonderzoek een maximale verlaging van de freatische grondwaterstand of (veen)waterpeil van 5 cm aangehouden. In de ‘beleidsregel grondwater’ van de diverse waterschappen (zie bijv. www.overmaas.nl/publish/pages/3052/beleidsregel_grondwater.pdf ) wordt dit uitgelegd als ‘afwezigheid van permanente verlaging’, omdat bij de bepaling van de verlaging gebruik wordt gemaakt van hydrologische modelberekeningen met een veronderstelde onnauwkeurigheid van 5 cm. Deze modelonnauwkeurigheid wordt echter eenzijdig in het nadeel van de natuur uitgelegd, bovendien wordt doorgaans niet naar de cumulatie van de individuele, negatieve effecten gekeken. Neem je de cumulatieve verlagingseffecten door menselijk handelen vanuit het verleden mee, dan kan rustig gesteld worden dat de hydrologische situatie rond de Nederlandse hoogvenen nergens meer onverstoord en natuurlijk is. Gegevens en metingen Het verrichten van metingen op macroschaal, dan wel het direct vlakdekkend inwinnen van hydrologische gegevens is in principe niet mogelijk. Uitzonderingen zijn daarbij nagelaten, zoals het in kaart brengen van het grensvlak tussen zoet en zout grondwater met behulp van electromagnetische straling (Siemon et al. 2009, Kok et al. 2010) of het monitoren van veranderingen in de berging van grondwater met behulp van zwaartekrachtsmetingen (Yeh et al. 2006, Mishra 2011), omdat deze niet relevant of onvoldoende nauwkeurig zijn binnen het kader van deze handleiding. De hydrologische kwaliteit op macroschaal dient dan ook bepaald te worden vanuit de metingen op micro- of standplaatsschaal via opschaling of modellering (zie Figuur 8.23, paragraaf 8.5). Figuur 8.23. Totaalscore op 3 criteria (waaronder het veenbasiscriterium) als randvoorwaarden voor hoogveenherstel in de Deurnsche Peel, in de referentiesituatie en in het voorkeurscenario (Bron: Meuwese et al. 2012). Figure 8.23. Score total on 3 criteria (among others, the bog base criterion) that act as precondition for bog restoration in the Deurnsche Peel, in the reference and optimal situation (source: Meuwese et al. 2012) Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 203 8.3 Systeem (mesoschaal) 8.3.1 Inleiding Zoals besproken in paragraaf 8.1.6 beperken we de macroschaal voor wat betreft abiotische monitoring tot de omgevingsinvloeden, en focussen we bij de interactie tussen hoogveensysteem en omgeving op de uitwisseling die plaatsvindt op de systeemrand, of grens tussen beiden. Een dergelijke benadering maakt het mogelijk om behoudswetten toe te passen, die een belangrijk uitgangspunt zijn van differentiaalvergelijkingen en fysisch- mathematische modellen in het algemeen. Bekende voorbeelden van behoudswetten zijn de wet van behoud van energie en wet van behoud van massa, die in eenvoudige bewoordingen stellen dat er geen energie of respectievelijk massa kan verdwijnen zonder reden. De wet van behoud van massa staat voor verschillende typen massa ook bekend onder verschillende eigennamen als waterbalans, stofbalans of nutriëntenbalans. Behoudswetten zijn toepasbaar op de schaal van een representatief elementair volume (REV, Figuur 8.5), maar ook op een compleet hoogveensysteem (mesoschaal) en zijn omgeving (macroschaal, Figuur 8.7). In formulevorm kun je een massabalans schrijven als: in out S q q (0.1) Waarbij: S : verandering van de berging [MT -1 ] in q : aanvoertermen [MT -1 ] out q : afvoertermen [MT -1 ] Figuur 8.24. Natuurlijk veenriviertje in midden Siberië. Het rivierpeil staat nagenoeg gelijk aan de (grond)waterstand in de omringende vegetatie en veen. Figure 8.24. Undisturbed bog stream in middle Siberia. The water level almost equals the water levels in the surrounding vegetation and bog. Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 204 In deze vergelijking komt goed tot uitdrukking dat de schaalniveaus niet los van elkaar gezien kunnen worden: de massabalans bevat zowel interne eigenschappen van het systeem (de berging) als de omgevingsinvloeden (aan- en afvoertermen). We rekenen massabalansen, inclusief de fluxen en bergingsveranderingen die daar onderdeel van uit maken, tot de systeem- of mesoschaal. We behandelen de waterbalans los van stof- en nutriëntenbalansen, vanwege de verschillen in de rol en effecten daarvan. 8.3.2 Waterbalans en fluxen Rol en effect Voor wat betreft de verschillende waterbalansen termen geldt in het geval van een hoogveen dat aanvoer van water nagenoeg uitsluitend plaatsvindt via neerslag: kwel of grondwatervoeding komt in de Nederlandse situatie weinig voor en is hoe dan ook beperkt tot de randzones, met uitzondering van lokale, interne kwel vanuit overstoven delen of zandruggen (zie bijv. het Barkmansveen, Von Asmuth et al. 2011). Bij de afvoer kan onderscheid gemaakt worden in afvoer via de ondergrond (wegzijging) en oppervlakkige afvoer via acrotelm, maaiveld en/of ondiepe greppels naar het oppervlaktewater in de omgeving. Hiermee kunnen we in het geval van een hoogveen massabalans (0.1) uitsplitsen in de volgende waterbalanstermen: S neerslag verdamping oppervlakkige afvoer wegzijging (0.2) Vanuit het gezichtspunt van het hoogveensysteem en de daar heersende hydrologische condities is vooral van belang dat de interne berging of de hoeveelheid water in het hoogveensysteem voldoende groot en stabiel is. Het principe van de waterbalans raakt direct aan de waterpeilfluctuaties op standplaats- of microschaal, is schaalonafhankelijk en ook direct op standplaatsniveau en kleine tijdschaal toe te passen (Zie Figuur 8.26, Von Asmuth et al. 2012a). De stabiliteit van het veenwaterpeil die nodig is voor een optimale veengroei wordt in het algemeen bevorderd door: • Een grote bergingscoëfficiënt • Snelle, oppervlakkige afvoer bij een surplus van aanvoer van regenwater. Dit is in hoogveensystemen inderdaad het geval, en wordt overloopeffect (Van der Schaaf Figuur 8.25. Illustratie van de systeem- of mesoschaal, met abiotische eigenschappen en processen die aan de systeemschaal toegerekend worden (in rood). Figure 8.25. Illustration of the system or mesoscale, with abiotic characteristics and processes that are allocated to the system scale (in red). Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 205 2005) of drempel-nietlineariteit genoemd (Tong 1990, Knotters & De Gooijer 1999, Von Asmuth et al. 2011). • Een kleine afvoer indien er geen aanvoer van regenwater is. Dit is het geval indien de wegzijging en/of actuele verdamping beperkt zijn. Met name dit laatste punt wordt in de praktijk gebruikt als criterium of referentiewaarde, en komt daar verder aan de orde. Naast de rol die de waterbalans heeft voor en binnen het hoogveensysteem, is ze ook daarbuiten van belang vanwege de waterberging en de verlaging en vertraging van piekafvoeren die plaats vindt, en daarmee de bijdrage die het gebied heeft in het voorkomen of verminderen van wateroverlast in de omgeving. Zoals mede te zien is in Figuur 8.26 is deze bijdrage in het algemeen beduidend groter in een droge of zomersituatie dan in een natte of wintersituatie. Referenties en referentiewaarden Een referentiewaarde die betrekking heeft op de waterbalans en in verschillende gevallen is aangehouden als voorwaarde bij hydrologische berekeningen is dat de wegzijging uit een hoogveen maximaal 40 mm mag zijn (zie bijv. van Duinen et al. 2008, Meuwese et al. 2012, Van Duinen et al. 2016). Deze waarde is afgeleid uit verschillende onderzoeken naar de waterbalans van hoogvenen (Eggelsmann 1960, Ivanov 1981, Streefkerk & Oosterlee 1984), sluit goed aan bij die van andere (Van der Schaaf 1999, Von Asmuth et al. 2011) en is afkomstig uit de ook onder paragraaf 8.2.2 genoemde publicatie van Streefkerk en Casparie (1989). Opvallend is dat in de laatst genoemde publicatie zelf echter niet zozeer de wegzijging als criterium is gekozen, maar juist de oppervlakkige afvoer (met als argumentatie dat deze een rol speelt in de stoffenbalans en zuurgraad van hoogvenen, zie de verdere beschouwing onder paragraaf 4.2.2). Zoals eerder genoemd is beperking van de wegzijging belangrijk voor het beperken van de stabiliteit van het veenwaterpeil, maar het is niet de enige bepalende factor (zie ook paragraaf 4.2). Nader onderzoek en onderbouwing van de hydrologische randvoorwaarden voor hoogveenontwikkeling verdient daarom aanbeveling. Figuur 8.26. Toepassing van de waterbalans op standplaatsschaal (een peilbuis in veentje Poort II in het Dwingelderveld) levert een nauwkeurige modellering van de waterpeilfluctuaties op (Von Asmuth et al. 2012). Figure 8.26. Application of the water balance equation at site scale (an observation well in boglet Poort II in the Dwingelderveld) results in accurate simulations of the water level dynamics (Von Asmuth et al. 2012). Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 206 Gegevens en metingen Een probleem bij het opstellen van een goede waterbalans is dat verschillende termen daarvan niet direct meetbaar en doorgaans moeilijk kwantificeerbaar zijn. We gaan hieronder kortweg in op de verschillende balanstermen, maar verwijzen ook graag naar de literatuur die over dit onderwerp beschikbaar is (zie bijv. Sokolov & Chapman 1974, Xu & Singh 1998, Van Seters & Price 2001): • Download 310.22 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling