Sturen van waterkwaliteit door dynamiek in peilbeheer

Download hier de pdf van dit artikel.

’t Pompje is een terrein van circa 100 ha in de gemeente Oudenburg in West-Vlaanderen (zie afbeelding 1). Het gebied is een voormalige ontginningssite (klei- en veenwinning) en is sinds lange tijd in gebruik als militair antennepark. Rond de eeuwwisseling is het beheer van het gebied langzamerhand overgegaan van regulier landbouwgebruik naar agrarisch natuurbeheer. Sinds 2008 is er nulbemesting van toepassing, met uitzondering van enkele percelen die privé-eigendom zijn. In 2009-2010 is er als natuurcompensatie voor de havenuitbreiding van de achterhaven van Zeebrugge gestart met grootschalig habitatherstel in ’t Pompje. Er is circa 40 ha zilt grasland ontwikkeld en circa 10 ha rietmoeras en er zijn inrichtings- en beheersmaatregelen doorgevoerd. Deze 50 ha is hydrologisch geïsoleerd. Het waterpeil wordt gereguleerd met een pomp die water vanuit de omringende landbouwgronden, via het Noordgeleed, het gebied inpompt. Dit water is weliswaar voedselrijk, maar van betere kwaliteit dan het water uit de omgeving.

Afbeelding 1. ‘t Pompje

Het gebied valt onder de Vogel- en de Habitatrichtlijn (poldercomplex BE2500932 en polders BE2500002). De natuurontwikkeling in ’t Pompje is gericht op de ontwikkeling van een zilte habitat voor zilt grasland en weidevogels als kluut en tureluur, ontwikkeling van rietmoeras rondom putten als broedhabitat voor bruine kiekerdief, roerdomp en woudaapje, en een goede visstand voor de roerdomp en het woudaapje. In 2013 en 2014 is een ecohydrologische studie gedaan naar de waterkwaliteit in ’t Pompje, in het kader van het project RESTORE. RESTORE is een Europees INTERREG-IVB-project dat zich richt op het herstel van actieve en voormalige minerale ontginningssites. ’t Pompje is één van de demonstratiegebieden van het project.

Het waterkwaliteitsonderzoek gaat na hoe kan worden voldaan aan de waterkwaliteitsnormen en het realiseren van helder water. De systeemanalyse onderzoekt waarom de natuurdoelen niet worden gehaald en waarom de waterkwaliteit nog niet voldoet aan de milieukwaliteitsnorm.

Watersysteembeschrijving

’t Pompje is een laaggelegen ontginningsgebied waar in het verleden klei en veen zijn gewonnen. Op dit moment bestaat de bodem vooral uit klei. Naar verwachting vindt in het gebied in geringe mate wegzijging en kwel plaats, afhankelijk van de waterstanden in het gebied.

Het watersyteem bestaat uit een hoofdwatersysteem (een netwerk van grotere watergangen) en uit het ‘overige gebied’: kleine watergangen, rietzones, plassen en droge natuur. Het hoofdwatersysteem wordt vooral gebruikt voor de aanvoer van inlaatwater in droge perioden en de afvoer van water in natte perioden. Er is slechts één in- en uitlaatpunt, aan de zuidkant van het gebied, waardoor de hoofdstromingsrichting in natte perioden precies andersom is als in droge. De verbinding met het Noordgeleed bestaat uit een inlaatpomp (aanslagpeil TAW+1,7 m, zie kader) en een stuw (TAW+1,9 m) waarover overtollig water kan (passief) wordt afgevoerd (zie kader). Aan de noordzijde van het gebied is de hoofdwatergang voorzien van een gronddam en een spindelschuif (boven waterpeil) waarmee noordelijkste deel van ’t Pompje geen invloed heeft op de waterkwaliteit in het studiegebied. Dit noordelijkste bestaat deels uit een hydrologisch geïsoleerd natuurgebied, en deels uit voormalige landbouwgronden.

Het ‘overige gebied’ heeft een variabele maaiveldhoogte; het bestaat uit kleinere watergangen, plassen, rietzones en drogere natuur. Bij hoge waterstanden in het gebied (natte perioden) staat het gebied grotendeels onder water, terwijl bij lage waterstanden (droge perioden) het gebied voor een groot deel droog staat. Daarmee is een groot gebied aanwezig dat periodiek inundeert.
Verder bestaat het watersysteem uit ondiepe waterpartijen met een variabele grootte (soms droogvallend). Deels zijn deze waterpartijen ontgraven tot permanente ondiepe waterpartijen (waterbodem lager dan TAW+1,7 m). Een deel van het gebied ligt hoger dan de maximale waterstand van ca. TAW+2,0 m, en staat dus altijd droog. Het grootste deel van het gebied heeft een maaiveldhoogte tussen deze uitersten in en is afwisselend nat en droog, afhankelijk van de waterstand in het gebied. Afbeelding 2 geeft de contouren van de waterpartijen bij diverse waterpeilen. De verblijftijd van het water in het hoofdwatersysteem is gemiddeld ongeveer 75 dagen en in de waterpartijen ongeveer 110 dagen.

Op dit moment is een deel van het gebied afgeplagd en is het maaiveld deels verlaagd. Ook zijn talrijke laantjes (smalle slootjes) aangelegd waar deze nog niet aanwezig waren met een bodemhoogte lager dan TAW+1,7 m. Daarmee is het gebied verder vernat en sluit het aan bij het bestaande landschapspatroon. De waterstand in het gebied wordt actief beheerd, waarbij vooral het peil hoger wordt opgezet. In het verleden zijn de watergangen in het gebied uitgebaggerd, waarbij de bagger op de kant is gezet. De oeverzones langs de hoofdwatergangen liggen daardoor over het algemeen wat verhoogd ten opzichte van het omringende maaiveld.

Afbeelding 2. Maaiveldhoogte en inundatie in ‘t Pompje

Waterkwaliteit

’t Pompje is licht brak door het zoutere grondwater en door de variabele chloridegehalten in het Noordgeleed en kent grote lokale en temporele verschillen in chlorideconcentraties. De waterkwaliteit voldoet momenteel niet aan de Vlaamse Milieukwaliteitsnormen voor dit type water (brakke polderwaterloop), met name voor nutriënten is sprake van een overschrijding. De Vlaamse Milieukwaliteitsnormen zijn 0,14 mg P/l en 4,0 mg N/l (zomerhalfjaar). In ’t Pompje is de gemiddelde zomerhalfjaarkwaliteit 1,50 - 4,50 mg P/l en 2,4 - 11,5 mg N/l. De nutriëntenconcentraties hebben echter grote temporele en ruimtelijke variaties. Zo is op één meetpunt een concentratie gemeten van 8,1 mg P/l vóór droogval, en 0,06 mg P/l nadat het gebied opnieuw is geïnundeerd.

Belangrijke bevindingen uit het waterkwaliteitsonderzoek:

• Hoewel al enige tijd nulbemesting wordt toegepast, vormt de nalevering van nutriënten uit de bodem nog steeds een belangrijke bron van nutriënten. Dit is een na-ijl effect van de historische bemesting. Het na-ijleffect lijkt in de inunderende delen wel versneld af te nemen, door chemische processen als gevolg van de wisselende inundatie en droogval [1]. In andere, hoger gelegen delen is de invloed van historische bemesting nog prominent aanwezig in de bodem. Het regenwater dat op dit gebied valt wordt opgeladen met nutriënten, en spoelt vervolgens deels oppervlakkig en deels via de bodem naar het oppervlaktewater. Het proces van inundatie en droogval lijkt daarom ook bepalend voor de grote temporele en ruimtelijke variatie in nutriëntenconcentraties.
• De water- en stoffenbalans toont aan dat de bevloeiing (de inlaat) in grote mate verantwoordelijk is voor de waterkwaliteit in de hoofdwatergangen in het gebied. Dit werkt door in het overige oppervlaktewater. Ook de externe belasting door de bevloeiing is daarom van belang voor de nutriënten in het gebied. De invloed van de bevloeiing op de kwaliteit van het ondiepe grondwater is beperkt. Theoretisch is de nutriëntenbelasting van het oppervlaktewater van ’t Pompje dusdanig hoog, dat er dominantie van algen of kroos valt te verwachten. Deze theorie is echter gebaseerd op zoete watersystemen met een relatief constant waterpeil [2].
• Gezien de verhouding tussen N en P is stikstof potentieel limiterend voor algen- en plantengroei. Dit is opvallend omdat in vergelijkbare watersystemen meestal P limiterend is.

Afbeelding 3 geeft inzicht in de wisselende samenstelling van het water in de inundatiezone.

Afbeelding 3. De herkomst van het water in de geïnundeerde delen van ’t Pompje

Flora

Er zijn van laag naar hoog verschillende vegetatiezones aan te treffen in ’t Pompje:
- Het open water is omgeven door een brede zone met oeverplanten. Riet is dominant aanwezig, met plaatselijk dominantie van ruwe bies, heen (zeebies) en zeeaster (zulte).
- In de kwelderzone komen onder invloed van chloriderijke kwel halotolerante soorten voor zoals zilte rus, stomp kweldergras, melkkruid en spiesmelde.
- In de overgang van laag naar hoog komen vooral fioringras en veldgerst voor.
- In de hoger gelegen gebieden liggen productieve graslanden met Engels raaigras. Op percelen met historisch een lagere bemestingsdruk komt ook kamgrasland voor.

Systeemanalyse

De aanvoer van nutriënten naar ’t Pompje is op dit moment hoog, zoals afbeelding 4 laat zien. De belasting ligt seizoensgemiddeld boven de kritische grenzen voor het watersysteem (de kritische grens is het omslagpunt tussen een watersysteem dat potentieel gedomineerd wordt door waterplanten en een watersysteem dat potentieel gedomineerd word door algen of kroos). De belangrijkste bronnen zijn de inlaat van het water en de uit- en afspoeling van de hoger gelegen percelen. Met ‘hoofdwatersysteem’ worden de permanent watervoerende hoofdstructuur van het oppervlaktewatersysteem bedoeld, die ook wordt gebruikt voor aan- en afvoer van water. Het ‘geïnundeerde gebied’ zijn de (ondiepe) plassen en natte zones, die sterk in omvang variëren, afhankelijk van de waterstand.

Afbeelding 4. Herkomst van nutriënten in ‘t Pompje

Lokaal is het water troebel, vermoedelijk doordat slib vanaf waterbodem opwoelt. Het beperkte doorzicht is mede bepalend voor het ontbreken van een gedegen watervegetatie.

De nutriëntenbelasting, het lichtklimaat en de productie van de waterbodem doen verwachten dat er een grote kans bestaat op een soortenarm watersysteem, gedomineerd door algen of kroos. Het watersysteem van ’t Pompje is echter sterk dynamisch. Het wisselend wel en niet inunderen en het inlaten van water leidt tot steeds andere situaties. De inundatie is gunstig voor het afvoeren van nutriënten, met name stikstof via denitrificatie. Daarnaast wordt fosfor gebonden aan het geoxideerde ijzer in de bodem (na droogval) en wordt zwavel uit de bodem afgevoerd. We verwachten dat door deze dynamische effecten de stikstofbelasting gedurende het jaar wisselend boven en onder de kritische belasting zal liggen. Dat betekent dat er omstandigheden voorkomen waarin waterplanten zich kunnen vestigen. Dat dit zo is, blijkt ook uit de beschikbare gegevens van de watervegetatie (zilte waterranonkel, gesteelde zannichelia, schedefonteinkruid). Dat houdt tegelijk in dat het lichtklimaat niet altijd of overal een probleem is in ’t Pompje.

Daarbij moet worden opgemerkt dat de berekening van de toelaatbare belasting geldig is voor zoete watersystemen. Er bestaat nog geen ecologisch model waarmee de toelaatbare belasting kan worden berekend voor brakke of zoute watersystemen. De zoutconcentraties blijken regelmatig zo hoog te zijn (afbeelding 5) dat diverse organismen van zoet water niet zullen overleven. Hierdoor verandert het ecosysteem en ook de doorwerking van de nutriëntenbelasting en de ecologische waterkwaliteit. In het kader van Kennisnetwerk Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit (O+BN) wordt in Nederland onderzoek gedaan naar de kansen en bedreigingen van verbrakking voor het natuur- en waterbeheer in het laagveen- en zeekleilandschap [3]. Verbrakking als middel om de waterkwaliteit in ’t Pompje te verbeteren was echter geen optie omdat het niet mogelijk bleek om voldoende zout water uit de omgeving of het grondwater aan te voeren om het watersysteem voldoende mee te verbrakken.

De hoge sulfaat- en chloridegehaltes leiden er in ’t Pompje nu waarschijnlijk toe dat, als er waterplanten tot ontwikkeling komen, dit vooral algemene, veel voorkomende soorten zijn die bestand zijn tegen deze hoge concentraties in bodem (sulfide) en water (chloride) en tegen de dynamische omstandigheden.

Afbeelding 5. Zoutgehalten ´t Pompje en de kromme van Remane. De gemiddelde zoutconcentratie ligt rond 1000 mg/l.

Leerpunten

Een gestructureerde systeemanalyse leidt tot belangrijke inzichten in de werking van het ecosysteem. Met die kennis is het mogelijk om gericht aanvullende studies te doen en zinvolle, kostenefficiënte herstelmaatregelen te ontwerpen. De inzichten uit het onderzoek van ’t Pompje kunnen ook elders worden benut:

• Er wordt vaak ingezet op afplaggen om nutriënten uit de toplaag te verwijderen. Het periodiek laten inunderen van gebieden kan een alternatief zijn, zodat nutriënten en zwavel versneld door het systeem zelf verwijderd worden. De eerste metingen in ’t Pompje tonen aan dat de hoeveelheid nutriënten in de bodem van gebieden met tijdelijke inundatie fors lager is dan in de delen die niet inunderen. Aanvullende monitoring in ’t Pompje en meer kennis over deze processen in praktijksituaties is gewenst.
• Het is niet bekend wat de kritische nutriëntenbelasting is voor brakke watersystemen. Misschien is het in brakwatergebieden mogelijk om met wisselende waterpeilen te sturen in de nutriëntenaanvoer en zoutgehalten en daarmee de habitatkansen voor ondergedoken vegetatiesoorten. In ’t Pompje is gebleken dat er ondanks de hoge nutriëntenconcentraties, hoge nutriëntenbelasting en lange verblijftijden toch geen toestand met dominantie van kroos en algen tot ontwikkeling komt. Het O+BN-verbrakkingsonderzoek in Nederland kan hier in de nabije toekomst mogelijk meer inzicht in geven [3].

Het voldoen aan de Vlaamse milieukwaliteitsnormen is voor ’t Pompje geen doel op zich meer van de Vlaamse Landmaatschappij (VLM). De focus ligt nu op het behouden van helder water met een plantenrijke toestand. Om hier een bijdrage aan te leveren heeft de VLM ervoor gekozen om het inlaatwater te gaan zuiveren met een percolatiefilter (helofytenfilter). Daarnaast zullen nieuwe waterpartijen aangelegd worden om het areaal geschikte habitat te vergroten en gezuiverd inlaatwater vast te houden. Het huidige beheerregiem met peildynamiek in ’t Pompje zal voortgezet worden.

Dit onderzoek werd ondersteund door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) via het Interreg IV-B project RESTORE (restoration of mineral sites for biodiversity, people and the economy).

Literatuur

1. Smolders, A., Lucassen, E., Tomassen, H., Lamers, L., Roelofs, J. (2006) De problematiek van fosfaat voor natuurbeheer. Vakblad natuur bos landschap, april 2006, 5-11.
2. Jaarsma, N., Klinge, M., Lamers, L., (2008) Van helder naar troebel en weer terug. STOWA publicatie 2008-04.
3. Van Dijk, G., Westendorp, P., Loeb, R., Smolders, F., Lamers, L., Klinge, M., Klee, H. van (2013). Verbrakking in het laagveen- en zeekleilandschap. Van bedreiging naar kans. Directie Agrokennis, Ministerie van Economische Zaken. Rapport nr. 2013/OBN170-LZ.