Droogteschade en natschade

Droogteschade en natschade zijn twee vormen van opbrengstderving in de landbouw die allebei met de grondwatersituatie samenhangen. Droogteschade ontstaat wanneer er onvoldoende water beschikbaar is voor het gewas. Natschade, ofwel zuurstofstress, treedt op wanneer de bodem langdurig nat is en er te weinig zuurstof beschikbaar is voor de wortels. Beide processen leiden tot verminderde gewasgroei en opbrengstderving.

Databron en implementatie in de Ruimtescanner

Voor droogte- en natschade wordt gebruikgemaakt van de Waterwijzer Landbouw (WWL) versie 2.0.0. Uit de WWL-tabel worden de relaties voor droogtestress en zuurstofstress afgeleid. Deze stressen zijn afhankelijk van meerdere factoren:

  • grondwaterstanden (GHG en GLG);
  • bodemtype;
  • gewastype;
  • beregening (ja/nee);
  • klimaatscenario;
  • meteoregio.

De onderliggende WWL-berekeningen zijn gebaseerd op simulaties met MS-WOFOST en zijn beschikbaar voor elk grondwaterstandsinterval van 10 cm (GxG). Binnen WWL wordt vervolgens geïnterpoleerd, zodat resultaten beschikbaar zijn voor iedere centimeter GxG. Voor de Ruimtescanner worden deze geïnterpoleerde relaties rechtstreeks overgenomen, waardoor geen aanvullende interpolatie meer nodig is.

Het ontsluiten van de benodigde informatie uit de WWL-tabel was technisch niet eenvoudig. De tabel moest meerdere keren worden doorgerekend om een database op te bouwen die geschikt is voor toepassing binnen de Ruimtescanner. Het resultaat daarvan is de WWL-relatiedatabase die RSopen inleest. Hoe die database is opgebouwd, en hoe daar per cel, variant en zichtjaar een dervingskaart uit volgt, staat op de pagina Opbrengstenderving.

Bron: waterwijzerlandbouw.wur.nl

Toepassingsbereik en beperkingen

De WWL-tabel bevat naast droogte- en natschade ook informatie over zoutstress en indirecte schade. Binnen de huidige toepassing worden alleen droogtestress en zuurstofstress gebruikt. Zoutschade wordt afzonderlijk meegenomen op basis van WWL versie 1.0.0, waardoor de brongegevens voor zoutschade niet volledig aansluiten bij die van droogte- en natschade. Zie Verzilting en zoutschade.

Bij de interpretatie van de resultaten moet rekening worden gehouden met een aantal bekende beperkingen van de Waterwijzer Landbouw:

  • WWL maakt gebruik van de bodemfysische eenheden uit BOFEK2020. Deze bestaan uit 78 geclusterde bodemtypen. SOMERS werkt met de onderliggende bodemprofielen, waardoor beide niet dezelfde brondata kunnen gebruiken.
  • Voor combinaties van akkerbouwgewassen en zeer hoge grondwaterstanden (grondwatertrap I en II) kunnen onrealistische uitkomsten ontstaan. In deze situaties wordt de zuurstofstress mogelijk overschat (bron: WWL).
  • Voor sommige kleigronden wordt natschade overschat, doordat in de modelberekeningen geen rekening wordt gehouden met macroporiën. Hierdoor kan meer zuurstofstress worden berekend dan in werkelijkheid optreedt (bron: WWL).
  • Van een aantal BOFEK-eenheden is bekend dat de droogtestress wordt overschat. Dit betreft specifieke bodemtypen die door de ontwikkelaars van WWL zijn geïdentificeerd (bron: WWL).
  • De gebruikte onderrandvoorwaarde gaat uit van een klassieke situatie met hoge grondwaterstanden in de winter en lage grondwaterstanden in de zomer. Omgekeerd peilbeheer, zoals steeds vaker voorkomt in polders in holoceen Nederland, kan hierdoor niet goed worden beschreven (bron: WWL).

De resultaten van de Ruimtescanner moeten daarom worden gezien als een landsdekkende en consistente indicatie van droogte- en natschade, waarbij lokale afwijkingen mogelijk zijn.

Verschillen met de huidige implementatie

De beschrijving hierboven is aangeleverd vanuit Deltares en beschrijft de bron. Op een paar punten wijkt die af van wat RSopen op dit moment feitelijk doet met de geleverde WWL-relatiedatabase. Deze punten staan open, zie issue #617.

  • Welke schadevariabele wordt gebruikt. De relatiedatabase bevat vijf schadevariabelen: dmgwet (natschade), dmgdry (droogteschade), dmgdir (directe schade), dmgind (indirecte schade) en dmgtot (totale schade). RSopen rekent met dmgtot, terwijl de beschrijving hierboven uitgaat van alleen droogtestress en zuurstofstress. Nog na te gaan is of dmgtot in de geleverde database uit precies die twee is opgebouwd, of dat RSopen moet overstappen op dmgdry en dmgwet.
  • Aantal bodemeenheden. De beschrijving noemt 78 geclusterde BOFEK2020-eenheden; de geleverde database bevat 79 bodemcodes, oplopend van 1001 tot en met 5007.
  • Meteoregio. De meteoregio wordt hierboven als factor genoemd, maar is geen aparte dimensie in de geleverde database. De 2844 banden per schadevariabele zijn 79 bodems maal 9 gewassen maal 2 beregeningsopties maal 2 klimaatopties. De meteoregio zit dus al verwerkt in de relaties en is in RSopen geen keuze.
  • Klimaatscenario. De database bevat twee klimaatopties, de referentieperiode 1991-2020 en de periode 2036-2065 in het KNMI-scenario W-hoog. RSopen gebruikt voor alle dervingskaarten de tweede optie, ook voor het basisjaar, omdat de GxG-kaart de grondwaterkant levert en het WWL-klimaat de atmosferische forcering. De klimaatkeuze is daarmee losgekoppeld van het zichtjaar.
  • Aantal gewassen. De volledige WWL-gewasindeling telt 23 gewassen; de geleverde database bevat er negen. Welke van die negen bij een landgebruiksklasse hoort, is vastgelegd in de reclass LGNKlasse naar WWL_ID; gewassen die daar niet in passen krijgen hun derving uit een andere bron, zie Landbouw methode.
  • Versieaanduiding. Deze beschrijving gaat uit van WWL versie 2.0.0, terwijl op Landbouw methode nog wordt verwezen naar de download van WWL-tabel 4.0.6. Dat lijkt een verschil tussen instrumentversie en tabelversie, maar dat is nog niet bevestigd.

Aanbevelingen voor doorontwikkeling

Om de geschiktheid van de WWL-relaties voor de Ruimtescanner beter te beoordelen, wordt aanbevolen om een proeftoepassing uit te voeren waarbij de bekende beperkingen expliciet worden geëvalueerd. Daarbij kan worden onderzocht in welke gebieden en voor welke toepassingen de genoemde beperkingen daadwerkelijk invloed hebben op de resultaten.

Daarnaast is het wenselijk om toekomstige ontwikkelingen van de Waterwijzer Landbouw te blijven volgen, met name verbeteringen rond zuurstofstress op kleigronden, de representatie van bodemprofielen en de beschrijving van gebieden met actief peilbeheer. Hierdoor kan de onderliggende kennisbasis van de Ruimtescanner in toekomstige versies verder worden verbeterd.