De groei van planten
Mest is een essentiële voedingsstof van planten en gewassen, die zonder verliezen door assimilatie wordt opgenomen, mits er gelijktijdig ook lucht (L) en bemest water (W) in de vorm van bemest bodemvocht aanwezig is, dat zich via adhesie hecht aan de korrelstructuur van de bodem die het porievolume in de onverzadigde zone opspant. Die mits conditie zorgt ervoor dat de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld hmv, een toestandsvariabele van het proces van de natuur is. Ik maak onderscheid tussen de volgende 3 voorwaarden:
A: (¬L& W) waarvoor geldt: h<hmv<=hh,
B: ( L& W) waarvoor geldt: l<hmv<=h, en
C: ( L&¬W) waarvoor geldt: ll<hmv<=l.
Merk op dat we door de eigenschapen van planten en gewassen uit te drukken in de hoogte van de grondwaterspiegel hmv ten opzichte van het maaiveld, geen bewijs leveren op basis van een dan en slechts dan als, voorwaarde. We hebben, door het probleem nader te bestuderen een causaal verband gevonden.
Een deel van het bemeste water, wordt via het wortelgestel naar o.a. het blad van de plant geleid waar het met behulp van zonnestraling en het stofwisselingproces een bijdrage levert aan de groei van de plant en het gewas.
Oók de atmosfeer hoort tot de biotoop, en de gewasverdamping speelt daarin, samen het de dynamiek, die samenhangt met de schaal van de grondwaterspiegel hmv, een cruciale rol.
De assimilatie curve is specifiek voor een bodem b en een gewas g, en hangt bovendien ook nog af van de wortellengte (w) van het gewas:
b.g.{...ll,l,h,hh...}(w)
Het assimilatie predicaat wordt voldaan als B: waar is:
l < hmv <= h, dan kan het gewas volledig beschikken over voldoende water en lucht en wordt alle mest door assimilatie opgenomen door het gewas, dat daardoor een (maximale groei) kan realiseren.
Er ontstaat een osmose verlies als A: waar is:
h < hmv <= hh. De aanwezigheid van lucht is noodzakelijk om (nat schade) te voorkomen. De groei stagneert als gevolg van (gedeeltelijke) rotting van de plant.
Er ontstaat een assimilatie verlies als C: waar is:
ll < hmv <= l. De aanwezigheid van bemest bodemvocht is noodzakelijk om (droogte schade) te voorkomen waarbij de groei gedeeltelijk stagneert als gevolg van de verlaging van de grondwaterspiegel.
In de intervallen {ll, l} en {h, hh} wordt een interpolerende functie gebruikt om de mest verliezen naar de bodem te bepalen. In de buiten intervallen {... ...} gaat alle mest naar de bodem verloren.
De theorie die ik hier beschrijf is de allang bekende theorie van de agro-hydrologen [1] die op de Wageningen Universiteit worden vertegenwoordigd worden door prof. R.A. Feddes en z'n medewerkers. De verliesposten worden elke 10 dagen berekend op basis van het gemiddelde van hmv. Dit stelt de plant in staat om alle potentiële mest verliezen op te nemen voor de groei, maar wat dan nog niet opgenomen is, zal in de toekomst, nooit meer bij kunnen dragen aan de maximalisatie van de groei.
Ik heb de naamgeving aangepast, toen ik merkte dat de overgangen tussen de vele vakgebieden, een bron van alom gemaakte fouten was. De nieuwe, aangepaste naamgeving heb ik consistent gemaakt over de grenzen van alle benodigde vakgebieden.
- J. Doorenbos, W. Pruitt, The Kc ETo approach for crop water requirements, bijdragen van Dr. P. Fleming (F), Dr. A. Perrier, Drs. L. Cavazza en L. Tombesi (I), Drs. R. Feddes en J. Doorenbos (NL), Dr. L. S. Pereira (P), Drs. J. L. Monteith en H. Gunston (UK), Drs R. Allen, M. Jensen en W. O. Pruitt (USA), Dr. D. Rijks (ESA).
In deze beschrijving van de groei van planten wordt géén rekening gehouden met het moment waarop de neerslag valt. Dat is ook niet mogelijk als er, voor de oplossing van dit probleem, in het domein der hydrologie uitsluitend gewerkt wordt met stationaire stromingen en een hoogte-(isohypsen)kaart van de grondwaterspiegel en het maaiveld.
In het hoofdstuk de logica toepassen wordt de schaal ρ, en de daarbij horende relaxatie oscillaties geïntroduceerd die bepalend zijn voor het dynamische gedrag van de dunne watervoerend lagen.
In het hoofdstuk de logica toepassen wordt de schaal ρ, en de daarbij horende relaxatie oscillaties geïntroduceerd die bepalend zijn voor het dynamische gedrag van de grondwaterspiegel h(x,y,t).
De neerslag maakt een passage door de onverzadigde zone, en kan op zo'n moment drooggevallen wortels weer voorzien van water dat zich mogelijk nog kan voegen bij de bemeste waterfilm, die zich via adhesie [1] hecht aan het porieoppervlak van de bodem. De relaxatie oscillaties die ik beschrijf, zijn voor een hydrologie horizontaal niets anders dan de overgang van de ene stationaire oplossing naar de andere, niets bijzonders zou je zo zeggen, maar de puntspreidfunctie rond de pompput, is óók smaller dan de transportkegel, en bepalend voor de ruimtelijke resolutie van de grondwaterspiegel ter plaatse.
Als je het water zonder noemenswaardig transport wilt winnen, moet je het winveld spreiden. Doordat de stationair veronderstelde winning in dat geval in balans is met de gemiddelde neerslag, wordt bij elke pompput van een gespreid winveld een maximaal brede puntspreidfunctie gerealiseerd. Ook hier is het rekenen met gemiddelden echter ongewenst, bij het sterk niet lineaire gedrag. Merk op dat ook de assimilatie winning een gespreide winning is, terwijl waterleiding bedrijven op één punt water winnen. Dat geeft heel andere effecten op de hoogte van de grondwaterspiegel, h(x,y,t). Dit werkt ook door naar de schade aan de planten, die samen een gewas of een leefgemeenschap vormen.
- Wikipedia, Adhesie
Alle meetapparatuur, ook de lysimeters hebben beperkingen [1]. Daar komt nog bij dat het uitgebreide systeem met Lysimeters in Castricum [2] met name onvoldoende ruimtelijke dekking heeft om het probleem dat door een meekoppeling ontstaat bij een hydrologie hellend,, te kunnen beschrijven als onderdeel van het volledige overzicht.
In het teeltseizoen wordt de sterkte van de zonnestraling als functie van de tijd (t), begrensd door 'het top deel van een harmonische functie die samenhangt met de stand van de zon, vergelijkbaar met de opbrengst van zonnepanelen. Deze continue functie wordt in het teeltseizoen opgedeeld in perioden van 10 dagen. Voor een teeltseizoen van tenminste 120 dagen zijn derhalve tenminste 13 assimilatie curves nodig voor ieder gewas g op elke bodem b. Bij gewassen zoals mais ontstaat een aanzienlijke groei van het wortelgestel in de loop van het teeltseizoen. Dan is het belangrijk dat het effect van de groei op de lengte van de wortels als een extra functie voorschrift beschikbaar is en niet als een constante waarde wordt opgenomen in de begrenzing van de intervallen {...ll,l,h,hh...} die de assimilatie curve opspannen.
De mest behoefte van een gewas g op een bodem b, maakt de maximale groei van het gewas in landbouw of natuurgebieden mogelijk. Aan het eid van het teeltseizoen blijft er geen noemenswaardige hoeveelheid mest over.
De mest gift kent vele chemische componenten, waarvan stikstof: NOx- de belangrijkste is, Fosfor en Kalium zijn ook belangrijke stoffen in de stofwisseling van planten.
De mest basis wordt In natuurgebieden bepaald door het proces van natuurlijke nitrificatie. Daarbij wordt de meeste mest uit bodemlucht gevormd onder begeleiding van de zuurgraad, de pH. Löss grond is vruchtbaarder dan zand, omdat de korrels in de bodem kleiner zijn, waardoor het korreloppervlak groter wordt. Daardoor is de mest basis op een löss bodem groter dan op een zandbodem.
De mest toegift
In landbouwgebieden is vloeibare of vaste stalmest een gedeeltelijke vervanger van de mest die wordt gevormd door natuurlijke nitrificatie. Daarbij blijft de mest gift op het eind van het teeltseizoen, nog steeds onder begeleiding van de pH, tenzij er relaxatie oscillaties ontstaan. Daarover later meer als de hydrologie besproken wordt.
Het bemesting verlies wordt op het eind van het teeltseizoen bepaald uit mest basis + de mest toegift - mest behoefte.
Er is sprake van overbemesting als het bemesting verlies > 0. We kunnen deze positieve waarde in % van de mest behoefte omrekenen naar de stikstof concentratie in mg/l en toetsten aan de KRW-doelwaarde van 50mg/l in het grondwater en 100mg/l in open water.
Het overbemesting predicaat wordt voldaan als de overbemesting <= 0 is.
De assimilatie winning ontstaat, bij een natuurgebied of een landbouwgebied, doordat water tevens een voedingsstof is van alle planten en door assimilatie gespreid wordt gewonnen als een deel van de neerslag N. Hoe groot dat deel van de neerslag is hangt af van de stofwisseling van het desbetreffende gewas.
Het water wordt onttrokken, uit de waterfilm die zich via adhesie hecht aan het porie oppervlak van de bodem.
Alléén op kleigrond is er geen porie oppervlak maar zijn het dunne klei-plaatjes waar het bemeste water tussen gaat zitten. Een deel van het door assimilatie opgenomen water draagt bij aan de gewasverdamping, die heel belangrijk is voor de realisatie van het klimaat doel.
De grote hoeveelheden water in de klei moet bij het bakken van materialen van klei verdampen dat geeft krimp en/of porie vorming. Daardoor is klei een moeilijke grondstof voor pottenbakkers, maar een vruchtbare ondergrond in de landbouw.
Compensatie vergoeding
Het percentage van het osmose verlies + het assimilatie verlies, toegepast op de marktprijs van het gewas, met bijkomende kosten, is gelijk aan de compensatie vergoeding conform art. 7.18 waterwet.
Zie ook: De compensatie vergoeding voor meer toelichting.