In één klap voor lange tijd onvruchtbaar. Dat werden grote stukken landbouwgrond in Zeeland en Zuid-Holland, die tijdens de Watersnoodramp van 1953 doordrenkt raakten met zout water. Waar dit schrikbeeld zich in ’53 binnen één nacht voltrok, kruipt en sluipt het zout vandaag de dag geleidelijker ons land binnen. De stijgende zeespiegel zal zoute kwel steeds verder omhoogdrukken, en door langdurige droogtes en lagere rivierafvoeren krijgt zeewater steeds meer kans om riviermondingen in te stromen. Tel daar bodemdaling en toenemende verdamping bij op, en men krijge een zout ‘cocktailprobleem’ dat waterbeheerders, drinkwaterbedrijven, boeren en natuurorganisaties hoofdbrekens bezorgt. Wat gaan we doen met het zout?
Geschreven door Marianne Lankelma
Wat te doen met het zout? Ons ertegen weren, of het deels accepteren? Het zijn vragen waarop we het antwoord in veel opzichten nog niet zo goed weten. Met brede steun van ministeries, provincies en waterbeheerders hebben Deltares, Wageningen University & Research, KWR Water Research Institute en Van Geest Ecologie daarom opdracht gekregen om een diepe duik te nemen in de raadselen der verzilting. Onder de paraplu van het STOWA-onderzoeksprogramma ‘Omgaan met zout’ buigen deze partijen zich sinds vorig jaar over het inkleuren van de vraagtekens rondom zout – en dat zijn er nogal wat.
In een zouter en droger Nederland komen we namelijk voor ingewikkelde dilemma’s te staan. Moeten we overal zoet water blijven aanvoeren om bestaande functies in stand te houden, of kunnen we bepaalde gebieden aanpassen aan verzilting? Wat zijn de consequenties voor landbouw en voor aquatische en terrestrische natuur, wanneer brak water wordt ingelaten om dijken nat te houden? Hoe zout mag oppervlaktewater maximaal zijn voor het doorspoelen van polders? En wat is voor verschillende soorten landbouw- en natuurlijke gewassen verstandiger: iets meer zout accepteren, of iets meer verdroging?
Functionele stress en ongezonde stress
“Dit soort vragen dringen zich nu al op, maar er is eigenlijk nog geen goede wetenschappelijke basis om daar keuzes in te kunnen maken”, zegt Guido Bakema, bodemonderzoeker bij Wageningen University & Research (WUR) en projectleider van het STOWA-programma. “Van de meeste gewassen weten we namelijk niet hoeveel zout ze kunnen verdragen. Natuurlijk, het is bekend dat bepaalde soorten minder zoutgevoelig zijn, zoals gerst en suikerbieten. Maar van de meeste gewassen weten we slechts dat hun zouttolerantie zich binnen een gigantische bandbreedte bevindt, zoals ergens tussen de 100 tot 1000 milligram per liter.”
Daarnaast lijkt het effect dat zout op planten heeft grotendeels op dat van droogte, doordat beiden (in planten) resulteren in een watertekort. Daarom onderzoekt het STOWA-programma nadrukkelijk de effecten van beide stressoren parallel en in samenhang. In het geval van het werkpakket dat zich over de landbouw buigt, worden met name gewassen onderzocht die nu veel langs de kust worden verbouwd, zoals aardappelen.
‘Verrassend is dat planten het bij een béétje zout soms beter lijken te doen dan zonder zout’
“Daarbij geven we een deel van de planten zoutstress en een ander deel droogtestress. Dat doen we met verschillende stressniveaus en in verschillende groeistadia, onder gecontroleerde omstandigheden in een kas”, legt Bakema uit. “Verrassend is dat planten het bij een béétje zout soms beter lijken te doen dan zonder zout. Dit zou verklaard kunnen worden doordat zoutstress een soort overcompensatie veroorzaakt, net als in het menselijk lichaam. De vraag is alleen: wat is functionele stress, en wanneer wordt die stress een plant fataal? En in welke groeistadia heeft welke hoeveelheid zoutstress welke impact? Voor die vragen hopen we waterbeheerders en landbouwers modelmatige besliskaders te kunnen aanreiken, waarmee ingeschat zou kunnen worden wat de zoutschade zou zijn bij gebruik van water met een bepaalde saliniteit.”
Zeeuwse klei op een chip
Naast dat we nog maar weinig weten over hoeveel zout gewassen kunnen verdragen, staan we eigenlijk ook nog aan het begin van begrijpen hoe zoutconcentraties in (Nederlands) bodemvocht door verzilting zullen veranderen, legt Joost Delsman uit. Delsman is expert grondwaterverzilting bij Deltares en leidt het werkpakket ‘bodemvocht’. “De kennis die er wereldwijd over bodemverzilting is, is namelijk hoofdzakelijk gebaseerd op aride gebieden zoals Egypte of Pakistan. Oftewel, gebieden waar verzilting al lange tijd aan de orde van de dag is, en waar boeren bij het irrigeren goed moeten opletten dat er geen zouten ophopen in de bodem.”
“Vorig jaar hebben we aangetoond dat het toenemen van zoutconcentraties ook in Nederlandse bodems al optreedt”, zegt Delsman. “Maar we hebben nog veel te leren over hoe zout zich – door bijvoorbeeld beregening, kwel en seizoensinvloeden – via poriën door de grond beweegt en zich soms ophoopt. Dit capillaire transport hebben we bovendien nog onvoldoende realistisch vervat in de huidige rekenregels en modellen die waterbeheerders en landbouwers een idee zouden moeten geven van zoutconcentraties in bodemvocht. Die geven bijvoorbeeld nog niet goed weer hoe water wegstroomt uit macroporiën, terwijl kleinere poriën het vasthouden.”
‘Het woord verzilting klinkt misschien alsof het alleen om zout gaat, maar verzilting is eigenlijk een heel complex ‘multistresspakket’
Doel van Delsman en collega’s is dan ook te zorgen dat ‘beslistools’ voor waterbeheerders en agrariërs beter worden in het voorspellen van de zoutconcentratie die een plant aan zijn voeten zal bemerken onder bepaalde omstandigheden (zoals de saliniteit van aangevoerd water, grondtype, ligging en seizoen). Hiertoe werkt Deltares momenteel, samen met het Porous Media Lab van de Universiteit Utrecht, aan een microscopische chip die een miniatuurmodel van een Zeeuwse kleibodem moet voorstellen. In deze chip – een soort glasplaatje waarin grotere en kleinere kanaaltjes zijn geëtst – kunnen de onderzoekers zout water laten instromen en verdampen, om te kijken hoelang het water in de poriën van verschillende grootten verblijft, gedurende meerdere cycli van verzilten en vernatten. Door toevoeging van een fluorescerende kleurstof kan goed gevolgd worden waar het zoute water verblijft en of het zich ergens ophoopt.
“Deze experimenten gaan we dit jaar opschalen naar complexere 3D-modellen, zoals kolommen gevuld met verschillende soorten grond”, vertelt Delsman. “Wat wel uniek is is dat we niet alleen maar wat sensoren in die kolommen gaan steken, maar ook met een gammastralendetector en een röntgenapparaat heel precies het vocht- en zoutgehalte in 3D gaan monitoren. Voor het eerst – wereldwijd – krijgen we zo hopelijk gedetailleerd inzicht in hoe zout zich tijdens het uitdrogen in de bodem verspreidt. Vervolgens willen we dit opschalen naar nog weer grotere 3D-modellen, om stap voor stap beter te begrijpen hoe en hoeveel zout zich in bodemvocht kan ophopen.”
Complex ‘multistresspakket’
Hoeveel zout er bij verschillende niveaus van verzilting in de bodem concentreert, en hoeveel zout planten vervolgens kunnen verdragen: daarover staat onze kennis dus nog in de grondverf. Dat geldt ook voor de natuur in sloten en vaarten, die bij het inlaten van brak water de eerste is die de volle laag zout te verduren krijgt. “Het zoutgehalte in zoete wateren kan dan plotseling oplopen van pakweg 300 naar 750 milligram chloride per liter, in de nabije toekomst mogelijk 1500 milligram”, zegt Gerben van Geest, (zelfstandig) ecoloog en samen met de WUR co-projectleider van het werkpakket dat zich bezighoudt met de consequenties van verzilting voor aquatische natuur. “Wat zo’n tijdelijke zoutpuls precies doet met de flora en fauna onder water, weten we eigenlijk amper. We weten dát wijzigingen in zoutgehalte tot wijzigingen in soortsamenstelling leiden, maar de kennis daarover staat nog in de kinderschoenen en is gebaseerd op grove gemiddelden.”
Bovendien stromen met het inlaten van brak water ook meer nutriënten en hogere sulfaatgehaltes landinwaarts, waardoor naast zoutstress ook eutrofiëring en sulfidetoxiciteit op de loer liggen. “Het woord verzilting klinkt misschien alsof het alleen om zout gaat, maar verzilting is eigenlijk een heel complex ‘multistresspakket’”, aldus Van Geest. “Hoe een waterlichaam op deze stressoren reageert, verschilt bovendien sterk per type watersysteem. Zo kan een hoge sulfaatconcentratie in zoete wateren met veenbodem leiden tot veenafbraak, wat weer leidt tot het vrijkomen van nutriënten uit het veen. Een zandbodem daarentegen is wat meer inert.”
In het programma wordt daarom onderzocht hoe groot de relatieve invloed is van de verschillende stressoren die ‘zoutpulsen’ met zich meebrengen. Hiervoor worden data gebruikt die waterschappen in voorbije jaren (voor monitoring voor de Kaderrichtlijn Water) verzameld hebben over de waterkwaliteit en soortsamenstelling van waterplanten en macrofauna. Doordat precies gelogd is wanneer die wateren aan zoutpulsen zijn blootgesteld, kan onderzocht worden of er na een zoutpuls wijzigingen in biodiversiteit zijn geweest. “Zowel voor waterplanten als macrofauna zien we tot nu toe dat sec een toegenomen zoutgehalte maar heel zwak gerelateerd lijkt te zijn aan de ecologische kwaliteit. Misschien spelen de andere stressoren, tot op zekere hoogte, dus wel een dominantere rol”, aldus Van Geest.
‘Ik begrijp het als boeren denken: ik wil morgen weten wat ik moet doen met mijn aardappelen’
Naast het bestuderen van deze velddata worden momenteel ook experimenten uitgevoerd waarbij waterplanten, muggen en waterslakken aan bepaalde zoutniveaus worden blootgesteld in het lab. “Via beide onderzoekssporen hopen we waterbeheerders mee te kunnen geven boven welke zoutgehalten en tijdsduur ze een verslechtering van de ecologische kwaliteit kunnen verwachten”, zegt Van Geest. “Wat waterbeheerders echter ook graag willen weten, is de hersteltijd van een ecosysteem na een zoutpuls. Dat is heel moeilijk te onderzoeken, want herstel kan misschien wel 5 of 10 jaar duren. Zoveel tijd heb je niet, en het is ook niet iets wat je in het laboratorium goed kan nabootsen. Voor zover mogelijk proberen we daarom uit de velddata te halen hoelang het duurde voordat waterplanten en macrofauna er na een zoutpuls weer bovenop kwamen, maar hier zullen voorlopig echt nog vragen over open blijven liggen.”
Urgentie
De kennis die alle werkpakketten opleveren, willen de partijen uiteindelijk doorvertalen naar rekenregels en modelmatige hulpmiddelen voor waterbeheerders en agrariërs. “Ik begrijp het als boeren denken: leuk wat jullie in die kas doen, maar ik wil morgen weten wat ik moet doen met mijn aardappelen op Schouwen-Duiveland”, zegt Bakema. “De urgentie snap ik, maar we moeten er echt voor waken dat we geen overhaast half werk gaan doen. Voor waterbeheerders en landbouwers is het nu even roeien met de beperkte kennis die we hebben, maar voor de langere termijn willen we ze graag voorzien van een solide wetenschappelijke basis om weloverwogen keuzes te kunnen maken.”
Vandaar dat er in het programma bijvoorbeeld voor gekozen is om eerst maar eens voor enkele van de belangrijkste landbouwgewassen goed te begrijpen wat zout en droogte met de plant doen. “Natuurlijk willen we liefst zoveel mogelijk gewassen en bodemtypes onderzoeken, maar we moeten echt voorkomen dat we aan het eind van de rit heel veel gewassen hebben onderzocht, maar eigenlijk nog steeds geen idee hebben hoe het werkt. Dat vergt geduld, ook van onze financiers, die de resultaten liever vandaag dan morgen vertaald zouden zien naar de praktijk.”
Wel is het doel om voorlopige conclusies wat sneller richting waterbeheerders en boeren te krijgen dan gebruikelijk zou zijn bij academisch wetenschappelijk onderzoek, omdat de verzilting al aan de poort rammelt. Delsman: “Het is best wel bijzonder, en fantastisch, dat al deze partijen en zo veel waterbeheerders zich achter een behoorlijk fundamenteel wetenschappelijk programma geschaard hebben en met zijn allen besloten hebben: we moeten hier nu echt even diep induiken.”