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 h(x,y,t) - mv(x,y) ten opzichte van het constante maaiveld mv(x,y), een toestandsvariabele van het niet-stationaire proces van de natuur is. Ik maak voor alle plaatsen (x,y) en voor elk tijdstip (t) onderscheid tussen de volgende 3 voorwaarden:
Als water winvelden goed ontworpen zijn, worden alle meststoffen door assimilatie opgenomen, mits het assimilatie predicaat voldaan wordt door het waterleidingbedrijf en het overbemesting predicaat voldaan wordt door de agrariërs.
De hoogte ten opzichte van het maaiveld, waaarop een plant wortelt noem ik hmv. Voor elk gewas in het winveld, gebruik ik, als uitbreiding op het werk van de agrohydrologen in de groep van prof. R.A. Feddes, houdt ik een toestands variabele o met functies o.w(), o.g() en o.a() die toegang geven tot de efectieve wortellengte van het gewas, tot de gewasverdamping van het gewas, en ook tot het volume water gebruikt om reach this bij Daarbij is w(o),de effective wortel lengte in het ontwikkelingsstadium o van de plant, Het ontwikkelingsstadium o van de plant is een toestandsvariabele die belangrijk is voor snel groeiende gewassen zoals granen en mais. Hiermee beschrijf ik een verfijning vn de theorie van de agraohydrologen uit de goep van prof. R,A, Feddes. Door deze definitie ligt de mogelijkheid om via assimilatie water op te nemen voor de greoi van de planten beter vast. Pas de afhelopen 10 jaar jaar is zo'n essentiële uitbreiding mogelijk door de steeds verder gaande ontwikkelingen in het vakgebied der elektrotechniek mogelijk.
Ing. J.J.M. Bouwmans, [], heeft het programma voor de berekening van de compensatie vergoeding geshreven in een tijd waarin Algol, Cobol en PLI de meest gebruikte programmeertalen waren, terwijl computers waren opgesteld in oenorm grote gekoelde rekencentra.
m In de tijd van is door de intr ten opzichte van het maaiveld op een plaats (x,y) en een tijdstip (t) is: hmv = h(x,y,t) - mv(x,y).w(o).
We onderscheiden nu de volgende gevallen:
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, mar ook aan het extreme weer en het klimaat.
Oók de atmosfeer hoort tot de biotoop, en de gewasverdamping speelt daarin, samen met het niet stationaire gedrag, dat 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(t) van het gewas:
b.g.{...ll,l,h,hh...}w(t)
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)en dus ook een maximale gewasverdamping, 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. In plaats van het interval van 10 dagen, kunnen we ook een plant specifiek interval nemen, met een moving average filter. Daarme is ook het gedrag van seculenten realistisch te beschijven,
Ik heb de naamgeving van de begrippen 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-(c.q.-isohypsen)kaart van de grondwaterspiegel en het maaiveld.
In het hoofdstuk de wetenschap en de hydrologie wordt de schaal ρ, en de daarbij horende relaxatie oscillatie geïntroduceerd die bepalend zijn voor het niet-statinaire gedrag van de grondwaterspiegel h(x,y,t).
De neerslag N 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 de 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 resolutie naar de plaats (x,y) en naar de tijd (t) van de grondwaterspiegel ter plaatse. Daardoor wordt het mogelijk dat er een blokgolf in het grondwaterstandsverloop h(x,y)(t), ontstaat bij de pompput en een driehoekgolf op enige afstand.
Deze golfvormen hebben als effect dat het gebruik van de GHG en GLG volstrekt onvoldoende informatie verschaft om het osmose verlies en het assimilatie verlies te kunnen bepalen in het teeltseizoen.
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 het voorkomen van extreem weer en speelt een ook een belangrijke rol bij het ontstaan van extreem weer en klimaatverbetering door bij de volledige omzetting van alle koolzuurgas CO2 naar zuurstof O2 in verband met de realisatie van het klimaat doel.
De grote hoeveelheden water in 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 bodem 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 een nadere uitwerking van de aanloop naar de analyse van de niet-stationaire resopns, met een blokgolf en een driehoeksgolf.
De gewasverdamping
De gewasverdamping is eenbelangrijk effect van de groei van planen die zich manifestreert aan de omgeving waarin de plant groeit. Bjj de groei van de plant, komt met name water H20 vrij, dit heeft effect op het onstaan van extreem weer. Voorts zetten planten, zoals iedereen weet, koolzuurgas CO2 om in zuurstof O2 hier door
Extreem weer
Klimaat verbetering
Bij de groei van de planten wordt 3/4 van de mondiale CO2 emissie omgezet in zuurstof O2. ls we de omzetting van 3/4 naar 4/4 vehogenis de CO2 emissie geen probleem meer. Dat kunnen we doen door de gewasverdamping te maximaliseren. Volgens onderstaande afbeelding van de Wageningen Universiteit zijn het mestvelies naar de bodem tt/nn=34% groot.
