[Nitrate leaching to groundwater, Background document to the National Environmental Outlook 2 1990-2010.]

Abstract niet beschikbaarA method of regional modelling and mapping of NO3 leaching from agriculture soils is presented and was used to assess sensitivity of agriculture soils to NO3 leaching. Nitrate leaching was calculated by an empirical model, describing steady state NO3 leaching as a function of soil type, type of agricultural land use and depth of the groundwater table. The model was implemented in a geographic information system. Results of this study are a national N balance of agricultural soils and an areal distribution of agricultural soils with regard to the predicted NO3 concentration of the uppermost groundwater. From these results it was concluded that NO3 pollution of the upper groundwater occurs almost everywhere in sandy and loamy soils.DGM/DW

Nitrate in the uppermost meter of groundwater in the sandy areas of the Netherlands; a geographical view based upon monitoring and a comparison with results of modelling

Models relating nitrogen supply and nitrate leaching are based upon scientific knowledge and experiments. These deterministic models are used for scenario analysis to reduce nitrate leaching. The models also give a geographical view of nitrate in the uppermost groundwater. Because of the difference in scale between experimental fields and a geographical view, systematic differences between reality (measurements) and model calculations can occur. Our goal is to make a geographical view of the Netherlands for the occurence of nitrate in the uppermost groundwater of agricultural land and of forests, by statistical interpolation of measurements. Indications will be given of magnitude and origin of the differences between deterministic and statistical models.In dit rapport wordt een geografisch beeld gegeven van normoverschrijding door nitraat in het bovenste grondwater bij landbouw, bos en heideveld in de zandgebieden onder omstandigheden van een gemiddeld neerslagoverschot. Het beeld is verkregen met behulp van een groot aantal metingen die het RIVM de afgelopen jaren heeft verzameld met diverse monitoringprogramma's , en die statistisch geinterpoleerd worden. Volgens het statistische model wordt de norm voor nitraat overschreden op 77-85% van de oppervlakte landbouw, bos en heideveld. Het statistische nationale beeld, dat is gebaseerd op metingen in de praktijk, is vergeleken met NLOAD, een procesmodel welke is gebaseerd op proefveldonderzoek. NLOAD is o.a. gebruikt voor de Milieubalans en Milieuverkenning. De nitraatconcentraties volgens NLOAD zijn lager dan volgens het statistische model. Volgens het statistische nationale beeld is minstens 94% van het landbouwoppervlak boven de norm. Volgens NLOAD is dit ongeveer 70%. Als mogelijke oorzaken voor de verschillen worden genoemd: 1- verouderde informatie over de grondwaterstand op de bodemkaart; 2- efficienter gebruik van stikstof op proefvelden dan in de praktijk; 3- stikstofgiften zijn te weinig gedetailleerd bekend om te gebruiken als invoer voor NLOAD. De geconstateerde verschillen indiceren dat het oppervlak aan landbouwgrond in de zandgebieden, waar de nitraatnorm in het bovenste grondwater wordt overschreden, in werkelijkheid enkele tientallen procenten hoger is dan gerapporteerd in de Milieuverkenningen

Update of model NLOAD to calculate nitrate leaching from agricultural soils; description of the model and GIS-environment

Voor de Milieubalans 1995 en 1996 is het model NLOAD, dat de nitraatuitspoeling van landbouwgrond in een evenwichtssituatie berekent, geactualiseerd en opnieuw beschreven. Enige hoofdpunten uit het onderzoek zijn: conceptuele verbetering van het model, toetsing van het model aan metingen en de toepassing van het model in een GIS-omgeving. Modelconcept: Met het model NLOAD wordt de uitspoeling van nitraat_stikstof berekend als de som van de basisuitspoeling, de bemestingsuitspoeling van werkzame stikstof, de extra uitspoeling van stikstof in dierlijke mest en de uitspoeling van stikstof, die bij het beweiden op grasland terecht komt. De basisuitspoeling in het model is verlaagd, omdat hierin tijdafhankelijke bijdragen door beweiding, atmosferische depositie en mineralisatie van organisch gebonden stikstof in dierlijke mest verwerkt waren. Een van de consequenties is dat nu de atmosferische N_depositie bij de N_kunstmestgift moet worden opgeteld. De fractie werkzame stikstof in dierlijke mest is verhoogd, teneinde beter rekening te houden met de nalevering van stikstof op de lange termijn. Het uitspoelingspercentage van de werkzame N neemt nu bij bouwland progressief toe met de hoeveelheid werkzame stikstof. De urine_N productie van weidend rundvee is afhankelijk gemaakt van het N_bemestingsniveau en de vaste mest wordt beschouwd als in het groeiseizoen uitgereden dierlijke mest. Resultaten en validatie model: NLOAD_MB (versie Milieu Balans) geeft betere resultaten dan NLOAD. NLOAD_MB onderschat de gemeten uitspoeling van proefvelden bij een extreem hoge bemestingsintensiteit. Het model kon worden gevalideerd voor beweid en gemaaid grasland op zandgrond. Voor de overige vormen van grondgebruik en grondsoort is NLOAD_MB niet gevalideerd. De modelresultaten hebben in het algemeen slechts indicatieve betekenis, d.w.z. zijn goed te gebruiken voor kwalitatieve interpretatie (alleen de richting en de orde van grootte). De modelresultaten voor grasland op zandgrond zijn ook goed te gebruiken als kwantitatieve schattingen.Model NLOAD employs a simple, straightforward and empirical approach, describing the steady state nitrate_N leaching of agricultural soils on annual basis. NLOAD is used every year to assess the effects of environmental policy on nitrate leaching and exceedance of the standard for nitrate_N concentrations in shallow groundwater in the Netherlands. Over a period of five years the model was changed at every occasion. For the State of the Environment of 1995/96 it was necessary to update the model, compare it with the measured nitrate leaching of experimental fields and make a new documentation. Some highlights in this report are conceptual improvements, validation of the model and implementation in a GIS environment. Improvement of the modelconcept: Nitrate_N leaching is calculated as the sum of background leaching, leaching due to N-fertilization, additional leaching from animal manure and leaching of dung_N and urine_N supplied by grazing cattle on grassland. In the new model background leaching is decreased. The leaching due to atmospheric_N deposition is now explicitly taken into account (added to the fertilizer_N). Efficiency coefficients for plant available N in manure were increased. The leaching of arable land was a constant fraction of the total applied plant available N. Now this fraction is an increasing function of total applied available N (just like for grassland). The urine_N production of grazing cattle is now a function of N-fertilization. Old vs. new: The model gives an improved prediction of the leaching of experimental fields. However the new model underestimates the leaching at very high fertilization levels. The model is judged to be suitable for grassland on sandy soils, but still is not reliable for other combinations of agricultural land use and soil types.DGM/DWL DGM/B

Nitrate in the uppermost groundwater in the presence of agriculture, forest and heather, in the sandy areas of the Netherlands

De nitraatconcentratie van het ondiepe grondwater in de zandgebieden is van invloed op de toekomstige nitraatconcentratie van het diepe grondwater dat wordt gewonnen voor de drinkwatervoorziening en op het oppervlaktewater. In de zandgebieden zijn nitraatconcentraties gemeten bij bos en heideveld in het winterhalfjaar 1989-1990 en bij landbouwgewassen in het voorjaar van 1992 en van 1993. Voor bos en heideveld en voor landbouwgewassen zijn regressiemodellen afgeleid die nitraatconcentraties relateren aan nationaal bekende variabelen die indicatief zijn voor de stikstoftoevoer aan het maaiveld en het bodemtype. Met deze regressiemodellen wordt geschat dat bij landbouwgewassen de nitraatconcentraties ongeveer 6 maal hoger zijn geweest dan bij bos en heideveld. Meer dan 94% van het oppervlak waar landbouwgewassen zijn en meer dan 23% bij bos en heideveld had een concentratie die de grondwaternorm overschrijdt. Bij landbouwgewassen kunnen lagere concentraties vooral in het noorden gevonden worden. Bij bos en heideveld vooral in de grote natuurgebieden (Veluwe).Nitrate concentrations were measured in the uppermost groundwater in the presence of forest and heather in 1989-1990 and in the presence of agriculture in 1992-1993. The measurements were done in the sandy regions of the Netherlands. The measured concentrations were statistically related to variables representing nitrogen load and the soil type. This resulted in a regression model for agriculture and one for forest and heathland. Both models were combined for geographical estimation of nitrate concentrations. Nitrate concentrations in the presence of agriculture are about six times higher then in the presence of forest and heather. The surface groundwater surpassing the groundwater value is more than 94% of the total surface in the presence of agriculture. The surface groundwater surpassing the groundwater value is more than 23% of the total surface in the presence of forest and heathland.DGM/DW