Regulerende diensten

Bestuiving

Bestuiving door insecten (vooral honingbuien en hommels) is een essentiële ecosysteemdienst bij de teelt van hard- en zacht fruit (zoals appels, peren, kersen, aardbeien), kasgroenten (bijvoorbeeld tomaten, aubergine, paprika) en bij de zaadteelt (bijvoorbeeld kool, sla, peen, ui). Voor het aanbod van deze dienst wordt gekeken naar de aanwezige habitat kwaliteit voor bestuivende insecten op basis van de biologische waarderingskaart. Positieve aspecten voor kwalitatief goed habitat voor bestuivers zijn open habitat (heide, natuurgraslanden, ruigtes) en bloemrijke vegetatie (bvb. heide, robinia). Verder is de aanwezigheid van zomen, bermen, en kleinschalige landschapselementen ook positief voor deze dienst. Om de vraag naar deze dienst te bepalen, wordt gekeken naar hoe afhankelijk de productie van de geteelde gewassen is van pollinatie. Als er in een bepaald gebied een vraag is naar pollinatie, wordt gekeken hoeveel hoogkwalitatief brongebied aanwezig is in de omgeving om zo de kans op bestuiving te bepalen (aanbod). Op basis van literatuurcijfers en cijfers voor Vlaamse landbouwgewassen wordt het economisch belang van bestuiving voor Vlaanderen door honingbijen schatten op afgerond 200 miljoen euro en dat van wilde insecten op afgerond 40 miljoen euro per jaar.

Denitrificatie

Biologische denitrificatie is het proces waarbij nitraat (NO3-) wordt omgezet in stikstof (N). Hierdoor komt minder nitraat in grond- en oppervlaktewater terecht waardoor minder eutrofiëring plaats vindt. Denitrificatie gebeurt in slecht gedraineerde bodems van bossen, graslanden en landbouwgronden, in gedeeltelijk tot volledig waterverzadigde bodems, in kwelgebieden en oeverzones, in sedimenten van rivieren, meren en estuaria enz... Nitrificatie (de omzetting van ammonium of organisch stikstof naar nitraat of nitriet) en denitrificatie volgen elkaar op in tijd en/of ruimte. Denitrificatie vindt plaats wanneer er aan drie fundamentele voorwaarden voldaan wordt: i) nitraat is beschikbaar als energiebron, ii) er is een beperkte zuurstofconcentratie en iii) er zijn elektronenacceptoren beschikbaar. Andere factoren die de snelheid van denitrificatie beïnvloeden zijn temperatuur (optimale temperaturen voor bacteriële denitrificeerders zijn 5<T(°C)<20), het bodemvochtgehalte (> 60% waterverzadiging), de bodemtextuur (kleibodems vertonen de grootste denitrificatieverliezen), vegetatie, de toevoer van koolstof en de aanwezigheid van ruimtelijke variatie of structuurvariatie (Liekens et al. 2009).

Voor de berekening van denitrificatie wordt dan ook rekening gehouden met de grondwateraanvoer (obv topografie en bodemtype), de nitraatconcentratie in dat grondwater (obv nitraatuitspoeling en grondwateraanvulling), de verblijftijd (obv bodemtype) en het denitrificatiepotentieel (obv grondwaterstanden). De nitraatconcentratie in ondiep grondwater (mg N-NO3/liter) wordt vermenigvuldigd met de grondwater aanvoer (liter/m²) en met de denitrificatiegraad. De denitrificatiegraad wordt enerzijds berekend obv de verblijftijd (range 20-55 %) en anderzijds op basis van de gemiddeld laagste en hoogste grondwaterstanden (range 0-100%).

Infiltratie

Infiltratie of het insijpelen van regenwater in de bodem is een belangrijke ecosysteemfunctie. Infiltratie verzekert ons van voldoende grond- en oppervlaktewater van goede kwaliteit. Eenmaal diep geïnfiltreerd in de bodem zal het water gedurende lange tijd langzaam zijn weg vervolgen naar diepere grondwaterlagen. De lange verblijftijden van grondwater maken dat polluenten en nutriënten verwijderd worden door adsorptie, bodemchemische processen en microbiële denitrificatie processen. Grondwater zal voor een groot deel terug aan de oppervlakte komen in kwelzones en zo bijdragen tot een stabiel en zuiver basisdebiet van onze waterlopen. Een belangrijk effect van infiltratie is eveneens de aanvulling van freatische grondwatervoorraden. Voor Vlaanderen kunnen we de drainageklassen van de bodemkaart van Vlaanderen gebruiken als indicator voor het infiltratiepotentieel van de bodem. Op basis van topografie werd een index berekend die voor elke locatie aangeeft wat de relatieve hoogte ligging is ten opzicht van de omgeving. Dit werd herhaald op verschillende ruimtelijke schaalniveau's. Door deze schaalniveaus te combineren kan er aangegeven worden of een bepaalde locatie grondwater aangevoerd krijgt vanuit zijn omgeving. Belangrijke bijkomende factoren die ook zijn berekend, zijn: de potentiële bodemkundige infiltratie (bodem textuur, bodemdoorlaatbaarheid), verdichting door bebouwing (afdekking met verharde oppervlakte, en aanwezigheid van rioleringsinfrastructuur waardoor regenwater wordt afgevoerd), en interceptie (vasthouden van neerslag door vegetatie waardoor een deel terug kan verdampen naar de atmosfeer zonder nuttige interactie).

Koolstof in biomassa en bodem

Om de CO₂ concentratie in de atmosfeer terug te dringen is het belangrijk om de activiteiten die koolstof vrijstellen te beperken, maar ook de natuurlijke koolstofopslag in ecosystemen kan een bijdrage leveren om de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer te verlagen (door toename van hun netto primaire productie of door het verminderen van heterotrofe respiratie). Terrestrische ecosystemen stockeren ongeveer 3 maal zoveel organische koolstof (OC) als er globaal aanwezig is in de atmosfeer. Hoe meer atmosferische CO₂ wordt vastgelegd in biomassa en bodemorganische materiaal, hoe minder deze kan bijdragen tot klimaatopwarming.

in biomassa: Planten nemen koolstof op uit het milieu en gebruiken die om biomassa op te bouwen. De koolstof wordt aldus (tijdelijk) uit het milieu verwijderd. Alle natuurtypen nemen uiteraard koolstof op. We nemen echter aan dat vooral bossen met een grote, langlevende biomassa belangrijk zijn voor de opname. De jaarlijkse koolstofoplsag in houtige biomassa wordt berekend op basis van de jaarlijkse van het oogstbare houtvolume (m³/ha.jaar). Dit wordt vermenigvuldigd met de biomassa expansie factor om de totale biomassa aanwas (m³/ha.jaar) te berekenen, inclusief wortels en takken. Deze totale biomassa aanwas kan vervolgens via soort-specifieke C-dichtheden (kg C/m³) omgezet worden naar een koolstofopslag hoeveelheid per hectare (kg C/ha.jaar).

in de bodem: De capaciteit voor koolstofopslag in de bodem wordt bepaald door het landgebruik, vochttoestand en het kleigehalte van de bodem. De bodems onder natuurlijke ecosystemen vertonen doorgaans grotere C stocks dan deze onder intensief landgebruik. De C voorraden zijn dus hoger in bosbodems en permanent grasland dan in tijdelijk grasland of akkerbodems. Hoe natter de bodem en hoe hoger het kleigehalte, hoe meer C kan worden vastgelegd. Bij de berekening van de koolstofopslag in bodems wordt een onderscheid gemaakt tussen de potentieel maximale koolstofopslag (bij evenwicht (+ 100 jaar) onder bos en met natuurlijke of actuele bodemhydrologie), en potentiele of actuele koolstofopslag in bodems onder de huidige bodembedekking en bij een veronderstelde natuurlijke bodemhydrologie zonder drainage en grondwater winningen, of actuele bodemhydrologie. Verder wordt het verschil in koolstofopslag in bodems berekend tussen de actuele situatie (actueel landgebruik én actuele grondwaterpeilen) en een potentieel maximale koolstofopslag in de bodem (onder natuurlijke grondwaterstanden en onder bos).

Luchtkwaliteit

Vegetatie heeft op verschillende manieren een positieve invloed op de luchtkwaliteit. Naast het opnemen van koolstofdioxide en het produceren van zuurstofgas (O2) beperkt het ook de verspreiding van fijn stof omdat het de droge afzetting van zwevend stof verhoogt. Dit proces is de eigenlijke ecosysteemdienst. Op locaties waar veel fijn stof voorkomt en de impact op gezondheid hoog is (bvb verkeersknooppunten in steden) heeft het capteren van fijn stof door groenstructuren het grootste effect. Vegetatie heeft echter meer complexe effecten op de concentraties aan precursoren van secundair fijn stof, en kan zelfs een bron zijn van stoffen zoals pollen. Voor de kwantificering van de impact van groene ruimte op de luchtkwaliteit bouwen we voort op de kengetallen van Oosterbaan, 2006. Deze kengetallen geven per landgebruikstype aan hoeveel afvang van fijn stof we mogen verwachten. Wat betreft de vegetatie, geldt dat bomen het meest effectief zijn in het vastleggen van schadelijke stoffen. In algemene zin neemt de effectiviteit af van bomen, via heesters en kruidachtige naar gras. Het effect van naaldbos wordt hierin dan ook hoger geschat dan dat van loofbos. Effecten van luchtverontreiniging door fijn stof op de volksgezondheid vormen de belangrijkste oorzaak van (gekende en gekwantificeerde) effecten van milieuverontreiniging op gezondheid (MIRA-T, 2006). Voor de huidige concentraties in Vlaanderen werden ze geschat op omgerekend zo’n 500 euro per inwoner per jaar, waarvan 75 % wordt toegeschreven aan de PM2,5 fractie (MIRA, verspreiding zwevend stof 2007). Een reductie van deze effecten kan dus belangrijke baten opleveren wat ook in economische waarden kan uitgedrukt worden (euro/kg PM10 of PM2,5, en euro/ha per vegetatie type).

Vermeden erosie en nutriëntenopslag in bodem

Vermeden erosie

Bodemerosie wordt enerzijds beïnvloed door de neerslagerosiviteit (bij fijne neerslag is er veel minder erosie dan bij harde regenbuien), en anderzijds door karakteristieken van de bodem zelf en fysische karakteristieken als hellingsgraad, lengte etc. Ook de bodembedekking en de bodembewerking beïnvloeden infiltratie en afvloeiing en bijgevolg ook de bodemerosie zelf. Eén van de factoren die de gevoeligheid van een bodem aan erosie bepaald is de topografie. Met name de hellingslengte en hellingshoek zijn positief gerelateerd aan het risico op erosie. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen potentiële en actuele erosie. De potentiële maximale erosie is de erosie die zou optreden indien de bodembedekking overal uit akker bestond. De actuele erosie is de erosie die optreedt onder de huidige toestand van bodembedekking. Verder wordt er ook gekeken naar de oorsprong van en het risico op modderstromen. Het geërodeerde materiaal zal ofwel over een grote oppervlakte afstromen naar lagergelegen gebieden, of zal zich concentreren in geulen. In het laatste geval spreekt men van modderstromen. Modderstromen vinden hun oorsprong in erosiegevoelige gebieden op open hellingen. De potentiële brongebieden van modderstromen werden in kaart gebracht. Modderstromen zullen enkel ontstaan wanneer zich stroomafwaarts van een oorsprongsgebied een geul bevindt waarin modder zich kan verzamelen. Er wordt bekeken welke plaatsen (geulen, dalen, valleien) preferentiële stroombanen voor modderstromen vormen. De vraag naar erosiepreventie wordt bepaald door de gebieden waar het risico op modderstromen groot is door het voorkomen van modderstromen in bebouwde gebieden. Het risico neemt toe naarmate de bebouwingsdichtheid groter wordt. Vermeden erosie is de vermindering in de maximale potentiële hoeveelheid erosie door aanwezigheid van vegetatie. De vermeden hoeveelheid erosie wordt berekend als het verschil tussen de maximale potentiële erosie indien alles akker is en de werkelijke erosie onder huidige bodembedekking. Eén van de belangrijkste baten van bescherming tegen erosie wordt gerealiseerd door het vermijden van sedimentafzetting in bebouwde gebieden. Hoe hoger de dichtheid van bebouwing, hoe groter de schade door modderstromen (sedimentafzetting) en dus het risico op modderstromen.

Nutriëntenopslag in bodem

De opname van N, P en C in biomassa, strooisel en organische stof in bodems is gelinkt aan verschillende ecosysteemdiensten. Bodem en vegetatie zijn ook zeer nauw met elkaar verbonden, en bepaalde vegetaties zijn sterk aangepast aan bepaalde bodems. Maar vegetatie is ook in staat om bepaalde bodemeigenschappen te veranderen. Ecosystemen zijn in staat om nutriënten te cycleren en bodems aan te rijken met organisch materiaal. De verhouding en beschikbaarheid van C, N en P in bodems bepaalt hun productiviteit en soortensamenstelling. Onder bepaalde gunstige omstandigheden van waterhuishouding kunnen ecosystemen echter nutriënten uit grond en oppervlaktewater filteren door denitrificatie en/of opname in organisch materiaal (levend, strooisel, humus en organische stof). Op deze manier verbeteren zij de kwaliteit van ons grond- en oppervlaktewater en leveren ze tal van directe (vb. zuiverder water) en indirecte baten (vb. waterrecreatie).

De opslag van stikstof en fosfor in bodems is direct gelinkt aan de koolstofopslag in bodems. De C/N/P ratio voor bos en andere bodembedekking en –gebruik wordt gebruikt om de potentiele en actuele N en P opslag in bodems te berekenen uit de koolstofopslag in bodems (zie ES: Koolstof in biomassa en bodem).

Vermeden N-uitspoeling

Op basis van bodembedekking en landgebruik bepalen we de toegelaten N-bemesting. De regelgeving i.v.m. bemesting is eerder complex. Voor deze analyse gaan we uit van de algemene bemestingsnormen anno 2014 (Vlaanderen is integraal kwetsbaar gebied water). De uitspoeling van stikstof naar het grondwater is afhankelijk van vele factoren. Zowel de bemestingsvorm, bemestingshoeveelheid, klimatologische, bodemkundige en teeltafhankelijke factoren spelen een rol. Om een inschatting te maken van de lokale N-uitspoeling naar ondiep grondwater beschouwen we enerzijds N-belasting en anderzijds uitspoelingsgevoeligheid. De N-uitspoeling naar het grondwater wordt bepaald op basis van bestaande gegevens en studies van de Mestbank, landbouwgebruikspercelenkaart, de combinatie gewasgroep en bodemtextuur. De atmosferische N-depositie wordt hier nog aan toegevoegd. Voor de nitraatuitspoelingsgevoeligheid van bodems wordt gekeken naar volgende factoren: textuur, drainage, profielontwikkeling, substraat, varianten van moedermateriaal (ivm bijmenging van veen), extra parameters (bvb de stromingsrichting of kweltoestand (kwel, doorstroom of infiltratie)). Voor elk van deze factoren wordt een gevoeligheidsfactor bepaald en deze worden gesommeerd om een globale score voor nitraatuitspoelingsgevoeligheid te bekomen.

Waterretentie

Waterretentie in ondiep grondwater omvat het (tijdelijk) vasthouden van water. Dit heeft vooral positieve gevolgen bij droogte (vasthouden van water, spons-effect). Het langdurig vasthouden van water in (bovenstroomse) ecosystemen (natuurlijke depressies en valleien) kan bijdragen tot diepe infiltratie en de aanvulling van grondwatervoorraden. Het volume water dat binnen een normale jaarcyclus beschikbaar is om cruciale ecosysteemfuncties te ondersteunen wordt berekend als het verschil tussen de GHG (gemiddeld hoogste grondwaterstand) en de GLG (gemiddeld laagste grondwaterstand) voor gebieden met een ondiepe grondwaterstand. Waterretentie wordt beïnvloed door bodemkenmerken, drainage en landgebruik (gewenste drainage). Waterretentie als ondersteunende functie is sterk bepalend voor ecosysteemdiensten zoals denitrificatie, koolstofopslag in bodems en de daarmee geassocieerde nutriënten-retentie.

Door het berekenen en combineren van topografische indices (Ruhoff, 2011) op het digitaal hoogtemodel en op verschillende schaalniveaus kunnen er verschillend indicatoren afgeleid worden inzake infiltratie en retentie. De TPI (Topografische Positie Index) is een eenvoudige indicator voor hoe een locatie zich verhoudt tot zijn omgeving. Het evalueert de hoogteligging van een bepaalde pixel ten opzicht van de gemiddelde hoogteligging van de omliggende pixels. Dit is uiteraard een zeer schaal-afhankelijke indicator. Het berekenen en combineren van de TPI op verschillende schaalniveau’s kan echter een robuuste manier zijn om infiltratie-kwel patronen te karteren.