Initiator: nationaal model voor nutriënten en emissies

De voordelen

In het kort

Integraal nutriënteninzicht
Ruimtelijk expliciet schaalbaar
Beleidsgerichte ondersteuning
Nauwkeurige emissieberekening
Breed inzetbaar model

INITIATOR berekent nutriëntenstromen, emissies en bodemkwaliteit op regionale schaal. Het model ondersteunt beleid en onderzoek rond mestgebruik, waterkwaliteit en stikstofreductie met ruimtelijke precisie.

Over INITIATOR

Het INITIATOR model is ontwikkeld om op een snelle, robuuste en integrale manier inzicht te geven in de aan- en afvoer van koolstof, nutriënten en zware metalen in het bodem-watersysteem, veranderingen in bodemkwaliteit en de gasvormige verliezen naar de lucht. Met het model wordt ruimtelijk expliciet zichtbaar waar risico’s ontstaan van de toevoer van nutriënten via organische en minerale meststoffen, depositie, N-binding, kwel en gewasresten, en de afvoer via uit- en afspoeling. Het model is toepasbaar op zowel bedrijfsniveau als op regionale schaal. Met INITIATOR beschikt u over een krachtig hulpmiddel dat data omzet van perceelsniveau tot landelijke schaal.

Heb je een vraag?

Heb je een vraag over dit model? Stel het aan onze expert:

dr.ir. J (Hans) Kros

Onderzoeker bodem en milieu

Wat berekent het INITIATOR Model?

De N- en P-excretie worden berekend op bedrijfsniveau door gebruik te maken van dierspecifieke excretiefactoren. De stal- en opslagemissies van gasvormige N-verliezen worden berekend voor verschillende categorieën dieren en staltypen door gebruik te maken van landelijk erkende emissiefactoren. Een mestverdelingsmodule berekent het transport van dierlijke mest per landbouwdeelgebieden. Een bodemmodule berekent vervolgens wat er met de nutriënten gebeurt: accumulatie, opname, gasvormige emissies of uit- en afspoeling naar het watersysteem. Bij de berekening is een regionale differentiatie, met een basisresolutie van 250m × 250m, aangebracht door rekening te houden met verschillen in bodemgebruik, grondsoort en grondwaterstand, die bepalend zijn voor de optredende processen. Voor de P-modellering is voor P-sorptie gebruik gemaakt van een combinatie van een snelle en langzame pool met een bodemtype afhankelijke parametrisatie.

In INITIATOR worden alle belangrijke stikstof (N)- en fosfaat (P)-fluxen op regionale schaal berekend. Daaronder vallen:

Toevoer van N en P in de vorm van kunstmest, dierlijke mest, overige organische meststoffen en depositie.
N-binding, N- en P-opname door het gewas.
Emissie van ammoniak (NH3), lachgas (N2O) en stikstofoxiden (NOx) naar de atmosfeer.
Uit- en afspoeling van nitraat, ammonium en fosfaat naar grond- en oppervlaktewater.

Daarnaast berekent het model ook de emissies van methaan (CH4), de verandering in de voorraad aan bodemkoolstof en de bijbehorende emissie of vastlegging van CO2 uit bodems en de accumulatie en uitspoeling van basen (calcium, magnesium en kalium) en zware metalen (lood, cadmium, koper en zink).

INITIATOR wordt onder meer gebruikt voor het berekenen van de ruimtelijke verdeling van mest en ammoniakemissie als onderdeel van de mest- en ammoniakmodellen die worden ingezet ter ondersteuning van beleidsvragen en -toepassingen van de ministeries van LVVN en I&W in het kader van:

Het mestbeleid: Evaluatie Meststoffenwet en Actieprogramma voor Nitraatrichtlijn.
Het waterkwaliteitsbeleid: Evaluatie stroomgebiedbeheerplannen en Kaderrichtlijn Water.
Het stikstofbeleid: Stikstofmonitoring in het kader van de Wet stikstofreductie en natuurverbetering.
Rapportage van emissies naar lucht en water uit de landbouw door Emissieregistratie (National Emission Ceilings, Gothenburg protocol).

Daarnaast wordt INITIATOR veelvuldig ingezet voor adviesvragen van provincies.

In dit verband levert INITIATOR de ruimtelijke verdeling van (i) mestgiften van dierlijke mest, kunstmest en overige organische meststoffen(compost en zuiveringsslib) ten behoeve van het Landelijk Waterkwaliteitsmodel (LWKM) en (ii) ammoniakemissie door mesttoediening en beweiding ten behoeve van de atmosferische transport modellen OPS en AERIUS.

Mestverdeling en ammoniakemissie in INITIATOR

De toevoer van nutriënten aan landbouw percelen verloopt via vier sporen: N-depositie vanuit de atmosfeer, N-binding vanuit de atmosfeer, toepassing van kunstmest en gebruik van dierlijkst mest. Vooral het gebruik van dierlijke mest vereist een aanzienlijke modelleerinspanning. Hieronder volgt een korte beschrijving van de processen die binnen INITIATOR gemodelleerd zijn. Deze processen zijn schematisch in Figuur 1 opgenomen.

Figuur 1: De mestketen en resulterende emissies.

De meeste diergroepen in Nederland worden in stallen gehouden. Een deel van de N en P (overige nutriënten en zware metalen) uit het veevoer wordt vastgelegd in dierlijke producten zoals melk, vlees en eieren, de rest komt in de mest terecht. Deze mest wordt meestal tijdelijk opgeslagen, in de stal of in een opslag buiten de stal. Vanuit de stal en de mestopslag vinden gasvormige emissies plaats van onder andere ammoniak (NH₃), methaan (CH₄) en lachgas (N₂O). Opslag van mest is nodig omdat de productie meestal het jaarrond plaatsvindt, terwijl het gebruik op landbouwgrond beperkt is tot enkele momenten in het jaar, afhankelijk van het gewas en de bodemgesteldheid. Daarnaast wordt een deel van de mest wordt geëxporteerd en verwerkt, waardoor minder opslag in Nederland nodig is. Verder loopt een deel van het vee in de weide, waardoor een deel van de mest en urine daar direct terecht komen zonder emissies vanuit de stal of opslag.

Voor het gebruik van dierlijke mest op landbouwgrond is landelijk mestbeleid ontwikkeld, om overmatige toepassing van dierlijke mest en bijbehorende grote milieubelasting te voorkomen. Dit betekent dat een aanzienlijk deel van de veehouderij bedrijven in Nederland niet alle mest op de eigen percelen kan gebruiken, maar een deel afvoert naar dichtbij gelegen landbouw percelen van boeren met mestruimte binnen de gebruiksnormen en als dat nodig is naar verder weg gelegen percelen, vaak in akkerbouw gebieden. Na deze herverdeling van dierlijke mest, kan voor verschillende gewassen nog een aanvullende bemesting met kunstmest plaatsvinden.

De toepassing van kunstmest en dierlijke mest, samen met de depositie en binding vanuit de atmosfeer leiden tot een totaal nutriënten gebruik per gewasperceel. Vanuit dit totaal gebruik kunnen de gasvormige emissies bepaald worden, de ophoping in de bodem en de verliezen van nutriënten naar het grond- en oppervlakte water.

Bovenstaande processen zijn vastgelegd in de volgende modules (zie Figuur 2 voor stap 1 t/m 3):

Een bedrijfsmodule, waarin op bedrijfsniveau de N- en P-excreties in mest worden berekend; en vervolgens de gasvormige emissies van N vanuit stal en opslag. Daarbij worden dierspecifieke excretiefactoren gebruikt en landelijke erkende (NEMA) emissiefactoren.
De mestverwerkingsmodule waarin de netto hoeveelheid mest wordt berekend (het nettoresultaat na afzet buiten de Nederlandse landbouw: export – import + verwerking)
Vervolgens wordt een mestverdelingsmodule ingezet, waarmee bepaald wordt hoeveel weide- en stalmest op het eigen bedrijf kan worden aangewend, en welk transport nodig is binnen en tussen de landbouwdeelgebieden.
De bodemmodule berekent tenslotte wat er met de nutriënten gebeurt die op het land worden aangewend. Bij deze berekening is een regionale differentiatie aangebracht door rekening te houden met verschillen in bodemgebruik, grondsoort en grondwaterstand, die bepalend zijn voor de optredende processen. Voor de P-modellering is voor P-sorptie gebruik gemaakt van een combinatie van een snelle en langzame pool met een bodemtype afhankelijke parametrisatie.