{"id":11750,"date":"2026-04-14T11:35:36","date_gmt":"2026-04-14T11:35:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/janine-de-wit\/"},"modified":"2026-04-14T11:35:44","modified_gmt":"2026-04-14T11:35:44","slug":"janine-de-wit","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/janine-de-wit\/","title":{"rendered":"Janine de Wit"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":11751,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-11750","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Managing water excess and deficit in agriculture","samenvatting":"Water is een essentieel onderdeel van het dagelijks leven. Zoet water is onder andere noodzakelijk voor natuur, landbouw, drinkwater en industrie. De watervraag zal in de toekomst stijgen door onder andere economische groei, verstedelijking en benodigde voedselproductie, terwijl de beschikbaarheid van zoet water afneemt. Daarnaast zullen weersextremen (zowel drogere als nattere perioden) frequenter voorkomen door klimaatverandering. Hierdoor is er in toenemende mate een onbalans tussen watervraag en wateraanbod. E\u00e9n van de maatregelen om anders om te gaan met water in de landbouw is het aanpassen van de huidige drainagesystemen, die op al ongeveer 34% van de landbouwpercelen liggen.\n\nHet Nederlandse watersysteem is van oudsher ingericht op het afvoeren van water met als doel wateroverlast te voorkomen. Hierdoor wordt water snel afgevoerd van de percelen naar het oppervlaktewater en via het oppervlaktewater uit het gebied. Na de Tweede Wereldoorlog nam de bevolkingsgroei toe, waardoor ook de voedselvraag toenam. Daarvoor zijn landbouwpercelen intensiever ontwaterd door de aanleg van buisdrainage om te natte omstandigheden te voorkomen en hiermee de gewasproductie te verhogen. Naast intensievere ontwatering vond er ook ruilverkaveling plaats om landbouwpercelen te vergroten en beter bereikbaar te maken. Buisdrainage, ruilverkaveling, verstedelijking en grondwateronttrekkingen hebben samen voor een systematische daling van het grondwaterniveau gezorgd, waardoor agrarische percelen op de hoge zandgronden kwetsbaarder zijn geworden voor de gevolgen van droogte. Parallel aan de sociaaleconomische veranderingen, ontwikkelde ook de buisdrainage zich verder. Conventionele buisdrainage is gericht op water afvoeren, maar ontwikkelde zich naar regelbare drainage (RD) gericht op zowel het afvoeren als vasthouden van water. Meer recent ontwikkelde RD naar regelbare drainage met subirrigatie (RDS) dat drie doelen kan dienen: i) water afvoeren wanneer nodig, ii) water vasthouden wanneer mogelijk en iii) (grond)water aanvullen.\n\nRDS bestaat over het algemeen uit een regelput waar uit een externe bron water aan wordt toegediend. In de regelput bevindt zich een eenvoudige pvc pijp of een balg, dat het maximale waterniveau bepaalt (\u2018cresthoogte'). Met een vlotter kan de wateraanvoer worden geregeld. De regelput is verbonden met een verzamelleiding, die weer verbonden is met drains die loodrecht op de verzamelleiding liggen. Bij een stijghoogte in de put en de drains die hoger is dan de grondwaterstand, vindt er infiltratie plaats. Internationaal gezien, is er in landen als Amerika, Canada, Australi\u00eb, Zweden en Iran ook ervaring opgedaan met RDS.\n\nIn de afgelopen jaren is RDS onderzocht als maatregel om te anticiperen op de onbalans tussen watervraag en wateraanbod in landbouwpercelen op de Nederlandse hoge zandgronden. Vier veldproeven zijn uitgevoerd in America, Haaksbergen, Lieshout en Stegeren, gelegen in Oost- en Zuid-Nederland. De vier veldproeven verschillen in geohydrologische kenmerken en de wateraanvoerbron van subirrigatie, maar zijn vrijwel identiek ingericht met meetapparatuur. De veldmetingen laten zien dat, als gevolg van RDS, het grondwaterpeil stijgt, waardoor het bodemvochtgehalte toeneemt door capillaire opstijging naar de wortelzone. Dit verhoogt de waterbeschikbaarheid voor het gewas en daarmee de transpiratie (gewasverdamping) en drogestofproductie. Een modelstudie met het Soil-Water-Atmosphere-Plant model (SWAP), gekalibreerd aan metingen, laat zien dat, afhankelijk van het oppervlaktewaterniveau en de geohydrologische gebiedskenmerken, slechts een klein deel van het aangevoerde water naar transpiratie van het gewas gaat, een deel van het aangevoerde water naar de aanliggende sloot stroomt (= slootdrainage) en een deel van het aangevoerde water naar het diepere grondwater (= wegzijging) stroomt. Een hogere weerstand tegen wegzijging voorkomt dat het ge\u00efnfiltreerde water snel wegsijpelt naar het diepere grondwater. Een hoger oppervlaktewaterniveau, aangepast aan de hogere grondwaterstand, zorgt voor minder drainage naar de sloot.\n\nDe benodigde wateraanvoer was hoog tijdens de veldproeven doordat er in het groeiseizoen continu werd gestreefd naar een vast en relatief hoog grondwaterniveau. Bij de combinatie van een vast crest niveau en de mogelijkheid tot continue wateraanvoer varieerde de wateraanvoer tussen 500 mm en 1.000 mm per jaar. De benodigde hoeveelheid water voor subirrigatie kan aanzienlijk verlaagd worden door \u2018slimmer\u2019 water aan te voeren. Het RDS systeem bevat dan een dynamisch crest niveau en een dynamische pompsturing om een passend waterniveau in de regelput per dag in te stellen. Het waterniveau wordt berekend met een algoritme gebaseerd op actuele gewasbehoefte, actuele waterbeschikbaarheid en weersverwachting. Dynamische sturing bespaart meer water in nattere groeiseizoenen met een gering watertekort voor de plant en hiermee ook relatief geringe watervraag voor subirrigatie dan in drogere groeiseizoenen met een groter watertekort en grotere watervraag. Naast actief sturen, kan er ook nog water bespaard worden als de weerstand tegen wegzijging groter is (locatiegeschiktheid), een hoger slootpeil wordt gehandhaafd rond het perceel of in de regio (beheer), of een gewas met diepere wortels wordt geteeld (gewaskeuze). Tot slot blijkt uit deze studie dat door wateraanvoer en hogere grondwaterstanden en bodemvochtgehaltes de transpiratie kan stijgen (minder verdampingsreductie), maar dat de situatie kan ontstaan waarbij extra aangevoerd water niet meer leidt tot hogere transpiratie, maar het extra aangevoerde water draineert naar de sloot of het regionale grondwatersysteem aanvult via wegzijging. De verkregen metingen en de ontwikkelde SWAP procedure in dit proefschrift kunnen worden gebruikt om de effecten van RDS onder verschillende geohydrologische karakteristieken te bepalen, wat de implementatie en beheer van RDS op veldschaal ondersteunt.\n\nOndanks dat de wateraanvoer verminderd kan worden door meer gericht water aan te voeren, vraagt RDS om water waardoor deze lokale maatregel ingepast moet worden in het regionale watersysteem. Het is daarom belangrijk dat belanghebbenden van het watersysteem het eens zijn over de mate waarin RDS kan worden toegepast en kan worden gefaciliteerd. In deze studie is een systeem dynamisch model opgezet dat relatief eenvoudig te begrijpen is, maar dat alle belangrijke aspecten en niet lineaire interacties bevat van een RDS-systeem. Daarbij is het model gebaseerd op kennis van de uitgevoerde veldproeven en SWAP-modellering. In het systeem dynamisch model is RDS opgeschaald in percentages van een totaal gebied waarop het wordt toegepast. Oppervlaktewater is niet oneindig beschikbaar, waardoor de uitdaging is om water op een evenwichtige manier te gebruiken en te beheren, zowel voor verschillende maatschappelijke sectoren als voor natuur. Opschaling van subirrigatie laat drie toestanden zien: 1) er is voldoende oppervlaktewater beschikbaar om RDS op te schalen naar een groter gebied, waarbij het oppervlaktewaterniveau op peil blijft, 2) er is voldoende oppervlaktewater beschikbaar om RDS op te schalen, maar het slootpeil daalt sterk, wat impact heeft op de regionale waterbeschikbaarheid en 3) er is onvoldoende oppervlaktewater beschikbaar om RDS op te schalen, wat resulteert in een te laag oppervlaktewaterpeil, een hogere watervraag voor subirrigatie en uiteindelijk weinig effect van subirrigatie op de waterbeschikbaarheid voor gewassen. Oftewel, RDS kan bijdragen aan de waterbeheerstrategie op regionale schaal, maar verhoogt ook de druk op het oppervlaktewater, dat veelal beperkt beschikbaar is. Het systeem dynamisch model kan gebruikt worden om te verkennen of en in welke mate RDS opgeschaald kan worden in een gebied in relatie tot de beschikbaarheid van oppervlaktewater en welke aspecten hiervoor bepalend zijn.\n\nBij het ontwerp, de aanleg en het beheer van een RDS moet rekening worden gehouden met de waterkwaliteit van de subirrigatiebron om verstopping te voorkomen. Tot slot is het belangrijk om alle belanghebbenden van het watersysteem betrokken te houden voor zowel kennisuitwisseling als uiteindelijk een groter draagvlak voor implementatie. Hoewel de methoden zijn toegepast op veldexperimenten in Nederland, zijn de modellen algemeen toepasbaar, waardoor de analyse kan worden uitgebreid naar andere regio's in de wereld.\n\nConcluderend, drainage is een historische maatregel om water te draineren, waardoor het al in 34% van de Nederlandse landbouwpercelen ligt. Op korte termijn is de omvorming van traditionele systemen naar regelbare drainage een relatieve lage investering, waarbij wel de water strategie verandert naar water afvoeren wanneer nodig en water vasthouden wanneer mogelijk. Als vervolgens ook RDS in het regionale waterbeheer past, kan ook het grondwater aangevuld worden. De effectiviteit van RDS systemen voor zowel verbeterde omstandigheden voor gewasgroei als het aanvullen van het regionale grondwatersysteem wordt bepaald door geohydrologische condities (water kunnen vasthouden), meteorologische condities en gewaskenmerken (watervraag naar subirrigatie en effect op gewasgroei) \u00e9n de inpassing van CDSI in het regionale oppervlaktewatersysteem (en hiermee de waterbeschikbaarheid voor subirrigatie).\n\nRDS is \u00e9\u00e9n van de maatregelen die kan bijdragen aan de transitie naar een klimaat-robuust bodem-water systeem in Nederland. In deze overgangsperiode zou de inrichting van het landschap moeten worden heroverwogen, rekening houdend met de fysische mogelijkheden en beperkingen van het landschap. Dit kan betekenen dat geohydrologische omstandigheden een leidende rol gaan spelen bij keuzes over land- en watergebruik. Daarbij is het mogelijk dat niet alle vormen van landgebruik overal en altijd haalbaar zijn. Dit kan resulteren in de keuze voor meer droogteresistente gewassen in drogere gebieden en gewassen die beter bestand zijn tegen wateroverlast in nattere gebieden. De maatregel RDS kan dan worden gezien als technische oplossing die wordt toegepast op landbouwpercelen waar bodem en water leidend waren in de keuzes voor de gewassenteelt die geschikt zijn voor die locatie, maar waar het perceel toch nog te maken heeft met te droge en\/of natte perioden. RDS zou dan kunnen worden ingezet om waterstress te mitigeren. Dit onderzoek heeft de inhoudelijke kennisbasis over RDS vergroot, en kan bijdragen aan de besluitvorming over het al dan niet toepassen van de maatregel door agrari\u00ebrs en waterbeheerders.","summary":"Fresh water is needed worldwide for nature, agriculture and industrial activities. The water demand will increase in the future due to economic growth, urbanization, and food production, while freshwater supplies are decreasing. In addition, weather extremes (both more dry and more wet periods) will occur more frequently and more intensively due to climate change. Therefore, measures are necessary to anticipate the imbalance of water demand and supply. One of the measures could be to convert the historically existing drainage systems (in the Netherlands currently at approximately 34% of the agricultural fields) to controlled drainage with subirrigation (CDSI) systems to discharge, retain, and recharge water.\n\nThe Dutch water system has traditionally been designed to drain water efficiently to prevent flooding. Water is quickly drained from agricultural fields to surface water and then discharged from the area via canals and rivers. After World War II, the population growth led to an increase in food demand. Therefore, agricultural fields were drained with subsurface pipes to avoid too wet circumstances and thereby increase crop production. In addition to intensive drainage, land consolidation took place to enlarge agricultural fields and improve their accessibility. Pipe drainage, land consolidation, urbanization and groundwater extractions, among other things, caused a systematic decline in the groundwater levels. As a result, the agricultural fields in the Dutch Pleistocene uplands became more vulnerable for the effects of droughts. Parallel to the social-economical changes in society, pipe drainage systems also developed over time. Conventional pipe drainage aimed to discharge water, but developed into controlled drainage (CD) which aimed to both discharge and retain water. Nowadays, CD develops into controlled drainage with subirrigation (CDSI) with three aims: i) discharge water to avoid flooding or waterlogging, ii) retain water in the soil, and iii) recharge water to prevent agricultural and hydrological drought.\n\nIn general, a CDSI system consists of a control pit where external water for subirrigation is supplied. The control pit is connected to a collector pipe, which is connected to the infiltration\/drainage pipes perpendicular to the collector pipe. The control pit contains a small pipe which determines the maximal water level (\u2018crest height\u2019). A float can be used to control the water supply. If the hydraulic head in the control pit and drains exceeds the groundwater level, water flows through the pipes and infiltrates into the subsurface through the perforated pipe holes. As a result, groundwater level increases and soil moisture in the rooting zone of plants increases due to capillary rise from the groundwater. Internationally, countries as United States of America, Canada, Australia, Sweden and Iran have experience with CDSI.\n\nIn recent years, CDSI has been investigated as a technological measure to address the imbalance between water demand and water supply in the Dutch Pleistocene uplands. Four field pilots were conducted in America, Haaksbergen, Lieshout and Stegeren, which are all located on the higher sandy soils of eastern and southern Netherlands. The field pilots differed in soil profiles and geohydrological characteristics, but had similar measuring equipment. The field measurements show that CDSI raises groundwater levels, which increases the soil moisture content in the root zone through capillary rise. This increases water availability to the crop and thus increases plant transpiration and dry matter production. A simulation study with the Soil-Water-Atmosphere-Plant model (SWAP), calibrated to the field measurements, shows that only a minor part of the supplied water contributes to increased plant transpiration. Most of the supplied water leaves the system as ditch drainage and as downward seepage to the deeper groundwater. The distribution between these components largely depends on the adjacent surface water level and geohydrological characteristics.\n\nThe required water supply (subirrigation) was high in the field experiments, because a fixed and relatively high groundwater level was pursued throughout the growing season. The combination of a fixed crest level and the possibility of continuous water supply resulted in a water supply ranging between 500 and 1,000 mm per year. Water supply can be reduced by more smart water applications, whereby the CDSI system contains a dynamic crest level and a dynamic pump management. This allows an appropriate water level in the control pit on a daily basis, calculated via an algorithm based on actual soil moisture conditions and weather forecasts. A dynamically controlled CDSI system saves more water in a wet growing season with a small plant water deficit and herewith a relatively low water demand for subirrigation than in a drier growing season with a larger plant water deficit and therefore a relatively high water demand for subirrigation. Besides the active control of the CDSI system, water can also be saved if the resistance to downward seepage is higher (location characteristics), a higher ditch water level is maintained around an agricultural field or region (management) or a crop with deeper roots is cultivated (crop specific).\n\nFinally, this thesis shows that transpiration can increase (less transpiration reduction) through water supply and higher groundwater levels, but a situation may occur where more water is supplied while the transpiration remains equal. This means that the extra supplied water drains to the ditch or recharges regional groundwater system. Thus, in this situation, CDSI does not serve as a measure to increase crop production. The data obtained and SWAP-modeling procedure developed in this thesis can be used to determine the effects of CDSI under different conditions, which supports CDSI implementation and management on field scale.\n\nAlthough the water supply can be reduced through applying water in a smarter way, a CDSI system requires water, so this local measure affects the regional water system. Therefore, it is important that water system stakeholders agree on the extent to which CDSI can be applied. A system dynamics model (SDM) was built which is relatively easy to understand, but includes all key factors and non-linear interactions of a physical CDSI system. The SDM is based on the four field experiments and the calibrated SWAP model. In this SDM, CDSI is scaled in percentages of a total area where subirrigation is applied. As surface water is not infinitely available, the challenge is to balance water use for nature and across societal sectors. Results show that CDSI upscaling propagates non-linearities in hydrological fluxes, with three critical phases related to regional water availability determining the potential for successful CDSI upscaling. It is crucial to identify which phase the effects of upscaling correspond to: from Phase 1, with sufficient regional water availability; through Phase 2, a critical zone where water demand begins to limit regional availability; to Phase 3, where high water demand significantly impacts the regional water system and CDSI is no longer beneficial for the crop. All in all, CDSI could be one of the measures to consider for a climate robust soil-water system. However, CDSI, as a local measure, may increase pressure on surface water availability during drier periods. This requires embedding field measures such as CDSI into regional water management strategies.\n\nThe design, construction, and management of a CDSI-system should include the water quality of the water supply source to prevent clogging. Additionally, it is important to include stakeholders both for knowledge exchange as well as to build support for responsible implementation. Although the methodology in this study is applied to field experiments in the Netherlands, the modeling approach is generally applicable, allowing the analysis to be extended to other areas in the world.\n\nAs conclusion, historically, drainage systems were a measure for removing excess water. Therefore, drainage pipes were installed at approximately 34% of the Dutch agricultural fields. In the short term, it is a relatively small investment to convert traditional drainage systems to CD. In this way, the water strategy at these fields shifts from drainage to drainage when necessary and retention when possible, which is already a step towards a more climate robust soil water system. Then, if CDSI fits within the regional water management, water can be recharged. The effectiveness of CDSI systems depends, among other things, on the geohydrological characteristics (retention of water), meteorological and crop characteristics (water demand for subirrigation and effect on crop growth) and the implementation of CDSI within the regional water management (water availability for subirrigation).\n\nCDSI is one of the measures that can contribute to the transition towards a more climate-robust soil-water system in the Netherlands. In this transition period, there is a need to rethink the current landscape design, taking into account the physical interactions in the soil-water system. This might mean that geohydrological conditions are more leading in choices about land and water use, which could also mean accepting that not all types of land use are feasible in every location at all times. For example, cultivate more drought-resistant crops in drier areas and cultivate more flood-tolerant crops in wetter areas. The measure CDSI could then be a technical measure to be used on agricultural fields where soil and water were leading in the decision to grow crops suitable for that location, but the field may still experience some dry and\/ or wet periods, where CDSI could be used to mitigate the water stresses. The field experiments and related modeling approaches in this study have increased the hydrological understanding of CDSI, which can support decision-making regarding implementation by farmers and water management authorities.","auteur":"Janine de Wit","auteur_slug":"janine-de-wit","publicatiedatum":"29 mei 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/janinedewit?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/5c126c4a-0514-48f8-a8b4-70d21d5b8f5e\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"18309","isbn":"978-94-6534-281-8","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":11752,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11750","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11750"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11750\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11753,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11750\/revisions\/11753"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11751"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11750"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=11750"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}