Organische stofbalans Excel-applicatie

In opdracht van Productschap Akkerbouw is door het Louis Bolk Instituut, BLGG AgroXpertus, Alterra en HLB een applicatie ontwikkeld die snel en eenvoudig per teeltrotatie de OS-balans en stikstofmineralisatie in beeld brengt.

Inleiding

Organische stof speelt een hoofdrol in de vruchtbaarheid van de bodem. Het heeft een positief effect op het luchtgehalte en de bewortelbaarheid. Het vergroot het vochthoudend vermogen en bindt bodemdeeltjes aan elkaar. De grond wordt zo minder stuif-, slemp- en erosiegevoelig. Organische stof stimuleert ook het bodemleven. Een goed ontwikkeld en stabiel bodemleven vermindert de kans op bodemziekten. Organische stof is tevens de belangrijkste bron van stikstoflevering vanuit de bodem. Bij afbraak (mineralisatie) van organische stof komt stikstof vrij en deze is vervolgens beschikbaar voor het gewas. Om de vruchtbaarheid van de grond op peil te houden dient de jaarlijkse afbraak gecompenseerd te worden met de aanvoer van organische stof. Bij de aanvoer van organische stof moet rekening gehouden worden met het rendement voor de organische stofopbouw, aangeduid met de term effectieve organische stof (EOS). De effectieve organische stof is de hoeveelheid van het toegediende organisch materiaal dat na 1 jaar nog in de grond aanwezig is.

Het is van belang om in beeld te krijgen hoe groot de aanvoer van EOS is bij een bepaalde teeltstrategie en tevens hoe hoog deze minimaal dien te zijn voor het handhaven van het organisch stof gehalte van de bodem. Eveneens is het zinvol om daarnaast inzichtelijk te krijgen hoeveel stikstoflevering er maximaal verwacht kan worden bij de bepaalde teeltstrategie. Daarvoor is een rekenmodule met eenvoudige organische stofbalans met een daaraan gekoppelde stikstofmineralisatie een handig hulpmiddel.
Met een dergelijke module kan een teler op een snelle en eenvoudige wijze inzicht krijgen welk effect zijn teeltstrategie heeft op het organische stofgehalte van de bodem (de bouwvoor 0-30 cm) en de te verwachten stikstoflevering. De uitkomst is afhankelijk van het organisch stofgehalte van de bodem, de geteelde gewassen in het rotatieschema en het gevoerde management.

Opzet rekenmodule

Organische stofbalans

De balansberekening van de organische stof op een perceel en op rotatieniveau gebeurt in de rekenmodule als volgt:

• het berekenen van de aanvoer van EOS via gewasresten, groenbemesters en organische meststoffen;
• het berekenen van de natuurlijke afbraak van bodemorganische stof bij een gegeven OS-gehalte;
• de balans opmaken als het verschil tussen aanvoer en afvoer.

Aanvoer van organische stof

Om de aanvoer van EOS te kunnen berekenen, is gebruik gemaakt van de bestaande gegevens die aangeven hoeveel effectieve organische stof verschillende bronnen per hectare (gewasresten en groenbemesters) of per ton product (organische mest) aan de bodem leveren. Voor de aanvoer van organische stof zijn de kengetallen van de EOS ontleend aan NMI Praktijkgids Bemesting, Bemestingswijzer van Blgg AgroXpertus, NutriNorm, de adviesbasis en Attero. De tabellen met de kengetallen zijn in de rapportage (bijlage 1) terug te vinden.

Afbraak van organische stof

De afbraak berekend met behulp van een formule die is afgeleid uit een artikel van Wadman en De Haan. Dat artikel is gebaseerd op een experiment waarin de afbraak van organische stof in 36 verschillende gronden gedurende 20 jaar is gevolgd. Het belangrijkste resultaat was dat de afbraaksnelheid alleen afhing van het OS gehalte bij de start van het experiment. Deze benadering verschilt op twee manieren van de meeste andere berekeningen van de OS-afbraak doordat:

• er geen rekening hoeft te worden gehouden met de grondsoort;
• de afbraak uiteindelijk niet helemaal doorloopt tot een OS-gehalte van nul, maar op een stabiel niveau komt na verloop van jaren.

Aangezien de experimenten hebben plaatsgevonden in een onverwarmde kas is in de formule van de jaarlijkse afbraak een temperatuurscorrectie meegenomen. Hiervoor is gerekend met de Arrhenius vergelijking. Daarnaast dient vermeld te worden dat bij de afbraak van organische stof uit de bodem alleen gerekend is met de afbraak van OS in de bouwvoor (0-30 cm).

Stikstoflevering

De kengetallen voor de stikstoflevering van de oogstresten of na het scheuren van grasland, (welke beschikbaar komen in het volgende teeltseizoen) zijn ontleend aan de Adviesbasis. Voor de gewassen waarvan geen kengetallen bekend zijn is gerekend met nul (geen N-levering). Voor de levering van stikstof vanuit groenbemesters (welke beschikbaar komen in het volgende teeltseizoen) is eveneens gerekend met de getallen afkomstig van de Adviesbasis. Hierbij is gerekend met 30 kg N voor kruisbloemigen en 60 kg N voor vlinderbloemigen. Hierbij dient opgemerkt te worden dat deze kengetallen gelden voor een goed ontwikkelde groenbemester die ondergewerkt wordt in de herfst of afsterft in de winter.
Voor het bepalen van de levering van stikstof vanuit de afbraak van bodemorganische stof is gerekend met een C:N van 10 en een beschikbaarheid van 75% gedurende het groeiseizoen.

Voor de stikstofgehalten in de organische meststoffen (dierlijke mest en compost) zijn de kengetallen ontleend aan de NMI praktijkgids bemesting, de Adviesbasis, Attero en NutriNorm. De stikstofwerkingscoëfficiënten van de dierlijke mestsoorten bij voorjaarstoediening zijn afkomstig van de Adviesbasis. Bij najaarstoediening is voor de dierlijke mestsoorten gerekend met een stikstofwerkingscoëfficiënt van 25%. Voor de diverse compostsoorten is gerekend met een werkingscoëfficiënt van 10% in zowel het voor- als najaar.

Bovengenoemde laat zien dat de opzet van deze module een eenvoudige benadering van te verwachten stikstoflevering is. Voor een meer precieze berekening wordt verwezen naar een N-mineralisatiemodule welke wordt ontwikkeld in fase II van dit project.

Gebruikswijze Organische stof balans

De OS balans- is een excelapplicatie dat hieronder kan worden gedownload. Met deze eenvoudige module kan elke teler zelf uitrekenen welk effect zijn teeltstrategie heeft op het organische stofgehalte van de bodem en welke levering van N uit mineralisatie van maximaal verwacht kan worden.

De rekenmodule is een Excel worksheet met 8 verschillende pagina’s:

Pagina 1: Basis. Hier vult men het actuele OS percentage van het perceel int perceel plus eventueel bedrijfsnaam en perceelsaanduiding.

Pagina 2: Aavoer gewasresten. In de eerste cel vult men het start- of eindjaar in van zijn bouwplan. De gebruiker kan kiezen of hij een toekomstige rotatie invult of het bouwplan van de afgelopen jaren. In het laatste geval dient dan het hokje ‘jaar aflopend sorteren’ aangevinkt te worden. In de witte kolom vult men de gewasrotatie in. De keuze kan worden gemaakt met behulp van een drop-down-menu, waarin de diverse gewassen alfabetisch gerangschikt staan. Zodra het gewas is ingevoerd verschijnen het jaartal en de aanvoer van EOS voor het betreffende teeltjaar en de beschikbare hoeveelheid N in de groene kolommen.
Let hierbij op dat de N-levering hierbij de stikstof is die vrijgekomen is uit de gewasresten van het voorgaande teeltjaar. NB. de toevoegsels incl. kop en bladresten en incl. stro betekent dat kop en bladresten of stro werden ingewerkt. De extra stikstof die nodig is voor de vertering van stro wordt weergegeven bij de volgende teelt.

Pagina 3: Aanvoer dierlijke mest. Op deze pagina vult men met een menu in welke dierlijke mest wordt gebruikt in het voorjaar cq. najaar met daarbij de toegediende hoeveelheid. Het N gehalte van de betreffende mest komt automatisch met een gemiddelde waarde, maar is door de gebruiker zelf aan te passen. De twee groene rechterkolommen tonen de aanvoer van EOS uit dierlijke mest en de beschikbare hoeveelheid N voor het betreffende jaar. De stikstoflevering van een najaarsbemesting wordt weergegeven bij de volgende teelt.

Pagina 4: Aanvoer compost. Idem als pagina 3 voor de diverse compostsoorten.

Pagina 5: Aanvoer groenbemester. Op deze pagina vult men de gebruikte groenbemester in. De aanvoer van EOS en de N-levering van de groenbemester wordt hierbij gepresenteerd. Let hierbij op dat de N-levering van de groenbemester beschikbaar komt voor het volgende teeltseizoen en hier dus ook staat vermeld.

Pagina 6: Resultaat. Op deze pagina staat het resultaat van de organische stof balans, totale aanvoer, totale afbraak en de balans zelf. Bij een tekort op de balans is het van belang om te weten of dit tekort (opgeteld over meerdere jaren) betekent dat ingrijpen noodzakelijk is. In de tabel kan men het scenario aflezen.

Pagina 7: Totaal overzicht OS-balans.

• de OS-aanvoer (kg/ha) voor de verschillende onderdelen;
• de OS-aanvoer per teeltjaar;
• de gemiddelde jaarlijkse EOS aanvoer (kg/ha) voor het ingevulde bouwplan;
• de gemiddelde jaarlijkse EOS afbraak (kg/ha) bij een gegeven OS percentage van betreffende perceel;
• het uiteindelijke resultaat van de balans.

Pagina 8: Totaal overzicht N-mineralisatie. Op deze pagina wordt een totaal overzicht gepresenteerd van de hoeveelheid beschikbare N voor een betreffend jaar in het bouwplan inclusief:

• de levering van N (kg/ha) vanuit de diverse onderdelen;
• de levering van N (kg/ha) vanuit de OS-aanvoer van het voorgaande (na)jaar;
• de levering van N (kg/ha) de OS-aanvoer van het huidige(voor)jaar;
• de totale levering van N (kg/ha) vanuit de aangevoerde organische stof in het teeltjaar;
• de totale levering van N vanuit de aangevoerde organische stof inclusief de levering van N vanuit de bodemorganische stof.

Het totaaloverzicht toont niet alleen de uiteindelijke OS-balans en maximaal te verwachten N-levering, maar maakt tevens zeer snel inzichtelijk welke elementen veel en welke weinig bijdragen aan de effectieve OS aanvoer en beschikbaarheid van N vanuit de aangevoerde organische stoffen en bodemorganische stof.

Kanttekeningen bij de OS Balans

Men moet zich natuurlijk wel blijven realiseren dat de bepaling van de OS balans in de bodem met alleen het OS gehalte zelf en de aanvoer van effectieve OS een grove benadering van de werkelijkheid blijft. Zeker als men in ogenschouw neemt dat bijvoorbeeld de hoeveelheid effectieve OS die wordt aangevoerd, sterk afhangt van de groei van het gewas. Die kan van jaar tot jaar verschillen. De mestsamenstelling kan verschillen evenals de opbrengst van een groenbemester. Met al deze zaken wordt in deze eenvoudige balans geen rekening gehouden. Maar grosso modo krijgt een teler een goed inzicht in de vraag of de OS balans op zijn percelen in orde is en zo nee, wat hij daaraan kan doen om het te verbeteren.

Wanneer moet een teler ingrijpen?

Stel dat de balans aangeeft dat er een tekort is tussen de aanvoer en de afvoer. Wanneer moet een akkerbouwer zich dan zorgen gaan maken?
Daarbij is het van belang om zich te realiseren hoeveel OS er in de bouwvoor aanwezig is en of een verandering daarin wel of niet van betekenis is.

Een vuistregel daarbij is de volgende: in een bouwvoor van 30 cm met 1% OS zit ca. 35000 kg OS. Die hoeveelheid kan wat verschillen afhankelijk van de bulkdichtheid van de grond, maar als vuistregel voldoet dit wel.

Stel dat het OS-gehalte van een perceel 3% bedraagt, wat overeenkomt met ca. 100 duizend kg OS. Als er een tekort is op de OS-balans van 1000 kg, dan daalt het OS gehalte van 3% naar 2,97%, bijna onmeetbaar weinig.
Pas als jaren achtereen hetzelfde tekort bestaat, moet een teler zich echt zorgen gaan maken.

Maar, er zit een adder onder het gras. Zoals Wadman en De Haan al lieten zien daalt het OS gehalte niet tot nul, als je heel lang wacht en nooit wat toevoegt. Het blijft steken op 70-80% van de beginwaarde. Laten we voor het gemak zeggen 70%. Die 70% breekt niet verder af en levert dus ook geen bijdrage aan de mineralisatie. De mineralisatie wordt geleverd vanuit de 30% die verdwijnt. Die hoeveelheid vertegenwoordigt 30 duizend kg OS bij een gehalte van 3% OS.

Met andere woorden bij het beoordelen van een OS balans van een bodem met 3% OS moet de akkerbouwer vooral kijken naar de verandering t.o.v die 30 duizend kg. Als het tekort in een jaar lager is dan 2-3% van die hoeveelheid hoeft hij zich geen zorgen te maken, maar als het hoger is, wordt het verstandig om het OS beheer aan te passen. Boven de 5% verandering is ingrijpen echt noodzakelijk.

Een teler moet direct (rood) of op korte termijn (geel) ingrijpen als hij wil voorkomen dat het OS-gehalte met meer dan 5 procentpunten daalt. Bijvoorbeeld, als het OS-gehalte 2% bedraagt en het tekort op de OS balans 1500 kg is, zal als er niet wordt ingegrepen binnenkort een daling met meer dan 5 procentpunten optreden. De tabel laat ook zien dat het tekort aanzienlijk moet zijn om tot een dergelijke daling te komen. Dat komt doordat de grote hoeveelheid OS die per procent OS in de bodem aanwezig is.

De OS-balans rekenmodule toont een tabel van waaruit men kan aflezen of de OS-aanvoer over meerdere jaren in orde is, op termijn te laag wordt of acuut te laag is.

De rapportage (inclusief bijlagen en figuren) en het Excel-bestand kunt u hieronder downloaden. Sla dit bestand op, maak een kopie onder een andere naam en werk alleen met die kopie. Als er iets mis gaat heeft u altijd het origineel nog en hoeft u dat niet opnieuw te downloaden. Deze Excel-applicatie draait helaas alleen onder de Excel versie 2007 en later.