Publicatie datum: 18-07-2013
Scenario-analyse strategieën organische stof
In het Nederlandse bemestingsadvies voor de akkerbouw wordt niet expliciet rekening gehouden met de stikstoflevering van de bodem vanuit afbraak van oudere organische stof. In een modelstudie met het model NDICEA is deze stikstoflevering gekwantificeerd. Voor vier regio’s/grondsoorten/bouwplannen zijn telkens drie bemestingsscenario’s doorgerekend.
Inleiding
Verschillen in aanvoer van organische stof zullen naar verwachting op termijn doorwerken in verschillen in nalevering van stikstof uit de bodem organische stof. In termen van eenjarige effecten wordt daar in bemestingsadviezen rekening mee gehouden; in termen van langjarige effecten echter niet. De hieronder beschreven berekeningen geven hiervoor een kwantitatieve indicatie.
Met behulp van het stikstofsimulatiemodel NDICEA wordt een viertal bouwplannen geanalyseerd die representatief zijn voor de Nederlandse akkerbouw. Het betreft het zuidwestelijk kleigebied, het noordelijk kleigebied, het zuidoostelijk zandgebied en de noordelijke veenkoloniën.
De volgende varianten worden vergeleken:
- lage aanvoer van organische stof; alleen minerale meststoffen;
- gemiddelde aanvoer van organische stof door de minerale meststoffen zoveel mogelijk te vervangen door dierlijke mest;
- hoge aanvoer van organische stof door naast dierlijke mest ook compost te gebruiken en intensief groenbemesters te telen.
Deze drie verschillende scenario’s worden geëvalueerd op verloop van het organische stofgehalte van de grond en veranderingen in het stikstofleverend vermogen van de grond. De evaluatie vindt plaats op basis van scenario studies met het stikstof en organische stof model NDICEA versie 6.0.17.
Opzet van de evaluatie
Bouwplan
Op grond van teeltgegevens van het CBS zijn bouwplannen gekozen die zoveel mogelijk een weersspiegeling zijn van gekozen gebieden. Het gekozen bouwplan van het zuidwestelijk kleigebied is ook representatief voor dat van Flevoland. De volgende bouwplannen zijn gekozen:
| Zuidwestelijk kleigebied | Zuidoostelijk zandgebied |
| Consumptieaardappel | Consumptieaardappel |
| Suikerbiet | Wintertarwe |
| Wintertarwe | Suikerbiet |
| Zaaiui | Herfstprei |
| Noordelijk Kleigebied | Noordelijke Veenkoloniën |
| Pootaardappel | Zetmeelaardappel |
| Wintertarwe | Suikerbiet |
| Suikerbiet | Zomergerst |
| Tulp | Zetmeelaardappel |
| Zomertarwe |
Bodemeigenschappen
De gekozen bodemeigenschappen zijn per regio ingeschat en vermeld in tabel 1. Voor de pH-waarden van de zandgronden is de streefwaarde van de adviesbasis gebruikt.
Tabel 1. Bodemeigenschappen.
| Slib | pH-KCl | OS (%) | Max bew dp* | |
| Zavel en klei ZW | 25 | 7,2 | 2,2 | 70 |
| Zavel en klei N | 25 | 7,2 | 2,2 | 70 |
| Zand ZO | - | 5,8 | 2,2 | 40 |
| Zand Veenkoloniën | - | 5,6 | 4,0 | 50 |
* max bew dp = maximale bewortelingsdiepte op de betreffende grondsoort in cm beneden maaiveld.
Bemesting
Bij de stikstofbemestingen bij gebruik van minerale mest is de gebruiksnorm 2010-2013 aangehouden. Bij de mixvariant minerale mest en dierlijke mest is bij dierlijke mest gekozen voor varkensdrijfmest omdat die voor 2/3 deel het gebruik van dierlijke mest vertegenwoordigd. Ook hier is gewerkt met de stikstofgebruiksnormen waarbij voor varkensdrijfmest een de forfaitaire werkingscoëfficiënt van 60% is aangehouden. Bij de variant met een hoge aanvoer van organische stof is om het andere jaar 20 ton GFT-compost toegepast. Gerekend is met de forfaitaire werkingscoëfficiënt van stikstof van 10%. Waar mogelijk bij de variant met een hoge aanvoer van organische stof wordt een groenbemester geteeld. Gekozen is voor bladrammenas omdat dat de meeste geteelde groenbemester is. De teelt van deze groenbemester geeft een extra gebruiksruimte van 60 kg stikstof per ha.
Opbrengsten
De opbrengsten die bij de berekeningen zijn aangehouden zijn ontleend aan KWIN 2009. Hieraan zijn per regio de gemiddelde opbrengsten vermeld. Bij de berekeningen van de verschillende varianten zijn dezelfde opbrengsten aangehouden.
Berekeningen
In NDICEA wordt bij aanvang van een berekening de bodem organische stof (berekend uit het % organische stof) verdeeld in drie pools met verschillende hoeveelheden, stikstofgehaltes en afbraaksnelheden. In afhankelijkheid van de toevoer van organische stof (mest, gewasresten) veranderen deze pools van samenstelling. Om dit effect bij de evaluatie mee te kunnen nemen zijn de vruchtopvolgingen en bijbehorende bemestingen tweemaal ingevoerd, dus 8 respectievelijk 10 jaar in plaats van 4 respectievelijk 5 jaar) en is alleen het tweede deel geëvalueerd. Vanuit wat bekend is over opbouw en afbraak van organische stof mag niet verwacht worden dat er binnen 4 of 5 jaar een nieuw evenwicht is ontstaan. Dat zal langer duren, waardoor de verschillen in organische stof toevoer uiteindelijk tot grotere verschillen in stikstoflevering zullen leiden. De hier weergegeven resultaten van de tweede rotatiecyclus zullen dus eerder een lage dan een hoge schatting zijn.
De evaluatie heeft betrekking op:
- verloop van het organische stofgehalte;
- stikstofleverend vermogen van de periode maart-september;
- stikstofleverend vermogen gehele jaar.
Resultaten
Verloop organische stof gehalte
De uitgangspositie voor het organische stofgehalte was 2,2% met uitzondering van de veenkoloniale grond waar het 4% was. Beoordeeld wordt het verloop van het organische stofgehalte in de periode van 5 tot 8 jaar na de start van de berekeningen. Bij de 5 jarige vruchtopvolging van de veenkoloniale grond is dit de periode 6 tot 10 jaar. De resultaten zijn weergegeven in tabel 2.
Tabel 2. Mutatie organische stof in de bodem.
| Bodem/Regio | Aanvoer organische stof | Toe-/afname OS in de bodem (% per jaar, beginwaarde 2,2% (veenkoliniaal 4%) |
| Zavel en klei ZW | laag | - 0,05 |
| gemiddeld | - 0,01 | |
| hoog | + 0,14 | |
| Zavel en klei N | laag | - 0,05 |
| gemiddeld | - 0,03 | |
| hoog | + 0,13 | |
| Zand ZO | laag | - 0,05 |
| gemiddeld | 0,00 | |
| hoog | + 0,14 | |
| Zand veenkoloniën | laag | - 0,06 |
| gemiddeld | - 0,02 | |
| hoog | + 0,10 |
* percentage per jaar; beginwaarde 2,2% (veenkoloniaal 4%)
Bij uitsluitend gebruik van minerale meststoffen is bij deze bouwplannen het uitgangsgehalte organische stof niet te handhaven. Wanneer de minerale mest zoveel mogelijk wordt vervangen door drijfmest is de achteruitgang minder. Een duidelijke toename van het organische stofgehalte treedt op bij alle bouwplannen en in alle regio’s wanneer naast dierlijke mest ook GFT-compost en groenbemesters worden toegepast.
Stikstofleverend vermogen van de bodem
Het berekende stikstofleverend vermogen van de organische stof in de grond is berekend voor het gehele jaar en voor de periode maart t/m september. De resultaten voor de situatie met gemiddelde weersomstandigheden zijn weergegeven in tabel 3 en 4. Tabel 5 geeft de verschillen in stikstoflevering ten opzichte van de puur kunstmest variant.
Tabel 3. Stikstofleverend vermogen per jaar.
| Bodem/Regio | Aanvoer organische stof | Stikstofleverend vermogen bodemorganische stof (kg per ha per jaar) |
| Zavel en klei ZW | laag | 92 |
| gemiddeld | 145 | |
| hoog | 191 | |
| Zavel en klei N | laag | 97 |
| gemiddeld | 119 | |
| hoog | 185 | |
| Zand ZO | laag | 101 |
| gemiddeld | 122 | |
| hoog | 179 | |
| Zand veenkoloniën | laag | 75 |
| gemiddeld | 107 | |
| hoog | 172 |
Tabel 4. Stikstofleverend vermogen in groeiseizoen maart - september.
| Bodem/Regio | Aanvoer organische stof | Stikstof leverend vermogen bodemorganische stof (kg per ha per groeiseizoen) |
| Zavel en klei ZW | laag | 69 |
| gemiddeld | 111 | |
| hoog | 144 | |
| Zavel en klei N | laag | 77 |
| gemiddeld | 94 | |
| hoog | 147 | |
| Zand ZO | laag | 78 |
| gemiddeld | 95 | |
| hoog | 141 | |
| Zand veenkoloniën | laag | 60 |
| gemiddeld | 86 | |
| hoog | 138 |
Tabel 5. Verandering stikstofleverend vermogen bij extra aanvoer organische stof
| Bodem/Regio | Aanvoer organische stof | Stikstofleverend vermogen hoger in vergelijking met alleen NPK | Stikstofleverend vermogen hoger in vergelijking met alleen NPK |
| Zavel en klei ZW | gemiddelde aanvoer | 41 | 53 |
| hoge aanvoer | 75 | 99 | |
| Zavel en klei N | gemiddelde aanvoer | 18 | 22 |
| hoge aanvoer | 71 | 88 | |
| Zand ZO | gemiddelde aanvoer | 26 | 32 |
| hoge aanvoer | 78 | 97 | |
| Zand veenkoloniën | gemiddelde aanvoer | 17 | 21 |
| hoge aanvoer | 63 | 78 | |
| Gemiddeld bouwplan | gemiddelde aanvoer | 26 | 32 |
| hoge aanvoer | 72 | 91 |
Bespreking
Bij een gemiddelde aanvoer van organische stof is er sprake van evenwicht of een klein negatief saldo. Een klein negatief saldo in vier jaar (- 0,01 tot -0,03%) heeft echter wel degelijk gevolgen. Ten eerste zal op termijn van decennia het organische stof gehalte van de bodem wel degelijk dalen. Ten tweede leidt een daling van 0,01% in vier jaar tot een ongemerkte levering van ruwweg 6 kg stikstof per jaar of 5 kg stikstof gedurende het groeiseizoen. Dat is laag in vergelijking met de mesttoediening maar wel werkzaam. Bij lage organische stoftoevoer is de netto levering uit de bodem hoger; er wordt dan dus ingeteerd op de bodemvruchtbaarheid. Bij hoge organische stof toevoer wordt netto stikstof vastgelegd en is er sprake van een opbouw van bodemvruchtbaarheid.
De scenario’s ‘lage aanvoer’ en ‘hoge aanvoer’ zijn extremen en de meeste akkerbouwers zullen meer in de buurt van het gemiddelde zitten. De extremen geven echter wel de grootteorde aan van de te verwachten stikstofeffecten bij een structureel verschil in organische stof huishouding (tabel 5). De grootteorde van 26 kg extra N gedurende het groeiseizoen (laag ten opzichte van gemiddelde aanvoer organische stof) respectievelijk 72 kg extra N (laag ten opzichte van hoge aanvoer van organische stof) geven aan dat het gaat om hoeveelheden die substantieel zijn ten opzichte van de stikstofaanvoer uit mest. Bij een gemiddelde N-aanvoer (puur kunstmest, lage organische stof aanvoer) van 179 kg per hectare per jaar gaat het om een aandeel van 14% respectievelijk 39% van N-levering uit de bodem ten opzichte van N-gift uit kunstmest.
Conclusie
Door verschillende strategieën ten aanzien van organische stof toevoer naar de bodem (dierlijke mest, compost, stro inwerken, groenbemesters) ontstaan verschillen in nalevering van stikstof die in extreme gevallen in de grootteorde liggen van 14 tot 39% van de voor de gewassen benodigde stikstof. Hoewel de meeste akkerbouwbedrijven niet extreem hoog of extreem laag in organische stof toevoer zullen zitten is deze grootteorde interessant genoeg om daadwerkelijk rekening mee te houden in het opstellen van een bemestingsadvies. In de praktijk zal dit voor een deel al gebeuren vanuit ervaring van teler en adviseur. Een rekenmodule kan een aanvulling zijn. Deze [INVALID URL] is ontworpen binnen ditzelfde project.