Stikstof in hoog-productieve wintertarwe

Een afgewogen, juiste toediening van stikstof is cruciaal uit oogpunt van korrelopbrengst, teeltkosten en stikstofbenutting (i.v.m. milieubelasting). In veldproeven werd de hoogte en de wijze van toediening van stikstof van hoogopbrengende tarwegewassen onderzocht. De effecten van de stikstofbemesting op de korrelopbrengst en opbrengstbepalende factoren werden in een [INVALID URL] beschreven. In dit artikel wordt ingegaan op de stikstoftoestand van het gewas en de grond bij hoge stikstofgiften.

Inleiding

Door de sterke stijging van de korrelopbrengst aan het eind van de jaren 70 werd het bemestingsadvies aangepast. Voor opbrengsten van meer dan 8 ton/ha werd een aanbod van 240 kg N/ha (bodem-N + kunstmest-N) nodig geacht, die in drie keer moest worden toegediend. Nadien zijn de korrelopbrengsten voortdurend toegenomen en in de praktijk worden thans korrelopbrengsten van 11 à 12 ton/ha behaald. Daarmee neemt ook de behoefte aan stikstof toe. Uitgaande van een behoefte van 25 kg N per ton korrel, zou voor opbrengsten van 12 ton/ha 300 kg N/ha nodig zijn, wat 60 kg N/ha meer is dan het bemestingsadvies (redactie: is bemestingsadviesbasis 1999, nu niet meer geldig vanwege het hier gepresenteerde onderzoek).
In de periode 1983-1991 werden 61 stikstofproeven uitgevoerd, waarin het bemestingsadvies was opgenomen. Uit deze inventarisatie bleek dat in proeven met hoge opbrengsten de aangeboden stikstof beter benut werd dan in proeven met lage opbrengsten; er werd meer stikstof opgenomen en een groter deel ervan kwam in de korrel terecht. Bij een aanbod van 240 kg N/ha werd door hoogopbrengende gewassen 220 kg N/ha opgenomen, waarvan 175 kg N/ha in de korrel voorkwam. Dit betekende een opname van 22,5 kg N per ton korrel, wat resulteerde in een eiwitgehalte in de korrel van 11,9 %.

Uitvoering

In 1996-1999 werden jaarlijks drie proeven uitgevoerd; in 1996-1998 te Lelystad (LE), Nieuw-Beerta (EH) en te Westmaas (WS) en in 1999 te LE, Flevoland (FL) en WS. In alle proeven bedroeg de eerste N-gift 140 minus Nmin (0-100 cm); de Nmin varieerde tussen de proeven van 10 tot 95 kg N/ha. Door aanvullende giften steeg het N-aanbod van 200 tot 360 kg N/ha (zie tabel 1).

Voor de vaststelling van de natuurlijke N-levering was steeds een onbemest veldje (object No) opgenomen.
Om de hoogte van de eerste N-gift vast te stellen werd de N-min in de bodem bepaald (0-100 cm). In de korrel en in het stro werden de N-gehalten bepaald om de stikstofopname (in de bovengrondse biomassa) en de verdeling ervan vast te stellen. Kort na de oogst werd de hoeveelheid minerale stikstof in de bodem (0-100 cm) voor een aantal N-objecten bepaald. Een uitgebreidere beschrijving van de uitvoering is [INVALID URL] te vinden.

Resultaten

Stikstof

In alle proeven werd veel stikstof door het gewas opgenomen. De N-opname was beduidend hoger dan de opname in het onderzoek, dat in 1983-1991 werd uitgevoerd (tabel 2).

Bij eenzelfde aanbod van circa 240 kg N/ha (= bemestingsadvies 1999) werd toen gemiddeld 206 kg N/ha opgenomen; in 1996-1999 was dit 243 kg N/ha. Wel was de korrelopbrengst in de laatste jaren beduidend hoger.
Het merendeel van de stikstof bleek al bij bloei te zijn opgenomen. In vier proeven (LE 97, LE 98, LE 99 en FL 99) werd de N-opname bij de bloei gemeten en deze bedroeg gemiddeld 220 kg N/ha, tegenover 267 kg N/ha bij de oogst. Op beide tijdstippen bedroeg de droge stofopbrengst respectievelijk 12,7 en 20,8 ton ds/ha. Daaruit kan worden afgeleid dat bij de bloei al 82 % van de stikstof was opgenomen, maar slechts 61 % van de droge stof was geproduceerd. Van de opgenomen stikstof werd ruim 75 % naar de korrel getransporteerd. In de laatste jaren is de korrelopbrengst echter sterker toegenomen dan de N-opname, wat resulteerde in lagere eiwitgehalten.
In vier van de twaalf uitgevoerde proeven werden door het optreden van legering en ziekten tegenvallende korrelopbrengsten verkregen. De opbrengst was laag, het eiwitgehalte hoog en de verdeling van droge stof en stikstof over korrel en stro ongunstig. Bij de oogst werd veel stro met een hoog stikstofgehalte geoogst. In deze proeven was de N-opname van de verschillende objecten echter vergelijkbaar met die van de hoog-opbrengende proeven.

Hoogte stikstofgift

De opname van stikstof nam toe met stijgende giften. In de acht hoog-opbrengende proeven was tot 263 kg N/ha de opname vrijwel gelijk aan het aanbod; daarboven bleef de opname wat achter (tabel 3).

*: N-aanbod = Nmin + kunstmest-N (Nmin = 48 kg N/ha)

Door het gewas werden dientengevolge grote hoeveelheden stikstof opgenomen; bij de hoogste N-gift was de opname gemiddeld zelfs 315 kg N/ha. De N-index nam met stijgende N-giften af. Dit betekent dat er relatief steeds meer stikstof in het stro en blad achterbleef, wat vertragend werkte op de afrijping van het gewas. Nam de N-opname met stijgende stikstofgiften voortdurend toe, de korrelopbrengst bereikte bij een aanbod van ongeveer 263 kg N/ha een maximum; in de korrel bedroeg het eiwitgehalte daarbij 11,6 %. Hogere giften lieten een verdere stijging van het eiwitgehalte zien, met name in het stro. De N-opname per ton geproduceerde korrel steeg met toenemende N-aanbod; bij het opbrengstmaximum (object N3) bedroeg deze 22 kg N/ton korrel.

Deling tweede stikstofgift

De verhoging van de stikstofbemesting werd uitgevoerd door de stikstoftoediening tijdens het begin van de stengelstrekking te verhogen. De toediening van 90 respectievelijk 120 kg N/ha geschiedde in één keer (objecten N3 en N5) of in twee keer (objecten N4 en N6). De effecten ervan zijn vermeld in tabel 4.

*: N-aanbod = Nmin + kunstmest-N (Nmin = 48 kg N/ha)

Bij beide N-giften had deling van de tweede N-gift geen enkele invloed op de stikstofopname noch op de N-index. Dientengevolge was ook de hoeveelheid stikstof in de korrel gelijk. Ook de korrelopbrengst en het eiwitgehalte werden niet beïnvloed.

Korrelopbrengst en eiwitgehalte

Het eiwitgehalte in de korrel is een maat voor de stikstofvoorziening van het gewas. Lage gehalten zijn een teken van een krappe N-voorziening, hoge gehalten wijzen op een overmatige voorziening. In dit onderzoek bleken de achterblijvende opbrengsten (objecten No, N1 en N2) samen te gaan met een laag eiwitgehalte in de korrel, minder dan 11 % (zie tabel 3). Bij de hoge opbrengsten steeg het eiwitgehalte, afhankelijk van het N-aanbod, tot boven 12 %. Inzicht in de optimale N-voorziening van het tarwegewas kan worden verkregen door het verband tussen korrelopbrengst en eiwitgehalte vast te stellen. Om alle proeven daarbij te betrekken zijn per proef de relatieve korrelopbrengsten berekend, waarbij de hoogste opbrengst op 100 werd gesteld. In figuur 1 is dit verband van alle acht hoog-productieve proeven aangegeven.

De getrokken lijn in deze figuur geeft het minimale eiwitgehalte weer, waarbij een bepaalde opbrengst werd behaald. Punten boven deze kritieke lijn geven aan dat er andere factoren dan stikstof in het spel zijn die de korrelopbrengst hebben benadeeld (ziekten, legering). Uit het verloop van de curve kan worden afgeleid dat voor maximale korrelopbrengsten minimaal 11,5% eiwit in de korrel nodig is.

Aan- en afvoer van stikstof

In vergelijking met andere gewassen krijgt wintertarwe veel stikstof aangeboden. In dit onderzoek bleek voor hoge korrelopbrengsten meer dan 250 kg N/ha nodig te zijn. Een goede benutting is dan essentieel om N-verliezen, die uit oogpunt van rendement èn milieu ongewenst zijn, te vermijden. In tabel 3 is al aangegeven dat hoogproductieve gewassen veel stikstof opnemen. Als ook rekening wordt gehouden met de hoeveelheid stikstof in de wortels, dan zal ook bij het hoogste N-aanbod vrijwel alle stikstof zijn opgenomen. Met het oogsten van de korrels werd 70 à 80% van de opgenomen stikstof afgevoerd; door ook het stro te oogsten werd er meestal meer stikstof afgevoerd dan er als kunstmest-N was aangevoerd (tabel 5).

*: N-balans = N-gift - N-afvoer

Zonder stikstof (object No) was sprake van een duidelijke verschraling. Als het stro op het land achterbleef, trad er bij giften hoger dan 185 kg N/ha een verrijking van de grond op. Werd ook het stro afgevoerd (gesteld op 60 % van de totale hoeveelheid: stengel + aarspil + kaf) dan had pas verrijking plaats bij een stikstofgift van meer dan 250 kg N/ha.

Stikstofmineralisatie

Voor de berekening van de stikstofbalans waren gegevens van elf proeven beschikbaar (FL 99 niet). De voorraad aan minerale bodemstikstof in februari (0-100 cm) bedroeg gemiddeld 52 kg N/ha, met een variatie tussen de proeven van 10 tot 95 kg N/ha. Na de oogst werd in de objecten No, N2, N6 en N8 de minerale stikstof van 0-100 cm bepaald. In de proeven varieerde deze hoeveelheid van 10 tot 55 kg N/ha. In twee proeven (EH 96,WS 96) werd bij de hoge N-gift beduidend meer minerale bodemstikstof bij de oogst aangetroffen. In drie proeven was dit in mindere mate het geval en in de overige zes proeven werden geen verschillen gemeten.
Tijdens de groeiperiode komt stikstof voor het gewas beschikbaar als resultante van drie processen, te weten: bemesting, depositie en netto-mineralisatie. Uit gegevens van het onbemeste veldje kan de vrijgekomen (gemineraliseerde) stikstof bij benadering worden aangegeven volgens: gemineraliseerde N = Nmin (oogst) + N-onttrekking (gewas) - Nmin (febr). De N-onttrekking van het gewas is de som van de hoeveelheid stikstof in de boven- en in de ondergrondse delen. Aan het eind van de winter is (naar schatting) al 15 kg N/ha in het gewas aanwezig. Tijdens de afrijping komt een klein deel van de opgenomen stikstof door afval van afgestorven bladeren op de grond terecht. Voor het onbemeste object zal dit circa 10 kg N/ha zijn. De hoeveelheid stikstof in korrels, stro en kaf is gemeten. In wortels is deze geschat als 10 % van de hoeveelheid in de bovengrondse delen. Voor het onbemeste object zijn de volgende, gemiddelde gegevens beschikbaar:

• N-min (februari) = 52 kg N/ha
• N-opname (februari) = 15 kg N/ha
• N-opname (bovengronds) = 101 kg N/ha
• N-opname (wortels) = 10 kg N/ha
• N-hoeveelheid (dood blad) = 10 kg N/ha
• N-min (oogst) = 25 kg N/ha

Op basis van deze gegevens zal de mineralisatie van het onbemeste veldje tijdens de groeiperiode (maart-augustus) gemiddeld -52-15+101+10+10+25 = 79 kg N/ha) hebben bedragen, met een variatie tussen de proeven van 55 tot 95 kg N/ha.

Stikstofbalans

Tijdens de groeiperiode wordt het lot van stikstof bepaald door meerdere factoren en processen. In tabel 6 is de N-balans met toenemende stikstofvoorziening bij wintertarwe berekend volgens: Nmin (oogst) = Nmin (febr) + N-gewas (febr) + N-gift + gemineraliseerde N - N-gewas (oogst).

*: geschatte waarden

In de berekening zijn de hoeveelheden in het gewas aan het begin van de groeiperiode (febr) en die van de wortels bij de oogst geschat en is ervan uitgegaan, dat de mineralisatie niet beïnvloed werd door de stikstofbemesting. Uit de berekeningen blijkt, dat er bij de oogst duidelijk minder minerale stikstof wordt gemeten dan er wordt berekend, vooral bij de hogere N-giften. Deze "verdwenen" stikstof kan zijn opgenomen in de bovengrondse organen, maar niet gemeten (in afgevallen dood blad) en/of kan zijn vastgelegd in organische vorm in de grond (lagere netto-mineralisatie). Bij het onbemeste No-object bedraagt het verschil 10 kg N/ha, wat zich merendeels in de afgevallen dode bladeren zal bevinden. Bij de bemeste objecten wordt 41-54 kg N/ha niet teruggevonden; behalve in afgevallen blad zal een aanzienlijke deel daarvan zijn vastgelegd in de grond.

Landbouwkundige interpretatie

Uit dit onderzoek komt naar voren, dat voor korrelopbrengsten van circa 12 ton/ha het gewas 260 à 270 kg N/ha moet opnemen. Door een goede benutting werd dit bereikt met een aanbod van eenzelfde hoeveelheid stikstof (tabel 3). Ten opzichte van de jaren 80 is de benutting van de aangeboden stikstof duidelijk beter (tabel 2). Per ton geproduceerde korrel wordt ruim 22 kg N opgenomen (tabel 3). Het eiwitgehalte is dan ruim 11,5 %. Deze waarde geldt tevens als minimale waarde voor hoge korrelopbrengsten, zoals naar voren komt in figuur 1. Voor de bemesting van hoogproductieve tarwegewassen betekent dit, dat de N-behoefte kan worden berekend op basis van 22,5 kg N per ton korrel en de N-opname gelijkgesteld kan worden aan het N-aanbod (Nmin + kunstmest-N). Voor een verwachte opbrengst van 11 ton/ha komt dit neer op een N-aanbod van bijna 250 kg N/ha; voor 12 ton is dat 270 kg N/ha. Dergelijke hoge opbrengsten vragen een beperkte verhoging van het huidige bemestingsadvies; met een tweede N-gift van 80 à 90 kg N/ha wordt daaraan voldaan. Uit oogpunt van milieubelasting levert dit geen problemen op. Bij afvoer van korrel èn stro wordt zelfs meer stikstof van het veld afgevoerd dan er door de stikstofbemesting wordt toegediend (tabel 5). Uit de balans van aan- en afvoer van stikstof bij hoge korrelopbrengsten (tabel 6) blijkt, dat er bij de oogst minder minerale stikstof in de bodem wordt gemeten dan berekend. Op kleigronden is het niet waarschijnlijk dat deze stikstof gedurende het groeiseizoen verloren is gegaan. Het merendeel van deze stikstof zal zijn vastgelegd in organische vorm (dood blad, bodemflora) en zal nadien door mineralisatie weer vrij komen.