Optimaliseren van de opslag en bewerking van runderstalmest op de kopakker

Optimaliseren van de opslag en bewerking van runderstalmest op de kopakker

Victoria Nelissen Jarinda Viaene Bert Reubens Bart Vandecasteele Koen Willekens Juli 2015

1

Inhoud Samenvatting.............................................................................................................................. 3 1

Doelstelling ......................................................................................................................... 5

2

Proefopzet .......................................................................................................................... 5

3

Opvolging proef en laboratoriumanalyses ......................................................................... 8 3.1

Mest ............................................................................................................................. 8

3.1.1

Temperatuurverloop ............................................................................................ 8

3.1.2

Agronomische kwaliteit........................................................................................ 8

3.1.3

Uitgespoelde N onder hoop ................................................................................. 9

3.2

Bodem........................................................................................................................ 10

3.2.1

Bodemkarakterisatie .......................................................................................... 10

3.2.2

Minerale stikstof ................................................................................................ 10

3.2.3

Bodemtemperatuur ........................................................................................... 12

3.2.4

Incubatieproef .................................................................................................... 12

4

Statistische verwerking .................................................................................................... 13

5

Resultaten ........................................................................................................................ 13 5.1

Weersomstandigheden ............................................................................................. 13

5.2

Mest ........................................................................................................................... 14

5.2.1

Temperatuurverloop .......................................................................................... 14

5.2.2

Agronomische kwaliteit...................................................................................... 15

5.2.3 Relatie tussen karakteristieken stalmest, temperatuurverloop en agronomische kwaliteit van het eindproduct .......................................................................................... 22 5.2.4 5.3

Procesverloop en mestkwaliteit: de essentie .................................................... 24

Bodemcondities ......................................................................................................... 25

5.3.1

Bodemkarakterisatie .......................................................................................... 25

5.3.2

Bodemtemperatuur ........................................................................................... 25

5.3.3

Incubatieproef .................................................................................................... 26

5.3.4

Uitgespoelde N onder hoop ............................................................................... 28

5.3.5

Minerale stikstof in de bodem ........................................................................... 29

5.3.6

Risico op stikstofuitspoeling: de essentie .......................................................... 41

6

Conclusies ......................................................................................................................... 43

7

Aspecten die verdere aandacht verdienen ...................................................................... 46

8

Referenties ....................................................................................................................... 49

2

Samenvatting Nutriëntenverliezen uit stalmest kunnen optreden in de stal, tijdens de opslag buiten de stal, en tijdens en na het uitrijden van de mest op het veld. Tijdens de opslag van mest kan stikstof verloren gaan via vervluchtiging naar de lucht (als NH3-N) of via uitspoeling naar de bodem. Uitspoeling van stikstof vindt plaats wanneer regenwater op de hopen valt, door de hopen sijpelt en nutriënten uit de mest opneemt. Uitspoeling van stikstof vindt ook plaats als mestvocht door het toenemend volumegewicht uit de hoop geperst wordt. Het stikstofverlies uit de mest naar de bodem toe gebeurt doorgaans onder de vorm van NH4+-N, terwijl NO3--N de stikstofvorm is die uit de bodem naar het oppervlakte- of grondwater spoelt. De doelstelling van deze proef is de vergelijking van verschillende technieken voor opslag en behandeling van runderstalmest op de kopakker. Daarbij wordt gezocht naar de techniek die resulteert in de minste stikstofverliezen uit de mest naar de bodem, en die de beste resultaten geeft betreffende agronomische kwaliteit van het eindproduct. De proef werd aangelegd op drie locaties (Wachtebeke, Zoersel en Zwevezele) op akkerland, en dit gedurende twee maanden (half december 2013 tot half februari 2014). Er werden vier behandelingen per locatie opgezet, met ongeveer 25 - 30 m³ stalmest/hoop: o Los gestorte stalmest, zonder afdekking o Los gestorte stalmest, afgedekt met plastic o Los gestorte stalmest, afgedekt met TopTex-doek o Extensief gecomposteerde stalmest (2x omgezet), afgedekt met TopTex-doek Bij aanvang en afloop van de proef werd de mestkwaliteit geanalyseerd en werd het minerale stikstofgehalte in verschillende lagen (tussen 0 en 90 cm) van de bodem geanalyseerd. Verder werd getracht de hoeveelheid stikstof die uit een hoop uitloogt te bepalen: enerzijds door de installatie van containers met geperforeerde deksels onder de hopen voor de opvang van mestvocht, en anderzijds door het vaststellen en interpreteren van de toename aan minerale stikstof in het bodemprofiel onder de hopen. Bij afloop van de proef werd een hogere NH4+-N-concentratie gemeten in de 0-10 cm toplaag van de bodem onder alle varianten in vergelijking met de concentratie gemeten in de 0-10 cm toplaag buiten de opslag. Er waren geen verschillen in NH4+-N-concentratie in de toplaag tussen de drie varianten los gestorte stalmest. Afdekken had in deze proef dus geen aantoonbaar milderend effect het verlies van stikstof onder de hoop ten opzichte van niet afdekken. Het afdekken van de hoop resulteerde wel in lagere NH4+-N-concentraties aan de rand van de hopen in vergelijking met een niet-afgedekte hoop. De verhoogde NH4+-N-concentraties onder de hopen werden voornamelijk veroorzaakt door het insijpelen van mestvocht uit de hopen, en in mindere mate door mineralisatie van bodemorganische stof zelf. Stalmest composteren leidde, tegen de verwachtingen in, tot de hoogste concentraties, wat wellicht verklaard kan worden door (i) het type mest, dat te nat was en een te lage C/N-verhouding had voor een gunstig composteerproces, (ii) de hogere temperaturen in de mest, hetgeen resulteert in meer organische stof afbraak en zo in meer NH4+-N in het mestvocht, (iii) hogere temperaturen in de bodem, wat resulteert in meer mineralisatie, en (iv) het tussentijds keren, waardoor het verlies aan mestvocht mogelijk toenam. Op basis van deze proef kan besloten worden dat de opslag van rundveestalmest op de kopakker leidt tot een lokaal en relatief beperkt verlies van de initiële stikstofinhoud van de mest door uitspoeling (maximum 1,8%). Indien deze puntvervuiling onder een mesthoop 3

wordt omgerekend naar perceelsniveau, rekening houdende met een maximaal volume mest volgens een fosfaatbemestingsnorm van 75 kg P2O5/ha, komt dit overeen met een schijnbare hoeveelheid uitgespoelde NH4+-N uit de hoop van 0,4 tot 4,1 kg NH4+-N/ha. Hoewel minder duidelijk in dit proefopzet, maar wel af te leiden uit ander onderzoek, zal afdekken van een hoop het risico op Nuitspoeling uit de hopen verminderen. Hoe verder de mestopslag van waterlopen gebeurt, hoe kleiner het risico op N-uitspoeling vanuit de bodem naar de waterloop. Een afstand van minimum 10 m is sowieso een voorwaarde voor opslag op de kopakker. De resultaten van de mestkwaliteit na opslag geven aan dat de initiële eigenschappen van de rundveestalmest een belangrijke factor zijn naar procesverloop toe: strorijkere mest bevatte minder vocht op volumebasis wat resulteerde in hogere temperaturen tijdens de opslag en een stabieler eindproduct. Meer structuur en meer zuurstof in de hoop stimuleert immers microbiële activiteit. Ook de wijze van afdekken en behandelen beïnvloedde de temperatuur in de hoop en de productkwaliteit: in het algemeen was de gemiddelde temperatuur het hoogst in de gecomposteerde hopen, en het laagst in de los gestorte hopen afgedekt met plastic. Afdekken met TopTex-doek zorgde voor hogere temperaturen dan losse opslag zonder afdekken en afdekken met plastic. Losse opslag zonder afdekking zorgde voor de natste stalmest op het einde van de proef (op basis van volumetrisch vochtgehalte), terwijl afdekking met plastic zorgde voor de droogste stalmest (op basis van volumetrisch vochtgehalte). Een hogere temperatuur in de hopen wijst op meer microbiële afbraakactiviteit, hetgeen resulteert in meer omvorming van NH4+-N naar NO3--N en dus een hogere NO3--N / NH4+-N-verhouding, en een stabieler eindproduct.

4

1 Doelstelling Nutriëntenverliezen uit stalmest kunnen optreden in de stal, tijdens de opslag buiten de stal, en tijdens en na het uitrijden van de mest op het veld. Tijdens de opslag van mest kan stikstof verloren gaan via vervluchtiging naar de lucht (als NH3-N) of via uitspoeling naar de bodem. Uitspoeling van stikstof vindt plaats wanneer regenwater op de hopen valt, door de hopen sijpelt en nutriënten uit de mest opneemt. Uitspoeling van stikstof vindt ook plaats als mestvocht door het toenemend volumegewicht uit de hoop geperst wordt. Het stikstofverlies uit de mest naar de bodem toe gebeurt doorgaans onder de vorm van NH4+-N, terwijl NO3--N de stikstofvorm is die uit de bodem naar het oppervlakte- of grondwater spoelt (Kolenbrander & de la Lande Cremer, 1967). De doelstelling van deze proef is de vergelijking van verschillende technieken voor opslag en behandeling van runderstalmest op de kopakker. Daarbij wordt gezocht naar de techniek die resulteert in de minste stikstofverliezen naar de bodem door uitspoeling, en die de beste resultaten geeft betreffende agronomische kwaliteit van het eindproduct. Gasvormige verliezen door stikstofvervluchtiging werden niet in rekening gebracht.

2 Proefopzet De proef werd opgestart op drie locaties: o Zoersel: 16/12/2014 o Wachtebeke: 17/12/2014 o Zwevezele: 18/12/2014 De proef werd op elke locatie aangelegd op akkerland: in Zoersel en Zwevezele op de kopakker, in Wachtebeke in het midden van de akker. Op dit laatste perceel lagen er nog korrelmaïsresten op het veld. Er werden vier behandelingen per locatie opgezet, met ongeveer 25 - 30 m³ stalmest/hoop (Figuur 1): o Los gestorte stalmest, zonder afdekking o Los gestorte stalmest, afgedekt met plastic (+ TopTex-doek1 om inpikken van vogels te vermijden) o Los gestorte stalmest, afgedekt met TopTex-doek o Extensief gecomposteerde stalmest (2x omgezet), afgedekt met TopTex-doek Bij aanvang van de proef werd per locatie gestreefd naar een zo gelijk mogelijke proefopstelling: voor elk object een gelijk volume (ongeveer 25 - 30 m³ stalmest/hoop) en een gelijke ouderdom (maximaal 1 maand oud) en samenstelling van de mest. Bij aanvang van de proef werden op elke locatie drie hopen los gestort. Deze hopen werden lichtjes aangedrukt met een verreiker, om een bolle vorm te bekomen zodat ook bij losse opslag het water van de hoop kan afstromen (zoals bij het compost-object). 1

TopTex doek is een beschermzeil dat geen water, maar wel gasuitwisseling doorlaat. Hierdoor kan geen regenwater in de hoop dringen, maar wordt er wel voldoende zuurstof doorgelaten, hetgeen nodig is voor compostering.

5

Wat het compost-object betreft: - In Wachtebeke en Zoersel werd de mest afgedraaid door de molen van een mestkar. - In Zwevezele werd de mest omgezet door een compostkeerder. Dit compost-object werd op elk van de drie locaties 1 maand na opzet een 2de maal gekeerd met een compostkeerder (Figuur 2): - Wachtebeke: 15/01/2015 (29 dagen na aanvang proef) - Zwevezele: 15/01/2015 (28 dagen na aanvang proef) - Zoersel: 16/01/2015 (31 dagen na aanvang proef)

Figuur 1 Proefopzet in Wachtebeke (boven), Zoersel (midden) en Zwevezele (onder).

6

-

Figuur 2 Omzetten van de composthoop in Zoersel (boven) en Wachtebeke (onder).

De proef werd ongeveer twee maanden na aanvang stopgezet: - Zwevezele: 11/02/2015 (55 dagen na aanvang proef) - Wachtebeke: 17/02/2015 (62 dagen na aanvang proef) - Zoersel: 19/02/2015 (65 dagen na aanvang proef) De hopen hadden bij opzet volgende afmetingen: - Zoersel: 8 m lang x 3 m breed - Wachtebeke en Zwevezele: 10 m lang x 3 m breed

7

3 Opvolging proef en laboratoriumanalyses 3.1 Mest 3.1.1 Temperatuurverloop Op regelmatige basis (1 – 2 keer/week) werd de temperatuur gemeten op vier verschillende locaties in de hopen. 3.1.2 Agronomische kwaliteit Bij aanvang van de proef werd van elke hoop 1 mengstaal genomen voor kwaliteitsbepaling van de mest. Bij afloop van de proef werden 4 mengstalen per hoop genomen voor kwaliteitsbepaling. Zowel bij aanvang als bij afloop van de proef werden volgende kwaliteitsparameters bepaald:  Volumegewicht of verse bulkdichtheid  Droge stofgehalte (DS)  Organische stofgehalte (OS)  Geleidbaarheid (Elektrische Conductiviteit, EC)  Zuurtegraad (pH-H2O)  Ammonium (NH4+)- en nitraat (NO3-)-N-concentraties  Totale stikstof (N), fosfor (P), kalium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca) en natrium (Na) -gehaltes  Plantbeschikbare P-gehaltes (P-CaCl2)  Stabiliteit (Oxitop-methode die zuurstofopnamesnelheid (Oxygen Uptake Rate of OUR) meet) De stalen genomen bij aanvang en bij afloop van de proef werden geanalyseerd in het laboratorium van ILVO - Plant – Teelt & Omgeving (Merelbeke). De geanalyseerde parameters en analysemethodes worden vermeld in Tabel 1. Meer details omtrent deze methodes kunnen op aanvraag bekomen worden. Tabel 1 Overzicht van geanalyseerde parameters en analysemethodes voor de mest

8

Parameter Verse bulkdichtheid (g/l vers substr) Droge stofgehalte (%) Organische stof (%/DS) NO3--N (kg/ton DS)

Analysemethode CMA 2/IV/24 (gebaseerd op EN 13040, samengedrukte bulkdensiteit) EN 13040, DS: droge stof EN 13039, OS: organische stof, uitgedrukt op droge stof BAM deel 4/05 (vaste mest)

NH4+-N (kg/ton DS)

BAM deel 4/05 (vaste mest)

pH-H2O (-) Elektrische conductiviteit (μS/cm) OUR_oxitop (mmol/kg OS/uur) Ntotaal (kg/ton DS)

EN 13037, 1:5 extractie EN 13038, 1:5 extractie, EC: elektrische geleidbaarheid CMA 2/IV/25, OUR: Oxygen uptake rate Volgens Dumas via EN 13654-2 (compost) en BAM deel 4/06 (vaste mest)

Ptotaal (kg/ton DS)

CMA 2/IV/19 - ICP-OES

Ktotaal (kg/ton DS)


Mgtotaal (kg/ton DS)


Catotaal (kg/ton DS)


Natotaal (kg/ton DS)


P(CaCl2/dtpa) (plantbeschikbaar; mg/l substraat)

extractie: 0.01M CaCl2/DTPA (EN 13651) - Meting: ICP-OES

Bij een oxitop-meting wordt de (schijnbare) stabiliteit van een product bepaald door het zuurstofverbruik onder gestandaardiseerde omstandigheden te meten in een gesloten respirometer. De term “stabiliteit” refereert hier naar de mate waarin vers organisch materiaal reeds door micro-organismen is afgebroken tot een stabieler product, en wordt bepaald door het meten van de nog aanwezige microbiële activiteit. Een product met een laag zuurstofverbruik, dus een lage microbiële (afbraak)activiteit wordt volgens het Compendium voor Monsterneming en Analyse (CMA) als stabiel omschreven; een product met een hoge microbiële activiteit en dus een hoog zuurstofverbruik wordt als “onstabiel” beschreven. Men spreekt van de ‘Oxygen Uptake Rate’ (OUR) en drukt dit uit in mmol O 2 per kg organische stof per uur. Daarbij worden producten met een waarde lager dan 5 zeer stabiel genoemd, met een waarde tussen 5 en 10 stabiel, en tussen 10 en 15 matig stabiel. De kwaliteitsdoelstelling van VLACO-gecertificeerde compost is 10 mmol O2 per kg organische stof per uur, de wettelijke norm is 15. Let wel: een oxitop-meting vertelt enkel iets over de huidige microbiële activiteit volgens de actuele condities. Stel bv. dat minerale N de beperkende factor is, dan betekent een lage oxitop-meetwaarde niet noodzakelijk dat alle uitgangsmateriaal werd omgezet. Ook andere factoren, zoals fytotoxiciteit, kunnen de activiteit stilleggen zonder daarom een indicator van stabiliteit te zijn. Verder is men als landbouwer natuurlijk geïnteresseerd in de nutriëntensamenstelling van een product. In het kader van de strengere fosfaatnormen wordt gestreefd naar het bekomen van een product met een relatief lage P en relatief hoge N en OS inhoud. 3.1.3 Uitgespoelde N onder hoop Onder elke hoop werden twee containers (3.6 l) met 100 g clinoptiloliet (een kleimineraal dat de eigenschap heeft om NH4+-N te binden) in de bodem ingegraven (in het midden van de breedte van de hoop, op 1/4e en 3/4e afstand van de totale lengte). Deze containers staken ongeveer 1 cm boven het bodemoppervlak uit. Ze werden afgesloten met een geperforeerd deksel, zodat het insijpelend vocht kon opgevangen worden en geadsorbeerd worden aan het clinoptiloliet (Figuur 3).

9

Figuur 3 Container (3,6 l) met 100 g clinoptiloliet ingegraven onder de hoop om mestsap op te vangen.

Volgende parameters werden bij afloop van de proef bepaald: - Volume mestvocht in de containers - Organische N + NH4+-N (Kjeldahl N, afgeleid van ISO 5983-2) aanwezig in het mestvocht. - NO3--N aanwezig in het mestvocht (meting met ionenchromatograaf) - Totale N geadsorbeerd aan clinoptiloliet (Volgens Dumas via EN 13654-2) De totale hoeveelheid stikstof aanwezig in het mestvocht in de container kan dan berekend worden als de som van de organische stikstof, NH4+-N en NO3--N in het mestvocht plus de hoeveelheid N geadsorbeerd aan de clinoptiloliet.

3.2 Bodem 3.2.1 Bodemkarakterisatie Om de uitgangssituatie te kennen, werden bij aanvang van de proef per locatie drie mengstalen van de bodem genomen (0-30 cm). Deze werden geanalyseerd op pH-KCl, organische koolstof, totale N en plantbeschikbare nutriënten. De stalen werden geanalyseerd in het laboratorium van ILVO - Plant – Teelt & Omgeving (Merelbeke). De geanalyseerde parameters en analysemethodes worden vermeld in Tabel 2. Meer details omtrent deze methodes kunnen op aanvraag bekomen worden. Per locatie werden bij aanvang van de proef ook vier stalen met Kopecky-ringen (cilinders met een gekend volume van 100 cm³) genomen (1 per positie waar een hoop kwam), op een diepte van 12-17 cm. De bodem werd gedroogd gedurende 48 uren bij 105°C, waarna de bulkdichtheid bepaald kon worden. 3.2.2 Minerale stikstof Bij aanvang van de proef werden vier mengstalen per bodemlaag genomen (Figuur 4) voor minerale N bepaling (analysemethode in Tabel 2): 1 mengstaal (16 steken met een gutsboor) per locatie van elk object, in 4 lagen: - 0 - 10 cm - 10 - 30 cm - 30 - 60 cm - 60 - 90 cm 10

Bij afloop van de proef werden drie mengstalen per laag genomen (telkens 8 steken per mengstaal) rondom de hopen (> 1 m afstand van de hopen, op plaatsen waar er geen mestvocht aanwezig was) ter referentie. Vervolgens werd: - 1 mengstaal (8 steken) per laag genomen aan de rand van elke hoop, vlak buiten de doek/plastic; - 1 mengstaal (8 steken) per laag genomen aan de rand van elke hoop, onder de doek/plastic; - Voor de los gestorte niet-afgedekte hoop werden 2 mengstalen (telkens 8 steken) per laag genomen aan de rand van de hoop. Nadien werden de hopen verplaatst met een verreiker (Wachtebeke) of kraantje (Zwevezele en Zoersel; Bobcat 435 met rupsbanden), en op elke locatie waar een hoop lag werden drie mengstalen per laag genomen (telkens 8 steken per mengstaal) voor minerale N bepaling. Dezelfde vier lagen werden bemonsterd als bij aanvang van de proef.

Figuur 4 Bodemstaalname Tabel 2 Overzicht van de geanalyseerde bodemparameters en analysemethodes. Parameter Droge stofgehalte (%) Organische koolstof (%/DS) NO3--N (kg/ton DS)

Analysemethode BAM/deel1/03 (DS: droge stof) ISO 10694; BOC; BAM deel 1/10 ISO 14256-2; afgeleid van BAM deel 1/04; afgeleid van BAM deel 1/07

NH4+-N (kg/ton DS) pH-KCl (-) Ntotaal (kg/ton DS)

ISO 14256-2, 1:5 extract in 1M KCl, meting met flow analyzer ISO 10390; BOC Volgens Dumas via ISO 13878

PAmLact (plantbeschikbaar)

BAM/deel1/11, 1:20 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES

KAmLact (plantbeschikbaar)


MgAmLact (plantbeschikbaar)


CaAmLact (plantbeschikbaar)


NaAmLact (plantbeschikbaar)


Fe AmLact (plantbeschikbaar)


MnAmLact (plantbeschikbaar)


11

3.2.3 Bodemtemperatuur Het temperatuurverloop op een bodemdiepte van 10 cm werd continu (1 meting per uur) gemeten bij twee verschillende objecten: de los gestorte stalmest afgedekt met TopTexdoek en de gecomposteerde stalmest. Per object werd er een temperatuurlogger (EBI 20-T1, EBRO) in de bodem ingegraven te midden van het bodemoppervlak van de hoop (Figuur 5). Ter referentie werd de bodemtemperatuur ook opgemeten op 10 cm diepte op een zekere afstand van de hopen (> 10 m).

Figuur 5 Temperatuursensor onder de hoop

3.2.4 Incubatieproef Een incubatieproef onder gecontroleerde omstandigheden (3 herhalingen) werd uitgevoerd om inzicht te verkrijgen in het mineralisatieverloop in de bodem onder de hoop. Hiervoor werden bodemstalen genomen (3 mengstalen per locatie) bij aanvang van de proef (0-30 cm). Cilindervormige buisjes werden gevuld met deze grond (bulkdichtheid = 1,4 g/cm³), waarna de buisjes in een klimaatkast (Figuur 6) geplaatst werden (= incuberen) bij twee temperaturen: - Een temperatuur in overeenstemming met temperaturen die verwacht en opgemeten werden onder een hoop los gestorte stalmest (verhoogde temperatuur). - Een temperatuur in overeenstemming met temperaturen die verwacht en opgemeten werden in bodem niet onder een hoop gelegen (lagere, normale bodemtemperatuur). De bodemtemperatuur werd bij de start van de proef gemeten met een temperatuurmeter. Bij start van de incubatieproef werd deze temperatuur ingesteld. De incubatietemperatuur werd bijgesteld tijdens de proef, afhankelijk van de temperaturen zoals effectief gemeten in de bodem onder de hoop of in de bodem niet onder een hoop gelegen. In Wachtebeke werd een temperatuurlogger (die tussentijds kon worden uitgelezen) geïnstalleerd onder de los gestorte stalmest afgedekt met compostdoek. Wekelijks werd de temperatuur onder deze hoop uitgelezen. Op basis hiervan werd de temperatuur in de incubatieproef bijgesteld en zodoende gekoppeld aan het temperatuurverloop zoals effectief gemeten in de bodem. Tijdens de incubatieproef werd het minerale N-gehalte in de bodemcilinders opgevolgd doorheen de tijd, en dit op drie tijdstippen: bij aanvang, tussentijds (na vier weken) en bij afloop (na acht weken) van de proef. In Tabel 2 kan de analysemethode teruggevonden worden.

12

Figuur 6 Incubatiekast.

4 Statistische verwerking De NH4+-N-concentraties in de 0-10 cm en 10-30 cm lagen bij afloop van de proef werden geanalyseerd met een two-way ANOVA, met als factoren ‘behandeling’ en ‘locatie’. Vermits de interactieterm significant was, werd vervolgens een one-way ANOVA uitgevoerd voor elke locatie afzonderlijk, met als factor ‘behandeling’. De NO3--N-concentraties in de 0-90 cm laag werden ook geanalyseerd met een two-way ANOVA, met als factoren ‘behandeling’ en ‘locatie’. Vermits ook hier de interactieterm significant was, werd vervolgens een one-way ANOVA uitgevoerd voor elke locatie afzonderlijk, met als factor ‘behandeling’. Indien de factor ‘behandeling’ significant was, werd een post-hoc Scheffé-test uitgevoerd om de verschillende behandelingen met elkaar te vergelijken.

5 Resultaten 5.1 Weersomstandigheden Gegevens over de weersomstandigheden werden niet op elke locatie afzonderlijk verzameld. Figuur 7 geeft het temperatuur- en neerslagverloop weer zoals gemeten op het weerstation gelegen op ILVO (Merelbeke). Tijdens de eerste maand na opzet viel meer dan dubbel zoveel neerslag (134 mm) dan tijdens de tweede maand na opzet (56 mm). Op zes dagen werd een gemiddelde temperatuur lager dan 0°C waargenomen.

13

14

25

10

20

8 6 4

15

10

2 0

Neerslag (mm)

Temperatuur (°C)

12

5

-2 -4

0

16-dec-14 30-dec-14 13-jan-15 27-jan-15 10-feb-15

Figuur 7 Gemiddelde dagelijkse temperatuur (zwarte ruiten) en dagelijkse neerslag (grijze balken) tijdens de proef, zoals gemeten in het weerstation gelegen op ILVO (Merelbeke).

5.2 Mest 5.2.1 Temperatuurverloop Tijdens de proef werd het temperatuurverloop in de hopen opgevolgd (Figuur 8a, b en c). Volgende trends werden waargenomen: 1. In het algemeen werden de hoogste temperaturen waargenomen in de hopen in Wachtebeke, en de laagste in Zwevezele. Hieruit blijkt dat het vochtgehalte van de mest een belangrijke rol speelt in het temperatuurverloop, vermits de mest in Zwevezele het hoogste vochtgehalte kende (zie 5.2.2.2). 2. De compostbehandeling vertoonde de hoogste temperatuur (in Wachtebeke liep deze op tot 67°C), de los gestorte hoop afgedekt met plastic de laagste. Het afdraaien door de mestkar zorgt voor extra zuurstof in de hoop, waardoor microbieel leven gestimuleerd wordt en hogere temperaturen bereikt worden. Enkel bij de compostbehandeling in Wachtebeke werden temperaturen boven de 55°C waargenomen, wat indicatief is voor een intense microbiële activiteit gerelateerd aan de afbraak van organische stof. Dergelijke temperaturen zorgen ook voor afdoding van onkruidzaden en pathogenen. De temperaturen van de compostbehandeling in Zwevezele bleven onder de 30°C, wat er op wijst dat het composteerproces niet op gang kwam. 3. De hoop los storten en afdekken met TopTex-doek zorgde voor een verhoogde temperatuur in vergelijking met los storten zonder afdekking of afdekken met plastic. In tegenstelling tot de behandelingen met plastic waar zuurstof limiterend was voor het afbraakproces, laat de TopTex-doek wel gasuitwisseling toe, waardoor meer zuurstof in de hoop terecht kan en meer microbiële activiteit kan plaatsvinden. In vergelijking met de behandelingen zonder afdekking heeft TopTex afdekdoek een isolerend effect en voorkomt het dat neerslag in de hopen terecht komt, waardoor de door de microbiële activiteit opgebouwde temperatuur beter behouden blijft. (a)

14

Wachtebeke

1. Los gestorte stalmest, zonder afdekking 2. Los gestorte stalmest, met plastic 3. Los gestorte stalmest, met compostdoek 4. Gecomposteerde stalmest

70

Temperatuur (°C)

60 50

40 30 20 10

0 17/12/2014

1/01/2015

16/01/2015

31/01/2015

15/02/2015

(b) 1. Los gestorte stalmest, zonder afdekking 2. Los gestorte stalmest, met plastic 3. Los gestorte stalmest, met compostdoek 4. Gecomposteerde stalmest

Zoersel

Temperatuur (°C)

50

40 30 20 10

0 16/12/2014

31/12/2014

15/01/2015

30/01/2015

14/02/2015

(c)

Zwevezele

1. Los gestorte stalmest, zonder afdekking 2. Los gestorte stalmest, met plastic 3. Los gestorte stalmest, met compostdoek 4. Gecomposteerde stalmest

35

Temperatuur (°C)

30 25 20 15 10 5 0 18/12/2014 28/12/2014 7/01/2015 17/01/2015 27/01/2015 6/02/2015 16/02/2015

Figuur 8 Temperatuurverloop in de hopen tijdens de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie; n = 4) in (a) Wachtebeke, (b) Zoersel, en (c) Zwevezele.

5.2.2 Agronomische kwaliteit 15

5.2.2.1 Volumegewicht Het volumegewicht van de mest was bij aanvang van de proef het laagst in Wachtebeke (347 g/l verse mest) en het hoogste in Zwevezele (656 g/l verse mest). Dit is gerelateerd aan de meer strorijke mest in Wachtebeke en de minder strorijke mest in Zwevezele. In Wachtebeke was er ook een betere verdeling van het stro in de stal aangezien het stro verhakseld in de stal geblazen werd. Onderzoek van Jeppsson (1999) toonde aan dat ammoniakemissies gereduceerd werden door het stro te hakselen; dit werd in deze studie niet bestudeerd. In Wachtebeke nam het volumegewicht toe tijdens de proef (omwille van compactie), terwijl in Zoersel en Zwevezele de volumegewichten van de verschillende behandelingen bij afloop van de proef vergelijkbaar waren met het volumegewicht bij aanvang van de proef (Figuur 9).

Volumegewicht (g/l versgewicht)

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

800 700

600 500 400 300 200 100 0 Aanvang proef

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost

Figuur 9 Volumegewicht van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef).

5.2.2.2 Droge stof- en organische stofgehalte Het droge stofgehalte van de mest hangt onder meer af van de hoeveelheid en de verdeling van het stro aanwezig in de mest, en van het al dan niet overdekken van de mest tijdens de opslag. In Wachtebeke kende de mest het hoogste gravimetrische droge stofgehalte (= op gewichtsbasis) (dus minst natte mest; Figuur 10a), wat gerelateerd kan worden aan het hoger strogehalte van de mest. Daar was het droge stofgehalte van de hoop afgedekt met TopTex-doek en van de gecomposteerde hoop hoger bij afloop in vergelijking met bij aanvang van de proef (Figuur 10a). Dit kan verklaard worden door de hoge temperaturen die zorgen voor verdamping van water. In Zoersel werd eenzelfde trend waargenomen, terwijl er weinig verschillen waren in Zwevezele. Op deze locatie was de temperatuur in de hopen ook het laagst en zal er bijgevolg minder verdamping geweest zijn. Wanneer de gravimetrische droge stofgehaltes worden omgerekend naar de hoeveelheid vocht per volume-eenheid mest (= volumetrisch vochtgehalte = gravimetrisch vochtgehalte x volumegewicht van de mest), zijn de verschillen tussen de drie locaties bij aanvang van de proef veel groter (Figuur 10b). In Wachtebeke is er veel minder vocht per m³ stalmest (268 kg water/m³ stalmest) en dus meer lucht aanwezig dan in de stalmest van Zoersel (450 kg/m³) en Zwevezele (526 kg/m³). Bij afloop van de proef zien we een gelijke trend over de 16

locaties: losse opslag zonder afdekking zorgde voor de natste stalmest, terwijl afdekking met plastic zorgde voor de droogste stalmest. Afdekken met TopTex of composteren en afdekken met TopTex liggen er tussenin. Deze verschillen zijn hoogstwaarschijnlijk te verklaren door de methode van afdekking: geen afdekking zorgt voor de meeste regeninval, afdekken met plastic verhindert volledig de regeninval, terwijl afdekken met TopTex mogelijks wat neerslag toelaat (wanneer er sneeuw op de doeken blijft liggen, en ook wanneer de doeken niet strak over de hoop liggen waardoor er water ter hoogte van de plooien kan insijpelen). In Wachtebeke was het organische stofgehalte bij afloop van de proef lager dan bij aanvang van de proef, vooral bij de gecomposteerde hoop en de hoop afgedekt met TopTex-doek (Figuur 10c). Dit kan opnieuw verklaard worden door de hoge temperaturen in deze hopen: dit wijst op microbiële omzetting van vers organisch materiaal, waarbij organische koolstof wordt vrijgesteld onder de vorm van CO2. In Zoersel werd een gelijkaardige trend waargenomen, terwijl in Zwevezele opnieuw slechts kleine verschillen waargenomen werden. Droge stof (%/verse stof)

(a)

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

40 35 30 25 20 15 10 5 0 Aanvang Zonder AD proef

Plastic

TopTex

Compost

(b)

(c)

17

Organische stof (%/droge stof)

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Aanvang Zonder AD proef

Plastic

TopTex

Compost

Figuur 10 (a) Gravimetrisch droge stofgehalte (op gewichtsbasis), (b) volumetrisch vochtgehalte en (c) organische stofgehalte van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef).

5.2.2.3 C/N-, C/P- en N/P-verhoudingen De C/N-verhouding van de stalmest is recht evenredig met de strogift in de stal; hoe meer stro, hoe hoger de C/N-verhouding. Verschillende studies tonen aan dat een hogere C/Nverhouding van de stalmest resulteert in minder nutriëntenverliezen (Kirchmann, 1985; Ulén, 1993). Volgens Godden en Penninckx (1997) ligt de optimale C/N-verhouding om nutriëntenverliezen te beperken tussen de 30-35. In deze proef lag de C/N-verhouding van de verschillende types mest beduidend lager (13 tot 17), wat het risico op stikstofverliezen tijdens het composteringsproces aanzienlijk verhoogt. Anderzijds is een C/N-verhouding lager dan 20 in het eindproduct noodzakelijk om N-vastlegging in de bodem te voorkomen (Kolenbrander & de la Lande Cremer, 1967). In Wachtebeke nam de C/N-verhouding af doorheen de tijd, omwille van organische stofverliezen (Figuur 11a). Uitzondering is de hoop afgedekt met plastic, wat erop wijst dat organische stofverliezen hier beperkt waren en er dus eerder een bewaringsproces plaatsvond. In Zoersel en Zwevezele waren de verschillen klein. Ook de afname van de C/P-verhouding tijdens de proef wijst op de afbraak van organische stof in Wachtebeke (Figuur 11b). Opnieuw zijn de verschillen in Zoersel en Zwevezele beperkter. Ook de N/P-verhouding nam af tijdens de proef in Wachtebeke, wat wijst op N-verliezen tijdens de proef (Figuur 11c). Opnieuw zijn de afnames in Zoersel en Zwevezele kleiner. (a)

18

C/N verhouding (-)

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Aanvang Zonder AD proef

Plastic

TopTex

Compost

(b)

C/P verhouding (-)

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

160 140 120 100 80 60 40 20 0 Aanvang Zonder AD proef

Plastic

TopTex

Compost

(c)

N/P verhouding (-)

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Aanvang Zonder AD proef

Plastic

TopTex

Compost

Figuur 11 (a) C/N-, (b) C/P-, en (c) N/P-verhoudingen van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef).

5.2.2.4 Minerale stikstof en nutriëntinhoud Enkel in Wachtebeke werd NH4+-N naar NO3--N omgezet tijdens de proef, voornamelijk bij de gecomposteerde hoop en de los gestorte hoop afgedekt met TopTex (Figuur 12). Dit wijst op aerobe omstandigheden; er is zuurstof aanwezig in de hopen waardoor nitrificatie kan plaats 19

vinden. In de hopen op de twee andere locaties werd nauwelijks NO3--N teruggevonden, wat op beperkingen inzake zuurstofbeschikbaarheid in de hopen wijst. Verder werd enkel bij de gecomposteerde hoop in Wachtebeke een NO3--N/NH4+-N-verhouding groter dan 1 vastgesteld, wat een indicatie is voor een verhoogde productstabiliteit (en dus een verder gevorderd afbraakproces). De totale hoeveelheid N, P, K, Mg, Ca en Na, en de plantbeschikbare hoeveelheid P zijn weergegeven in Tabel 3. Er werden geen verschillen waargenomen in totale N-gehaltes (i) bij afloop van de proef in vergelijking met bij aanvang en (ii) tussen de verschillende behandelingen bij afloop van de proef. Een opconcentratie werd verwacht door het organische stof verlies bij de gecomposteerde hoop in Wachtebeke, maar wellicht doen de N-verliezen bij deze hoop de opconcentratie teniet. In Wachtebeke werd wat betreft de andere (totale) nutriënten wel een duidelijke opconcentratie vastgesteld. Deze opconcentratie verhoogt de transportefficiëntie van nutriënten over langere afstanden in vergelijking met onbehandelde mest (Magrí & Teira-Esmatges, 2015). Ter informatie werd de nutriëntensamenstelling ook omgerekend naar verse stofbasis, en werd de omrekening gemaakt naar P2O5, K2O, MgO en CaO (Tabel 4).

+ stof) stof) drogedroge NH4+NH -N (kg (kg N/ton 4 -NN/ton

(a) 6

Zoersel

Zwevezele

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

65 54 43

32 21 10 0

(b) stof)stof) droge NO3-NO -N (kg droge (kg N/ton 3 -NN/ton

Wachtebeke

2,0 1,8 2,0 1,6 1,8 1,4 1,6 1,2 1,4 1,0 1,2 0,8 1,0 0,6 0,8 0,4 0,6 0,2 0,4 0,0 0,2 0,0

Aanvang Zonder AD proef Aanvang Zonder AD proefWachtebeke Wachtebeke

TopTex

Plastic Zoersel

TopTex Compost Zwevezele

Zoersel

Aanvang Zonder AD proef Aanvang Zonder AD proef +

Plastic

Compost

Zwevezele

Plastic

TopTex

Compost

Plastic

TopTex

Compost

-

Figuur 12 (a) NH4 -N en (b) NO3 -N-concentratie in de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef) Tabel 3 Totale N, P, K, Mg, Ca, Na en plantbeschikbare P (CaCl2) in de mest (uitgedrukt op droge stof basis) bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef; DS = Droge stof)

20

Ntotaal kg/ton DS Aanvang proef Zonder AD Wachtebeke Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Zoersel Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Zwevezele Plastic Afloop proef TopTex Compost

26,1 28,1 25,7 26,2 26,0 33,0 25,5 29,8 27,8 28,2 27,3 26,1 27,6 27,3 25,9

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

2,0 3,4 3,6 6,2 3,7 5,7 3,3 4,1 1,8 2,2 2,0 2,2 1,8 0,6 0,8

Ptotaal kg/ton DS

3,9 5,7 5,4 5,1 5,8 6,9 5,6 7,5 7,3 8,7 5,7 5,9 5,9 5,6 5,8

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

0,7 0,7 1,5 1,4 0,2 1,0 0,9 2,1 0,4 0,1 0,6 0,3 0,1 0,2 0,2

Ktotaal kg/ton DS

27,7 30,2 31,1 34,8 36,1 32,5 24,3 34,6 34,4 38,2 32,4 25,9 30,8 32,3 31,1

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

1,8 3,9 1,5 5,7 2,7 1,7 1,6 1,9 3,0 1,5 1,7 4,2 2,9 1,5 1,2

Mgtotaal kg/ton DS

3,2 4,3 3,9 4,3 4,6 4,8 3,8 5,3 5,0 5,8 3,8 3,8 3,8 3,6 3,8

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

0,5 0,5 0,9 1,0 0,3 0,4 0,6 1,4 0,2 0,1 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1

Catotaal kg/ton DS

9,0 13,7 11,6 14,3 15,4 7,6 6,7 10,0 8,7 14,8 11,2 11,8 10,8 10,5 10,9

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

1,5 1,8 2,0 4,6 1,0 1,2 1,2 2,7 1,0 0,8 1,1 1,1 0,8 0,2 0,1

Natotaal kg/ton DS

2,7 3,1 3,0 3,5 3,3 3,1 1,7 2,7 2,8 3,6 5,7 3,8 4,8 4,5 4,7

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

0,6 0,5 0,2 1,1 0,1 0,9 0,1 0,1 0,3 0,2 0,6 0,5 0,3 0,2 0,1

P(CaCl2/dtpa) mg/l substraat

135 70 106 152

± ± ± ±

25 23 23 29

221 161 182 184

± ± ± ±

43 37 5 9

149 124 112 127

± ± ± ±

33 7 6 6

Tabel 4 Totale en minerale N, P2O5, K2O, MgO en CaO in de mest (uitgedrukt op verse basis) bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde waardes). Aanvang proef Zonder AD Wachtebeke Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Zoersel Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Zwevezele Plastic Afloop proef TopTex Compost

Ntotaal kg/ton vers

NO3--N + NH4+-N kg/ton vers

P2O5 kg/ton vers

K2 O kg/ton vers

MgO kg/ton vers

CaO kg/ton vers

5,9 5,7 5,5 6,7 7,7 7,3 5,8 7,0 6,8 7,2 5,4 5,7 5,3 5,2 5,2

0,6 0,5 0,4 0,7 0,4 0,7 0,0 0,3 0,3 0,5 0,8 0,7 0,7 0,6 0,7

2,0 2,7 2,6 3,0 3,9 3,5 2,9 4,0 4,1 5,1 2,6 2,9 2,6 2,5 2,7

7,6 7,4 7,9 10,7 12,9 8,7 6,6 9,7 10,2 11,7 7,8 6,9 7,1 7,4 7,6

1,2 1,4 1,4 1,8 2,3 1,8 1,4 2,1 2,0 2,5 1,3 1,4 1,2 1,1 1,3

2,9 3,9 3,4 5,1 6,4 2,4 2,1 3,3 3,0 5,3 3,1 3,6 2,9 2,8 3,1

5.2.2.5 pH, elektrische geleidbaarheid, en stabiliteit De pH van de mest was gelijkaardig op de verschillende locaties, en wijzigde nauwelijks tijdens de proef. Ook de elektrische geleidbaarheid (EC) verschilde weinig tussen de behandelingen (Tabel 5), al kan worden opgemerkt dat de EC lager was in de los gestorte niet afgedekte hoop bij afloop van de proef in Zoersel in vergelijking met de andere hopen. Bovendien lag in het algemeen de EC van de mest in Wachtebeke lager dan in Zoersel en Zwevezele. De zuurstofopnamesnelheid (Oxygen Uptake Rate, OUR) nam in alle behandelingen af ten opzichte van het begin van de proef (Figuur 13). Dit wijst erop dat de producten stabieler werden tijdens de proef, vermits gemakkelijk beschikbare koolstof microbieel werd afgebroken. Hoewel in Zwevezele de organische stofverliezen tijdens de proef beperkt waren, wijzen de OUR-resultaten erop dat toch ook hier de producten stabieler werden doorheen de tijd. De compostbehandelingen in Zoersel en Wachtebeke, en de TopTex-behandeling in Wachtebeke kunnen matig stabiel worden genoemd, vermits de OUR-waarden tussen 10 en 15 mmol O2 per kg organische stof per uur lagen. Bij alle andere behandelingen lagen de OUR-waardes boven 15 mmol O2 per kg organische stof per uur. Tabel 5 pH-H2O en elektrische geleidbaarheid (EC) van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef)

21

pH-H2O -

OUR (mmol/kg organische stof/uur)

Aanvang proef Zonder AD Wachtebeke Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Zoersel Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Zwevezele Plastic Afloop proef TopTex Compost Wachtebeke

Zoersel

Aanvang Zonder AD proef

Plastic

8,5 8,9 9,1 9,0 9,1 8,8 8,5 8,5 8,7 8,8 8,7 8,8 8,5 8,4 8,7

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

EC µS/cm

0,1 0,1 0,0 0,2 0,1 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2

1491 1619 1646 2160 1915 2593 1833 2527 2587 2897 2313 2797 2397 2513 2423

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

176 469 200 367 229 277 129 57 223 386 171 301 153 84 284

Zwevezele

60 50 40 30 20 10

0 TopTex

Compost

Figuur 13 Oxygen Uptake Rate (OUR), een maat voor stabiliteit, van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef).

5.2.3 Relatie tussen karakteristieken stalmest, temperatuurverloop en agronomische kwaliteit van het eindproduct Om het verband tussen het type stalmest, de gemiddelde temperatuur in de hoop en de kwaliteit van het eindproduct te verklaren, werden de belangrijkste parameters (volumetrisch vochtgehalte, organische stofgehalte, C/N-verhouding, NH4+-N, NO3--N en OUR) van de producten op de verschillende locaties uit deze proef alsook van de producten uit de eerdere stalmestproef op ILVO (Viaene et al., 2015) uitgezet ten opzichte van de gemiddelde temperatuur in de hopen. Hieruit blijkt dat de gemiddelde temperatuur in de hopen een sterk negatieve correlatie vertoonde met het volumetrisch vochtgehalte (R² = 0,64), de NH4+-N-concentratie (R² = 0,49) en de OUR (R² = 0,64); en een sterk positieve correlatie met de NO3--N-concentratie (R² = 0,44) en NO3--N/NH4+-N-verhouding (R² = 0,59) van de eindproducten (Figuur 14). De temperatuurontwikkeling in de hopen had ook een sterke positieve correlatie met het organische stofgehalte (R² = 0,71) van de stalmest bij aanvang en negatieve correlatie met het volumetrisch vochtgehalte (R² = 0,72) bij aanvang (Figuur 15). Dus hoe hoger het 22

organische stofgehalte door een hoger aandeel stro, hoe droger en koolstofrijker (hogere C/N) de stalmest bij aanvang, hoe intenser vervolgens de microbiële afbraak van organische componenten en hoe hoger de temperatuurontwikkeling in de hopen tijdens de opslag. Een hogere temperatuur in de hopen hield een sterkere afbraak en meer stabilisatie (lagere OUR) in van het product, met een omvorming van NH4+-N naar NO3--N (nitrificatie) en dus een hogere NO3--N/NH4+-N-verhouding tot gevolg. Het droge stofgehalte van de stalmest kan verhoogd worden door meer stro in de stal te brengen en/of door de stalmest onder dak te stockeren. (a)

(b) Wachtebeke

Zwevezele

ILVO

700

R² = 0,64

600

40

500

35

OUR (mmol O2/kg OS/uur)

Volumetrisch vochtgehalte (kg/m³)

R² = 0,64

Zoersel

400 300 200 100 0 0

10

20

30

40

50

60

70

Zoersel

Wachtebeke

Zwevezele

ILVO

30 25

20 15 10 5 0

Temperatuur (°C)

0

10

20

30

40

50

60

70

60

70

Temperatuur (°C)

(c)

(d) Zoersel

Wachtebeke

Zwevezele

ILVO

1.4

R² = 0,49

1.2

4.0

NH4+-N-concentratie (kg N/ton DS)

NO3--N-concentratie (kg N/ton DS)

R² = 0,44

1.0 0.8

0.6 0.4 0.2 0.0

0

10

20

30

40

50

60

70

Temperatuur (°C)

Zoersel

Wachtebeke

Zwevezele

ILVO

3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

1.0 0.5 0.0 0

10

20

30

40

50

Temperatuur (°C)

(e) R² = 0,59

Zoersel

Wachtebeke

Zwevezele

ILVO

NO3--N/NH4+-N-verhouding

4.0

3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

1.0 0.5 0.0 0

10

20

30

40

50

60

70

Temperatuur (°C)

-

+

Figuur 14 Volumetrisch vochtgehalte (a), oxygen uptake rate (OUR) (b), NO3 -N-concentratie (c), NH4 -N+ concentratie (d) en NO3 -N/NH4 -N-verhouding (e) van de eindproducten ten opzichte van de gemiddelde temperatuur gemeten in de verschillende hopen in Zoersel, Wachtebeke, Zwevezele en op ILVO (Viaene et al., 2015).

23

(a) R² = 0,71

Zoersel

Wachtebeke

Zwevezele

ILVO

Organische stofgehalte (%/DS)

86 84 82 80

78 76 74 72 70 0

10

20

30

40

50

60

70

60

70

Temperatuur (°C)

(b)

Volumetrisch vochtgehalte (kg/m³)

R² = 0,72

Zoersel

Wachtebeke

Zwevezele

ILVO

600 500

400 300

200 100

0 0

10

20

30

40

50

Temperatuur (°C)

Figuur 15 Organische stofgehalte (a) en volumetrisch vochtgehalte (b) van de stalmest bij aanvang ten opzichte van de gemiddelde temperatuur gemeten in de verschillende hopen in Zoersel, Wachtebeke, Zwevezele en op ILVO (Viaene et al., 2015).

5.2.4 Procesverloop en mestkwaliteit: de essentie  Omzetten van stalmest (extensieve compostering) zorgde voor de hoogste temperatuurontwikkeling in de hopen, terwijl afdekken met plastic zorgde voor de laagste temperaturen. Afdekken met Toptex-doek zorgde voor hogere temperaturen dan losse opslag zonder afdekken en afdekken met plastic.  Er werd duidelijk een verschil waargenomen in procesverloop en kwaliteit van het eindproduct in Wachtebeke ten opzichte van de andere locaties. Dit kan verklaard worden door het lagere volumetrische vochtgehalte, het lagere volumegewicht, het hogere organische stofgehalte en de hogere C/N- en C/P-verhouding van de stalmest in Wachtebeke, gerelateerd aan het hoger strogehalte van de mest. Dit zorgt namelijk voor meer structuur en dus meer zuurstof en ook meer koolstof in de hoop waardoor de microbiële afbraak wordt gestimuleerd.  In Wachtebeke leidde composteren en afdekken met TopTex-doek tot een afbraak/stabilisatieproces: hogere temperaturen in de hoop (55 °C), een daling in organische stof, meer NO3--N, minder NH4+-N, een hogere NO3--N/NH4+-N-verhouding (groter dan 1 voor de compostbehandeling), een lagere C/N-verhouding, en een matig 24

 

stabiel eindproduct op basis van OUR. Ook losse opslag zonder afdekking of afgedekt met plastic leidde er tot een daling in C/N- en C/P-verhouding, door een hogere microbiële activiteit (hogere temperaturen). In Zoersel leidde de compostbehandeling tot hogere temperaturen, een daling in organische stofgehalte en C/P-verhouding en een matig stabiel eindproduct op basis van OUR. In Zwevezele waren de verschillen ten opzichte van de beginsituatie en tussen de behandelingen onderling kleiner, aangezien de microbiële afbraak en bijhorende temperatuurontwikkeling in de hopen bij alle varianten laag bleef (< 30 °C).

5.3 Bodemcondities 5.3.1 Bodemkarakterisatie Bij aanvang van de proef werd de bodem gekarakteriseerd (Tabellen 6 en 7). Het organische koolstofgehalte lag het laagste in Zwevezele (< 1%). De pH-KCl was overal lager dan 5. Het volumetrische vochtgehalte van de bodem (= gravimetrisch vochtgehalte x bulkdichtheid bodem) was het hoogst in Zwevezele en het laagst in Wachtebeke. Tabel 6 Droge bulkdichtheid, organische koolstofgehalte, pH-KCl, totale stikstof en volumetrisch vochtgehalte van de bodem bij aanvang van de proef in de 0-30 cm laag.

Droge bulkdichtheid

OC

pH-KCl

Ntotaal

Volumetrisch vochtgehalte

g/cm³

%/droge grond

-

%/droge grond

kg/m³

1,56 ± 0,04 1,29 ± 0,05 1,50 ± 0,05

1,45 ± 0,34 1,55 ± 0,40 0,94 ± 0,01

4,94 ± 0,02 4,66 ± 0,06 4,53 ± 0,03

0,11 ± 0,04 0,13 ± 0,04 0,08 ± 0,00

Zoersel Wachtebeke Zwevezele

196 ± 4 155 ± 7 222 ± 2

Tabel 7 Plantbeschikbare nutriënten aanwezig in de bodem (0-30 cm) bij aanvang van de proef (DS = Droge stof).

Zoersel Wachtebeke Zwevezele

PAmLact

KAmLact

MgAmLact

CaAmLact

NaAmLact

Fe AmLact

MnAmLact

mg/kg DS

mg/kg DS

mg/kg DS

mg/kg DS

mg/kg DS

mg/kg DS

mg/kg DS

334 ± 6 497 ± 17 926 ± 22

118 ± 2 112 ± 15 91 ± 1

83 ± 13 54 ± 3 57 ± 2

326 ± 9 530 ± 29 542 ± 26

< 19 ± 0.0 < 19 ± 0.0 < 19 ± 0.0

334 ± 6 497 ± 17 926 ± 22

11 ± 0 24 ± 0 83 ± 0

5.3.2 Bodemtemperatuur De bodemtemperatuur (Figuur 16) volgde dezelfde trends als het temperatuurverloop in de mesthopen: 1. In het algemeen werden de hoogste bodemtemperaturen waargenomen in Wachtebeke, en de laagste in Zwevezele. 2. De compostbehandeling vertoonde een hogere bodemtemperatuur (in Wachtebeke liep deze op tot 37°C) dan de los gestorte hoop afgedekt met TopTex.

25

(a)

Bodemtemperatuur op 10 cm diepte (°C)

Wachtebeke

Referentie

TopTex

Compost

40 35

30 25 20 15 10

5 0 0

10

20

30

40

50

60

Aantal dagen na start proef

(b)


Zoersel

Referentie

TopTex

Compost

40

35 30 25 20 15

10 5 0 0

10

20

30

40

50

60


(c)


Zwevezele

Referentie

TopTex

Compost

40 35

30 25 20 15 10

5 0 0

10

20

30

40

50


Figuur 16 Bodemtemperatuur gemeten op 10 cm diepte in een referentiesituatie (op een zekere afstand van de hoop), onder de los gestorte hoop afgedekt met TopTex, en onder de gecomposteerde hoop in (a) Wachtebeke, (b) Zoersel, en (c) Zwevezele.

5.3.3 Incubatieproef 5.3.3.1 Incubatietemperatuur De incubatietemperaturen waren gelijklopend aan de gemeten bodemtemperaturen in Wachtebeke (Figuur 17). 26

Temperatuur (C°)

(a)

Bodemtemperatuur Wachtebeke op 10 cm diepte

Incubatietemperatuur

0

40

30 25 20 15 10 5 0 10

20

30

50


Temperatuur (C°)

(b)

Bodemtemperatuur Wachtebeke op 10 cm diepte

Incubatietemperatuur

0

40

30 25

20 15 10

5 0 10

20

30

50

Aantal dagen na start proef Figuur 17 (a) Bodemtemperatuur in Wachtebeke op 10 cm diepte gemeten in een referentiesituatie (op een zekeren afstand van de hoop) en de incubatietemperatuur waarbij deze referentie wordt gesimuleerd; (b) Bodemtemperatuur in Wachtebeke op 10 cm diepte gemeten onder de los gestorte hoop afgedekt met TopTex en de verhoogde incubatietemperatuur.

5.3.3.2 Minerale stikstof in de bodem De NH4+-N-concentraties gemeten tijdens de incubatieproef waren zeer laag (< 0,25 g NH4+N/m²), wat er op wijst dat NH4+-N snel werd omgezet naar NO3--N, omwille van de aerobe omstandigheden in deze proefopzet. De NO3--N-concentraties (Figuur 18) geven aan dat bij een verhoogde bodemtemperatuur meer mineralisatie plaatsvindt dan bij een lagere, normale bodemtemperatuur. Het verschil is het grootst in Wachtebeke: 56 dagen na aanvang van de proef werd er in de 0-10 cm laag 4,5 g NO3--N/m² meer gemeten bij de verhoogde temperatuur in vergelijking met de referentietemperatuur. Voor Zoersel en Zwevezele bedroeg het verschil 3,2 g N/m².

27

(a)

NO3--N-concentratie (g N/m²)

Referentie

Verhoogde temperatuur

8 7 6 5 4 3 2 1 0

0

28 Aantal dagen na start proef

56

(b)


Referentie


8 7 6 5 4 3 2 1 0

0


56

(c)


Referentie


8 7 6 5 4 3 2 1 0 0


56

-

Figuur 18 Resultaten van de incubatieproef: NO3 -N-concentratie gemeten in bodem (geïncubeerd bij twee temperaturen: een normale, met name de referentietemperatuur, en een verhoogde temperatuur) afkomstig van (a) Wachtebeke, (b) Zoersel en (c) Zwevezele, voor de 0-10 cm laag (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 3).

5.3.4 Uitgespoelde N onder hoop Onder elke hoop werden twee containers van 3,6 l met clinoptiloliet geïnstalleerd. Figuur 19 toont de hoeveelheid mestvocht opgevangen in de containers met clinoptiloliet (voor elke 28

container afzonderlijk), terwijl Figuur 20 de hoeveelheid N weergeeft die werd opgevangen in deze containers. Merk op dat sommige containers volledig met mestvocht gevuld waren bij afloop van de proef (Figuur 19). In het algemeen is er een grote variatie in de hoeveelheid mestvocht opgevangen in de containers. Meer containers (wellicht tientallen) of grotere oppervlaktes per container zouden nodig zijn om deze variatie (en bijgevolg de werkelijke hoeveelheid uitgespoelde N) gedetailleerd in beeld te brengen. Echter, de huidige resultaten tonen op betrouwbare en duidelijke wijze aan dat lekkend mestvocht een belangrijke oorzaak is voor de verhoogde NH4+-N-concentraties in de bodem onder een hoop mest. Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

Volume mestvocht (ml)

4000 3500 3000 2500

2000 1500 1000 500

0

Figuur 19 Hoeveelheid mestvocht opgevangen in de containers met clinoptiloliet. Per hoop werden twee containers geïnstalleerd.

(b)

(c)

16 14 12 10

8 6 4 2 0

Zoersel Uitgespoelde N (g N/container)

Uitgespoelde N (g N/container)

Wachtebeke

Zwevezele

16

Uitgespoelde N (g N/container)

(a)

14 12 10 8

6 4 2 0

+

16 14 12 10 8

6 4 2 0

-

Figuur 20 Hoeveelheid uitgespoelde N bij afloop van de proef (som van NH4 -N, NO3 -N en organische stikstof in het mestvocht plus de hoeveelheid stikstof geadsorbeerd aan de clinoptiloliet), zoals gemeten in de containers met clinoptiloliet. In Zoersel ontbreken twee resultaten (Plastic_1 en TopTex_2), hier werd geen minerale stikstof geanalyseerd.

5.3.5 Minerale stikstof in de bodem Achtereenvolgens worden hier de minerale N-concentraties besproken zoals gemeten in de bodem (i) onder de hopen, (ii) aan de rand van de hopen onder doek/plastic en (ii) aan de rand van de hopen, net buiten de doek/plastic. Telkens worden de NH 4+-N- en de NO3--Nconcentraties afzonderlijk toegelicht.

29

5.3.5.1 Aanvang proef: Minerale N-concentraties onder de hopen Bij aanvang van de proef waren de NH4+-N-concentraties in de toplaag (0-30 cm) van elke locatie zeer laag (< 0,6 g N/m²). In Zoersel bedroeg de NO3--N-concentratie in deze laag 0,4 g N/m², in Wachtebeke en Zwevezele bedroegen deze concentraties respectievelijk 3,6 en 1,6 g N/m² (Figuur 21). In de diepere lagen (30-90 cm) was er meer NO3--N aanwezig in vergelijking met de toplaag. De hogere NH4+- en lagere NO3--N-concentraties in Zoersel in vergelijking met Wachtebeke en Zwevezele zijn mogelijk te verklaren door zuurstofgebrek waardoor nitrificatie (de omzetting van NH4+-N naar NO3--N) werd verhinderd. Dit zuurstofgebrek zou het gevolg kunnen zijn van een dichtgereden kopakker. (a)

(b) 10

9 8

7 6

60-90 cm

5

30-60 cm

4

10-30 cm

3

0-10 cm

2 1


NH4+-N-concentratie (g N/m²)

10

9 8 7 6

60-90 cm

5

30-60 cm

4

10-30 cm

3

0-10 cm

2 1 0

0 Wachtebeke

+ NH4 -N-

Zoersel

Zwevezele

Wachtebeke

Zoersel

Zwevezele

NO3 -N-concentraties

Figuur 21 (a) en (b) in de 0-10, 10-30, 30-60 en 60-90 cm lagen van de bodem bij aanvang van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4).

5.3.5.2 Afloop proef: NH4+-N-concentraties onder de hopen Algemeen waren de NH4+-N-concentraties in de bodem veel hoger dan de NO3--Nconcentraties, daarom wordt hier eerst dieper op ingegaan. Bij afloop van de proef waren de NH4+-N-concentraties het hoogst in de 0-10 cm laag (in vergelijking met de diepere lagen; Figuur 22). Bovendien werd bij afloop van de proef een hogere NH4+-N-concentratie gemeten in de 0-10 cm laag onder elk van de hopen stalmest in vergelijking met de 0-10 cm laag bemonsterd buiten de opslag van de stalmest. Onder de gecomposteerde hoop werd de hoogste NH4+-N-concentratie gemeten. In Wachtebeke was de NH4+-N-concentratie in de 0-10 cm laag onder de gecomposteerde hoop hoger dan onder de hoop afgedekt met plastic en TopTex, maar niet verschillend van de losse opslag (Figuur 22a). In Zoersel was de NH4+-N-concentratie hoger onder de gecomposteerde hoop ten opzichte van de drie andere behandelingen (Figuur 22b), in Zwevezele enkel hoger dan onder de hoop afgedekt met TopTex. Er waren geen significante verschillen in NH4+-Nconcentratie in de toplaag (0-10 cm) tussen de drie varianten los gestorte stalmest, hoewel er een trend was van meer N uitspoeling onder de losse opslag zonder afdekking ten opzichte van de met plastic en met TopTex afgedekte hopen in Wachtebeke. Stalmest afdekken met plastic of TopTex had in deze proef dus weinig tot geen effect op de NH4+-N concentratie onder de hoop ten opzichte van niet afdekken, in tegenstelling tot andere studies (Wondergem, 2000; Peigné & Girardin, 2004; Nicholson et al., 2011). Afdekken kan wel leiden tot een significante daling van de ammoniakemissie bij externe mestopslag (De Bode, 1991). De NH4+-N-concentratie in de 10-30 cm laag was lager dan in de toplaag (0-10 cm), en er was geen verschil in concentratie tussen de los gestorte hopen. De NH4+-N-concentratie in 30

de 10-30 cm onder de gecomposteerde stalmest was, net zoals in de 0-10 cm laag, in het algemeen hoger dan onder de los gestorte hopen. In Wachtebeke bedroeg de NH4+-N-concentratie in de 0-30 cm laag onder de los gestorte hopen ongeveer 30 g N/m², in Zoersel en Zwevezele bedroeg dit ongeveer 20 g N/m². Onder de gecomposteerde hoop in Wachtebeke en Zoersel liep dit op tot ongeveer 50 g N/m². De verhoogde NH4+-N-concentraties onder de stalmesthopen in vergelijking met de NH4+-Nconcentratie in de bodem buiten de opslag (referentie) kan grotendeels verklaard worden door uitspoeling, vermits (i) weinig NH4+-N aanwezig was in de toplaag bij aanvang van de proef, en (ii) in de incubatieproef werd vastgesteld dat maximum 4,5 g N/m² extra gemineraliseerd wordt door een hogere bodemtemperatuur in vergelijking met een normale bodemtemperatuur. Mogelijke verklaringen voor de hogere NH4+-N-concentraties onder de los gestorte niet afgedekte hoop in Wachtebeke ten opzichte van Zoersel en Zwevezele zijn: - Bij een lagere verse bulkdichtheid en volumetrisch vochtgehalte kan het invallend regenwater makkelijker percoleren (door de aanwezigheid van meer drainageporiën) en stikstof doen uitspoelen. Bij hogere volumegewichten en vochtgehaltes, zoals in Zoersel en Zwevezele, zijn er minder drainageporiën, waardoor het regenwater minder makkelijk doorheen de hoop kan percoleren. De ammoniakale stiktof zal bijgevolg makkelijker uitspoelen in Wachtebeke. Bovendien waren er hogere temperaturen in de los gestorte niet afgedekte hoop in Wachtebeke in vergelijking met Zoersel en Zwevezele, waardoor er meer mineralisatie plaatsvond, en meer NH4+-N in de mest voorkwam en door invallend regenwater kon percoleren. Door de lage C/N-verhouding werd de vrijgestelde N onvoldoende geïmmobiliseerd. - Door de sterke toename van het volumegewicht in de loop van de proef, kan een afname van het poriënvolume een reden zijn waarom er meer mestvocht door uitpersing in de bodem terecht kwam in Wachtebeke in vergelijking met Zoersel en Zwevezele (Zie Figuur 9). - De bodem in Wachtebeke was droger dan de bodem in Zwevezele en Zoersel (zie 5.3.1), waardoor uitsijpelend mestvocht makkelijker in de bodem kan dringen. Afdekken met plastic zorgde in Wachtebeke voor minder (hoewel niet significant) N uitspoeling ten opzichte van losse opslag zonder afdekking. De hogere temperatuur in Wachtebeke bij de los gestorte niet afgedekte hoop ten opzichte van deze bij een afdekking met plastic houdt wellicht in dat er meer NH4+-N werd vrijgesteld: dit is niet te merken op basis van een hogere NH4+-N-concentratie in het eindproduct, maar wel op basis van de hogere NH4+-N concentratie in de 0-10 cm bodemlaag. Niet afdekken zorgde dus voor meer infiltratie en percolatie van regenwater en bijgevolg meer stikstofuitspoeling, bij mest met een lagere verse bulkdichtheid en volumetrisch vochtgehalte (hogere aanwezigheid van drainageporiën). In Zoersel en Zwevezele werd geen verschil waargenomen tussen afdekken met plastic en geen afdekking: door de hogere verse bulkdichtheid en volumetrisch vochtgehalte zijn hier minder drainageporiën aanwezig, waardoor NH4+-N minder makkelijk kon percoleren door insijpelend regenwater uit de los gestorte niet afgedekte hoop. Afdekking had bijgevolg geen effect op de stikstofuitspoeling. Bovendien lagen de temperaturen in de hopen in het algemeen lager in Zoersel en Zwevezele dan in 31

Wachtebeke, waardoor ook minder mineralisatie plaatsvond en er minder NH 4+-N in het mestvocht aanwezig was dat uitgeperst werd. Afdekken met TopTex-doek zorgde voor weinig tot geen verschil in N uitspoeling ten opzichte van losse opslag zonder afdekken en afdekken met plastic. De TopTex reduceert enerzijds het indringen van neerslag, maar anderzijds werden in deze hoop hogere temperaturen waargenomen, en vond dus meer mineralisatie plaats (met meer vrijstelling van NH 4+-N tot gevolg). De hogere NH4+-N-concentratie onder de omgezette (extensief gecomposteerde) hoop in vergelijking met de los gestorte hopen is wellicht het gevolg van een combinatie van factoren, hoewel daar op basis van deze proef geen sluitende bewijzen voor zijn: - Het type mest, dat te nat was en een te lage C/N-verhouding had voor een gunstig composteerproces. In deze proef lag de C/N-verhouding van de verschillende types mest lager (13-17) dan wat optimaal is (30-35) om nutriëntenverliezen te beperken. Dit verhoogt het risico op stikstofverliezen tijdens het composteringsproces (zie 5.2.2.3). - De hogere temperaturen in het compost-object wijzen op meer microbiële activiteit, waardoor meer organisch materiaal wordt omgezet en meer NH4+-N in het mestvocht kan terechtkomen. Een hoge microbiële afbraakactiviteit is gunstig indien de C/N-verhouding gunstig is; bij te lage C/N-verhoudingen wordt de vrijgestelde stikstof onvoldoende geïmmobiliseerd. - Door het omzetten van de mest bij de compostbehandeling kan meer NH4+-N in het percolaat terechtkomen ten opzichte van niet omzetten (Parkinson et al., 2004). - De hogere temperaturen in de mest zorgen voor een hogere bodemtemperatuur, waardoor meer mineralisatie plaatsvindt in vergelijking met de los gestorte hopen. Een opvallende vaststelling is dat er in Zwevezele, waar de mest het natst was, slechts een klein verschil was tussen de omgezette mest en de andere behandelingen. Omzetten van de mest had in Zwevezele echter weinig effect omwille van de natte mest, wat het kleine verschil tussen de ‘gecomposteerde’ mest en de andere behandelingen verklaart. Dit was ook merkbaar in de kwaliteit van de eindproducten (zie 5.2). Aangezien de lage bodemtemperaturen hier wellicht ook weinig extra mineralisatie veroorzaakten, is de verhoging van de NH4+-N-concentratie hier voornamelijk het gevolg van uitgespoelde N.


(a)

Wachtebeke 60 50

B

40 30

AB

20

bc

10

60-90 cm

30-60 cm

AB b

B

c

10-30 cm 0-10 cm

b

A a

0 Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost

32


(b)

Zoersel 60

50

B

40

60-90 cm 30-60 cm

30

10-30 cm

20 10

A a

0 Ref

A

A

b

b

Zonder AD

Plastic

A

0-10 cm

c b TopTex

Compost


(c)

Zwevezele 60

50 60-90 cm

40

30-60 cm 30

10-30 cm

B

20

bc

10

AB bc

AB b

C c

0-10 cm

A a

0 Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost

+ NH4 -N

Figuur 22 -concentraties in de 0-10, 10-30, 30-60 en 60-90 cm lagen van de bodem bij afloop van de proef, in een referentiesituatie (Ref, in de bodem buiten de opslag) en onder de vier hopen stalmest (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 3). Behandelingen met verschillende letters verschillen significant (P < 0.1) volgens een Scheffé-test, uitgevoerd voor elke laag afzonderlijk (0-10 cm en 10-30 cm).

Bovenstaande resultaten lijken tegenstrijdig met de bevindingen uit een eerdere proef uitgevoerd op ILVO (Viaene et al., 2015), waar verhoogde NH4+-N-concentraties gevonden werden onder de los gestorte, niet-afgedekte hoop stalmest ten opzichte van de gecomposteerde en met TopTex afgedekte hoop (Figuur 23). De stalmest die toen gebruikt werd, was zeer strorijk, had een lager volumegewicht (169 kg/m³), was droger (gravimetrisch droge stofgehalte: 32 %/verse stof; volumetrisch vochtgehalte: 114 kg/m³), en had een hoger organische stofgehalte (83%/DS), C/N- (25) en C/P-verhouding (139). De hoeveelheid neerslag tijdens de proef op ILVO was gelijkaardig (145 mm), maar de gemiddelde omgevingstemperatuur was wel hoger (14° C, dus meer uitdrogende omstandigheden). Bij een dergelijk laag volumegewicht en vochtgehalte, en hoog organische stofgehalte en C/N-verhouding zorgde composteren van stalmest voor minder stikstofuitspoeling in vergelijking met losse opslag. Mogelijke verklaringen hiervoor zijn: - Het verdrogen van het materiaal na het tussentijds omzetten van de mest belette een neerwaartse vochtbeweging. - Het type mest gebruikt in de ILVO-proef heeft meer structuur, en bijgevolg meer drainageporiën in vergelijking met de mesttypes gebruikt in Wachtebeke, Zoersel en

33

-

Zwevezele. Dit vergroot het risico op stikstofuitspoeling door insijpelend regenwater bij een niet afgedekte hoop. Doordat de onafgedekte hoop niet verdroogde door omzetting en de verdamping er gecompenseerd werd door regenwater dat toekwam, bleven de microbiële afbraakactiviteit en dus de vrijstelling van ammoniakale stikstof aanhouden, wat de hogere stikstofuitspoeling voor dit object kan verklaren. Merk ook op dat de gemiddelde temperatuur bij losse opslag hoger lag dan bij compostering. Losse opslag

Compostering

TopTex

Plastic

60

Nmin concentratie 0-30 cm (g/m²)

50

40

30

20

10

0 Zoersel 196

Wachtebeke 155

+

Zwevezele 222

ILVO233

-

Figuur 23 Minerale N concentratie (= NH4 -N + NO3 -N) onder de hopen in de 0-30 cm laag bij afloop in de ILVOproef (Viaene et al., 2015) en in Wachtebeke, Zoersel en Zwevezele. +

Tabel 8 Berekening van de absolute hoeveelheid totale stikstof en NH4 -N per hoop bij aanvang van de proef, uitgaand van een volume van 25 m³/hoop. NTotaal

NH4+-N

k g/ton DS k g/ton DS

Wachtebeke Zoersel Zwevezele

26,1 33,0 27,3

2,7 3,3 4,0

Droge stof

Volumegewicht

%/verse stof kg/m³ verse stof 23 347 22 578 20 656

Versgewicht mesthoop ton 8,7 14,5 16,4

Drooggewicht NTotaal NH4+-N mesthoop ton kg per hoop kg per hoop 2,0 51,5 5,4 3,2 106,2 10,6 3,3 88,9 13,1

Om de grootteorde van potentiële uitspoeling onder de hopen en dus de potentiële milieuimpact beter te kunnen inschatten en te relateren aan andere verliesposten, kan de schijnbare hoeveelheid NH4+-N die uit de hoop spoelde worden berekend door rekening te houden met: (i) de gemineraliseerde hoeveelheid N zoals gemeten in de incubatieproef, en (ii) de oppervlakte waarop de mesthoop zich bevond. Dit wordt stapsgewijs verduidelijkt in tabel 9. Indien gerekend wordt met de laagst gemeten waarde van 14,8 (los gestort, niet afgedekt in Zoersel) en hoogst gemeten waarde van 38,5 g N/m² (compost in Zoersel) in de 0-10 cm laag, komt dit neer op een schijnbare hoeveelheid van 0,28 tot 0,95 kg NH 4+-N die effectief uit de mesthoop doordrong naar de 0-10 cm bodemlaag onder de hopen. De hoeveelheid NH4+-N die aanwezig was in de 0-10 cm laag bij aanvang van de proef werd hierbij niet in rekening gebracht, vermits deze verwaarloosbaar was (< 0,3 g N/m²). Bij aanvang van de proef was er in Zoersel (bij een volume van 25 m³) 10,6 kg NH4+-N in de hoop aanwezig (Tabel 8). Uit Tabel 9 blijkt dat van deze hoeveelheid NH 4+-N minder dan 5% (voor de los gestorte hopen) en minder dan 10% (voor de gecomposteerde hoop), in de toplaag onder de hoop terecht kwam via uitspoeling. In Zwevezele werden gelijkaardige 34

percentages bekomen, terwijl in Wachtebeke deze percentages hoger lagen. Globaal over de verschillende behandelingen en locaties, sijpelde tussen de 0,3 en 1,8% van de totale hoeveelheid N aanwezig in de stalmest bij aanvang door naar de bodem. +

Tabel 9 NH4 -N-concentratie bij afloop van de proef in de 0-10 cm laag in de bodem, de schijnbare hoeveelheid + + uitgespoelde stikstof onder de hopen (= (NH4 -Nonder hoop gemeten min NH4 -Ngemineraliseerd, incubatieproef) x de oppervlakte van de hoop (24 m² in Zoersel, 30 m² in Wachtebeke en Zwevezele)) bij afloop van de proef, en het + percentage N dat schijnbaar is uitgespoeld bij afloop van de proef. De NH4 -N-concentratie bij aanvang van de proef bedroeg in de 0-10 cm laag < 0.3 g N/m², en werd niet in de berekening meegenomen. Ref = Referentie; Zonder AD = Zonder afdekking. NH4+-Nonder hoop

0-10 cm laag

NH4+-

NH4+-Nonder

NH4+-Nonder

Ngemineraliseerd,

hoop,schijnbaar

hoop,schijnbaar

incubatieproef

uitgespoeld

uitgespoeld

gemeten

NH4+-Nonder hoop,

NH4+-Nonder hoop,

schijnbaar uitgespoeld /

schijnbaar uitgespoeld /

N totaalmest, aanvang NH4+-Nmest, aanvang

g N/m²

g N/m²

g N/m²

kg N per hoop

%

%

Wachtebeke

Ref Zonder AD Plastic TopTex Compost

0,3 29,0 20,3 20,7 36,1

4,5 4,5 4,5 4,5

24,5 15,8 16,2 31,6

0,73 0,48 0,48 0,95

1,4 0,9 0,9 1,8

13,6 8,8 9,0 17,6

Zoersel


0,5 14,8 15,5 18,8 38,5

3,2 3,2 3,2 3,2

11,6 12,3 15,6 35,3

0,28 0,29 0,37 0,85

0,3 0,3 0,4 0,8

2,6 2,8 3,5 8,0

Zwevezele


0,7 19,8 17,3 15,3 21,3

3,2 3,2 3,2 3,2

16,6 14,1 12,1 18,1

0,50 0,42 0,36 0,54

0,6 0,5 0,4 0,6

3,8 3,2 2,8 4,1

5.3.5.3 Afloop proef: NO3--N-concentraties onder de hopen In Wachtebeke was bij afloop van de proef de NO3--N-concentratie in de 0-90 cm laag onder de los opgeslagen hopen niet verschillend van de referentie (Figuur 24). De concentratie onder het compostobject lag wel hoger dan de referentie. In Zwevezele werd de omgekeerde trend waargenomen: daar lag de NO3--N-concentratie in de 0-90 cm laag onder de los opgeslagen hoger dan bij de referentie, terwijl er geen verschil was tussen het compostobject en de referentie. In Zoersel werden er geen verschillen in NO 3--Nconcentratie in de 0-90 cm waargenomen tussen de behandelingen en de referentie. Er was geen significant effect van de behandeling op de NO3--N-concentratie onder de hopen in Wachtebeke en Zoersel. In Zwevezele was de NO3--N-concentratie lager onder de omgezette hoop stalmest in vergelijking met de los opgeslagen niet afgedekte hoop en de hoop afgedekt met plastic. De NO3--N-concentraties bij afloop van de proef in Zoersel bedroegen minder dan 2,1 g N/m² in de 0-90 cm laag (Figuur 24). In Wachtebeke en Zwevezele lagen de concentraties hoger (maximum 9,4 g N/m²). In vergelijking met bij aanvang van de proef zijn deze concentraties gelijkaardig of lager. De NO3--N-concentraties in de toplaag (0-30 cm) zijn laag in vergelijking met de concentraties in de diepere lagen, wat wijst op anaerobe omstandigheden in deze laag, vermits er weinig omzetting van NH 4+-N naar NO3--N plaatsvond. Na verplaatsing van de hopen kan door nitrificatie NH4+-N naar NO3-

35

-N worden omgezet en dus effectief uitspoelen of opgenomen worden door het volgende gewas.


(a)

Wachtebeke 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

b 60-90 cm

ab

ab

30-60 cm

ab

10-30 cm

a

0-10 cm

Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost


(b)

Zoersel 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

60-90 cm

30-60 cm 10-30 cm 0-10 cm

Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost


(c)

Zwevezele 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

cd

d

bc ab a

60-90 cm 30-60 cm 10-30 cm 0-10 cm

Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost


Figuur 24 in de 0-10, 10-30, 30-60 en 60-90 cm lagen van de bodem bij afloop van de proef, in een referentiesituatie (Ref, in de bodem buiten de opslag) en onder de vier hopen stalmest (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 3). Behandelingen met verschillende letters verschillen significant (P < 0.1) volgens een Scheffé-test, uitgevoerd de som van alle lagen (0-90 cm). In Zoersel waren er geen significante verschillen.

36

5.3.5.4 Afloop proef: NH4+-N en NO3--N-concentraties in de bodem aan de rand van de hopen, onder doek/plastic De minerale N concentraties aan de rand van de hopen onder de doek/plastic, waren over het algemeen lager dan onder de hopen (Figuur 25). Door de vorm van de hoop lag dan ook minder mest aan de rand en was er daardoor minder sapverlies door uitpersen vanwege een verhoogd volumegewicht.

Wachtebeke 30 25

60-90 cm

20

30-60 cm 15

10-30 cm 0-10 cm

10


(d)


(a)

Wachtebeke 30 25 60-90 cm

20

30-60 cm 15

10-30 cm

10

0-10 cm

5

5 0 Ref

0 Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Plastic

TopTex

Compost

(e) Zoersel

30 25

60-90 cm

20

30-60 cm

15

10-30 cm 0-10 cm

10



(b)

5

Zoersel

30 25

60-90 cm

20

30-60 cm

15

10-30 cm

10

0-10 cm

5 0

0 Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Ref

Compost

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost

(f)

Zwevezele 30 25

60-90 cm

20

30-60 cm 15

10-30 cm 0-10 cm

10


(c) NH4+-N-concentratie (g N/m²)

Zonder AD

Compost

Zwevezele 30 25 60-90 cm

20

30-60 cm

15

10-30 cm

10

0-10 cm

5

5

0 Ref

0 Ref

Zonder AD

+

Plastic

TopTex

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost

Compost

-

Figuur 25 (a, b, c) NH4 -N en (d, e, f) NO3 -N-concentraties in de 0-10, 10-30, 30-60 en 60-90 cm lagen van de bodem bij afloop van de proef, in een referentiesituatie (Ref, in de bodem buiten de opslag) en aan de rand van de vier hopen stalmest, onder de doek/plastic.

5.3.5.5 Afloop proef: NH4+-N en NO3--N -concentraties in de bodem aan de rand van de hopen, net buiten de doek/plastic De NO3--N-concentraties aan de rand van de hopen, net buiten de doek/plastic, in de 0-30 cm laag bij afloop van de proef waren in het algemeen lager dan de NH4+-N-concentraties in diezelfde laag en op diezelfde positie (Figuur 26). Hoewel in Zoersel ook aanzienlijke NH4+-Nconcentraties aan de rand van de afgedekte, gecomposteerde hoop gemeten werden, geven 37

de resultaten in Wachtebeke en Zwevezele aan dat het afdekken van de hoop stalmest resulteert in lagere NH4+-N-concentraties aan de rand van de hopen in vergelijking met een niet-afgedekte hoop. Dit is te verklaren doordat het regenwater dat van de hoop stroomde niet in contact kwam met de mest. We kunnen besluiten dat de hoop afdekken het risico op uitspoeling aan de rand van de hopen reduceert. In 2006, werd minder dan 20% van de mestopslag bij rundveebedrijven afgedekt (LNE, 2006), hetgeen betekent dat hier enerzijds een snelle en makkelijke maar anderzijds een niet-substantiële winst geboekt kan worden. (d) Wachtebeke 25 20

60-90 cm 15

30-60 cm 10-30 cm

10

0-10 cm

5



(a)

0 Zonder AD

Plastic

TopTex

60-90 cm 15

30-60 cm 10-30 cm

10

0-10 cm

5

Compost

Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost

(e) Zoersel

25 20

60-90 cm

30-60 cm

15

10-30 cm

10

0-10 cm

5


(b) NH4+-N-concentratie (g N/m²)

20

0

Ref

Zoersel

25 20

60-90 cm 30-60 cm

15

10-30 cm

10

0-10 cm

5 0

0 Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Ref

Compost

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost

(f) Zwevezele 25 20 60-90 cm 15

30-60 cm 10-30 cm

10

0-10 cm


(c) NH4+-N-concentratie (g N/m²)

Wachtebeke 25

5

Zwevezele 25 20

60-90 cm 15

30-60 cm 10-30 cm

10

0-10 cm

5

0

0 Ref

Zonder AD

Plastic

+ NH4 -N-

TopTex

Compost

Ref

Zonder AD

Plastic

TopTex

Compost


Figuur 26 (a, b, c) en (d, e, f) in de 0-10, 10-30, 30-60 en 60-90 cm lagen van de bodem bij afloop van de proef, in een referentiesituatie (Ref, in de bodem buiten de opslag) en vlak aan de rand van de vier hopen stalmest, net buiten de doek/plastic.

5.3.5.6 Minerale stikstof in de bodem: impact op perceelsniveau en risico ten opzichte van andere verliesposten In Figuur 27 wordt aan de hand van een theoretisch voorbeeld schematisch voorgesteld hoe de N-verliezen onder de hoop kunnen omgerekend worden naar perceelsniveau. Dit laat toe de potentiële milieu-impact beter te kunnen inschatten. Dergelijke omrekening, waarbij rekening gehouden wordt met de hoeveelheid mest die kan worden uitgespreid volgens de fosfaatbemestingsnorm, kunnen we nu ook voor de drie

38

locaties uitvoeren. We hanteren hiervoor de fosfaatbemestingsnorm voor maïs in 2015, zijnde 75 kg P2O5/ha.

Figuur 27 Schematische voorstelling van de omrekening van N verliezen onder de hoop naar perceelsniveau.

In Tabel 10 berekenen we eerst het volume mest dat op 1 hectare toegepast kan worden. Aangezien in Zoersel de mest 3,5 kg P2O5/ton verse stof bevatte, betekent dit dat 21 ton verse mest/ha toegepast mag worden. Op 1 hectare kan dan 37 m³ verse mest toegepast worden. Indien dezelfde berekening wordt gemaakt op basis van de mestsamenstelling in Wachtebeke en Zwevezele, dan kan op 1 hectare in Wachtebeke 107 m³ en in Zwevezele 44 m³ stalmest toegepast worden. Tabel 10 Aantal ha dat bemest kan worden met 25 m³ mest, en het volume mest dat gebruikt kan worden om 1 ha te bemesten, rekening houdend met een bemestingsnorm van 75 kg P2O5/ha.

Wachtebeke Zoersel Zwevezele

Ptotaal

P2O5

P2O5

Max toegelaten dosis verse mest

kg/ton DS 3,9 6,9 5,7

kg/ton DS 8,9 15,8 13,0

kg/ton verse mest 2,0 3,5 2,6

ton/ha 37,0 21,3 29,0

Aantal ton verse Aantal ha dat bemest kan Volume mest (m³) nodig mest in 25 m³ worden met 25 m³ mest om 1 ha te bemesten ton 8,7 14,5 16,4

ha 0,2 0,7 0,6

m³ 107 37 44

In Tabel 11 geven we vervolgens weer wat de schijnbare hoeveelheid NH4+-N is die op perceelsniveau kan uitspoelen. In Zoersel kan de schijnbaar uitgespoelde hoeveelheid NH4+N op perceelsniveau bijgevolg toenemen tot 1,3 kg N/ha. In Wachtebeke verhoogt de hoeveelheid NH4+-N in de bodem tot 4,1 kg N/ha en in Zwevezele tot 1,0 kg N/ha op perceelsniveau.

39

+

Tabel 11 De schijnbare hoeveelheid uit de hoop gespoelde NH4 -N die vervolgens verloren kan gaan door uitspoeling vanuit de bodem naar het oppervlaktewater. Uitgedrukt op perceelsniveau indien rekening gehouden wordt met een fosfaatbemestingsnorm van 75 kg/ha (107 m³ in Wachtebeke, 37 m³ in Zoersel en 44 + m³ in Zwevezele). De NH4 -N-concentratie bij aanvang van de proef bedroeg in de 0-10 cm laag < 0.3 g N/m², en werd niet in de berekening meegenomen. Ref = Referentie; Zonder AD = Zonder afdekking. NH4+-Nonder

NH4+-Nonder

hoop,schijnbaar

hoop,schijnbaar

NH4+-Nschijnbaar uitgespoeld op

0-10 cm laag

perceelsniveau volgens uitgespoeld

uitgespoeld fosfaatbemestingsnorm

g N/m²

kg N per hoop

kg N/ha

Wachtebeke


24,5 15,8 16,2 31,6

0,73 0,48 0,48 0,95

3,1 2,0 2,1 4,1

Zoersel


11,6 12,3 15,6 35,3

0,28 0,29 0,37 0,85

0,4 0,4 0,6 1,3

Zwevezele


16,6 14,1 12,1 18,1

0,50 0,42 0,36 0,54

0,9 0,7 0,6 1,0

Tot slot relateren we de waargenomen verliezen aan andere potentiële verliesposten. Verschillende studies tonen aan dat stikstofverliezen via uitspoeling beperkt zijn, zeker in vergelijking met andere verliesposten. In de studie van Eghball et al. (1997) ging minder dan 0,5% van de initiële stikstofinhoud bij rundermest met een vergelijkbare C/N-verhouding maar een hoger droge stofgehalte van 40-60% verloren. In de studie van Sommer & Dahl (1999) ging 5% van de totale stikstof verloren via uitspoeling, en bedroeg dit ook minder dan 0,5% van de initiële stikstofinhoud (C/N = 20 en droge stof = 40%). Chadwick (2005) vond iets hogere stikstofverliezen onder een gecompacteerde en afgedekte hoop (0,8% van de initiële stikstofinhoud) dan onder een los gestorte hoop (0,5%). Deze percentages zijn vergelijkbaar met de waarnemingen in deze proef (Tabel 9). Ter vergelijking: stikstofverliezen in een hellingstal (voorafgaand aan externe opslag) kunnen oplopen tot 11% van de initiële stikstofhoeveelheid (Shah et al., 2012). Huijsmans et al. (2007) becijferden dat er gemiddeld 65% van de NH4+-N verloren gaat bij het uitrijden van vaste rundveemest in Nederland. In een studie in Zweden (Malgeryd, 1998) ging 34% van de totale stikstof verloren bij bovengronds uitrijden. Wanneer mest gecomposteerd wordt, kan de NH3-emissie na toediening als verwaarloosbaar worden beschouwd (Godden & Penninckx, 1997; Huijsmans et al., 2007; Peigné & Girardin, 2004). Gasvormige stikstofverliezen onder de vorm van N2O en NH3 tijdens externe mestopslag kunnen oplopen tot 3,1% en 15%, respectievelijk (LNE, 2006). In onze proef ging tussen de 0,3-1,4% van de initiële stikstofinhoud verloren via uitspoeling, wat vergelijkbaar is aan ander onderzoek en klein is ten opzichte van de gasvormige verliezen bij opslag en de verliezen in de stal of bij uitrijden. 40

Uit literatuur blijkt dat de nutriëntenuitspoeling nog beperkt kan worden door de waterretentiecapaciteit van de hoop te verhogen (Krogmann & Woyczechowski, 2000) via toevoegen van bulkmaterialen zoals stro (Ulén, 1993), houtsnippers (Lafrance et al., 1996) of andere structuurrijke materialen. Dit zal tevens de C/N-verhouding van het mengsel verhogen, wat naast de uitspoelingsverliezen ook de gasvormige verliezen kan reduceren door immobilisatie van de bij afbraak vrijgestelde stikstof. Echter, in Wachtebeke stelden we een hogere N-uitspoeling vast in vergelijking met de nattere en minder strorijke mest in Zwevezele. Dit geeft aan dat zelfs in Wachtebeke, ondanks de grotere hoeveelheid stro, het droge stofgehalte en C/N-verhouding te laag waren om lekverliezen te vermijden. We kunnen voorzichtig besluiten dat, wat stikstofuitspoeling betreft, bijmengen met structuurrijke materialen enkel gunstig is indien deze materialen effectief tot een voldoende hoge C/N-verhouding van het mengsel leiden, het mengsel niet te nat is, en de hoop (zeker bij regelmatige neerslag) ook wordt afgedekt. Zonder afdekking, kan regenwater makkelijk door de hoop percoleren omwille van de aanwezigheid van meer drainageporiën (luchtiger structuur), hetgeen de uitspoeling van stikstof net kan verhogen in vergelijking met een situatie zonder bijmenging. De resultaten van Viaene et al. (2015) geven aan dat composteren van stalmest met een gunstig droge stofgehalte en C/N-verhouding Nuitspoeling kan beperken, terwijl ook een stabiel eindproduct bekomen wordt. Composteren ter beperking van de stikstofverliezen tijdens de opslag kan dus, maar vraagt om een aanpassing van de mestsamenstelling en een gerichte aansturing van het proces, hetgeen de intensiteit van de werkzaamheden verhoogt. 5.3.6 Risico op stikstofuitspoeling: de essentie Samenvattend blijkt het volgende uit de voorgaande ILVO-proef (Viaene et al., 2015) en de proeven in Wachtebeke, Zwevezele en Zoersel: - Bij natte mest met een lage C/N-verhouding: o Uitsijpelend mestvocht is de voornaamste oorzaak van verhoogde NH4+-N concentraties in de bodem. o Indien composteren van natte mest tot hogere temperaturen in de hoop leidt, zoals in Wachtebeke en Zoersel het geval was, zorgt dit voor extra Nverliezen door:  Extra stikstofmineralisatie in de hoop, stikstof die met het mestvocht in de bodem spoelt;  Tussentijds omzetten, waardoor het verlies aan mestvocht mogelijk toenam. - Bij drogere mest met een hogere C/N-verhouding zoals op ILVO het geval was: o Was er nauwelijks uitsijpelend mestvocht. o Wat het verschil tussen composteren en losse opslag betreft:  Door omzetten kon het materiaal uitdrogen waardoor een neerwaartse vochtbeweging belet wordt;  De microbiële activiteit en vrijstelling van ammoniakale N bleef aanhouden in de los opgeslagen hoop door een grotere beschikbaarheid aan vocht. Deze vrijgestelde N kon uitspoelen via regenwater dat door de hoop sijpelde. Doorsijpelend regenwater is bijgevolg de voornaamste oorzaak van verhoogde NH4+-N concentraties in de bodem.

41

Wat het risico op N-uitspoeling betreft, kunnen we concluderend stellen dat:  Natte stalmest met een lage C/N-verhouding best los en afgedekt kan worden opgeslagen op de kopakker. Afdekken met plastic heeft daarbij het voordeel dat microbiële afbraak wordt beperkt (deze zou kunnen plaatsvinden indien er voldoende temperatuurontwikkeling is), waardoor geen extra N door mineralisatie in het mestvocht terecht komt. Anderzijds werd geen extra N in de bodem teruggevonden bij afdekken met TopTex, en kunnen we geen uitspraken doen over verschillen tussen plastic en TopTex in risico op gasvormige verliezen, tijdens de opslag en na de toepassing. Composteren ter beperking van de stikstofverliezen tijdens de opslag vraagt om een aanpassing van de mestsamenstelling en een gerichte aansturing van het proces, wat de intensiteit van de werkzaamheden sterk verhoogt.  Drogere stalmest met een gunstige C/N-verhouding wordt het best intensief gecomposteerd: door gecontroleerde microbiële activiteit kunnen N-verliezen beperkt worden.  Bijmengen met structuurrijke materialen gunstig is indien de hoop ook wordt afgedekt. Zonder afdekking kan regenwater makkelijk door de hoop percoleren omwille van de aanwezigheid van meer drainageporiën, hetgeen de uitspoeling van mestvocht kan verhogen.  Net zoals andere studies, toont dit onderzoek aan dat stikstofverliezen via uitspoeling, onafhankelijk van de behandeling, beperkt zijn, zeker in vergelijking met andere verliesposten (zoals gasvormige verliezen; dit werd in deze studie niet onderzocht).

42

6 Conclusies De conclusies zijn gebaseerd op de resultaten van een proef aangelegd op drie praktijkbedrijven met vleesvee (in Zoersel, Wachtebeke en Zwevezele), waarbij gedurende twee maanden (half december 2014 tot half februari 2015) vier mogelijke varianten in opslag van runderstalmest op akkerland werden vergeleken. Het betreft een vergelijking van (1) los gestorte stalmest, zonder afdekking, (2) los gestorte stalmest, afgedekt met plastic, (3) los gestorte stalmest, afgedekt met TopTex-doek, en (4) extensief gecomposteerde stalmest, 2x omgezet en afgedekt met TopTex-doek. Telkens werden procesverloop, productkwaliteit en bodemcondities nauwgezet in kaart gebracht. Hoe groot is het risico op stikstofuitspoeling bij opslag van vaste rundveemest op de kopakker? Het risico op stikstofuitspoeling blijft reëel bij elk van de behandelingen, hoewel de grootteorde relatief beperkt is. Globaal over de verschillende behandelingen en locaties heen, sijpelde tussen de 0,3 en 1,8% van de totale hoeveelheid stikstof aanwezig in de stalmest bij aanvang door naar de bodem. Er werd vooral ammoniakale stikstof onder de hopen teruggevonden: de schijnbare hoeveelheid NH4+-N die uit de mesthoop uitspoelde naar de 010 cm bodemlaag onder de hoop varieerde tussen de 0,28 en 0,95 kg NH4+-N, en dit voor hopen met een initieel volume van ongeveer 25 - 30 m³. Dit komt overeen met 0,4 tot 4,1 kg NH4+-N/ha op perceelsniveau indien wordt rekening gehouden met het volume mest dat per hectare mag toegediend worden volgens een fosfaatbemestingsnorm van 75 kg P2O5/ha. De NH4+-N-concentraties waren het hoogst in de 0-10 cm laag in vergelijking met de diepere lagen. De NH4+-N onder de hopen in de 0-10 cm toplaag varieerde tussen 14,8 (los gestort, niet afgedekt in Zoersel) en 38,5 g N/m² (compost in Zoersel). De verhoogde NH4+-Nconcentratie onder de stalmesthopen in vergelijking met de referentie kan grotendeels verklaard worden door directe uitspoeling uit de hoop, vermits in de incubatieproef werd vastgesteld dat maximum 4,5 g N/m2 extra gemineraliseerd wordt door een hogere bodemtemperatuur in vergelijking met een normale bodemtemperatuur. Rekening houdend met (i) de gemineraliseerde hoeveelheid N zoals gemeten in de incubatieproef, en (ii) de oppervlakte waarop de mesthoop zich bevond, komt dit neer op een schijnbare hoeveelheid van 0,28 tot 0,95 kg NH4+-N die uit de mesthoop uitspoelde naar de 0-10 cm laag in de bodem onder de hoop. Globaal over de verschillende behandelingen en locaties, spoelde tussen de 0,3 en 1,8% van de totale hoeveelheid N aanwezig in de stalmest bij aanvang uit naar de bodem, wat relatief weinig is in vergelijking met gasvormige verliezen tijdens opslag en met verliezen in de stal of na uitrijden. Literatuur toont namelijk aan dat tijdens composteren van rundermest tussen 19 en 42% N verloren gaat, waarvan minder dan 0,5% via af- en uitspoeling (Eghball et al., 1997; Sommer & Dahl, 1999). Aangezien de NH4+-N voornamelijk geconcentreerd is in de 0-10 cm toplaag en niet omgezet werd naar NO3--N omwille van anaerobe omstandigheden, is er nauwelijks risico op uitspoeling tot het einde van de opslag. Indien deze puntvervuiling onder een mesthoop wordt omgerekend naar perceelsniveau, rekening houdende met een maximaal per hectare op te slagen volume mest volgens een fosfaatbemestingsnorm van 75 kg P2O5/ha, komt dit neer op een extra 0,4 tot 4,1 kg NH4+-N/ha in de bodem. Hoewel minder duidelijk in dit proefopzet, maar wel af te leiden uit ander onderzoek, zal afdekken van een hoop het risico op N uitspoeling uit de hopen verminderen. Hoe verder de mestopslag van waterlopen gebeurt, hoe kleiner het 43

risico op N uitspoeling vanuit de bodem naar de waterloop (min. 10 m volgens het voorzorgsprincipe van de VLM). Welke manier van opslaan op de kopakker leidt tot het minste stikstofverlies naar de bodem? Bij rundveestalmest met een laag volumetrisch vochtgehalte zorgt composteren en afdekken met TopTex-doek voor het minste stikstofverlies naar de bodem. Bij stalmest met hoge volumetrische vochtgehaltes is het aangewezen om de stalmest los te storten en af te dekken. We kunnen besluiten uit deze resultaten en de resultaten van Viaene et al. (2015) dat:  Natte stalmest met een lage C/N-verhouding best los en afgedekt kan worden opgeslagen op de kopakker. Afdekken met plastic heeft daarbij het voordeel dat microbiële afbraak wordt beperkt (deze zou kunnen plaatsvinden indien er voldoende temperatuurontwikkeling is), waardoor geen extra N door mineralisatie in het mestvocht terecht komt. Anderzijds werd geen extra N in de bodem teruggevonden bij afdekken met TopTex, en kunnen we geen uitspraken doen over verschillen tussen plastic en TopTex in risico op gasvormige verliezen, tijdens de opslag en na de toepassing. Composteren ter beperking van de stikstofverliezen tijdens de opslag vraagt om een aanpassing van de mestsamenstelling en een gerichte aansturing van het proces, wat de intensiteit van de werkzaamheden sterk verhoogt, maar in een stabiel eindproduct resulteert.  Drogere stalmest met een gunstige C/N-verhouding best intensief gecomposteerd kan worden: door gecontroleerde microbiële activiteit kunnen N-verliezen beperkt worden en wordt een stabiel eindproduct bekomen.  Bijmengen met structuurrijke materialen enkel gunstig is indien de hoop ook wordt afgedekt. Zonder afdekking kan regenwater makkelijk door de hoop percoleren omwille van de aanwezigheid van meer drainageporiën, hetgeen de uitspoeling van mestvocht kan verhogen. De stikstofverliezen tijdens en na toepassing op het veld werden hier niet in rekening gebracht. De effecten op bodemstructuur werden tijdens deze proef niet gemeten, maar structuurschade werd tijdens deze proef zo veel mogelijk vermeden. In de praktijk echter, is het bij natte omstandigheden niet evident om de stalmest tussentijds om te zetten zonder de bodem te beschadigen. Wat is de rol van de eigenschappen van de stalmest en de manier van opslag op de agronomische waarde van het eindproduct? Hoe lager de verse bulkdichtheid en het volumetrische vochtgehalte van de mest (hetgeen bereikt kan worden door meer stro en/of stockeren onder afdak), hoe hoger de temperaturen die zich ontwikkelen in de hoop tijdens de opslag, en hoe stabieler het eindproduct. Extensief composteren leidt bij een niet al te hoog vochtgehalte tot een microbiële afbraakactiviteit en temperaturen, waarbij men van een composteringsproces kan spreken. Rundveemest met een lagere verse bulkdichtheid en volumetrisch vochtgehalte (door de aanwezigheid van meer stro), resulteerde in hogere temperatuurontwikkeling in de mest tijdens de proef. Enkel de compostbehandeling in Wachtebeke had temperaturen boven de 55°C, wat afdoding van onkruidzaden en pathogenen stimuleert. Bij de compostbehandeling in Zwevezele vond geen temperatuurstijging en dus geen composteringsproces plaats door het te hoge volumetrische vochtgehalte en het gebrek aan zuurstof (temperaturen < 30°C,

44

beperkte daling in organische stof, C/N en C/P-verhouding, geen omvorming van NH4+-N naar NO3--N, OUR > 15). Ook de manier van opslag beïnvloedde de temperatuur in de hoop en de productkwaliteit: de temperatuur was het hoogste in de gecomposteerde hopen, en het laagste in de los gestorte hopen afgedekt met plastic. Afdekken met TopTex-doek zorgde voor hogere temperaturen dan losse opslag zonder afdekken en afdekken met plastic. Losse opslag zonder afdekking zorgde voor het hoogste volumetrische vochtgehalte in de mest (regeninval), terwijl afdekking met plastic zorgde voor het laagste volumetrische vochtgehalte. Een hogere temperatuur wijst op microbiële afbraakactiviteit, die zorgt voor stabilisatie van het product en meer omvorming van NH4+-N naar NO3--N.

45

7 Aspecten die verdere aandacht verdienen Validatie van de resultaten De optimale range van verse bulkdichtheid, volumetrische vochtgehaltes en C/Nverhoudingen van de stalmest waarbij de minste uitspoeling plaatsvindt, zou kunnen bepaald worden door de proef uit te breiden met verschillende types stalmest (variatie in vochtgehalte, volumegewicht, C/N-verhouding). Dit kan ook verkennend uitgevoerd worden op laboschaal, waarbij verschillende types stalmest telkens op verschillende vochtgehaltes getest worden op temperatuurontwikkeling via de zelfverhittingstest in Dewar-vaten (dubbelwandige vaten). Opvang van sapverliezen onder de hopen In dit proefopzet hebben we de sapverliezen onder de hopen opgevangen met containers met een geperforeerd deksel die in de bodem ingegraven werden. Besluit is dat er een grote variatie zit in de hoeveelheid mestvocht opgevangen door de containers, en in de NH4+-Nconcentraties in het mestvocht. Meer containers zijn nodig, of containers met een groter oppervlak, om deze variatie volledig gedetailleerd in beeld te brengen. Ondanks de grote variatie tonen de resultaten op betrouwbare en duidelijke wijze aan dat uitspoeling van mestvocht naar de bodem toe de voornaamste oorzaak is van de verhoogde NH4+-Nconcentraties in de toplaag, en dat dit een grotere impact had dan het indirecte effect van een hogere bodemtemperatuur op mineralisatie. Effect van hoge NH4+-N-concentraties in de bodem De zuurstofloze omstandigheden onder de hopen beperken de omzetting van NH4+-N naar NO3--N. Eventueel toxische effecten op microbiologie/plantengroei van deze verhoogde NH4+-N-concentraties dienen verder bekeken worden. Bovendien kan onderzocht worden wat er gebeurt met de NH4+-N na verwijdering van de hopen: vervluchtiging kan optreden bij bewerking in het voorjaar, of de N kan uitspoelen na omzetting naar NO3--N bij een neerslagoverschot. Ook kan de minerale N opgenomen worden door de volgende teelt. Gasvormige verliezen in relatie tot de kwaliteit van de rundveestalmest en de wijze van opslag, behandeling Gezien de stikstofverliezen door uitspoeling gering zijn in vergelijking met mogelijke gasvormige verliezen is het aangewezen ook de gasvormige verliezen te onderzoeken in relatie tot de kwaliteit van de rundveestalmest en de wijze van opslag, zeker in het kader van PAS. Om de gasvormige verliezen te kwantificeren wordt best met een gesloten systeem gewerkt. ILVO investeert in de nabije toekomst in een compostreactor en een nieuwe gasmonitor, waardoor ook gasvormige verliezen beter gemonitord zullen kunnen worden. Verschil in N uitspoeling ten opzichte van opslag op beton Op basis van deze proef, blijken de risico’s op N uitspoeling bij opslag op de kopakker eerder beperkt te zijn. Om alle risico uit te sluiten, wordt de opslag van stalmest op een vloeistofdichte vloer als alternatief vooropgesteld in de regelgeving. Ook hier ontstaan echter sapverliezen, waardoor een opvangput voor mestsappen en regenwater doorgaans tot de verplichtingen bij een vergunning hoort. Toch kent dit systeem beperkingen. Zo wordt het probleem (sapverliezen) eigenlijk gewoon verschoven, en beperken de verplichte opstaande wanden eventuele extensieve compostering op het bedrijf. Bovendien is er, naast 46

het risico op sapverliezen, ook het risico op gasvormige verliezen en verlies aan agronomische waarde van de mest. Onderin de hoop zit de mest vaak te vochtig en lekken nutriënten met mestsappen weg. Bovenin is de hoop vaak te droog en te luchtig waardoor verhitting optreedt met stikstofvervluchtiging tot gevolg. Geconditioneerde opslag is daarom aangeraden bij dergelijke stockage op het bedrijf: een licht anaerobe bewaring van stromest in de opslag kan gerealiseerd worden door de mest zorgvuldig te stapelen/aan te dammen en strorijke mest eventueel bijkomend te bevochtigen. Vergelijk dit met de situatie in potstalsystemen (waarin doorgaans ruim stro gebruikt wordt): de mest wordt aangetrapt door de dieren hetgeen leidt tot een licht anaerobe situatie met beperkte verliezen van N en organische stof tot gevolg. Er is ruimte voor bijkomend onderzoek naar verschillen in mestkwaliteit, sapverliezen en N uitspoeling bij opslag op een vloeistofdichte vloer in vergelijking met opslag op de kopakker. Stikstofverliezen tijdens en na uitrijden van de mest Om de totale stikstofverliezen te kunnen vergelijken tussen verschillende opslagmethodes moeten zowel de verliezen tijdens de opslag als tijdens en na het uitrijden gekwantificeerd worden. Alternatieve materialen voor bijmenging De nutriëntenuitspoeling kan beperkt worden door de waterretentiecapaciteit van de hoop te verhogen (Krogmann & Woyczechowski, 2000) via toevoegen van bulkmaterialen zoals stro (Ulén, 1993), houtsnippers (Lafrance et al., 1996) of andere structuurrijke materialen. Dit zal ook de C/N-verhouding van het mengsel doen toenemen wat ook de gasvormige verliezen kan doen afnemen. Echter, onder de los gestorte niet afgedekte hoop in Wachtebeke vond meer N-uitspoeling plaats in vergelijking met de nattere mest in Zwevezele, ondanks het hogere strogehalte. Dit geeft aan dat zelfs in Wachtebeke, ondanks het bijmengen van een structuurrijk materiaal, het droge stofgehalte en C/N-verhouding te laag waren om lekverliezen te vermijden. We kunnen besluiten dat, wat stikstofuitspoeling betreft, bijmengen met structuurrijke materialen enkel gunstig is indien de hoop ook wordt afgedekt. Zonder afdekking kan regenwater makkelijk door de hoop percoleren omwille van de aanwezigheid van meer drainageporiën, hetgeen de uitspoeling van mestvocht kan verhogen. De resultaten van Viaene et al. (2015) geven aan dat composteren van stalmest met een gunstig droge stofgehalte en C/N-verhouding N-uitspoeling kan beperken, terwijl een stabiel eindproduct bekomen wordt. Composteren ter beperking van de stikstofverliezen tijdens de opslag kan dus, maar vraagt om een aanpassing van de mestsamenstelling en een gerichte aansturing van het proces, hetgeen de intensiteit van de werkzaamheden verhoogt. Niet elke landbouwer beschikt over structuurrijke materialen voor bijmenging. Naargelang de lokale omstandigheden kunnen landbouwers echter soms bepaalde reststromen uit terreinbeheer (ruw maaisel van beheergraslanden, hooi, stro, heideplagsel, heidechopper, riet, etc.) op hun bedrijf opmengen met stalmest. Deze beheerresten, vaak gratis beschikbaar, kunnen eventueel ter plekke reeds voorgecomposteerd worden (door de terreinbeherende instanties), zodat het te transporteren volume gereduceerd wordt en eventueel aanwezige onkruidzaden afgedood worden. Bij eigen gebruik van de stalmest vormt het extra gecreëerde volume (door toevoeging van de externe stromen) geen probleem. Bij mestafzet geeft een analyseverslag van deze stalmest een correct beeld van de afgevoerde stikstofhoeveelheid. Indien dit een efficiënte en haalbare piste blijkt te zijn, dient 47

in overleg met de betrokken overheden bekeken te worden hoe deze praktijk gestimuleerd kan worden. Momenteel vergelijkt ILVO een compostering met (1) zuivere runderstalmest, (2) runderstalmest en beheermaaisel, en (3) runderstalmest en voorgecomposteerd beheermaaisel (met een beperkt aandeel houtsnippers) op een akkerland op een vleesveebedrijf. De kwaliteit van de eindproducten, het risico op veronkruiding en de nutriëntenverliezen naar de bodem worden geanalyseerd.

48

8 Referenties Chadwick, D. R. (2005). Emissions of ammonia nitrous oxide and methane from cattle manure heaps: effect of compacting and covering. Atmospheric Environment, 39, 787–799. De Bode M.J.C. (1991). Odour and ammonia emissions from manure storage. In: Odour and Ammonia Emissions from Livestock Farming. Eds. Nielsen V.C., Voorburg J.H. & L’Hermite P., London : Elsevier Applied Science, 1991, p 59-66. Eghball, B., Power, J.F., Gilley, J.E., Doran, J.W. (1997). Nutrient, carbon, and mass loss during composting of beef cattle feedlot manure. Biological Systems Engineering: Papers and Publications. Paper 130. Godden, B. & Penninckx M. (1997). Management of farmyard manure composting is important to maintain sustainability in organic farming. Resource Use in Organic Farming, Proceedings of the Third ENOF Workshop in Ancona, 225-232. Huijsmans, J.F.M.; Mosquera, J., Hol, J.M.G. (2007). Ammoniakemissie bij het uitrijden van vaste mest. Deskstudie. Plant Research International B.V., Wageningen. Jeppsson, K.H. (1999). Volatilization of ammonia in deep-litter systems with different bedding materials for young cattle. Journal of Agricultural Engineering Research, 73, 49-57. Kirchmann, H. (1985). Losses, plant uptake and utilization of manure nitrogen during a production cycle. Acta Agriculturae Scandinavica Supplement, 24. Kolenbrander, G. & de la Lande Cremer, J. (1967). Stalmest en gier. Veenman en Zonen, Wageningen. Krogmann, U. & Körner, I. (2000). Technology and Strategies of Composting, in J. Klein and J. Winter (eds), Environmental Processes III: Solid Waste and Waste Gas Treatment, Preparation of Drinking Water, Wiley-VCH, 127–150. Lafrance, C., Lessard, P. & Buelna, G. (1996). Evaluation de la filtration sur tourbe et compost pour le traitement de l’effluent d’une usine de compostage de résidus verts. Canadian Journal of Civil Engineering, 23, 1041-1050. LNE, Afdeling Lucht, Hinder, Risicobeheer, Milieu & Gezondheid (2006). Externe mestopslag: inventarisatie van opslagsystemen en bepaling van ammoniak-, lachgas- en methaanemissies uit deze systemen. 213p. Magrí, A., & Teira-Esmatges, M.R. (2015). Assessment of a composting process for the treatment of beef cattle manure. Journal of Environmental Science and Health, Part B, 50, 430-438. Malgeryd, J. (1998). Technical measures to reduce ammonia losses after spreading of animal manure. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 51, 51-57. 49

Nicholson, F., Rollett, A., Chambers, B. (2011). Review of pollutant losses from solid manures stored in temporary field heaps. Report for Defra Project: WT1006. Peigné, J. & Girardin, P. (2004). Environmental impacts of farm-scale composting practices. Water, Air, and Soil Pollution, 153, 45–68. Shah, G.A., Shah, G.M., Rashid, M.I., Groot, J.C.J., Lantinga, E.A. (2012). Effects of bedding additives on N losses during storage of cattle straw manure and maize N recovery after field application. In: Proceedings of international symposium on emissions of gas and dust from livestock, 10-13 June 2012, St-Malo, France. Sommer, S. G. & Dahl, P. (1999). Nutrient and carbon balance during the composting of deep litter. Journal of Agricultural Engineering Research, 74, 145-153. Ulen, B. (1993). Losses of nutrients through leaching and surface runoff from manurecontaining composts. Biological Agriculture & Horticulture, 10, 29-37. Viaene, J., Nelissen, V., Reubens, B., Vandecasteele B., Willekens, K. (2015). Optimaliseren van de opslag en behandeling van vaste rundermest via compostering of inkuilen. Rapport 1: Procesverloop en productkwaliteit. ILVO, Merelbeke. Wondergem (2000). Vorming van percolaatwater en uitspoeling van nutriënten bij composthopen van bloembollenafval. Rapport Bloembollenonderzoek 118. Laboratorium voor Bloembollenonderzoek, Lisse.

50

Optimaliseren van de opslag en bewerking van runderstalmest op de kopakker

Recommend Documents