-
Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen
Academiejaar 2010 – 2011
Wisselbouw
Delphine Druant
Promotor: Prof. dr. ir. Dirk Reheul
Tutor: ir. Mathias Cougnon
Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: Landbouwkunde
-
One reason for farmer hesitancy to use crop rotation may be that
agricultural scientists are still
unable to explain the mysterious “rotation effect”. Karlen et
al.(2004)
-
Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen
Academiejaar 2010 – 2011
Wisselbouw
Delphine Druant
Promotor: Prof. dr. ir. Dirk Reheul
Tutor: ir. Mathias Cougnon
Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: Landbouwkunde
-
De auteur en de promotor geven de toelating deze scriptie voor
consultatie beschikbaar te stellen en
delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander
gebruik valt onder de beperkingen van
het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de
verplichting uitdrukkelijk de bron te
vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie.
The author and the promotor give the permission to use this
thesis for consultation and to copy parts
of it for personal use. Every other use is subject to the
copyright laws, more specifically the source
must be extensively specified when using results from this
thesis.
10 juni 2011, Gent
Delphine Druant
Prof. dr. ir. Dirk Reheul
Ir. Mathias Cougnon
-
Woord vooraf
Op 19 april 2010 werd ik uitgenodigd op de proefhoeve om wat
voeling te krijgen met de
werkelijkheid. We plantten aardappelen op onze blote voeten in
het zonnetje. Ik werkte samen met
twee prachtige mensen die ik later Jean-Pierre en Franky zou
gaan noemen. In september mocht ik
een aantal proeven opzetten rond bodemcompactie. Ik werd in het
veld gestuurd met een grondboor
en penetrologger. De veldsituatie werd vervolgens nagebootst in
potproeven. Dankuwel aan de
Hogeschool Gent voor het mogen gebruiken van jullie compressor.
Eind september rooiden we de
aardappelen. Heel even voelde ik me onderdeel van een portret
van Brueghel. Later werd de maïs
geoogst, gevolgd door de bieten, en ten slotte de spruitkool. De
droogstoof draaide op volle toeren
en de resultaten van de oogst vertaalden zich al gauw in
figuren, figuren werden geanalyseerd, en de
thesis werd een feit.
Wie het niet zag aan mijn gezicht, die weet het nu: ik had daar
een mooie tijd in Melle. Iedere
ochtend vloog ik met mijn fietsje naar de proefhoeve wetende dat
er me weer een onvergetelijke
dag te wachten zou staan. Ik maakte het in pensioen gaan van de
Porsche mee, leerde van Mathias
hoe ik een konijn moest slachten, werd ingewijd in de esoterie
van het veredelen van rietzwenkgras
en voetbalde me met ploeg Melle de kwartfinales in. In dit
opzicht gaat mijn lof uit naar mijn tutor, ir.
Mathias Cougnon voor de mooie en zeer leerrijke tijd in
Melle.
Maar uiteraard gaat evenzeer mijn dank uit naar mijn promotor ,
prof. dr. ir. Dirk Reheul. En dit met
name voor zijn kritische opmerkingen en zin voor perfectie. Maar
evenzeer voor die gesprekken
waarin de thesis eventjes op de achtergrond belandde…
Verder wil ik ook mijn ouders bedanken, omdat jullie mijn
studiekeuze gefinancierd hebben. Bedankt
voor het vertrouwen in mijn studies en om me ook hierin te
steunen.
Dank aan diegenen die ik niet vermeld, maar impliciet deel
uitmaakten van mijn thesisjaar.
-
Inhoudstafel
Gebruikte afkortingen
..................................................................................................................
1
Samenvatting
...............................................................................................................................
2
Probleemstelling
..........................................................................................................................
3
DEEL I. Wisselbouw
.......................................................................................
4
1 Inleiding
.............................................................................................................................
4
2 Literatuurstudie
..................................................................................................................
5
2.1 Inleiding
..................................................................................................................................
5
2.2 Ontstaan van gewasrotaties
...................................................................................................
5
2.3 Effect van grasland op de N-cylcus
..........................................................................................
6
2.3.1 N-cyclus
............................................................................................................................
7
2.4 De graslandfase
.......................................................................................................................
8
2.4.1 Tijdstip van inzaai
.............................................................................................................
8
2.4.2 Accumulatie in de grasfase
..............................................................................................
9
2.4.3 Begrazen versus maaien
................................................................................................
11
2.4.4 Grasklaver
......................................................................................................................
12
2.4.5 Productiviteit TG t.o.v. PG
..............................................................................................
12
2.5 Scheuren van de graslandfase
...............................................................................................
13
2.5.1 Effect van scheuren op de C-inhoud
..............................................................................
13
2.5.2 Effect van scheuren op de N-inhoud
..............................................................................
13
2.5.3 Duur van de
graslandfase...............................................................................................
15
2.5.4 N –uitloging
....................................................................................................................
16
2.6 Akkerbouwfase
.....................................................................................................................
19
2.6.1 Productiviteit TA t.o.v. PA
..............................................................................................
19
2.7 Nitraatresidu
.........................................................................................................................
20
3 Materiaal en methoden
....................................................................................................
22
3.1 Hypothese en onderzoeksvragen
..........................................................................................
22
3.2 Proefperceel en proefopzet
..................................................................................................
22
3.3 Opzet
graslandfase................................................................................................................
23
3.3.1 Permanent grasland (PG)
...............................................................................................
23
3.3.2 Tijdelijk grasland
(TG).....................................................................................................
24
3.4 Opzet akkerbouwfase
...........................................................................................................
25
3.4.1 Oogstprotocol
................................................................................................................
28
3.4.2 Bepaling nitraatresidu
....................................................................................................
28
3.5 Data analyse
..........................................................................................................................
29
-
3.5.1 DS-opbrengst
.................................................................................................................
29
3.5.2 NFRV
..............................................................................................................................
30
3.5.3 Nitraatresidu
..................................................................................................................
30
3.5.4 Kolfaandeel
....................................................................................................................
31
4 Resultaten
........................................................................................................................
32
4.1 DS-opbrengst
........................................................................................................................
32
4.1.1 Verschil tussen jaren
......................................................................................................
32
4.1.2 1e jaar na scheuren (2008)
.............................................................................................
32
4.1.3 2e jaar na scheuren (2009)
.............................................................................................
34
4.1.4 3de jaar na scheuren (2010)
............................................................................................
36
4.1.5 Jaareffect
.......................................................................................................................
39
4.2 NFRV
.....................................................................................................................................
41
4.3 Nitraatresidu
.........................................................................................................................
42
4.4 Kolfaandeel
...........................................................................................................................
44
5 Discussie
...........................................................................................................................
46
5.1 DS-opbrengst
........................................................................................................................
46
5.1.1 Verschil tussen jaren
......................................................................................................
46
5.2 NFRV
.....................................................................................................................................
48
5.3 Nitraatresidu
.........................................................................................................................
49
5.4 Kolfaandeel
...........................................................................................................................
51
DEEL II. Bodemcompactie
............................................................................
52
6 Inleiding
...........................................................................................................................
52
7 Literatuurstudie
................................................................................................................
52
7.1 Inleiding
................................................................................................................................
52
7.2 Beïnvloedende factoren
........................................................................................................
53
7.2.1 Bulkdichtheid versus penetratieweerstand
...................................................................
53
7.2.2 Kritische waarde penetratieweerstand
..........................................................................
53
7.2.3 Toplaag versus ondergrond
...........................................................................................
53
7.2.4 Bodemvochtgehalte
.......................................................................................................
54
7.2.5 Bodemtextuur en bodemstructuur
................................................................................
54
7.2.6 Landbouwwerktuigen en aantal wielgangen
.................................................................
55
7.2.7 Reactie van de plant op bodemcompactie
.....................................................................
55
7.3 Rogge
....................................................................................................................................
56
8 Materiaal en methoden
....................................................................................................
57
8.1 Inleiding
................................................................................................................................
57
-
8.2 Compactiemetingen
..............................................................................................................
57
8.3 Groei van rogge in gecompacteerde bodems
.......................................................................
58
8.3.1 Proef 1
...........................................................................................................................
58
8.3.2 Proef 2
...........................................................................................................................
58
8.3.3 Proef 3
...........................................................................................................................
58
8.3.4 Data analyse
...................................................................................................................
59
9 Resultaten
........................................................................................................................
60
9.1 Penetratieweerstand
............................................................................................................
60
9.2 Bulkdichtheid
........................................................................................................................
64
9.3 Verband tussen bulkdichtheid en penetratieweerstand
....................................................... 65
9.4 Roggeproeven
.......................................................................................................................
66
9.4.1 Proef 1
...........................................................................................................................
66
9.4.2 Proef 2
...........................................................................................................................
67
9.4.3 Proef 3
...........................................................................................................................
69
10 Discussie
...........................................................................................................................
70
10.1 Penetratieweerstand
............................................................................................................
70
10.2 Bulkdichtheid
........................................................................................................................
70
10.3 Verband tussen bulkdichtheid en penetratieweerstand
....................................................... 71
10.4 Roggeproeven
.......................................................................................................................
71
11 Algemene conclusies
.........................................................................................................
73
12 Ideeën voor verder onderzoek
..........................................................................................
75
Referenties
................................................................................................................................
76
-
1
Gebruikte afkortingen
(B)OS: ( Bodem) Organische Stof
NFRV: Nitrogen Fertilizer Replacement Value
OC: Organische Koolstof
PA: Permanent Akkerland
PG: Permanent Grasland
PRDM: Percent Root Dry Matter
TA: Tijdelijk Akkerland
TG: Tijdelijk Grasland
-
2
Samenvatting
Met deze thesis wensen we twee hedendaagse probleemstellingen in
de landbouw te belichten.
Ten eerste hebben we de volatiele prijzen van de minerale
meststoffen, en het onzeker karakter
daarvan naar de toekomst toe. Met het toepassen van een
wisselbouwsysteem kunnen we onze
afhankelijkheid daarvan verkleinen. Het scheuren van grasland
levert immers omwille van de input
aan organisch materiaal en de verhoogde mineralisatie ten
gevolge van het ploegen, extra minerale
N aan de bodem, die ten behoeve kan komen van het volggewas. In
deze thesis werd het toepassen
van een wisselbouwsysteem gekwantificeerd in termen van leeftijd
en beheer van de graslandfase,
en het effect daarvan in termen van de N-vervangingswaarde voor
de akkerbouwfase, die in ons
onderzoek kuilmaïs was. Ons onderzoek focuste zich op de eerste
drie jaren na het scheuren van de
graslandfase. In het eerste jaar na scheuren vonden we voor alle
graslandvoorgeschiedenissen
eenzelfde DS-opbrengst van de kuilmaïs, ongeacht de N-bemesting.
In het tweede jaar na scheuren
echter vonden we een zekere divergentie van de
opbrengstresultaten. In het derde jaar na scheuren
was deze divergentie nog meer uitgesproken. Terwijl een
tijdelijk grasland als voorgeschiedenis zijn
positief effect voornamelijk in het eerste jaar na scheuren had,
en na drie jaar in termen van de DS-
opbrengst van maïs kwam aanleunen bij een monocultuur kuilmaïs,
had permanent grasland wel tot
minimum drie jaren na scheuren een uitgesproken effect in termen
van N-vervangingswaarde op de
kuilmaïs.
Ten tweede is er de evolutie van de steeds grotere en zwaardere
landbouwwerktuigen, die vaak
diepe sporen nalaten op de akkers. In deze wielsporen blijft een
gecompacteerde, structuurloze
bodem achter, wat de opbrengst van de volgende teelt kan
compromitteren. In deze thesis trachtten
we deze opbrengstderving te kwantificeren. Hierbij focusten we
ons op de maïsoogst en de
opbrengst van de daaropvolgende groenbemester (in ons onderzoek:
winterrogge). Hiervoor deden
we enerzijds veldmetingen om de werkelijke omvang van het
potentiële probleem a.d.h.v.
bulkdichtheid en penetratieweerstand te kwantificeren.
Vervolgens werd de veldsituatie nagebootst
in potproeven. In het bestek van deze thesis wensten we
voornamelijk uit te zoeken wat hiertoe de
beste proefopzet was: het systeem met een transparante mouw en
een verstelbare Pvc-buis bleek de
beste methode. De maximale druk (0,7 MPa) die wij hanteerden
(die binnen onze materiaal en
methoden niet verder kon worden opgevoerd), leidde slechts tot
beperkte opbrengstdalingen. In
hoeverre we met onze potproeven de werkelijkheid benaderden is
nog de vraag. Verder vragen we
ons ook af of we in termen van opbrengstdaling geen andere
parameters dienen te gebruiken…
-
3
Probleemstelling
Deze thesis is een tweeluik. Deel I handelt voluit over
wisselbouw. Deel II bestudeert aansluitend bij
deel I, het effect van bodemcompactie, die ontstaat bij de oogst
van het hoofdgewas tijdens de
akkerbouwfase van het wisselbouwsysteem (hier kuilmaïs), op de
groei van een groenbemester (hier
winterrogge).
-
4
DEEL I. Wisselbouw
1 Inleiding
De wereld staat vol monoculturen. Van de ruim 180 000 ha
kuilmaïs in Vlaanderen, wordt een groot
aandeel verbouwd in monocultuur.
Europa stelt steeds strengere eisen m.b.t. de stikstofverliezen
naar het grond- en oppervlaktewater.
Daarom werden de bemestingnormen in MAP 4 opnieuw verder
teruggeschroefd. Op die manier kan
de N-bemesting ontoereikend worden om een optimale
gewasopbrengst te verzekeren. Vanuit dit
opzicht worden gewasrotaties interessant. Met deze thesis wensen
we het N-effect van het scheuren
van grasland op de DS-opbrengst van maïs te kwantificeren.
Niet enkel de beperkingen omwille van bemestingsnormen, maar ook
de volatiele grondstofprijzen
kunnen een bestaansreden voor gewasrotaties zijn.
In vergelijking met een monocultuur maïs is in een
vruchtwisseling 20 à 30 kg N/ha minder vereist
om gelijke opbrengsten te bekomen (Nevens, 2003). In tijden van
economische schaarste, kan dit
nadeel van een monocultuur maïs bijgevolg zwaar doorwegen.
Economisch gezien moet 1 kg NH4NO3
(kostprijs: 25 cent/kg los), 3,4 kg DS kuilmaïs (prijs: 7,5
cent/ kg DS) extra opleveren om rendabel te
zijn (berekend volgens Reheul(2004)). De grondstofprijzen zijn
echter stijgend. Wanneer deze
meeropbrengst niet meer gehaald kan worden, biedt wisselbouw een
alternatief.
Ondanks dit alles, zien we dat monocultuur nog maar al te graag
verkozen wordt boven gewasrotatie
want we hebben veel maïs nodig voor het vee, we houden van
uniformiteit want we kennen die
andere teelten niet en we hebben niet de benodigde
machines,…
Of misschien is het wel zoals Karlen et al. (1994) het
stellen:
One reason for farmer hesitancy to use crop rotation may be that
agricultural scientists are still
unable to explain the mysterious “rotation effect”.
De positieve effecten van gewasrotatie zijn niet enkel van die
aard dat de N-bemesting
teruggedrongen kan worden, terwijl optimale opbrengsten van maïs
behouden blijven. Er zijn ook
heel wat effecten die minder gedefinieerd zijn: de zogenaamde
“non-N-effecten”. Zo worden een
goede bodemstructuur en vochtgehalte, aanwezigheid van schimmels
en microbiële populaties, het
verlagen van de ziektedruk, een betere groeikracht van de
wortels, het terugdringen van
onkruidplagen en allelopathische effecten eveneens toegeschreven
aan gewasrotaties. In welke
mate deze zaken hun oorsprong vinden in gewasrotaties is vaak
onbekend, wel wordt duidelijk dat
het toedienen van meststoffen de opbrengstderving ten gevolge
van het verbouwen in monocultuur
(versus gewasrotatie) niet volledig kan compenseren (Nevens
& Reheul, 2002).
-
5
2 Literatuurstudie
2.1 Inleiding
In dit deel van de thesis wensen we ons te focussen op
wisselbouw. Dit als een benadering van
vruchtwisseling waar grasland en akkerland elkaar afwisselen in
de tijd. Wisselbouwsystemen
bestaan meestal uit 1 tot 4 jaar akkerland afgewisseld met 2 tot
6 jaar grasland. In België wordt 5,8%
(79 674 ha) van de landbouwgrond ingenomen door tijdelijk
grasland: hiervan wordt 58% gemaaid,
de rest wordt begraasd (FOD, 2009). Van de 13% grasland die in
Nederland per jaar gescheurd wordt,
is 46% onderdeel van een wisselbouwsysteem. Gegevens van België
echter ontbreken. In Vlaanderen
werd het systeem 1 jaar voederbiet gevolgd door 2 jaar maïs en
vervolgens 3 jaar grasklaver graag
toegepast (Russchen, 2005). Met een voederbietenareaal van 4150
ha op de 1 365 000 ha
cultuurgrond in België kunnen we heden ten dage echter niet meer
van een frequent toepassen
spreken (FOD, 2009). Vaak worden maïs, granen of aardappelen in
een wisselbouwsysteem
aangewend (Russchen, 2005). Bommelé (2007) besluit in haar
doctoraatsschrift echter dat het niet
aangewezen is aardappelen te telen in gescheurd grasland.
Er zijn aanwijzingen dat wisselbouw op termijn productiever en
ecologisch duurzamer is dan
permanent akkerland (Reheul, 2006 b). Over het algemeen
verbetert wisselbouw de
bodemvruchtbaarheid. Het systeem verzekert een positief effect
op de productiviteit van het
volggewas, vergemakkelijkt de onkruid- en ziektecontrole tijdens
de akkerbouwperiode, en limiteert
de daling in BOS, die wel frequent waargenomen wordt onder
permanent akkerland (Vertès et al.,
2007). Christensen et al. (2009) besluiten dat de verbeterde
bodemvruchtbaarheid verworven wordt
door de accumulatie van BOS en een reductie van de uitloging van
bodemnitraat.
Deze bodemvruchtbaarheid wordt belangrijker aangezien de
opeenvolgende Mest Actie Plannen
(MAP) steeds meer restricties leggen op het toedienen van mest,
hetgeen inhoudt dat steeds minder
nutriënten en OS in de bodem terechtkomt. Dit kan gecompenseerd
worden door een goed
doordacht wisselbouwsysteem.
2.2 Ontstaan van gewasrotaties
Gewasrotatie ontstond uit de ervaring dat het continu verbouwen
van hetzelfde gewas op een akker
na verloop van tijd resulteerde in lagere opbrengsten.
Gewasrotatie was dus doorheen de
geschiedenis een noodzaak om een hoge productiviteit te
waarborgen. Cato (234-149 v.Chr.) haalde
in zijn De agricultura reeds de positieve effecten van
vlinderbloemigen zoals lupines, bonen en wikke
aan in een peulvrucht-graan rotatiesysteem. Ook het belang van
groenbemesters is van oudsher
gekend (Karlen et al., 1994). De eerste schriftelijke bron die
vermelding maakt van gewasrotatie zoals
we die de dag van vandaag kennen, dateert uit 1652 (Weston,
1652). A discours of husbandrie used
in Brabant and Flanders beschrijft hoe de Engelsman Sir Richard
Weston bij zijn bezoeken aan
Vlaanderen en Brabant deze voor hem totaal nieuwe manier van
landbouw leert kennen. Bij zijn reis
van Duinkerke naar Antwerpen bemerkte hij een verarming van de
grond en de daarmee gepaard
gaande teelten. Tussen Duinkerke en Brugge zag hij tarwe
(Triticum aestivum L.), gerst (Hordeum
vulgare L.), erwten (Pisum sativum L.), vette weiden en
hooilanden als getuigen van rijke gronden.
Tussen Gent en Antwerpen echter werden de graangewassen rogge
(Secale cereale L.), haver (Avena
-
6
sativa L.) en Franse tarwe verbouwd, typerend voor minder
vruchtbare, dorre gronden. Toch bleken
de rijkste landbouwers zich tussen Gent en Antwerpen te
bevinden. Deze gronden konden van
nature mooi vlas voortbrengen, ook wel “de rijkdom van
Vlaanderen” genoemd daar deze wel vier
tot vijf maal meer opbracht dan de beste tarwe uit de streek
Duinkerke-Brugge. Wanneer het vlas
getrokken was, werden knolrapen (Brassica rapa L.) verbouwd,
eveneens meer waard dan het beste
graan van het land. In april werd op hetzelfde akker haver
(Avena sativa L.) gezaaid met grasklaver in
onderzaai. Deze laatste deed dienst als uitstekende weide tot
Kerstmis, en werd het jaar nadien
gebruikt als maailand, waarvan wel drie grote snedes werden
gebruikt om het vee te voederen. Dit
alles droeg bij tot hoge opbrengsten.
Vanuit een sterke beïnvloeding via Vlaanderen (i.e. pamfletten
van Richard Weston, Norfolk ploeg
ontleend aan de Vlamingen, introductie van nieuwe planten)
ontstond in Engeland de Norfolk
rotatie, die omstreeks 1730 algemeen toegepast werd in Engeland
(Riches, 1967). Deze rotatie
bestond uit raap (Brassica rapa L.), gerst (Hordeum vulgare L.),
klaver (Trifolium spp. L.) en tarwe
(Triticum aestivum L.). In de daarop volgende eeuw werd
gewasrotatie en het gebruik van
kunstmeststof om de dierlijke mest aan te vullen algemeen in
Engeland. Met de ontdekking in de late
19de eeuw van het feit dat verscheidene leguminosen stikstof
konden fixeren uit de atmosfeer, bleef
gewasrotatie populair tot in de vroege 20ste eeuw op die
plaatsen waar schaarste aan vruchtbare
grond heerste. Na WOII echter, zorgde een stijgende
beschikbaarheid van stikstof vanuit de industrie
voor de depreciatie van rotaties met leguminosen. Wie de
vlinderbloemigen als voedselbron voor
zijn vee kon benutten, ging wel door met de teelt. Documenten
uit die tijd garanderen dat
kunstmeststoffen en pesticiden voor eeuwig gewasrotaties zouden
vervangen zonder verlies aan
opbrengst. Dit gewijzigd inzicht resulteerde o.a. in
uitgestrekte arealen aan maïs in monocultuur, met
in het algemeen stijgende opbrengsten. Daarenboven zorgden
verbeterde gewasvariëteiten en de
toenemende mechanisatie voor een dalende perceptie in de
noodzaak aan gewasrotatie onder de
landbouwgemeenschap. Tegenwoordig is men het er algemeen over
eens dat gewasrotaties de
opbrengst verhogen en bijdragen tot een duurzame productie. Het
is in vele gebieden namelijk de
meest economisch en geschikte manier om plagen en ziektes de
baas te kunnen. Met de stijgende
energieprijzen kwam een nieuwe interesse voor gewasrotaties met
vlinderbloemigen omdat ze een
goedkope bron van stikstof zijn en omdat ze makkelijk inpasbaar
zijn in de richtlijnen m.b.t. het
gebruik van minerale meststoffen. Ook een vernieuwd bewustzijn
rond biologische landbouw en
duurzaamheid werkte het aanwenden van rotaties verder in de hand
(Karlen et al., 1994).
2.3 Effect van grasland op de N-cylcus
Het omploegen van een graslandvegetatie resulteert in een
stijgende N-mineralisatie, die enerzijds
zeer nuttig kan zijn voor het volggewas, maar anderzijds ook tot
hogere nitraatverliezen kan leiden.
Er dient dus een evenwicht gevonden te worden tussen het
maximaliseren van de productiviteit van
het volggewas en het minimaliseren van de N-verliezen naar het
milieu toe. Een goed management
na het omploegen kan de uitloging van N matigen en zo de
nitraatconcentraties van het grondwater
onder het niveau, opgesteld door de Europese Unie, van 50 mg
NO3-/l houden (Nevens, 2003; Eriksen
et al., 2004; Hansen et al., 2005; Bommelé, 2007). Om deze
streefwaarde te halen, is een beter
inzicht in de onderliggende bodemprocessen vereist.
-
7
2.3.1 N-cyclus
Omdat N vaak een limiterend nutriënt is ten behoeve
gewasproductie in vele landbouwsystemen en
zijn gebruiksefficiëntie belangrijk is voor de economische
duurzaamheid van een plantaardig
productiesysteem, is een efficiënt management noodzakelijk
(Fageria & Baligar, 2005).
De externe N-cylcus kunnen we opdelen in een binnenkomende en
een uitgaande flux. N komt de
bodem binnen via depositie, kunstmeststoffen,dierlijke mest,
N-fixatie en gewasresten. N verlaat de
bodem echter via denitrificatie, NH3-vervluchtiging, uitloging
en erosie (De Neve, 2010). Ook
gewasproductie rekenen we tot een output op de N-balans (Mulier
et al., 2006). Het overschot op de
algemene N-balans van de Vlaamse cultuuroppervlakte kende een
dalend verloop, maar plaatste zich
nog niet onder de richtwaarde van 110 kg N/ha1. Mulier et al.
(2006) bekwamen voor een groep
gespecialiseerde melkveebedrijven een N-efficiëntie2 op
bedrijfsniveau van 22%, een subgroep van
koplopers raakte tot 38%. Voor de landbouwer zorgt deze lage
recuperatie voor een hoge financiële
kost, milieukundig zorgt dit voor pollutie.
Naast de zogenaamde externe processen, is er ook een interne
N-cyclus waaronder mineralisatie,
nitrificatie, immobilisatie en sorptie worden geklasseerd.
Terwijl N-opname in natuurlijke
ecosystemen gedomineerd wordt door deze interne processen, zijn
het in landbouw ecosystemen
hoofdzakelijk de externe processen die een rol gaan spelen (De
Neve, 2010). Op wereldschaal is
denitrificatie verantwoordelijk voor de grootste N-verliezen,
specifiek voor de landbouw gebeurt de
grootste N-export via de oogstbare plantendelen.
Voor de plant zijn niet alle vormen van N opneembaar. Organische
N die vaak meer dan 95% van alle
bodemstikstof omvat, dient eerst omgezet te worden in zijn
minerale vorm ammonium (N-NH4), dit
proces heet ammonificatie (Fageria & Baligar, 2005). De
afbraak van eiwitten over aminozuren
(aminisatie) naar ammonium (ammonificatie) definiëren we als
N-mineralisatie, terwijl netto N-
mineralisatie het verschil tussen bruto mineralisatie en bruto
immobilisatie is. Netto mineralisatie
bedraagt in landbouwbodems jaarlijks 100 à 200 kg N/ha en is dus
een belangrijke inkomenspost aan
N voor de plant (De Neve, 2010). De twee processen,
mineralisatie en immobilisatie, gebeuren
simultaan in de bodem. Accoe (2004) vond dat bruto mineralisatie
onder grasland voornamelijk
bepaald wordt door de totale N-inhoud3, terwijl netto
N-mineralisatie daarnaast ook gecontroleerd
wordt door C-inhoud en C/N verhouding van de BOS. Bij
immobilisatie wordt N geïncorporeerd in
microbiële biomassa en organische N, waardoor de N niet meer
voor de plant beschikbaar is. Deze
microbiële N-vraag blijkt toe te nemen met stijgende BOS in de
graslandbodem (Accoe, 2004). Als
limiet voor mineralisatie wordt C/N < 20 aangegeven, hogere
waarden resulteren in netto
immobilisatie (De Neve, 2010). Onderzoek toonde aan dat onder
grasland de ratio netto N-
mineralisatie:bruto N-immobilisatie:bruto N-mineralisatie van de
orde 1:6:7 is t.o.v. 1:2:3 in een
akkerbouwsysteem (Vertès et al., 2007).
Voor N-mineralisatie in grasland worden in verschillende
onderzoeken waarden gerapporteerd van
135-376 kg N/ha/jaar in 0-10 cm in Engeland, 70-240 kg N/ha/jaar
in 0-10 cm en 350 kg N/ha/jaar in
0-30 cm in Engeland (Velthof, 2005). Voor grasland in wisselbouw
met maïs op het proefbedrijf De
Marke, nam de gemiddelde jaarlijkse N-mineralisatie toe van 356
kg N/ha voor het 1 jarig grasland,
1Deze drempelwaarde werd via Nederlands onderzoek bekomen om aan
de Nitraatrichtlijn te voldoen
2 N-efficiëntie als N-afvoer/N-aanvoer 3Via lineaire regressie
werd bekomen dat 93% van de variabiliteit van de bruto
N-mineralisatie verklaard kan worden door de variatie in totale
N-gehalte (Accoe, 2004).
-
8
naar 497 kg N/ha voor het 2 jarig grasland en 626 kg N/ha voor
het 3 jarig grasland. Voor PG vond
men op De Marke een jaarlijkse N-mineralisatie van 414 ± 143 kg
N/ha voor de 0-20 cm laag (Aarts et
al., 2001).
Wanneer omgevingscondities niet limiterend zijn, treedt
vervolgens nitrificatie op. Het ammonium
wordt geoxideerd naar nitriet (N-NO2) en vervolgens naar nitraat
(N-NO3), hoofdzakelijk door de
micro-organismen Nitrosomas spp. en Nitrobacter spp.
Nitraatstikstof is gewoonlijk de dominante
vorm van de voor planten beschikbare N in een bodem (De Neve,
2010). Er kan echter ook
denitrificatie optreden, waarbij het gevormde nitraat verder
wordt omgezet onder anaërobe
condities tot N2O, N2 en NO, die vervolgens vervluchtigen. Zo
ook kan NH3-gas gevormd worden uit
ammonium, dat eveneens zal vervluchtigen. Verder is er sprake
van NH3-emissie en depositie t.h.v.
het bladerdek afhankelijk van het NH3-compensatiepunt. Bij jonge
gerstplanten vond men onder
gunstige klimatologische omstandigheden in analogie met eerdere
onderzoeken een emissie van
0,05-0,9 nmol/m2/s, wat kleiner is dan 1% van het N-transport in
de plant en dus van ondergeschikt
belang is (Mattsson & Schjoerring, 1996). Temperatuur en ook
transpiratie zijn positief gecorreleerd
met deze NH3-emissie. Een hoge N-status begunstigt
NH3-verliezen, hoofdzakelijk tijdens het
reproductief groeistadium (Fageria & Baligar, 2005).
Herbiciden die glutamine synthetase inhiberen
(o.a. glufosinaat), verhogen de emissie aanzienlijk. Toch blijft
deze onder de 10% van de totale N-
inhoud van het bladerdek en is dus eveneens van ondergeschikt
belang in de globale N-balans van
een agro-ecosysteem (Manderscheid et al., 2005).
Uit atmosferische N2 kan in interactie met bepaalde
bodemorganismen4 N-fixatie optreden in
planten. De bacteriën van het genus Rhizobium die N fixeren,
hoofdzakelijk in de wortelknolletjes van
vlinderbloemigen, zijn hierbij de belangrijkste (Reheul, 2004;
De Neve, 2010). Deze N komt dan na
mineralisatie van gewasresten of van uitwerpselen van herbivoren
ten behoeve van het volggewas.
2.4 De graslandfase
2.4.1 Tijdstip van inzaai
Reheul (2006 b) stelt dat het inzaaien van grasland na eind
september niet aan te raden is, tenzij in
een mild najaar wat uiteraard niet te voorzien is. Het voorgewas
dient dus reeds in september van
het veld te zijn. Gewassen die hieraan voldoen zijn zomer- en
wintergranen, vroege en halflate
aardappelen en vroege rassen van kuilmaïs (Reheul, 2006 b).
Ingeval van inzaai met witte klaver wordt dit nog riskanter
aangezien witte klaver een hogere
kiemtemperatuur nodig heeft dan Engels raaigras (Lolium perenne
L.).
4N2-fixerende bodemorganismen: vrijlevende bacteriën (o.a.
Bacillus, Klebsiella en Clostridium), bacteriën van
het genus Rhizobium, actinomyceten van het genus Frankia,
vrijlevende cyanobacteriën ( o.a. Nostoc en Anabaena), symbiotische
cyanobacteriën en rhizocoenoses (o.a. Azotobacter, Beijerinckia en
Azospirillum) (Reheul, 2004; De Neve, 2010).
-
9
2.4.2 Accumulatie in de grasfase
Algemeen kunnen we stellen dat BOS accumuleert onder grasland,
en dat mineralisatie de
bovenhand heeft in akkerland. De opbouw van BOS in de grasfase
is het gevolg van het achterwege
blijven van bodembewerking. De input van OS onder grasland wordt
geschat op 1 tot > 5 Mg
/ha/jaar, in de veronderstelling dat 40% van de bovengrondse
biomassaproductie terugkeert naar de
bodem (Vertès et al., 2007). Een groot aandeel van de input aan
OS is afkomstig van de wortels
omdat die een goede fysische bescherming genieten van de
omliggende bodemmatrix (Accoe, 2004;
Vertès et al., 2007). De wortels breken relatief traag af
omwille van hun hoge lignine-inhoud en grote
hoeveelheden aromatische verbindingen (Vertès et al., 2004).
Hierdoor ontstaat een opbouw van
traag afbrekend organisch materiaal (Reheul, 2006 b). Een bodem
met een aanzienlijk percentage
klei legt de OS meer vast in de bodem dan een zandbodem.
Significante verschillen in toename aan
OS zijn desondanks slechts waarneembaar in de lange periode na
omschakeling van akkerland naar
grasland (Accoe, 2004).
De snelheid en de duur van opbouw hangt af van de initiële N- en
C- status van de bodem. Vertès et
al. (2007) halen aan dat de accumulatie zowel van N als van C in
graslanden vlug start na vestiging en
lineair is in een jong grasland. Later neemt de
accumulatiesnelheid af met de ouderdom van het
grasland, waarbij de opbouw asymptotisch wordt. N en C zijn over
het algemeen sterk gekoppeld,
maar hun accumulatie dynamica kan toch sterk verschillen. Deze
accumulatie gebeurt hoofdzakelijk
in de bovenste centimeters van het grasland (Loiseau &
Soussana, 1999; Bommelé, 2007).
N-opslag
Typische graslandbodems bevatten 5 tot 15 Mg totale N/ha in de
0-15 cm laag5, waarvan slechts een
klein gedeelte in de minerale vorm en dus beschikbaar voor de
plant (Hatch et al., 2003). De
geaccumuleerde N is initieel geïmmobiliseerd, maar draagt wel
verder bij tot het vergroten van de N-
pool. Naast mineralisatie dragen ook N-bemesting en N2 -fixatie
verder bij tot de minerale N-opbouw
in de bodem (Eriksen et al., 2008).
Een grootschalig 150 jaar durende proef in Rothamsted aangevuld
met gegevens uit het Park Grass
onderzoek6 eveneens te Rothamsted leert ons dat N-accumulatie
bij eenzelfde management en
bemesting in een jong grasland over het algemeen hoger is dan in
een ouder. Initieel was de totale
gemiddelde N-inhoud van de bodems (0-23 cm) circa 0,12% (4 Mg
N/ha). De eerste 25 jaar steeg
deze quasi lineair tot 0,195%, wat een jaarlijkse toename van
100 kg N/ha inhield7(Johnston et al.,
2009). Vertès et al. (2007) vermelden dat verscheidene andere
bronnen een jaarlijkse accumulatie
van circa 75 kg N/ha in de eerste tien jaar onder beweiden
vonden. Hatch et al. (2003) rapporteren
waarden tussen 20 en 130 kg N/ha alle managementopties
omvattend. Daarna was er een afname in
accumulatiesnelheid, waarbij na 100 jaar een totaal N% van 0,26%
werd bekomen, dat gedurende de
volgende 250 jaar quasi constant bleef op een waarde van 0,27%.
Het duurde m.a.w. niet minder dan
100 jaar om van een oud akkerland naar een N% evenwicht van een
permanent grasland te
evolueren. Wanneer maximale N-accumulatie bereikt werd, ging de
extra N-input in een permanent
grasland verloren via NO3--uitloging, NH3-vervluchtiging en
denitrificatie (Hansen et al., 2005).
Observaties toonden aan dat de N-accumulatie hoger was in bodems
met een initieel laag gehalte
5 Dit impliceert 0,23% tot 0,69% van de 0-15 cm laag, indien
dichtheid 1450 kg/m³ verondersteld wordt.
6 Hierdoor hebben we bijkomende gegevens voor graslanden tussen
een leeftijd van 220 en 350 jaar oud. 70,23m * 10 000 m²/ha * 1450
kg/m³ (Vakgroep Bodembeheer UGent) = 3 335 000 kg/ha Een stijging
van 0,075% in 25 jaar resulteert in een jaarlijkse accumulatie van
100 kg N/ha.
-
10
aan N. Uitspoeling kwam vlugger voor in een droge zandgrond,
terwijl denitrificatie de bovenhand
haalde in klei- en veengronden. De accumulatie was hoger in een
kleiige versus zandige bodem:
respectievelijk 130 en 70 kg N/ha/jaar (Vertès et al., 2007). In
een andere langdurige proef in North
Wyke (UK), vond men dat van de 3000 kg minerale N/ha toegediend
over een tijdsspanne van 15
jaar, 1000 kg achterbleef in de bodem (Hatch et al., 2003).
Accoe (2004) vond op de diepte van 0-10 cm een stijging van
totale N- en C-inhoud met toenemende
leeftijd van drie vergelijkbare onderzochte graslanden8. De
N-inhoud was in het 14-jarige en het 50-
jarige grasland respectievelijk 1,1 en 2,1 keer hoger dan in het
zesjarige grasland. Op een diepte 10-
20 cm werd geen trend in stijgende C- en N-inhoud waargenomen
met toenemende leeftijd van het
grasland. Toch waren ze in het 50-jarige grasland significant
hoger (p < 0,05). Voor de drie grasvelden
was de totale C- en N-inhoud op een diepte van 0-10cm
significant hoger (1,6 tot 2,2 keer) dan op de
diepte 10-20 cm.
C-opslag
Op wereldschaal beslaat grasland 34% van de terrestrische
C-opslag. Mestdagh et al. (2004)
rapporteerden dat PG ongeveer 50% meer OC bevatte dan TG, en dat
begraasd grasland ongeveer
50% meer OC bevatte dan gemaaid. In beide gevallen is dit voor
een bodemprofiel van 60 cm diepte
ongeveer 150 t.o.v. 100 Mg C/ha.
In Rothamsted (zie hoger) vergeleek men het effect van
wisselbouw met continue akkerbouw wat
betreft de C-inhoud van de bodem (Johnston et al., 2009). Na 53
jaar was de C-inhoud van de bodem
van een oud grasland dat initieel 63 Mg C/ha bevatte, gestegen
tot 73 Mg C/ha. Het onverstoord
grasland streefde naar een nieuw C-evenwicht als gevolg van een
intensiever beheer en een
stijgende N-toediening, die de bovengrondse opbrengst deed
stijgen en bijgevolg tot een grotere
wortelgroei en afbraak leidde waardoor meer OM in de bodem
terechtkwam. De C-opslag onder
permanent grasland is voor de helft trager dan de C-vrijstelling
die zich voordoet na het omploegen
van het grasland (Vertès et al., 2004). In een akkerland te
Rothamsted, dat al die jaren in akkerland
bleef, bleef de OC-inhoud van de bodem constant bij 40 Mg/ha,
terwijl een installatie van gras op
ditzelfde akkerland een stijging van de OC-inhoud tot 65 Mg/ha
realiseerde. Dit impliceerde voor de
eerste twintig jaar na installatie van het grasland een
gemiddelde jaarlijkse accumulatie van 0,49 Mg
C/ha. Vertès et al. (2004) rapporteren een jaarlijkse
C-accumulatie van 0,5 Mg C/ha. Hogere
waarden, zoals Christensen et al. (2009) die experimenteel
vonden (1,1 Mg C/ha), zijn enkel het
gevolg van hogere C-inputs en een tragere C-turnover snelheid
door de afwezigheid van
bodembewerking. Vleeshouwers & Verhagen (2002) rapporteren
een gemiddelde jaarlijkse
accumulatie van 0,52 Mg C/ha voor Europese graslanden, en
benadrukken dat door een ander
beheer en botanische samenstelling grotere hoeveelheden OC
zouden kunnen worden vastgelegd,
maar specificeren niet verder. De snelheid van C-sequestratie is
afhankelijk van de leeftijd van het
gras en de helft van de mogelijke C-accumulatie wordt bereikt na
4 à 11 jaar (Vertès et al., 2004). C-
sequestratie onder grasland in zandige bodems verloopt vlugger
dan in kleibodems en eveneens
vlugger in bodems met een hogere grondwatertafel. Dit is het
gevolg van de betere bescherming van
het OM in dergelijke bodems (Vertès et al., 2004).
8De graslanden werden begraasd en één à twee maal per jaar
gemaaid. Jaarlijks werd 230 kg organische N/ha toegediend
(runderdrijfmest) en 120 kg minerale N/ha. De drie zandleembodems
deden vóór de graslandfase ten minste 20 jaar dienst als
akkerland.
-
11
Conclusie:
- Permanent grasland herbergt meer C en N dan permanent
akkerland, een
wisselbouwsysteem ligt daar tussenin.
- Er is een maximum aan N-accumulatie in de bodem bij de
overgang van akkerland naar
grasland. Het surplus gaat verloren via uitloging,
vervluchtiging en denitrificatie.
2.4.3 Begrazen versus maaien
Begrazen impliceert dat de nutriënten aanwezig in het gras voor
een groot deel gerecycleerd worden
via mest en urine, waardoor minder minerale N-bemesting nodig is
om de bodemvruchtbaarheid op
peil te houden. Toch blijkt de N-efficiëntie9 bij beweiding
geraamd op slechts 20% (Mestbank, 2010).
De N- opbouw in begraasd grasland is volgens Eriksen (2001)
afhankelijk van bemesting, voeder,
begrazingsdichtheid, graasperiode en botanische
samenstelling.
Bij intensieve begrazing keert minimaal 20% van de totale
geproduceerde biomassa terug naar de
bodem onder de vorm van excreta (Soussana et al., 2004). Omdat
runderen niet meer dan 20% van
de N uit de weideplanten benutten (Reheul, 2006 a), wordt 80 à
95% van hun totale N-opname
uitgescheiden op de weide. Lokaal kan dit voor vee oplopen tot
een aanrijking van meer dan 1 Mg
N/ha (Eriksen et al., 2004). Vervluchtiging van ammoniak treedt
op na hydrolyse van ureum. Dit
proces wordt in de bodem bijna vervolledigd binnen de 24 uur
(Petersen et al., 1998). 15 à 25% van
de N aanwezig in urine zal uiteindelijk vervluchtigen. De
ammoniakverliezen via mestflatten zijn
volgens Petersen et al. (1998) niet significant.
Maaien impliceert afvoer van organisch materiaal en nutriënten.
De hoeveelheid N verwijderd bij
maaien staat in relatie tot de input aan N via bemesting, en dit
onafhankelijk van de leeftijd van het
grasland (Christensen et al., 2009). Zelfs bij een bemesting
> 400 kg N/ha zal het grasland een hoge
N-benutting10 hebben, en bijgevolg een zeer beperkte N-uitloging
(Prins, 1980; Eriksen, 2001;
Nevens, 2003). Een studie aangehaald door Hansen et al. (2005),
vonden dat een gemaaid grasland
143 kg N/ha (zand) en 164 kg N/ha (leem) minder accumuleerde per
jaar dan een begraasd grasland.
Terwijl in het onderzoek van Nevens (2003) de optimale
N-bemesting voor een begraasd grasland
circa 200 kg N/ha bedroeg, was dit voor een gemaaid grasland
circa 400 kg N/ha.
In de nieuwe bemestingsnormen opgesteld in 2011 (MAP 4), werden
gemaaid en begraasd grasland
apart bekeken op vlak van bemestingsnormen. Onder het systeem
van werkzame N mag men op een
grasland enkel bestemd voor maaien jaarlijks 310 kg N/ha
toedienen (300 kg N/ha/jaar op
zandgrond), terwijl men op een grasland (ook) bestemd voor
begrazing jaarlijks slechts 245 kg N/ha
mag toedienen (235 kg N/ha/jaar voor zandgrond) (VLM, 2011
b).
Søegaard (2009) vond voor begraasd grasklaver een N-respons van
7 kg DS/kg toegediende N. Dit
was ongeveer de helft van de N-respons bekomen onder maaien. Ze
haalde hiervoor volgende
redenen aan. Ten eerste was het N-niveau onder begrazing hoger
omwille van de excreta. Daarnaast
zorgde het regelmatig ontbladeren van het gras onder begrazing
voor korte hergroeiperiodes,
hetgeen volgens Frame & Newbould (1986) leidt tot een lagere
N-respons.
9 N-efficiëntie wordt hier gedefinieerd als de hoeveelheid N die
in hetzelfde groeiseizoen benut kan worden voor de groei van gras.
10 N-benutting als N in biomassa gedeeld door de toegediende N.
-
12
2.4.4 Grasklaver
Klaver in het grasland heeft het voordeel dat het via zijn
interactie met N-fixerende bacteriën in de
wortelknobbeltjes atmosferische N kan vastleggen in de plant en
na omploegen of begrazen, via
mineralisatie N levert aan het volggewas. Volgens Robson et al.
(2002) kan grasklaver met 30% klaver
jaarlijks 120 tot 180 kg N/ha aan de bodem toevoegen. Reheul
(2004) stelde dat men in begraasd
grasklaver grosso modo kan rekenen op een biologische
stikstoffixatie van 5 kg stikstof per %
bedekking door witte klaver.
Eriksen et al. (2004) vonden dat grasklaver bij maaien een
significante reductie in opbrengst en N-
afvoer met toenemende leeftijd van de grasklaver kende, terwijl
dit niet het geval was voor raaigras.
Reden was het negatief feedback mechanisme (zie lager) bij
grasklaver, terwijl het raaigras een
constante jaarlijkse toediening kreeg van 300 kg N/ha.
Eriksen et al. (2008) vonden dat totale N-opname beïnvloed werd
door het graslandtype. Terwijl de
NFRV voor bemest (300 kg N/ha) ondergeploegd, raaigras in zijn
proef gemiddeld 126 kg N/ha
bedroeg, was dit voor begraasd, onbemest grasklaver 109 kg
N/ha.
In een studie van Eriksen (2001) werd in een onbemest perceel
een graanopbrengst van 4,7 Mg
DS/ha bekomen in het eerste jaar na ondergeploegd grasklaver,
terwijl dezelfde DS-opbrengst na
granen pas bekomen werd bij een N toediening van 115 kg N/ha. Na
begraasd raaigras vond men in
het eerste jaar na omploegen een NFRV van 90-100 kg N/ha,
terwijl dit na gemaaid grasland 25 kg
N/ha was. In het tweede jaar na omploegen vond men een NFRV van
40 kg N/ha na begraasd
raaigras, terwijl de NFRV na gemaaid raaigras negatief was.
2.4.5 Productiviteit TG t.o.v. PG
In de verordening (EG) nr. 796/2004 werd permanent grasland in
het kader van inkomenssteun en
randvoorwaarden van de Europese Unie gedefinieerd als grond met
een natuurlijke of ingezaaide
vegetatie van grassen of andere kruidachtige voedergewassen die
gedurende ten minste vijf jaar niet
in de vruchtwisseling van een bedrijf wordt opgenomen. PG mag
enkel gescheurd worden als het
gecompenseerd wordt door de aanleg van een gelijke oppervlakte
nieuw blijvend grasland dat dan
voor minstens 5 jaar behouden blijft. Terwijl PG voornamelijk
begraasd wordt, wordt TG eerder
gemaaid (VLM, 2011 b). In Vlaanderen is een kwart van het
landbouwareaal PG (i.e. 150 000 ha van
de 617 000 ha landbouwgrond in Vlaanderen) en 9% TG (Danckaert
et al., 2008).
In de proef M66.1 te Melle, werd na 30 jaar vastgesteld dat het
begrazen van een oud grasland even
productief was als TG dat in wisselbouw om de drie jaar werd
ingezaaid met nieuwe rassen (Nevens,
2003). In het eerste jaar na zaaien van een nieuw TG was de
opbrengst superieur, maar dit viel terug
gedurende de volgende 2 jaren. Op lichte gronden is het
moeilijker om een goede botanische
samenstelling te behouden en is TG wel productiever dan PG.
Men besluit voor de grasfase (Reheul, 2006 b): “Kortstondige
afwisseling grasland-akkerland levert
geen extra grasopbrengst in vergelijking met inzaaien met gras
na permanent akkerland, maar
herinzaaien van gras na tijdelijk grasland is de slechtste
keuze.”
-
13
2.5 Scheuren van de graslandfase
Bodembewerking zorgt er voor dat de aanvankelijk stabiele
bodemaggregaten worden afgebroken
door bodemdestructie en inbreng van extra zuurstof. Niet enkel
de transformatiesnelheid van deze
BOS wordt bespoedigd: ook een groter deel wordt gemineraliseerd
(Vertès et al., 2003; Reheul, 2006
b). Met het omploegen worden grote hoeveelheden makkelijk
afbreekbaar plantenmateriaal met
relatief lage C/N verhouding (15 à 25) aan de bodem toegediend.
De BOS wordt blootgesteld aan
microbiële afbraak. Dit alles resulteert in een grotere netto
mineralisatie, en dus een daling van de
organische N- en C-inhoud van de bodem. De mineralisatie van C
gebeurt relatief sneller dan deze
van N (Vertès et al., 2007; Eriksen et al., 2008). Terwijl de
opbouw van OS een traag proces is,
gebeurt de daling aan OS na omploegen van een weide wel 50%
vlugger (Vertès et al., 2003).
Het is algemeen geweten dat het omploegen van een permanente
weide voor tientallen jaren een
impact heeft op de C- en N-dynamieken van de bodem. Maar ook
graslanden van slechts een aantal
jaren oud kunnen de beschikbaarheid van N in de bodem voor een
bepaalde tijd beïnvloeden
(Eriksen et al., 2008).
2.5.1 Effect van scheuren op de C-inhoud
Het scheuren van grasland veroorzaakt een sterke mineralisatie
van C. We halen hier opnieuw het
eerder vermelde onderzoek uit Rothamsted aan (Johnston et al.,
2009). Wanneer het oude grasland
(63 Mg C/ha) werd gescheurd en 53 jaar onder akkerland werd
gehouden, daalde de OC-inhoud tot
40 Mg/ha. Op korte termijn resulteerde het scheuren van grasland
tot C-verliezen van minimum 2,6
Mg C/ha/jaar tijdens de eerste drie maanden na scheuren, dit is
tweemaal de C-emissie van een
onbewerkte bodem. Terwijl het C-verlies het hoogst is in de
eerste jaren na scheuren met een
gemiddelde jaarlijkse vrijstelling van 1 Mg C/ha, blijft de
vrijstelling wezenlijk tot 20 jaar na scheuren
(Vertès et al., 2004). Ook Johnston et al. (2009) vonden in de
eerste jaren na scheuren een
gemiddelde jaarlijkse vrijstelling van 0,95 Mg C/ha na conversie
van grasland naar akkerland.
2.5.2 Effect van scheuren op de N-inhoud
Figuur 2.1 geeft het verloop van het organische N-gehalte in een
graslandbodem die gescheurd werd
en heringezaaid (grijs), omgevormd werd tot bouwland
(lichtgrijs) of onderdeel werd van een
wisselbouwsysteem (zwart) (Schils et al., 2002). Verhoogde
N-mineralisatie geschiedt door de
blootstelling van de BOS en het ondergeploegde gras aan de
microbiële populatie en door een
verhoogde aëratie. De organische N inhoud van de bodem zal door
N-mineralisatie dalen tot een
nieuw evenwicht is gevonden i.f.v. het nieuwe doel van de bodem
(Velthof, 2005). Dit
evenwichtsniveau ligt bij wisselbouw tussen dat voor PA en PG
(Nevens, 2003).
-
14
Figuur 2.1:Evolutie van het organische N-gehalte in de bodem bij
scheuren en herinzaaien van gras
(grijs), omvorming tot bouwland (lichtgrijs) en wisselbouw
(zwart) (Schils et al., 2002).
Vertès et al. (2007) delen het N-mineralisatieproces na het
scheuren van grasland op in twee stadia.
De eerste 160-230 dagen is er een vlugge mineralisatie van 1 tot
2,5 kg N/ha/dag, gevolgd door een
tweede fase waarin de mineralisatie 2 tot 7 maal trager
verloopt. Scheuren van tijdelijk grasland gaf
in het eerste jaar na omploegen via mineralisatie N aan de bodem
in de orde van 127 tot 400 kg N/ha
(Hatch et al., 2003). De mate van ophoping van minerale N in de
bodem is afhankelijk van het
afsterven en onderploegen van wortels en stoppels,
grondbewerking, mineralisatie uit BOS,
veranderingen in de immobilisatie en van de N-opname van het
volggewas. Velthof et al. (2000)
vonden in de eerste vijf jaar na scheuren van een oud grasland
een daling van de organische N-
inhoud van de bodem van 100 tot 300 kg N/ha.
Grasland scheuren zorgt dus voor lagere vereisten aan externe
N-bemesting in het volggewas waarbij
optimale opbrengsten behouden blijven. (Nevens, 2003). Reheul et
al. (2007) vonden dat het
omploegen van 3 jarig, begraasd, tijdelijk grasland (de
jaarlijkse bemesting in hun proef was tussen
230 en 350 kg N/ha) een NFRV had van ongeveer 250 kg N/ha,
waarvan 50% tijdens het eerste jaar,
ongeveer 30% tijdens het tweede jaar en ongeveer 20% tijdens het
derde jaar.
Voor een vergelijkbare opbrengst aan kuilmaïs was de optimale
N-bemesting uitgemiddeld over een
9 jaar durende proef op een PA 175 kg N/ha, terwijl die voor een
TA respectievelijk 2, 139 en 154 kg
N/ha bedroeg in jaar 1, 2 en 3 na scheuren. Gemiddeld kwam dit
neer op een jaarlijkse besparing van
77 kg N/ha t.o.v. PA. Wanneer men ook mengmest in rekening
bracht, resulteerde dit voor de eerste
drie jaar na scheuren in een minerale N-gift van respectievelijk
0, 1 en 16 kg N/ha t.o.v. een jaarlijkse
N-gift van 37 kg N/ha voor PA. Mengmest in rekening brengende
leverde wisselbouw toch nog een
gemiddelde jaarlijkse besparing van 31 kg minerale N/ha (Nevens,
2003).
Uit een onderzoek van Hansen et al. (2005) haalden we de
verrassende vaststelling dat de leeftijd bij
omploegen van weinig belang bleek te zijn op het residuele
N-effect van de bodem. Hierbij stelden ze
dat organische N des te makkelijker mineraliseert, naarmate het
recenter gevormd werd.
-
15
De Nederlandse Commissie Bemesting Grasland en Voedergewassen
(2005) vond waarden aan N-
nalevering voor maïs na het scheuren van grasland zoals
samengevat in tabel 2.1.
Tabel 2.1: N-nalevering voor maïs voor de eerste drie jaar na
het scheuren van een 1-,2- of
meerjarig grasland volgens de Nederlandse Commissie Bemesting
Grasland en Voedergewassen
(2005).
N-nalevering (kg/ha) na 1 jaar na 2 jaar na 3 jaar
Klei op veen Overige gronden
1-jarig grasland 70 0 0 0
2-jarig grasland 100 0 0 0
≥ 3-jarig grasland 100 60 30 0
Men vond dat op kleigronden de stikstofvoorraad in de eerste zes
jaar na scheuren van grasland
hoge waarden kan aannemen. Daarom is het advies om op deze
gronden jaarlijks een Nmin monster
te nemen en de bemesting daartoe aan te passen (Commissie
Bemesting Grasland en
Voedergewassen, 2005).
Naast het feit dat omploegen van grasland N aanbrengt voor het
volggewas, bemerkte Nevens (2003)
dat er ook een “non-N-effect” als extra positief effect ontstaat
ten gevolge van gewasrotatie.
Hieronder werd o.a. het voorkomen van gezondere wortels bij
kuilmaïs geklasseerd. Het “non-N-
effect” kan nagegaan worden bij een hoge N-bemesting, zodat de
N-effecten uitgemiddeld worden.
Ook werd een betere bodemstructuur en een verhoogde weerstand
tegen schimmelziekten onder dit
“non-N-effect” geklasseerd (Eriksen, 2001).
Wanneer we grasland en luzerne buiten beschouwing houden, mogen
we voor het onderploegen van
een vanggewas een N-nalevering van 25 kg N/ha (35 kg N/ha voor
vlinderbloemigen) aannemen. Een
goede schatting is mogelijk via de gewashoogte: per 10 cm gewas
valt een N-nalevering van 20 kg
N/ha te verwachten (Commissie Bemesting Grasland en
Voedergewassen, 2005).
2.5.3 Duur van de graslandfase
Eriksen (2001) onderzocht het residuele N-effect van het
gescheurde grasland op de graanopbrengst
van zomergerst en zomertarwe. De NFRV’s van grasklaver, begraasd
raaigras en gemaaid raaigras
warengemiddeld respectievelijk 115 kg N/ha, 90 kg N/ha en 25 kg
N/ha in het eerste jaar na
scheuren. In het tweede jaar waren deze 60 kg N/ha, 40 kg N/ha
en negatief. In het derde jaar ten
slotte was het effect van het voorgewas minimaal tot onbestaand.
Er wordt daarom aanbevolen om
zowel de grasfase als de akkerbouwfase niet langer dan drie jaar
te laten duren. Dit werd eveneens
bevestigd door Nevens & Reheul (2002).
Eriksen et al. (2006) vonden een NFRV van 72 kg N/ha na eenjarig
grasland versus 121 kg N/ha na
achtjarig grasland.
Volgens Robson et al. (2002) beslaat de grasfase gewoonlijk 30
tot 50% van de rotatie. Volgens
Russchen (2005) zal in de praktijk de akkerlandperiode 1 tot 4
jaar duren en de graslandfase eerder
tussen de 2 en 6 jaar. Een te lange akkerlandperiode leidt tot
een vlugge afname in BOS, waardoor de
bodemvruchtbaarheid en het vochtleverend vermogen van de bodem
zullen dalen. Eriksen et al.
-
16
(2006) vonden dat het aandeel grasland in de rotatie de
graanopbrengst en de N-opname in het
graan positief beïnvloedde: de N-opname van het graan steeg van
84 kg N/ha na eenjarig grasland
tot 99 kg N/ha na achtjarig grasland. Voor de stro-opbrengst en
diens N-opname was dit echter
omgekeerd: de N-opname van het stro daalde van 55 kg N/ha na
eenjarig grasland tot 41 kg N/ha na
achtjarig grasland. Hieruit suggereerde men dat: N-mineralisatie
na omploegen van oudere
graslanden later in het groeiseizoen optrad en beter
synchroniseerde met de N-vereisten van het
volggewas dan de vrijstelling uit een eenjarige grasland
Het aandeel grasland in rotatie beïnvloedde ook de NFRV. In een
rotatie voor 75% bestaande uit
bemest (300 kg N/ha) grasland, vonden Eriksen et al. (2008) een
NFRV van 132 kg N/ha t.o.v. een
gemiddelde NFRV van 111 kg N/ha in rotatie met 25 en 38%
grasland. Verder vonden Eriksen et al.
(2008) dat ten minste 3 van de 8 jaar grasland moet zijn om een
opbouw aan N in de bodem te
hebben.
2.5.4 N –uitloging
De grotere hoeveelheid N die na mineralisatie vrijkomt bij het
scheuren van grasland overstijgt vaak
de vereisten van het volggewas (Francis, 1995). De N dient benut
te worden alvorens in het
oppervlaktewater terecht te komen. Het is in dit opzicht
aangeraden om zowel een aangepaste
gewasopvolging als een aangepaste N-bemesting toe te passen in
het gewas na scheuren (Bommelé,
2007; Eriksen et al., 2008). De grond braak laten liggen na
scheuren resulteerde in zeer hoge
verliezen van 100-300 kg N/ha/jaar (Hatch et al., 2003).
Verschillende studies hebben de N-verliezen
na het scheuren van grasland willen kwantificeren: afhankelijk
van leeftijd, beheer, management,
gewastype en bemestingstype vond men zeer uiteenlopende waarden
(Eriksen, 2001; Nevens &
Reheul, 2002; Vertès et al., 2007).
Leeftijd en type van het grasland
De hoeveelheid N die uitloogt in grasland, blijkt indirect
afhankelijk te zijn van de leeftijd van de
weide, omdat de leeftijd het evenwicht bepaalt tussen de N-input
in de bodem en de organische N
pool in de bodem. Wanneer bij het verouderen maximale
accumulatie bereikt was, ontstond een
surplus die o.a. via uitloging verwijderd werd (Eriksen et al.,
2008). Eriksen et al. (2004) schatten een
jaarlijks N-surplus van begraasd grasklaver en raaigras van
respectievelijk 50 en 240 kg N/ha in de
productiejaren 5 tot 8. Hansen et al. (2005) vonden een
N-surplus van 122 en 245 kg N/ha/jaar in het
eerste en tweede jaar van een begraasd grasklaver. Johnston et
al. (1994) vonden dat de N-
accumulatie een maximum bereikte in het derde jaar van
onbegraasd grasklaver. Søegaard et al.
(2002) vonden dat N-uitloging het laagst was in het eerste jaar
grasklaver.
Søegaard et al. (2002) vonden de hoogste N-uitloging in de
tweede winter na scheuren van grasland.
Eriksen et al. (2006) vonden een gemiddelde11 nitraatuitloging
van 11 kg N/ha in het eerste jaar
volgend op het ploegen van eenjarig grasland versus 24 kg N/ha
in het eerste jaar volgend op het
twee-en achtjarig grasland. Het tweede jaar na omploegen volgde
dezelfde trend (9 versus 16 kg
N/ha). Volgens Johnston et al. (1994) varieerden de N-verliezen
via uitloging van 100 kg N/ha na
omploegen van eenjarig grasland tot 250 kg N/ha na omploegen van
zesjarig grasland.
11 Het gemiddelde tussen de nitraatuitloging volgend op
grasklaver en raaigras. De afzonderlijke waarden werden niet
gegeven.
-
17
Het effect van leeftijd van het grasland op uitloging was
volgens onderzoek van Eriksen et al. (2004)
niet significant in onbemest grasklaver, maar wel in bemest,
begraasd raaigras. Oorzaak hiervan was
een reductie in N2 -fixatie en DS-productie met de leeftijd van
grasklaver. Dit heeft een lagere
begrazingsintensiteit tot gevolg en impliceert minder recyclage
van N via uitwerpselen Dit negatief
feedback mechanisme bij grasklaver reguleert de N-input, en
tempert bijgevolg de nitraatverliezen
via uitloging.
Eriksen et al. (2006) vonden een significant (p < 0,001)
verschil in nitraatuitloging in het eerste jaar na
omploegen van grasklaver (10 kg N/ha) versus raaigras (29 kg
N/ha). Ze vonden enkel na meerjarig
(versus eenjarig), begraasd (versus gemaaid), raaigras (versus
grasklaver) in het eerste jaar na
omploegen (versus in de daaropvolgende jaren) een overschrijding
van de drinkwaterrichtlijn,
opgesteld door de EU.
Begrazing versus maaien
Verder heeft gemaaid grasland gewoonlijk een hogere N-benutting,
en bijgevolg lagere
nitraatverliezen via uitloging, dan begraasd grasland. Het
beperken van begrazing in de periode vóór
scheuren, is bijgevolg een mogelijkheid om de N-verliezen in te
perken (Nevens, 2003).
Management
Qua management kunnen we de verliezen matigen door het scheuren
uit te stellen tot in de late
winter of het voorjaar. Hierdoor kunnen de N-verliezen via
uitloging jaarlijks met 10 tot 50 kg N/ha
dalen (Francis, 1995). Afhankelijk van het bodemtype worden de
N-verliezen na ploegen in het najaar
echter niet eenduidig hoger bevonden (Kayser et al., 2008).
Volgens Russchen (2005) wordt grasland
in een wisselbouwsysteem hoofdzakelijk in het voorjaar
gescheurd. Wie in het kader van het Vlaamse
MAP derogatie wenst aan te vragen, moet sowieso zijn grasland in
het voorjaar scheuren. De huidige
Belgische wetgeving stelt beperkingen op het scheuren van
grasland enkel indien deze bestemd is
voor de voederproductie. Op zand en lössgronden mag gescheurd
worden tussen 1 februari en 10
mei, dit heeft de landbouwer de kans nog één snede te oogsten
alvorens onderploegen. Op klei- en
veengronden mag gescheurd worden tussen 1 februari en 15
september. Voorwaarde is wel dat
daarna direct een relatief N-behoeftig gewas verbouwd wordt. Op
kleigronden mag men gras
eveneens scheuren tussen 1 november en 31 december op voorwaarde
dat het eerst volgende
gewas geen grasland is (Velthof, 2005).
Vanggewas
Verder kan men een vanggewas installeren in de nazomer12 waarbij
de N-uitloging wel tot 60% kan
afnemen (Hatch et al., 2003). In een proef van Eriksen et al.
(2008) werd zelfs een reductie van 85%
waargenomen na installeren van raaigras (60 kg N/ha t.o.v. 9 kg
N/ha). Deze uitgesproken reductie (p
< 0,001) werd veroorzaakt door een combinatie van enerzijds
een lagere nitraatconcentratie in het
percolaat versus een onbedekte bodem (8 t.o.v. 36 mg NO3- -N/l),
en anderzijds een kleiner drainage
volume. Hansen et al.(2007) bekwamen uit hun onderzoek dat
gerst/Italiaans raaigras als vanggewas
na grasklaver het uitlogen reduceerde met 163-320 kg N/ha t.o.v.
braakland, wat een reductie van
95-99% impliceerde. Engels raaigras reduceerde in dit onderzoek
uitloging met 34-86 kg N/ha,
corresponderende met een reductie van 66 en 80%.
12 Wanneer het vanggewas later wordt ingezaaid, is de opbrengst
en N-opname niet hoog meer.
-
18
Keuze volggewas
Het is het aangewezen na scheuren een N-behoeftig13 gewas te
installeren. Hier wordt voederbiet
naar voor geschoven als een goeie opener omdat hij veel van de
nutriënten uit de ondergeploegde
zode kan opnemen (Nevens, 2003; Russchen, 2005; Bommelé, 2007).
Hij kan wel meer dan 300 kg
N/ha jaar opnemen omwille van zijn lange groeiseizoen, diepe
wortelstelsel en hoge opbrengsten
(Nevens, 2003). Als bietenkoppen op het veld blijven liggen,
zorgen die maar voor een klein
additioneel uitlogingsverlies van 25-40 kg N/ha (Hatch et al.,
2003). Toch moeten we stellen dat voor
een landbouwer vooral de economische waarde van het gewas
belangrijk is. Voederbieten zijn in dit
opzicht slechts van ondergeschikt belang in België en de rest
van West-Europa, omdat ze
arbeidsintensief zijn in vergelijking met bvb. kuilmaïs (FOD,
2009). Vaak beslaan gramineeën een
groot aandeel van de akkerperiode van een wisselbouwsysteem
(Robson et al., 2002). Toch dient
vermeld dat deze combinatie in feite niet ideaal is. Een
overvloedige aanwezigheid van nutriënten in
de bodem verhoogt het risico op uitloging bij het verbouwen van
granen omdat ze een gelijkaardige
bewortelingsdiepte en -habitat als grassen hebben. Verder zijn
ze vaak vatbaar voor dezelfde plagen
en ziekten als grassen, en kunnen ze zorgen voor een toename van
probleemonkruiden waaronder
duist ( Alopecurus myosuroides Huds.), en voor graanopslag
zorgen.
Te hoge N-opname door suikerbieten zal dan weer resulteren in
negatieve effecten op de
suikerextractie. Voor aardappelen vond Bommelé (2007) dat het
versgewicht en de N-opname
positief gecorreleerd was met de aanwezige minerale N in de
bodem. Een hoge hoeveelheid
minerale N ging echter ook gepaard met een uitgesproken stijging
van het percentage aardappelen
met schurft. Omdat voor aardappelen de piek van maximale groei
in de tijd later viel dan de
maximale minerale N vrijstelling uit de bodem, bleef na de oogst
nog heel wat residuele N in de
bodem achter. Ook bij andere gewassen werden hoge residuele N
waarden gevonden, wat het
belang van een snelgroeiend vanggewas die de oppervlakkige
N-NO3- kan recupereren, benadrukt
(Johnston et al., 1994; Nevens & Reheul, 2002; Eriksen et
al., 2008). Vanuit milieukundig opzicht is
het inzaaien van gras na scheuren van grasland een goede optie.
De installatie van grasklaver is
minder aangeraden omwille van het reeds eerder vermelde feedback
mechanisme (Bommelé, 2007).
N-bemesting van het volggewas
Men kan ook de N-bemesting van het gewas volgend op het
scheuren, verlagen (Eriksen, 2001;
Nevens & Reheul, 2002; Bommelé, 2007). De Nederlands
wetgeving stelt dat slechts extra N aan het
volggewas mag toegediend worden, wanneer dit gerechtvaardigd is
via staalname (Velthof, 2005).
Een studie aangehaald in Nevens & Reheul (2002) vond dat het
vaak zeer moeilijk is om het eerste
jaar na omploegen onder de 90 kg NO3- -N/ha drempelwaarde te
blijven. Enkel bij het achterwege
laten van N-bemesting van de kuilmaïs, was het mogelijk om onder
deze waarde te blijven. Hierbij
dient vermeld dat de maïsopbrengst optimaal bleef.
Organische bemesting geeft aanleiding tot grotere
uitlogingsverliezen dan minerale bemesting
(Thomsen et al., 1993 in: Eriksen, 2001). Eriksen (2001) vond
dat het toedienen van minerale N aan
granen, volgend op grasland de nitraatuitloging meer beïnvloedde
dan de graslandvoorgeschiedenis.
Hij vond voor de drie jaren volgend op scheuren een zeer
significant effect (p < 0,001) van minerale
N-bemesting op de uitloging van nitraat.
13 Het N-bemestingsadvies van dergelijke gewassen is groter dan
de extra mineralisatie ten gevolge van het gescheurd grasland. Uit
modelberekeningen wordt deze extra mineralisatie in de periode
april t.e.m. augustus geraamd op 120 kg N/ha (Velthof, 2005).
-
19
Conclusie:
We kunnen stellen dat de kleinste N-verliezen zullen optreden
bij het omploegen van (1) jong
grasland, (2) in de lente en (3) wanneer onmiddellijk na
omploegen een nieuw gewas wordt
geïnstalleerd: hoe langer zijn groeiseizoen, hoe meer N-export
en hoe minder gevaar op N-
verliezen.
De grootte van de N verliezen is sterk afhankelijk van het
management.
2.6 Akkerbouwfase
2.6.1 Productiviteit TA t.o.v. PA
Nevens & Reheul (2001) vonden dat vergeleken met maïs in
monocultuur een rotatie hogere DS- en
N-opbrengsten opleverden. Er was dus minder N-bemesting vereist
om economisch optimale
opbrengsten te verkrijgen. Bij het vergelijken van TA en PA,
bemerkten Nevens & Reheul (2002) dat
hoge N-bemesting het effect van wisselbouw maskeerde. Terwijl TA
steeds de bovenhand haalde
t.o.v. PA, was dit des te uitgesprokener bij lage N bemesting.
Terwijl bij het weglaten van bemesting,
korrelmaïs onder TA een relatieve meeropbrengst genoot van 35%
t.o.v. PA, was dit bij een
bemesting van 180 kg N/ha slechts 2%. Dit impliceerde een
gemiddelde jaarlijkse NFRV van 82 kg
N/ha uitgemiddeld over de 9 jaar durende proef. Het eerste jaar
na scheuren van TG werden hoge
opbrengsten maïs waargenomen, bijna onafhankelijk van het
N-bemestingsniveau. Het eerste jaar na
scheuren behoefde dus in principe geen N-bemesting. In de
daaropvolgende jaren echter waren er
wel significante verschillen in opbrengst waar te nemen tussen
de verschillende bemestingsniveaus,
en ook het voordeel van TA op PA zwakte af, maar bleef wel
aanwezig. Algemeen wordt gesteld dat
N-toediening na scheuren van grasland gereduceerd kan worden met
60 tot 100 kg N/ha, en dat in
het eerste jaar na scheuren het volledig achterwege laten ervan
mogelijk is (Nevens & Reheul, 2002).
Bullock (1992) vond dat maïs in 2-jaarlijkse rotatie met
sojaboon, een meeropbrengst van 5 tot 20%
kon realiseren t.o.v. een monocultuur maïs. Toediening van
meststoffen of pesticiden kon dit verschil
niet volledig overbruggen.
Nevens (2003) vond in bepaalde jaren van zijn onderzoek (1991 en
1993 respectievelijk), dat het
kolfaandeel op de totale DS-opbrengst significant (p < 0,01)
hoger was voor maïs verbouwd als
onderdeel van een rotatiesysteem, dan voor maïs verbouwd in
monocultuur. Deze waarden
convergeerden bij toenemende minerale N-bemesting.
Een onderzoek van Christensen et al. (2009) bestudeerde het
effect van de leeftijd van TG op de
opbrengst van het volggewas. De graanopbrengst van de gerst
steeg met de leeftijd van het TG
voorafgaand aan de gerst, in het geval geen N-bemesting werd
aangewend. Eriksen et al., (2006)
vonden dat de stro-opbrengst van tarwe daalde, bij toenemende
leeftijd van het grasland.
Toenemende minerale N-bemesting(> 90 kg N/ha) echter gaf
hogere graanopbrengsten en
elimineerde het effect van leeftijd volledig. Ook de
stikstofinhoud van de granen was hoger naarmate
het TG ouder was. Toch had toediening van minerale N een grotere
invloed op N-inhoud. Nevens
(2003) vond dat kuilmaïs in rotatie respectievelijk 155, 56 en
15% meer N/ha exporteerde t.o.v. PA bij
een bemestingsniveau van 0, 75 en 180 kg N/ha/jaar.
-
20
2.7 Nitraatresidu
Onder nitraatresidu verstaan we de hoeveelheid reststikstof (kg
NO3--N/ha) die onder de vorm van
nitraat in het bodemprofiel (0-90 cm), in de referentieperiode 1
oktober-15 november achterblijft.
De Vlaamse Regering stelde in 2000 een wet op waarbij in deze
referentieperiode niet meer dan 90
kg NO3--N/ha in de bovenste 90 cm van het bodemprofiel mag
aanwezig zijn. Hoe hoger de
nitraatresiduwaarden in het najaar, hoe groter het risico op
nitraatuitspoeling in de daaropvolgende
winter. Dit omwille van het duidelijk verband tussen het
nitraatresidu in de bodem op het eind van
het groeiseizoen en het risico op uitspoeling van nitraten naar
bodem- en oppervlaktewater in de
daaropvolgende winter. Mestbank (2010) rapporteerde op basis van
de staalname van de Mestbank
dat in 2009 een gemiddeld residu van 85 kg NO3- -N/ha werd
gevonden bij installatie van Italiaans
raaigras of tijdelijk grasland, na kuilmaïs op een zandbodem.
Zonder vanggewas was het gemiddeld
residu 95 kg NO3- -N/ha.
Vanaf 2010 werd Vlaanderen afgebakend als risicogebied.
Overschrijding van de drempelwaarde
resulteerde aanvankelijk in sensibiliserende maatregelen. Vanaf
een waarde van 150 kg NO3--N/ha,
werden boetes toegepast. Vanaf 2011 echter werden bijkomende
maatregelen toegevoegd: hoe
hoger de overschrijding, des te hoger de maatregel in kwestie
(VLM, 2011 a).
Heel wat factoren beïnvloeden de grootte van dit nitraatresidu.
Naast ligging van het perceel, het al
dan niet toepassen van derogatie, de gewassoort, het bodemtype
en het tijdstip van staalname, zijn
ook klimatologische factoren tijdens het groeiseizoen
(temperatuur en neerslag) in sterke mate
bepalend voor het nitraatresidu.
Gewassen met een lang groeiseizoen zoals bieten, leiden over het
algemeen een tot een lager
nitraatresidu. Na korrelmaïs werd door de Mestbank (2010) een
gemiddelde waarde van
nitraatresidu bekomen van 91 kg NO3--N/ha voor 2009, terwijl
voor suikerbiet een residu van 60 kg
NO3--N/ha en voor voederbiet een residu van kg NO3
--N/ha werd gevonden. Ook de verdeling van het
nitraatresidu over het bodemprofiel werd beïnvloed door de
gewassoort (worteldistributie). Na
kuilmaïs was de procentuele verdeling van het nitraatresidu
bekomen aan de hand van de controles
door de Mestbank over de 3 bodemlagen voor het jaar 2009 in
zandleemgrond respectievelijk 48% in
de diepte 0-30 cm, 32% in 30-60 cm en 21% in 60-90 cm. Over het
algemeen werden hogere residu’s
waargenomen in de zwaardere bodems.
Uit de staalnamecampagne van de Mestbank bleek dat TG gemiddeld
genomen een iets lager
nitraatresidu had dan PG. Voor 2009 vond men in TG een residu
van 70 kg NO3--N/ha en in PG een
residu van 92 kg NO3--N/ha. Voor de jaren 2008 en 2007, was het
nitraatresidu na TG telkens 48 kg
NO3--N/ha, terwijl dit in PG 57 kg NO3
--N/ha en 56 kg NO3--N/ha was. De reden hiervan is dat TG
veelal gemaaid wordt, waarbij nutriënten worden afgevoerd. Bij
PG, dat meer beweid wordt, wordt
de N uitgescheiden via de mest slecht benut door de grasplant
(20%). De hogere waarden voor 2009
versus 2008 en 2007 waren het gevolg van de zeer droge zomer in
2009, die resulteerde in een
groeistop van het gras, waarbij dus ook geen N-opname
gebeurde.
Ook Nevens (2003) observeerde na het scheuren van drie jaar oud
begraasd grasland “een niet
onbelangrijk risico op grote hoeveelheden overblijvende NO3--N
in de bodem na de maïsoogst in het
eerste jaar na scheuren”. In het tweede en derde groeiseizoen na
scheuren was dit risico echter nihil.
-
21
Het toepassen van derogatie blijkt uit resultaten van de
Mestbank van 2008 en 2009 niet eenduidig
te leiden tot hogere nitraatresidu’s.
-
22
3 Materiaal en methoden
3.1 Hypothese en onderzoeksvragen
Met deze thesis wensen we te weten te komen wat de invloed is
van het scheuren van grasland op
de DS-opbrengst van kuilmaïs in de akkerbouwfase van een
wisselbouwsysteem. De hypothese is dat
zowel de duur van de graslandperiode als het beheer ervan
bepalend zullen zijn voor de
gewasprestaties tijdens de akkerbouwfase. In wat volgt zal het
tijdelijk of permanent karakter samen
met het toegepaste beheer en bemestingsregime van de
graslandfase aangeduid worden met de
term voorgeschiedenis. We gingen na in welke mate de
voorgeschiedenis bepalend is voor de DS-
opbrengst in de akkerbouwfase. Verder onderzochten we het effect
van het N-bemestingsniveau
van de kuilmaïs in de akkerbouwfase op de DS-opbrengst van die
maïs. Hiervoor werden N-trappen
aangelegd in de akkerbouwfase. We vragen ons ook af of er een
zekere interactie bestaat tussen de
voorgeschiedenis en dit bemestingsniveau. Verder wensen we ook
de tijd na scheuren in rekening te
brengen. Daarom werd de proef drie jaar na het scheuren van het
grasland aangehouden. Sowieso
zal de N-nalevering uit het grasland een dalend verloop kennen
i.f.v. de tijd na scheuren (Nevens,
2003; Bommelé, 2007). Met de parameter NFRV wensen we deze
dalende trend verder te
kwantificeren. Wellicht zal er enige mate van interactie bestaan
tussen de tijd na scheuren van het
grasland en de voorgeschiedenis. Ook tussen tijd en N-bemesting
verwachten we interactie. Met
name in het eerste jaar na het scheuren van het grasland
verwachten we dat een nulbemesting de
agronomisch meest verantwoorde bemesting zal zijn (Nevens,
2003).Ten slotte gingen we ook na of
er een verschil in kolfaandeel was bij maïs verbouwd in rotatie
versus monocultuur.
De onderzoeksvragen luiden:
- Hoeveel groter en langer is de nalevering van N uit permanent
begraasd grasland in
vergelijking met tijdelijk grasland?
- Levert begraasd tijdelijk grasland meer en langer N dan
gemaaid tijdelijk grasland?
- Hoe groot is het effect van een verlaagde N-bemesting of het
toepassen van een
maairegime in het permanent grasland tijdens het jaar
voorafgaand aan het scheuren?
- Wat is de aanbevolen bemesting in de akkerbouwfase na scheuren
van grasland?
- Hoeveel groter is het nitraatresidu in de referentieperiode 1
oktober-15 november na PG
versus TG en PA?
3.2 Proefperceel en proefopzet
Het proefperceel waarop de proef M04.02 werd aangelegd, gelegen
in de Proefhoevestraat te Melle
(55°59’ N, 03°49’ O, 11 m boven zeeniveau), wordt
gekarakteriseerd door een klei (< 2µm), silt (2-20
µm), fijn zand (20-200 µm) en grof zand (200-2000 µm)
bodemsamenstelling van respectievelijk 86,
116, 758 en 40 g/kg. We klasseren het perceel bijgevolg onder de
bodemtextuurklasse zandleem.
De proefopzet werd om praktische redenen niet als een klassieke
blokkenproef en ook niet als een
split factor design aangelegd. Indien we de proef als een
blokkenproef zouden aangelegd hebben,
zou iedere combinatie voorgeschiedenis:N-trap random verdeeld
liggen binnen het perceel, wat in
-
23
termen van maaien en begrazen praktisch gezien onmogelijk was.
Zodoende zullen er in wat volgt
mogelijke blokkeneffecten aanwezig zijn waarmee we geen rekening
hebben gehouden. Verder werd
het perceel als homogeen beschouwd en van die aard dat er geen
vruchtbaarheidsgradiënt aanwezig
was.
3.3 Opzet graslandfase
De proef M04.02 werd opgedeeld in 6 percelen van 67,5 op 12
meter. In figuur 3.1 staat het
proefplan van de graslandfase. Ieder perceel kreeg een
verschillend management. Het proefperceel
was van 1966 tot 1998 permanent akkerland, waarop maïs werd
verbouwd. Het perceel PA bleef al
die tijd akkerland. In 1999 werd het PG aangelegd, in 2004 het
TG en in 2008 werd alles gescheurd.
be
ukje
s b
eu
kje
s b
eu
kje
s b
eu
kje
s b
eu
kje
s b
eukje
s b
eu
kje
s
PG1
PG2
PG3
67,5 m
2,5 m
12 m
PA
TG1
TG2
Figuur 3.1: Proefplan van het proefperceel M04.02 in de
graslandfase. PA (Permanent Akkerland),
TG1 (Tijdelijk Grasland gemaaid), TG2 (Tijdelijk Grasland
begraasd), PG1 (3j begraasd waarvan 2j
NPK + 1j PK), PG2 (2j begraasd + 1j gemaaid, 3j NPK) en PG3 (3j
begraasd + NPK).
3.3.1 Permanent grasland (PG)
Op 9 september 1999 werden de percelen PG1, PG2 en PG3 ingezaaid
met Engels raaigras (Palmer 60
kg/ha) en roodzwenkgras (Pernille 24 kg/ha). Hierin werden
klavergenotypen geplant (1
genotype/m²) in het kader van een onderzoek. De percelen TG1,
TG2 en PA bleven in die periode
akkerland, waarop kuilmaïs verbouwd werd. De percelen PG1, PG2
en PG3 bleven grasland tot in
2008 en kunnen we bijgevolg beschouwen als permanent grasland.
Het PG werd gedurende de
periode 2004-2008 begraasd door vaarzen, tenzij anders vermeld
in tabel 3.1. Het beheer in de
laatste drie jaar van de graslandfase werd samengevat in tabel
3.1: het verschil tussen PG1, PG2 en
-
24
PG3 situeerde zich in het laatste jaar van uitbating. De
bemesting (NPK) waarvan sprake, werd
toegediend onder de vorm van kalkammonsalpeter (27% N),
tripelsuperfosfaat (45% P2O5) en
chloorpotas (60% K2O). In tabel 3.2 werd de verdeling van deze
jaarlijkse bemesting verder
toegelicht.
Tabel 3.1: Overzicht van beheer en bemesting van de percelen PG
in de drie jaren (2005, 2006 en
2007) voorafgaand aan het scheuren ervan. B: begraasd, M:
gemaaid.
2005 2006 2007
beheer bemesting beheer bemesting beheer bemesting
PG1 B NPK B NPK B PK
PG2 B NPK B NPK M NPK
PG3 B NPK B NPK B NPK
Tabel 3.2: Overzicht van de jaarlijkse NPK bemesting van de
percelen PG in de drie jaren (2005,
2006 en 2007) voorafgaand aan het scheuren ervan (uitgedrukt in
kg N/ha, kg P2O5/ha en kg
K2O/ha).
Tijdstip\ bemesting N P K
Basis 50 100 100
Na omloop 1 50
Na omloop 2 50 100
Na omloop 3 50
3.3.2 Tijdelijk grasland (TG)
Op 3 september 2004 werden TG1 en TG2 ingezaaid met grasklaver
(40 kg/ha Lolium perenne cv.
Plenty en 5 kg/ha Trifolium repens cv. Merwi). TG1 kende een
maaibeheer, waarbij het maaisel werd
afgevoerd, TG2 werd begraasd in een omweidingssysteem. Het
bemestingsregime dat voor de jaren
2005, 2006 en 2007 hetzelfde was, werd samengevat in tabel 3.3.
N werd toegediend als
kalkammonsalpeter (27% N), P werd toegediend als
tripelsuperfosfaat (45% P2O5) en K werd
toegediend als chloorpotas (60% K2O).
Tabel 3.3: Jaarlijks bemestingsregime van NPK voor de percelen
TG1 en TG2 in de jaren 2005, 2006
en 2007 (uitgedrukt in kg N/ha, kg P2O5/ha en kg K2O/ha).
Perceel\ meststof N P K
TG1 Basis Na S1 Na S2 Na S3 Na S4
300 80 70 70 40 40
120 300 150
150
TG2 Basis Na omloop 1 Na omloop 2 Na omloop 3
200 50 50 50 50
100 200 100
100
-
25
3.4 Opzet akkerbouwfase
In figuur 3.2 staat het proefplan van de akkerbouwfase. Per
veldje staat de minerale N-bemesting
aangegeven (kg N/ha). De nummering van de afzonderlijke veldjes
was eerder van praktisch belang.
Voor de twee laatste proefjaren dient vermeld te worden dat
omwille van de bouw van een
windturbine, 13 veldjes verdeeld over de percelen PG1, PG2 en
PG3, verloren gingen. De verloren
gegane veldjes werden in het proefplan gemarkeerd. Dit had