Biologische landbouw scoort algemeen significant beter inzake nitraatstikstofresidu dan de gangbare teelt. Deze erkenning is echter geen vrijgeleide, maar stelt de biologische sector des te meer voor een belangrijke verantwoordelijkheid. Via het demoproject willen we biologische boeren handvaten aanbieden om de N-efficiëntie van hun bedrijfssysteem verder te optimaliseren met als dubbele win: een stabielere opbrengst én een lager nitraatstikstofresidu in het najaar. In dit nieuwsbericht geven we graag wat meer info over de natuurlijke mechanismen achter plantenvoeding en stikstofbeschikbaarheid en de huidige stand van zaken van het project.

De natuurlijke mechanismen achter plantenvoeding en stikstofbeschikbaarheid

Mineralisatie versus immobilisatie, vrijstelling versus vastlegging van stikstof in de bodem – een achtergond

Kenmerkend voor de biolandbouw is het inzetten van organische bemesting om het bodem-plantsysteem te voeden. Daar hoort ook de groenbemesting bij! Bij organische bemesting hangt de beschikbaarheid van stikstof voor het gewas dus grotendeels af van de activiteit van het bodemleven. Bij afbraak van vers organisch materiaal (mest, gewasresten) door het bodemleven worden namelijk minerale voedingsstoffen vrijgesteld. Er treedt mineralisatie op door toedoen van afbraak. Stikstof komt vrij in de vorm van ammonium (NH4+) , dat bij een voldoende hoeveelheid zuurstof wordt omgezet naar nitraat (NO3-), alweer door toedoen van bodemleven (nitrificerende bacteriën; zie Figuur 1).

Bij afbraak van vers organisch materiaal hoort ook opbouw van organische stof in de bodem. Het bodemleven, het type dat zich voedt met vers organisch materiaal, bouwt zich op en een gedeelte van de afbraakproducten wordt gestabiliseerd, door binding aan klei of in de beslotenheid van de bodemstructuur, of door omvorming tot weinig afbreekbare verbindingen. Deze omvorming van vers organisch materiaal naar bodemorganische stof noemen we humificatie.

Er is  daarnaast ook bodemleven dat gevoed wordt met wat planten aan organische koolstofverbindingen in de wortelomgeving uitscheiden. Op zijn beurt voorziet dat bodemleven de plant van voedingstoffen ontsloten uit organische stof en de minerale fractie van de bodem. Dit is mineralisatie gebaseerd op symbiose of samenwerking tussen plant en bodemleven. Bijzonder is dat vlinderbloemige planten naast opname van stikstof uit de bodemoplossing ook van stikstof voorzien worden door de bacteriën in wortelknolletjes die stikstof uit de lucht (N2) vastleggen (N-fixatie, ook een vorm van symbiose).

Stikstof die in minerale vorm als ammonium en nitraat in de bodem voorkomt is goed opneembaar door het gewas, maar het bodemleven gaat evenzeer deze minerale stikstof benutten. Dit noemen we N-immobilisatie, het tegengestelde proces van N-mineralisatie.

Hoe kunnen we in het labo inschatten in welke mate stikstof potentieel vrij komt voor de plant?

Stikstof komt via verschillende manieren potentieel beschikbaar voor het gewas:

1. minerale stikstof in de bodem(oplossing)
2. stikstof vrijgesteld bij aanvoer en afbraak van vers organisch materiaal
3. stikstof die beschikbaar komt door symbiose of samenwerking van de plant met het bodemleven in de wortelomgeving

Ook voor andere voedingselementen dan stikstof gaat dit op. Door bodem in het labo in een waterige oplossing te brengen met en zonder toevoeging van suiker en door voor en na deze incubatie de beschikbaarheid aan minerale voedingsstoffen te bepalen, kunnen we een onderscheid maken tussen deze drie vormen van potentiële beschikbaarheid van voedingselementen (bio-elektronische metingen, Peter Vanhoof-methode). Voor een evenwichtige plantenvoeding en gezonde gewasontwikkeling is een zo groot mogelijke beschikbaarheid (procentueel) vanuit symbiose wenselijk (zie (3.)).

Een snelwerkende bemestingsvorm als drijfmest toegediend aan een bodem genereert bijvoorbeeld een onmiddellijk N-beschikbaarheid, deels door de aanwezigheid van minerale stikstof in het product (1.) en deels door vrijstelling van stikstof uit een makkelijk afbreekbare fractie van het organisch materiaal (2.). Traag werkende organische bemestingsvormen als stalmest dragen meer bij aan de organische stof voorziening. Een beperkt deel van de aangebrachte stikstof is onmiddellijk beschikbaar (1. en 2.) maar het merendeel komt pas na afbraak en omvorming van het organisch materiaal beschikbaar voor het gewas door toedoen van een symbiose met het bodemleven (3.).

Monitoring van 10 praktijkpercelen

Een voldoende beschikbaarheid van stikstof is van belang voor een voldoende gewasontwikkeling maar een overmatige beschikbaarheid kan ook leiden tot te hoge nitraatstikstofresidu’s in het najaar. Gemiddeld gezien zijn de nitraatstikstofresidu’s lager in biologische dan in gangbare teeltsystemen. In dit project trachten we door bepaling van de bodemkwaliteit en monitoring van de beschikbaarheid aan voedingsstoffen een verklaring te geven aan de gewasontwikkeling, de stikstofopname en nitraatstikstofresidu’s. De bijdrage van de bemesting komt daarbij ook in beeld. In totaal worden 10 percelen gemonitord (zes akkerbouw-/groentepercelen, twee aardbeipercelen en twee groentepercelen onder afdekking).

Op drie tijdstippen tijdens het seizoen (T1, T2 en T3) worden daarvoor staalnames uitgevoerd gedurende twee jaar: voor bemesten en bodembewerking, in een jong stadium van de teelt en bij oogst. Telkens wordt de minerale stikstofvoorraad in de het bodemprofiel gemeten (bodemlagen 0-30, 30-60 en 60-90 cm). Bij de eerste staalname wordt ook de bodemkwaliteit van de 0-30 cm laag uitgebreid gekarakteriseerd door bepaling van de zuurtegraad (pH-KCl), het organische stofgehalte, de koolstof/stikstofverhouding van de organische stof, de  beschikbare voedingsstoffen in minerale vorm en de uitwisselingscapaciteit voor kationen (CEC, bindingscapaciteit voor kationen, de positief geladen minerale voedingselementen).

Bij de tweede staalname (T2) wordt voor de 0-30 en 30-60 cm bodemlagen via bio-elektronische metingen de potentiële beschikbaarheid aan voedingsstoffen bepaald, uitgaande van wat aan voedingsstoffen reeds in oplossing is in het bodemvocht, wat nog kan vrijgesteld worden na afbraak van recent aangebracht organisch materiaal en wat beschikbaar kan komen via symbiose tussen bodemleven en gewas.

Akkerbouw-/groentepercelen, toelichting eerste resultaten

Inagro volgt gedurende twee jaar zes percelen op, verspreid over Vlaanderen. Deze werden al eens twee jaar eerder opgevolgd binnen een ander project (N-optimabio). Perceel 1 en 6 liggen in het Antwerpse. Perceel 3 in Oost-Vlaanderen. De overige drie percelen liggen in West-Vlaanderen.

Twee van deze percelen hebben dezelfde hoofdteelt bloemkool en grasklaver als voorteelt wat het interessant maakt om al even enkele resultaten ervan toe te lichten en te vergelijken. Op perceel 6 gaat het om een vroege teelt van bloemkool waarvoor de grasklaver al in het najaar werd ondergewerkt door oppervlakkig te ploegen (15 cm diep, begin november). Op perceel 4 is het een latere teelt. De grasklaver werd er in het voorjaar vernietigd met de mulchfrees (4-5 cm diep, eind mei).

De bodemtextuur van deze twee percelen is eveneens gelijk (zandleem, zie Tabel 1). In de veronderstelling dat het kleigehalte min of meer gelijk is, zou je dan met een veel hoger percentage organische stof voor perceel 6 verwachten dat de CEC ook hoger is dan bij perceel 4. Kationenuitwisselingscapaciteit of CEC houdt namelijk verband met de aanwezigheid van kleimineralen met negatief geladen bindingsplaatsen en met de aanwezigheid van organische stof dat zowel positief als negatief geladen bindingsplaatsen heeft. Een bodem met een hoge CEC kan meer kationen binden en heeft zo een potentieel hogere vruchtbaarheid.

De CEC van beide percelen is echter van dezelfde grootteorde. De zeer hoge C:N-verhouding (koolstof:stikstof-verhouding) van de organische stof in perceel 6 duidt dan op een minder vlotte afbraak en omvorming van organisch materiaal wat resulteert in een mindere kwaliteit van de bodem organische stof met minder negatief geladen bindingsplaatsten. Daarmee heeft  de bodem van perceel 6 bij een hoog organische stofgehalte een relatief lage CEC.

Voor beide percelen zien we ook nog een sterke toename van de minerale stikstofvoorraad tussen het eerste en het tweede staalnametijdstip (bij aanvang en tussentijds; zie Tabel 2). Dit houdt verband met mineralisatie van stikstof uit de bodem organische stof maar ook door de werking van de toegepaste snel werkende bemestingvormen, dunne fractie en/of N-houdende organische hulpmeststof. Perceel 4 werd bemest met 30 ton/ha dunne fractie varkensdrijfmest (111 kg Ntot/ha) in combinatie met 16 ton/ha runderstalmest (104 kg Ntot/ha). Bij planten werd nog organische korrelmeststof toegediend (30 kg Ntot/ha). Op perceel 6 werd 30 ton/ha runderstalmest toegediend (199 kg Ntot/ha) en bij planten werd ook nog een organische korrelmeststof toegepast (100 kg Ntot/ha).

De bio-elektronische metingen op het tweede staalnametijdstip duiden daarbij op een beperkt potentieel wat betreft de beschikbaarheid van voedingsstoffen uit afbraak van recent aangebracht organisch materiaal (zie Figuur 2). Voor perceel 4 is er een zeer hoge potentiële beschikbaarheid vanuit symbiose, terwijl op perceel 6 de plant voornamelijk gevoed zal worden vanuit de zeer grote voorraad aan minerale voedingsstoffen (zouten) aanwezig in de bodem(oplossing).

De zeer beperkte potentiële beschikbaarheid aan voedingsstoffen uitgaande van symbiose op perceel 6 is wellicht gerelateerd aan de minder vlotte afbraak en omvorming van aangebracht organisch materiaal via de basisbemesting en de ingewerkte grasklaver. De sterke daling van de minerale stikstofvoorraad in het bodemprofiel tussen het tweede en het derde staalnametijdstip (tussentijds en bij oogst) houdt nog niet voor de helft verband met de N-opname door het gewas en gezien de droogte in deze periode is ze voor het overige deel te relateren aan N-immobilisatie.

Aardbeipercelen

Door Proefcentrum Pamel worden twee aardbeipercelen opgevolgd. Eén perceel gelegen in Vlaams-Brabant op lemige grond en één perceel in Oost-Vlaanderen gelegen op een zanderige bodem. Deze percelen worden gedurende twee jaar opgevolgd en ook de voorteelt en nateelt wordt meegenomen.

Beide bedrijven werkten met een groenbemester als voorteelt. Het eerste staalname tijdstip (T1) was voor het inwerken van de groenbemester en voor bemesting. T2 werd genomen na het aanplanten van het plantgoed. In het najaar eind oktober/begin november zal de derde staalname volgen. Als de resultaten van deze analyses binnen zijn zal er uitgebreider gecommuniceerd worden over de resultaten.

In 2024 zullen er ook nog drie staalname tijdstippen worden ingepland, bij aanvang van hergroei van het gewas (maart), na oogst van de aardbeien en rond eind oktober/begin november 2024.

Percelen met groenten onder afdekking

PCG volgt gedurende twee jaar twee percelen met onverwarmde tunnelteelten op. Perceel 7, met een zandige bodemtextuur, is gelegen in Oost-Vlaanderen. Perceel 8 ligt in West-Vlaanderen en heeft een zandleemtextuur. De teelten zijn dit jaar op beide percelen vergelijkbaar. In het voorjaar, toen de eerste stalen genomen werden, werden hier nog bladgewassen geteeld. Vervolgens werden beide percelen opgeplant met tomaat. Op perceel 7 werd voor de opplant (eind april) boerderijcompost (4 à 5L per m²) aangevoerd. Perceel 8 werd in april bemest met een mengsel van stalmest en compost (beide aan 5 à 6 kg/m²). Midden mei werd hier opgeplant en ontving elke plant 5g OPF (organische korrelmeststof). Afhankelijk van het weer, zullen de tomatenteelten aan blijven liggen tot oktober/begin november. Communicatie over de resultaten van deze percelen gebeurt ook in een volgende update.

Eenvoudige 'boerenproeven' die op het bedrijf tonen hoe stikstofmineralisatie te beïnvloeden

Naast monitoring van praktijkpercelen is een ander groot deel van het project het demonstreren van hoe biologische landbouwers de N-dynamiek op hun percelen actief kunnen aansturen en afstemmen op de eigenlijke stikstofbehoefte van de teelt(en) op het perceel.

In samenwerking met een akkerbouwer/groenteteler, legde Inagro daarom dit jaar een proef aan waarbij twee stroken (met en zonder voorjaarsgroenbedekker) worden vergeleken tijdens het seizoen (bonenteelt). Daarnaast wordt samen met een veeteler een proef uitgevoerd, waarbij een verschillende bemestingskeuze van maïs na grasklaver vergeleken wordt (variatie in dosis en type; stalmest, drijfmest of combinatie). Ten slotte wordt bij een korte keten groenteteler die onderzaai van een soortenrijke groenbedekker in knolselder beoogt om o.a. een langer groeiseizoen te hebben, een vergelijkende proef aangelegd.

Op één van de aardbeipercelen die opgevolgd wordt bij het monitoring gedeelte, werd ook een proef aangelegd. Een klein deel van het perceel werd na het inwerken van de grasklavergroenbemester niet bemest met stalmest, maar zal in het voorjaar via fertigatie worden bijbemest volgens gewasbehoefte.

Uitgebreide demoproeven op de proefcentra

Ook worden door de proefcentra uitgebreidere wetenschappelijke proeven aangelegd. Inagro onderzoekt in 2023 op haar proefbedrijf of verschillende types van vaste mest als voorjaarsbemesting  voor knolselder (gelijke dosis van 177,5 kg Ntot/ha na advies) een verschillend effect hebben op de stikstofevolutie en daarmee de gewasontwikkeling en het nitraatstikstofresidu onder andere. En of een extra bijbemesting van grootteorde 50 eenheden N/ha bij planten of tijdens de teelt een meerwaarde biedt (organische korrel).

Proefcentrum Pamel vergelijkt een najaarsbemesting met stalmest (24 ton/ha) in combinatie met een beperkte hoeveelheid korrelmeststof (25 kg N/ha) met een nulbemesting. Beide percelen hadden als voorteelt een meerjarige grasklaver (mulchbeheer, half augustus vernietigd), gevolgd door een aanplant van aardbei op ruggen (eind augustus). Op de percelen waar een nulbemesting in het najaar wordt gehanteerd zal in het voorjaar worden bemest via fertigatie. Ook de invloed van een groenbemester tussen de aardbeiruggen zal worden onderzocht.

PCG onderzoekt de invloed van verschillende types basisbemesting en bijbemesting op het stikstofverloop in de bodem in een tunnelteelt van paprika. Als basisbemesting worden bokashi en compost vergeleken, al dan niet aangevuld met korrel (OPF of biomix). Een probleem met de watergift zorgde er echter voor dat deze tunnel onder water stond vlak voor planten (10 mei), na de toepassing van compost en bokashi, waardoor zo goed als alle stikstof uit de bovenste bodemlaag uitgespoeld werd. De objecten die naast compost ook een basisbemesting met korrel kregen, werden kort hierna bemest met 100 eenheden N biomix of OPF. Dit laat toe de snelheid en werkzaamheid van beide korrelmeststoffen te vergelijken. Midden juli werd een object dat OPF korrels als startmeststof kreeg, bijbemest met OPF korrels (50 eenheden N) om de meerwaarde van bijbemesting te bepalen.

Meer info?
Jasper Vanbesien, Inagro, jasper.vanbesien@inagro.be
Koen Willekens, ILVO, koen.willekens@ilvo.vlaanderen.be
Sam Neefs, Proefcentrum Pamel, sam.neefs@vlaamsbrabant.be
Lisa Heyman, PCG, lisa.heyman@pcgroenteteelt.be
 

Onderzoek uitgevoerd in het kader van het Demoproject ‘Biobemestingspraktijk borgt goede waterkwaliteit’. Dit demonstratieproject wordt gefinancierd door de Vlaamse overheid en het Europees Landbouwfonds voor Plattelandsontwikkeling (ELFPO)

www.vlaanderen.be/pdpo