R u n d v e e
PraktijkRapport Rundvee 48
Effecten van fosfaat- en
stikstofoverschotten op grasland
Colofon
UitgeverAnimal Sciences Group / Prakijkonderzoek Postbus 2176, 8203 AD Lelystad Telefoon 0320 - 293 211 Fax 0320 - 241 584 E-mail info.po.asg@wur.nl Internet http://www.asg.wur.nl/po Redactie en fotografie Praktijkonderzoek © Animal Sciences Group
Het is verboden zonder schriftelijke toestemming van de uitgever deze uitgave of delen van deze uitgave te kopiëren, te vermenigvuldigen, digitaal om te zetten
of op een andere wijze beschikbaar te stellen.
Aansprakelijkheid
Animal Sciences Group aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele schade voortvloeiend uit het gebruik van de resultaten van dit
onderzoek of de toepassing van de adviezen
Bestellen
ISSN 0169-3689 Eerste druk 2004; oplage 200
Prijs € 17,50
Losse nummers zijn schriftelijk, telefonisch, per E-mail of via de website te bestellen bij de uitgever.
Referaat
ISSN 1570 – 8616. J.C. van Middelkoop, C. van der Salm, D.J. den Boer, M. ter Horst, W.J. Chardon, R.F. Bakker, R.L.M. Schils, P.A.I. Ehlert, O.F. Schoumans, ASG - divisie Praktijkonderzoek. Effecten van fosfaat- en stikstofoverschotten op grasland. 100 pagina's, 55 tabellen, 51 figuren In een veldproef op beweid grasland is onderzocht wat de landbouwkundige en milieukundige effecten zijn van 2 stikstofoverschotten en 3 fosfaatover-schotten. Na vijf jaar (1997-2001) was er een duidelijk effect van het fosfaatoverschot op het P-gehalte van het gras. Het fosfaateffect op de drogestofopbrengst was nog gering. Het
stikstofeffect op gewasopbrengst en gehalte was zoals verwacht. De P-toestand van de bodem (Pw, P-AL, P-ox, P-tot) vertoonde grote jaar-tot-jaar schommelingen en daalde over het algemeen bij het laagste fosfaatoverschot en steeg bij het hoogste fosfaatoverschot. Het uitspoelingsmodel ANIMO is gecalibreerd met meetresultaten. De gemiddelde verandering in P-toestand en de uitspoeling van fosfaat kon redelijk goed gesimuleerd worden.
Trefwoorden: stikstofoverschot, fosfaatoverschot,
grasland, beweiding, stikstof, fosfaat, fosfaattoestand, Pw, AL, ox, totaal, P-uitspoeling, modelberekeningen, ruimtelijke verdeling weidemest, ruimtelijke verdeling fosfaat
Abstract
ISSN 1570-8616. J.C. van Middelkoop, C van der Salm, D.J. den Boer, M. ter Horst, W.J. Chardon, R.F. Bakker, R.L.M. Schils, P.A.I. Ehlert, O.F. Schoumans ASG, Research Institute for Animal Husbandry. Effects of phosphorus and nitrogen surpluses on grassland. 100 pag, 55 tab, 51 fig. A field trial on grazed grassland was carried out to ascertain the agricultural and environmental effects of 2 nitrogen surpluses and 3 phosphate surpluses. After five years (1997-2001) there was a clear effect of the phosphate surplus on the P content of the grass, but the effect on the dry matter yield was still minor. The effect of nitrogen on crop yield and nitrogen content was as expected. The soil reserves of P (Pw, P-AL, P-ox, P-tot) fluctuated greatly from year to year; in general, however, under the lowest phosphate surplus they declined and under the highest phosphate surplus they rose. The ANIMO leaching model was calibrated with the results of the measurements. The model simulated the average change in P reserves and the leaching of
phosphate reasonably well.
Keywords: nitrogen surplus, phosphate surplus, grassland, grazing, nitrogen, phosphate, phosphate reserves, Pw, P-AL, P-ox, P-total, P
Effecten van fosfaat- en
stikstofoverschotten op grasland
Mei 2004
PraktijkRapport Rundvee 48
Effects of phosphorus and nitrogen
surpluses on grassland
J.C. van Middelkoop (Praktijkonderzoek van Animal Sciences Group)
C. van der Salm (Alterra)
D.J. den Boer (Nutriënten Management Instituut)
M. Ter Horst (Alterra)
W.J. Chardon (Alterra)
R.F. Bakker (Nutriënten Management Instituut)
R.L.M. Schils (Praktijkonderzoek van Animal Sciences Group)
P.A.I. Ehlert (Alterra)
Voorwoord
In het najaar van 1996 is het project “Effecten van verlaagde fosfaat- en stikstofoverschotten op grasland” gestart met de voorbereidingen voor een veldproef om lange termijn effecten van verlaagde fosfaat- en stikstofoverschotten op grasland te onderzoeken. Dit rapport geeft de resultaten van de eerste vijf proefjaren weer. De behandelingen in de proef zijn gebaseerd op het Mineralen Aangifte Systeem (MINAS) dat sinds 1998 van kracht is in Nederland. In 2003 is MINAS als sturingsinstrument om nutriëntenverliezen vanuit de landbouw te verlagen echter afgekeurd door het Europese hof. Een nieuw stelsel met gebruiksnormen wordt op dit moment ontwikkeld. Het niveau van deze normen is nog niet vastgesteld. De resultaten van de veldproef kunnen daarom nog niet naar het nieuwe stelsel vertaald worden. In de volgende rapportage zal hier aandacht aan besteed worden.
Het project “Effecten van verlaagde fosfaat- en stikstofoverschotten op grasland” is uitgevoerd in
samenwerkingsverband tussen het Praktijkonderzoek van de Animal Sciences Group (WUR) te Lelystad, Alterra (WUR) te Wageningen en het Nutriënten Management Instituut NMI te Wageningen.
Naast de auteurs van dit rapport hebben in de loop van de jaren veel mensen meegewerkt aan dit project: • Bij de opzet van het onderzoek en de eerste proefjaren zijn Theun Vellinga (destijds PV) en Oene Oenema
(destijds AB-DLO) betrokken.
• Geert André en Johan van Riel, statistici bij Praktijkonderzoek, hebben meegewerkt aan de opzet van de proef en de statistische verwerking van resultaten.
• Medewerkers van de praktijkcentra Aver Heino, Cranendonck, Zegveld en de Waiboerhoeve hebben zorg gedragen voor een goede uitvoering van de proef.
• Harm Everts, Klaas Sikkema en Teun Kraak (Praktijkonderzoek) en Hans Zweers, Antonie van den Toorn en Jaap Pankov (Alterra) hebben het veldwerk begeleid en uitgevoerd.
De veldproef heeft als demonstratie object gediend bij open dagen en excursies op de Praktijkcentra en in de loop van de jaren zijn er regelmatig artikelen verschenen in Praktijkkompas en andere vakbladen.
Het project is voor de WUR-instituten gefinancierd door het ministerie van LNV uit programmagelden. Voor het Praktijkonderzoek was dat programma “Duurzame Melkveehouderij” (PO-9), voor Alterra het “Mest en Mineralen Programma” (398). Voor NMI is het project gefinancierd door de Stichting Nutriënten Management (per 01-01-’02 Mineralen Meststoffen Federatie MMF).
Agnes van den Pol-van Dasselaar,
Sinds 1950 is het gebruik van minerale meststoffen en krachtvoer in de Nederlandse landbouw toegenomen waardoor de melkveehouderij kon intensiveren. Een gevolg van deze intensivering is dat de aanvoer op bedrijven de afvoer ver overtreft. Een aanzienlijk deel van dit nutriëntenoverschot hoopt zich op in de bodem, daarnaast treden er verliezen op naar de lucht (stikstof) en het grondwater en oppervlaktewater (stikstof en fosfor). De overheid heeft maatregelen opgelegd om de verliezen van stikstof (N) en fosfor (P) naar het milieu te
verminderen. Eén van die maatregelen is de invoering van het Mineralen Aangifte Systeem (MINAS) waarin de aan- en afvoer van N en P wordt bijgehouden en een maximaal N- en P-overschot is opgenomen waarbij geen heffing hoeft te worden betaald. Deze heffingvrije overschotten zijn in de loop van de tijd aangescherpt. De heffingvrije overschotten op grasland waren in 2003 180 kg N per ha per jaar (met uitzondering van droogtegevoelige zandgrond) en 20 kg fosfaat (P2O5) per ha per jaar. Het ligt in de bedoeling het MINAS in 2006 te vervangen door
een stelsel van gebruiksnormen komen op basis van geproduceerde dierlijke mest en voor de totale N-bemesting. De invulling van normen voor fosfaat is nog niet bekend.
De onderbouwing van de verliesnormen voor fosfaat in MINAS is gebaseerd op statistische analyses van
historische veldproeven en op simulatieberekeningen. Beide methoden hebben echter hun beperkingen. Zo zijn de simulaties gebaseerd op generieke gegevens en slechts globaal gevalideerd op veldproeven. De statistische analyses zijn voor een deel gebaseerd op historische gegevens waarbij de fosfaattoestand veel lager was dan momenteel gebruikelijk is. Om meer inzicht te krijgen in de effecten van verminderde fosfaatgiften op de fosfaattoestand en de gewasproductie is er in 1997 een veldproef op grasland gestart. In deze proef zijn effecten van combinaties van N- en P-overschotten op graslandopbrengst, grassamenstelling en verliezen naar het milieu vastgelegd.
In de proef is het grasland afwisselend gemaaid en geweid en is bemest met runderdrijfmest en minerale meststoffen om het praktijkgebruik op melkveebedrijven te benaderen. De behandelingen zijn P-overschotten 0, 20 en 40 kg P2O5 per ha per jaar (in het vervolg aangeduid met P00, P20 en P40). Deze P-overschotten zijn
gecombineerd met twee N overschotten, 180 en 300 kg N per ha per jaar (in het vervolg aangeduid met N180 en N300). De proef is aangelegd op vier locaties (en drie grondsoorten): Aver Heino te Heino, Overijssel (zand), Cranendonck te Soerendonk, Noord Brabant (zand), Waiboerhoeve te Lelystad, Flevoland (jonge zeeklei) en Zegveld te Zegveld, Utrecht (veen). Op iedere locatie lagen de zes behandelingen in enkelvoud.
De bemesting bestond uit runderdrijfmest en kunstmest. Op N180 is circa 17 m3 en op N300 circa 25 m3
dierlijke mest per ha toegediend. Op de zand- en kleilocaties is de mest in één keer in het voorjaar toegediend met de zodenbemester en op de veenlocatie op N180 in één keer en op N300 in twee keer met de
sleepvoetenmachine. Het grasland is in de 1e en 4e snede gemaaid en in de overige sneden geweid. Van iedere
snede is de drogestopbrengst en gehalte aan N, P en enkele andere mineralen en voederwaarde in het gras bepaald. Gedurende het jaar zijn drie maal bodemmonsters genomen die vervolgens gecentrifugeerd zijn om P-concentraties in het bodemvocht te bepalen. In de herfst, na de laatste snede, zijn de bodemmonsters, waaruit het bodemvocht was gecentrifugeerd, gedroogd om vervolgens de P-voorraad in de bodem te bepalen (Pw, P-AL, P-ox (op een beperkt aantal veldjes) en P-totaal).
Fosfaat wordt door weidend vee voornamelijk uitgescheiden via de mest. In de literatuur is betrekkelijk weinig bekend over de verdeling van mest binnen een perceel als gevolg van beweiding en de gevolgen voor het verloop in de bodemvruchtbaarheid van het perceel. De verdeling van het fosfaat in mestflatten over het perceel is van belang in verband met de puntbelasting van fosfaat onder mestflatten en een lagere fosfaatvoorziening op het gedeelte van het perceel dat gedurende één of meerdere jaren niet met een mestflat wordt bedekt. De
puntbelasting kan van invloed zijn op de fosfaatverliezen en daarmee op de hoogte van het fosfaatoverschot dat nodig is om de fosfaattoestand van het gehele perceel op “voldoende” te handhaven. Om meer inzicht te krijgen in de verdeling van het fosfaat via mestflatten is in 2000 een deelonderzoek verricht. Dit heeft plaatsgevonden op het N180-P20 veld op Aver Heino.
De verkregen proefresultaten zijn gebruikt om het nutriëntenuitspoelingsmodel Animo te valideren. Dit model berekent in combinatie met het hydrologisch model SWAP de nutriëntenconcentraties in het bodemwater, de uitspoeling van nutriënten naar het grond- en oppervlaktewater, de veranderingen in N- en P-gehalten in de bodemvoorraad en de gewasopbrengst. Invoer voor de modellen zijn de gerealiseerde bemesting en de
meteorologische omstandigheden tijdens de proef. Daarnaast wordt gebruik gemaakt van procesparameters die deels zijn gebaseerd op locale metingen en deels op literatuurgegevens.
Resultaten en conclusies
Gemiddeld bedroegen de N-overschotten in de proef 237 en 120 kg N ha-1 jr-1 op respectievelijk N300 en N180.
De bijbehorende N-bemestingniveaus waren 390 en 266 kg werkzame N ha-1 (435 en 297 kg totaal N ha-1). Het
N-overschot is, door het lage aandeel dierlijke mest, in de proef ongeveer 70 kg N ha-1 jr-1 lager dan in de praktijk
ton ds ha jr , een reductie van circa 9 %. Het verschil tussen de locaties was echter groot. Op Cranendonck was het N-effect slechts 1,9 kg ds per kg N en was de opbrengst op N180 ruim 0,2 ton ds ha-1 jr-1 (circa 2 %) lager
dan op N300. Op de Waiboerhoeve was het effect 19,7 kg ds per kg N en kostte de verlaging van het N-overschot bijna 2,5 ton ds ha-1 jr-1 (circa 21 %). De verlaging van het N-overschot had geen invloed op de
voederwaarde (VEM, DVE) omdat de twee N-trappen gelijktijdig zijn gemaaid waardoor de sneden op het N180 object gemiddeld 200 kg ds ha-1 lichter waren dan op het N300 object.
Gemiddeld bedroegen de P-overschotten -9, 13 en 33 kg P2O5 ha
-1 jr-1 op respectievelijk P00, P20 en P40. De
bijbehorende bemesting was 50, 74 en 96 kg P2O5 ha
-1 jr-1. Het P-overschot in de proef is vergelijkbaar met het
overschot in de praktijk bij dezelfde P-bemesting. De verlaging van het P-overschot had over het algemeen weinig effect op de drogestofopbrengst op deze percelen met fosfaattoestand “voldoende” of hoger. Slechts op één locatie (Aver Heino) was er een significant effect. Verwacht wordt dat het effect van het P-overschot op de drogestofopbrengst in de komende jaren groter wordt naarmate de bodemvruchtbaarheid verder daalt.
Het effect van het P-overschot op het P-gehalte van het gras was significant op de twee zandlocaties en op veen. Verlaging van het P-overschot van 33 naar -9 kg P2O5 ha
-1 jr-1 verlaagde het P-gehalte in het gras circa 0,3 g P per
kg ds. Het P-gehalte van het gras kwam gemiddeld niet onder de norm voor melkgevende koeien. Op de proefbedrijven is elke herfst de P-toestand (Pw, P-AL en P-totaal) van de bovenste 30 cm van het bodemprofiel bepaald. De jaar-tot-jaar variatie in de P-toestand was aanzienlijk, waardoor het na vijf jaar meten nog moeilijk was om met grote nauwkeurigheid aan te geven wat er met de P-toestand gebeurde bij verschillende overschotten.
Het Pw-getal fluctueerde sterk van jaar-tot-jaar. Uit de metingen bleek dat, bij de fosfaattoestand van de proefpercelen, het Pw-getal over het algemeen daalde bij een laag overschot (0 kg P2 O5 ha
-1 jr-1) en steeg bij een
overschot van 40 kg P2 O5 ha -1
jr-1
.
Ook het getal fluctueerde, zij het minder sterk dan het Pw-getal. Gedurende het experiment daalde het P-AL-getal op de zandgronden en bleef op de klei-en veengronden vrijwel stabiel. De daling trad met name op in de ondergrond en was onafhankelijk van het P-overschot. In de bovenste 5 cm was de daling over het algemeen iets geringer bij een hoger P-overschot maar het verschil tussen de behandelingen is vooral in de eerste drie
proefjaren ontstaan.
De hoeveelheid oxalaat extraheerbaar P (P-ox) is van een beperkt aantal behandelingen bepaald. Op bijna alle locaties is een significante daling in P-ox geconstateerd. De tijdreeks is te kort om duidelijke verbanden tussen de P-ox verandering en het opgelegde overschot vast te stellen.
De verandering van het P-totaal gehalte op de zandlocaties is goed gecorreleerd met de bodembalans (overschot minus uitspoeling). Bij een negatieve bodembalans vond een vergelijkbare daling van het P-totaal gehalte plaats terwijl bij een positieve bodembalans het P-totaal gehalte in de laag van 0-30 cm steeg. Op de klei-locatie was de verandering in P-totaal zeer wisselend en kon geen goed verband met het overschot of de bodembalans worden vastgesteld. Op de veenlocatie vond een veel sterkere daling van het P-totaal gehalte plaats dan op basis van de bodembalans verwacht mocht worden. De daling in P-totaal staat waarschijnlijk in verband met de mineralisatie van het veen, dit wordt bevestigd door de daling in het koolstofgehalte van de veengrond. Het lot van het fosfaat dat vrijkomt ten gevolge van de mineralisatie is nog onduidelijk.
Een dalende trend in de P-toestand ging gepaard met een dalende trend in de fosfaatconcentraties in
bodemvocht en grondwater op de klei- en zandgronden. Op de veengronden waren de concentraties min of meer stabiel. De totale uitspoeling van fosfaat uit de bouwvoor (0-30 cm) bedroeg 6-10 kg P2 O5 ha
-1 jr-1 op de zandgronden, 3 kg P2 O5 ha -1 jr-1 op de veengrond en circa 1 kg P2 O5 ha -1 jr-1 op de kleigrond. De uitspoeling gedurende de proef was vooral afhankelijk van de (initiële) fosfaattoestand (Pw) van het diepere deel van de bouwvoor (20-30 cm) en wordt gedurende de proef nauwelijks beïnvloed door het fosfaatoverschot.
De gemeten fosfaatconcentraties in bodemvocht en grondwater en de verandering in Pw konden redelijk goed met het simulatiemodel ANIMO worden gesimuleerd. Het model gaf een goede voorspelling van de gemiddelde jaarlijkse uitspoelingsfluxen op de plots. De temporele dynamiek in de fosfaatconcentraties werd echter niet nauwkeurig door het model berekend. Dit kan worden verklaard doordat de effecten van temperatuur en redox potentiaal op de fosfaatbinding in de bodem verwaarloosd zijn en doordat de (weide)mest in het model homogeen over het perceel is toegediend. De gemiddelde P-totaal concentraties worden sterk door het model onderschat. Deze discrepantie wordt mogelijk deels veroorzaakt door het onderschatten van de mineralisatieflux in de winter en/of het vroege voorjaar. Daarnaast kan de discrepantie ook te wijten zijn aan het beperkte aantal metingen van de P-totaal concentraties in het bodemvocht (3 maal per jaar). De P-totaal concentraties in het bodemvocht variëren sterk in de tijd ten gevolge van de gift met dierlijke mest waardoor het niet goed mogelijk is om op basis van slechts 3 metingen per jaar een goede jaargemiddelde concentratie te bepalen.
de gemeten verandering in het koolstofgehalte, daarentegen lijkt de fixatie van P vrij laag te zijn ten opzichte van de verandering in P-AL getal. Op de veenlocatie lijkt de gesimuleerde mobilisatie van P wat lager te zijn dan op basis van de koolstofgehalten verwacht mag worden. Gezien de onzekerheid in de verandering van de vaste fase-pools is het echter nog te vroeg om conclusies te trekken over deze modeluitkomsten.
De verdeling van fosfaat op het perceel door weidend vee kan goed geschat worden door middel van de bedekking van het perceel met mest omdat fosfaat dat uitgescheiden wordt door weidend vee voornamelijk voorkomt in de mestflatten.
In een groeiseizoen werd slechts 3,4 procent van het perceel bedekt met mestflatten. Op deze 3,4 procent was het plaatselijk bemestingsniveau gemiddeld 983 kg P2O5 ha
-1. Als gevolg van verspreiding van deze flatten door
bewerkingen nam de bedekte oppervlakte toe tot 4,7 procent. De plaatselijke bemesting met fosfaat is dan gemiddeld 711 kg P2O5 ha
-1.
Door beweiden vindt een interne herverdeling van het fosfaat over een perceel plaats. In dit onderzoek is tijdens 4 weidesneden 30-40 kg P2O5 ha
-1 via gras opgenomen door het vee. Dit fosfaat kwam via mestflatten op slechts
3,4 à 4,7 % van de oppervlakte terecht. Op de resterende 95 procent van de oppervlakte, waar geen mestflatten terecht kwamen, is het bodemoverschot daardoor circa 35 kg P2O5 ha
-1 lager dan ingeschat op basis van de
perceelsbalans en was op deze oppervlakte minder fosfaat beschikbaar voor de groei van het gewas. Bij een fosfaatoverschot van 20 en 0 kg P2O5 ha
-1 was de gerealiseerde fosfaatbemesting respectievelijk 73 en
50 kg P2O5 ha -1
. Bij evenwichtsbemesting betekent dit dat op circa 95 procent van de oppervlakte uit de aangevoerde fosfaat nog 15 kg P2O5 ha
-1 beschikbaar is voor twee maaisneden. Op deze oppervlakte zal dus
extra fosfaat uit de bodem worden onttrokken. Naar verwachting zal de fosfaattoestand hierdoor op 95 procent van de oppervlakte dalen. Op 3,4 à 4,7 procent van de oppervlakte komt omgerekend 700 -1000 kg P2O5 ha
-1
terecht. Lokaal zal de fosfaattoestand sterk stijgen. Op deze zwaar met fosfaat bemeste plaatsen zal naar verwachting extra uitspoeling van fosfaat plaatsvinden. De fluctuaties in de fosfaattoestand die van jaar tot jaar worden waargenomen, worden mede veroorzaakt door de heterogene verspreiding van P in relatie tot de bemonsteringsdichtheid (40 monsters per plot).
Vervolgonderzoek
De veldproef zal de komende jaren worden voortgezet om de effecten van een laag fosfaatoverschot op lange termijn te kunnen volgen. De verwachting is dat de komende jaren de bodemvruchtbaarheid voor fosfaat beperkend zal worden en effect zal hebben op gewasopbrengst. Door de grote variatie in het P-AL-getal is het moeilijk te voorspellen op welke termijn dit zal zijn. Het P-AL-getal in de laag 0-5 cm is in de vijf proefjaren ongeveer 10 eenheden gedaald. Wanneer deze daling doorzet, zal circa 10 jaar na de aanvang van de proef het P-AL-getal in de klasse “vrij laag” terecht gekomen zijn. Verwacht mag worden dat er bij een dergelijk P-AL-getal verschillen tussen de objecten in drogestofopbrengst aantoonbaar zullen zijn. De verschillen tussen de P-objecten in P-gehalte waren in de eerste vijf proefjaren al significant.
Het voortzetten van de proef zal leiden tot grotere verschillen in P-toestand tussen het begin en het einde van de proef. Hierdoor zal bij de laagste en hoogste overschotten de mogelijkheid ontstaan om significante verschillen in de stabielere P-pools (oxalaat-extraheerbaar P en totaal-P) aan te tonen. Om de effecten te versnellen is in de tweede fase ook een veldje met een sterk negatief P-overschot (geheel geen P-bemesting en alleen maaien) aan de proef toegevoegd.
In de eerste fase van de proef is gebleken dat de temporele variabiliteit in Pw en P-AL zo groot is dat het moeilijk is om een lange termijn trend vast te stellen. Mogelijk kan dit probleem verminderd worden door vaker in het jaar P in de bodem te meten. Daarom zal als proef het Pw en P-AL-getal zowel in het najaar als in het vroege voorjaar worden bepaald teneinde een stabielere waarde voor Pw en P-AL te vinden.
Een langere meetreeks geeft veel betere mogelijkheden om het nutriënten uitspoelingsmodel ANIMO te valideren, met name ook voor situaties met een negatief P-overschot. Het gevalideerde model kan vervolgens gebruikt worden om de lange termijn effecten van een verlaging van het fosfaatoverschot te voorspellen.
In deze eerste fase van de proef is gebleken dat beweiding leidt tot een zeer heterogene verdeling van P via de weidemest. Bij lage P-overschotten leidt dit tot een krappe P-voorziening op circa 95 % van de oppervlakte terwijl op 3-5 % van de oppervlakte (onder de mestflatten) een hoge fosfaatbelasting optreedt. Dit kan leiden tot hot-spots op het perceel waardoor de verliezen naar grondwater veel hoger kunnen zijn dan bij een homogene verdeling van fosfaat over het perceel. De exacte omvang van deze effecten is op dit moment nog niet duidelijk. Verder onderzoek naar de effecten van beweiding (zoals modelberekeningen van de effecten van variabiliteit) is dan ook gewenst.
Summary
Since 1950 the use of mineral fertilisers and concentrated animal feeds in Dutch agriculture has increased, allowing dairy farmers to produce more milk and meat per unit area. As a consequence of this intensification, however, the nutrient import on farms far exceeds the nutrient export from farms. Mucht of these nutrient surpluses accumulate up in the soil or are lost to the atmosphere (as nitrogen) and to groundwater and surface water. The Dutch government has therefore taken measures to diminish nitrogen (N) and phosphorus (P) losses to the environment. One such measure is that farmers are obliged to keep a mineral accountancy system (MINAS) in which the import and export of N and P is quantified and levy-free N and P surpluses are recorded. These surpluses have been decreased: in 2003 the maximum levy-free surpluses on grassland were 180 kg N and 20 kg P2O5 ha
-1
yr-1
. However, in 2006 the government intends to replace MINAS by a new system based on a maximum N production from cattle excreta (worked out per hectare) and a maximum import of mineral fertilisers per hectare. The rules for phophorus are not yet known.
The maximum P surplus in MINAS is based on statistical analyses of historical field experiments and simulations. Both, however, have shortcomings. The simulations are based on generic data and only generally validated by field experiments. The statistical analyses are based partly on historical data from the period in which the soil P supply was much lower than it is today. In 1997, a field experiment was started in order to elucidate the effect of reducing P fertilisation on the reserves of P in the soil and the grass production. In this experiment, combinations of N and P surpluses on grassland yield, grass composition and losses to the environment are being investigated. In this report, the results of the first 5 years of the experiment are presented and discussed.
To approximate the way grassland is used on intensive dairy farms in the Netherlands, all fields are both mown and grazed and also fertilised with cattle slurry and mineral fertiliser. The treatments in the experiment are P surpluses of 0, 20 and 40 kg P2O5 ha
-1 yr-1 (indicated as P00, P20 and P40). These P surpluses are combined
with two N surpluses: 180 and 300 kg N ha-1 yr-1 (indicated as N180 and N300). The experiment is being done on
four experimental farms and three soil types: Aver Heino in Heino, Overijssel (sand), Cranendonck in Soerendonk, Noord Brabant (sand), Waiboerhoeve in Lelystad, Flevoland (marine clay) and Zegveld in Zegveld, Utrecht (peat). At every location the six treatments are singular.
The fertilisation is cattle slurry and mineral fertiliser. The cattle slurry is applied at rates of about 17 m3 ha-1 on
N180 and 25 m3
ha-1
on N300 . In all treatments except for N300, the slurry is applied in spring, before the first cut. In N300, which is on peat soil, the slurry application is split and applied before the first and fourth cuts. These cuts are mown, the other “cuts” are actually grazings. For every cut data are recorded on dry matter yield, N content, P content, certain other mineral contents and feeding value of the grass. In the five years being reported on here, soil samples were taken three times a year. Water removed from these samples by centrifuging was analysed for the P concentration. The soil samples taken in autumn after the last cut were centrifuged to remove the water and then used to determine the reserves of P in the soil. To do so, Pw (extraction in water), P-AL (P extracted with ammonium lactate), P-ox (P extracted with ammonium oxalate) and total P (P after destruction with HCl and H2SO4) were determined.
Most of the phosphorus excreted by grazing cattle is in the faeces. The literature contains little information about the distribution of faeces as a result of grazing. However, the distribution of phosphorus in patches (cow pats) over the pasture is important in relation to the phosphorus peak in the soil under these patches and the lower phosphorus reserves under grassland that has been free from cow pats for one year or longer. The phosphorus peak can influence phosphorus losses and through this the necessary phosphorus surplus required to keep the reserves of soil P in the class “sufficient”. To find out about the distribution of phosphorus through faeces, in 2000 the distribution of faeces patches was determined on the N180-P20 plot on Aver Heino (sandy soil). The results of the field experiment were used to validate the nutrient leaching model Animo. This model is used in combination with the hydraulic model SWAP to calculate the concentrations in soil water, the leaching of nutrients to groundwater and surface water, the changes in N and P contents in the soil, and the crop yield. The input for the models is the real fertilisation and the meteorological data during the experiment. In addition, process parameters are used, partly based on local measurements and partly based on literature.
Results and conclusions
The mean N surpluses in the experiment were 237 kg N ha-1 yr-1 on N300 and 120 kg N ha-1 yr-1 on N180. The N
fertilisation levels belonging to these surpluses were respectively 390 and 266 kg N ha-1, taking the N efficiency
between N180 and N300 was only 0.2 ton ha yr (approximately 2 %). On the Waiboerhoeve, the N effect was 19.7 kg dm ha-1
yr-1
, and the difference between N180 and N300 was almost 2.5 ton dm ha-1
yr-1
(approximately 21 %). The decrease of the N surplus did not influence the feeding value of the grass because both N treatments were cut simultaneously. Therefore on N180 the mean yield per cut was 200 kg dm ha-1 less than on N300.
The mean P surpluses on P00, P20 and P40 were respectively -9, 13 and 33 kg P2O5 ha
-1 yr-1. The fertilisation
levels resulting in these figures were 50, 74 and 96 kg P2O5 ha
-1. The P surplus in the experiment is comparable
to the surplus on dairy farms with the same level of P fertilisation. The decrease of P surplus had only a small effect on the dry matter yield. Only at one sandy location (Aver Heino) did the dry matter yield decrease significantly at decreasing P fertilisation. It is expected that the effect of the P surplus will be stronger in future years, when soil fertility declines. The effect of P surplus on the P content of the grass was significant on the two sand and the peat locations. The decrease of the P surplus from 33 to -9 kg P2O5 ha
-1 yr-1 decreased the P
content of the grass with about 0.3 g P kg-1
dm. The mean P content of the grass was not below the necessary P content for cattle.
In autumn the reserves of soil P (Pw, P-AL and P-total) were determined in the upper 30 cm of the soil. There was found to be a large year-to-year variation, which made it difficult to determine the effect of the treatments on the reserves of P. The Pw fluctuated strongly from year to year. From the data it appeared that in the general the Pw decreased at low P surpluses (0 kg P2O5 ha
-1
yr-1
) and increased at high P surpluses (40 kg P2O5 ha -1
yr-1
). P-AL fluctuated too, though less than Pw. During the experiment, P-AL decreased on the sandy soils, on the clay and peat locations P-AL was almost stable. In general, the decrease in the top 5 cm was less on the plots with a higher P surplus but the difference between the treatments developed mainly during the first three years of the experiment. The decrease in the deeper soil was independent of the P fertilisation.
The amount of P-ox was determined on a limited number of the plots. At almost all locations it decreased significantly. However, there were too few years to be able to determine a clear relation between the change of P-ox and P surplus.
On sandy soil the change in P-total in the soil correlates with the balance of P in the soil (surplus minus leaching). A negative soil balance showed a comparable decrease of P-total in the soil, while a positive soil balance showed an increase of P-total in 0-30 cm. On the clay soil, the change in P-total varied and there was no clear relation with surplus or soil balance. On the peaty soil, the decrease in P-total was more than expected from the soil balance. The decrease in P-total is probably related to the mineralisation of the organic matter in this soil; this hypothesis is supported by the decrease of the carbon content of the peaty soil. It is still not clear what is the fate of the phosphorus released as a result of mineralisation.
On the clayey and sandy soils, the decrease of the soil P supply is correlated with a decrease in the
concentration in groundwater and soil water. But on the peat soil the concentrations were more or less stable. The calculated total leaching of P from 0-30 cm was 6 to 10 kg P2O5 ha
-1
yr-1
on the sandy soils, 3 kg P2O5 ha -1
yr -1 on the peat soil and approximately 1 kg P
2O5 ha
-1 yr-1 on the clay soil. The leaching during the experiment mainly
depended on the initial reserves of P (Pw) in the layer from 20-30 cm and was barely influenced by the P surplus during the experiment.
The ANIMO model simulated the measured concentrations of P in soil water and groundwater and the change in Pw reasonably well. The model’s predictions of the mean yearly fluxes of leaching on the plots were good. However, the model did not accurately simulate the temporal dynamics of the P concentrations. This is probably because it ignored the effects of temperature and redox potential on the sorption and assumed that the excretion of animals was uniformly distributed over the plots. The model underestimated the mean concentrations of P-total. This may partly because it underestimated the mineralisation flux in winter and/or early spring. In addition, the discrepancy might be caused by the limited number of measurements of P-total concentrations in soil water. These concentrations fluctuated considerably as a consequence of the fertilisation with slurry. It was not possible to determine an accurate yearly average from only three measurements.
The change in Pw was simulated reasonably well. It proved more difficult to compare the simulated fluxes of phosphorus resulting from the fixation and mobilisation or immobilisation in organic form with the actual
measurements because, based on the P pools, these processes cannot be distinguished strictly. An approximate comparison, however, indicated that the simulated immobilisation of phosphorus in the sandy locations was large compared to the measured change in carbon content, while the fixation of phosphorus seemed to be smaller than the change in P-AL. At the peaty location the simulated mobilisation of phosphorus seemed to be smaller than
expected given the soil’s carbon content. However, in view of the uncertainty of the change in the size of the solid pools, it is premature to draw conclusions from these simulations.
As phosphorus is mainly excreted in the faeces of grazing cattle, the phosphorus distributed on the pasture by grazing cattle could be estimated from the area of the plot covered with faeces. During the growing season, in which there were four grazings,, only 3.4 % of the plot was covered with faeces. On this 3.4 % the local fertilisation level was equivalent to 983 kg P2O5 ha
-1. Mechanical spreading of the cow pats increased the area
covered by faeces to 4.7 %. The local fertilisation with phosphorus was then equivalent to 711 kg P2O5 ha -1.
During grazing, phosphorus is redistributed over the pasture. In this experiment the intake of grazing cattle during four grazings was 30 to 40 kg P2O5 ha
-1. This phosphorus was excreted on only 3.4 to 4.7 % of the area. On the
remaining 95 % of the area, where no phosphorus was excreted, the soil surplus was approximately 35 kg P2O5
ha-1 less than estimated from the pasture surplus; on this area, less phosphorus was available for the growth of
the grass.
On the P20 and P00 plots the phosphorus fertilisation was respectively 73 and 50 kg P2O5 ha -1
yr-1
. When fertilisation is aimed to achieve a zero surplus of P2O5 ha
-1, 15 kg P 2O5 ha
-1 is available for two mowing cuts on
approximately 95 % of the area. On this area extra phosphorus will be withdrawn from the soil, and it is expected that in 95% of the area this will diminish the soil reserves of P. On 3.4 to 4.7 % of the area an equivalent of 700-1000 kg P2O5 ha
-1
is excreted. It can be expected that on these spots that are heavily fertilised with phosphorus, extra leaching of P will take place. The year-to-year fluctuations in reserves of soil P that were determined in this research are also caused by the heterogenous spreading of P in relation to the sample density (40 points per plot).
Continuation of the experiment
The field experiment will continue in order to follow the long-term effect of a lower P surplus. It is expected that in the coming years the soil reserves of P will be limiting and will affect grass yield. Because of the variation in P-AL it is hard to predict how long it will take before the differences in grass yield will be significant. In the first five years of the experiment, the P-AL in 0-5 cm decreased by about 10 mg P2O5 100 g
-1
soil. If this decrease continues, the P-AL will achieve “rather low” P status about 10 years after the beginning of the experiment. It can be expected that when the soil reserves of P are this low, there will be significant differences in dry matter yield between the P treatments. In the first five years of the experiment, the differences between the P treatments in P content of the grass were significant.
The continuation of the experiment will lead to the difference between thereserves of soil P at the start and finish being larger. It is expected that it will be possible to detect significant differences between the smallest and largest surpluses in the more stable P pools (P-ox and P-total). To accelerate the effects, a plot with a negative P surplus, achieved by excluding P fertilisation and grazing, has been added to the experiment.
In the first five years of the experiment, the temporal variability of Pw and P-AL was so large that it was difficult to discern a long-term trend. This problem might be overcome by determining the soil reserves of P more frequent during a year. Therefore, in future the Pw and P-AL will be determined in both autumn and spring, in order to get more reliable values for Pw and P-AL.
The validation of the nutrient leaching model ANIMO will improve with a longer series of measurements. The validated model can be used to predict the long-term effect of a decrease in P surplus.
The first five years of the experiment have shown that grazing leads to a very heterogeneous distribution of phosphorus in the field, via faeces. When low P surpluses are achieved, over 50 % of the phosphorus input of the grassland comes from cow pats. As a result, a small part (5%) of the area has a much larger phosphorus load than the rest of the pasture. This can result in hot spots on the pasture and er losses to groundwater than if phosphorus is uniformly distributed over the pasture. As the exact extent of these effects is not yet clear, further research needs to be done on the effects of grazing.
Voorwoord Samenvatting Summary
1 Inleiding ...1
1.1 Probleemstelling ...1
1.2 Doel van de proef ...1
2 Proefopzet ...2
2.1 Behandelingen ...2
2.2 Proefvelden en bemesting ...3
2.2.1 Planning van de bemesting ...5
2.2.2 Gerealiseerde bemesting en overschot ...5
2.3 Gewaswaarnemingen ...7
2.4 Bodem...7
2.5 Fosfaatverliezen door uit- en afspoeling ...8
2.5.1 Meting fosfaatconcentraties in bodemvocht ...8
2.5.2 Berekening van fosfaatverliezen door uitspoeling...8
2.5.3 Fosfaatconcentraties in grondwater...8
2.6 Mestflatten ...8
2.6.1 Proefveld ...8
2.6.2 Dropping en markering van mestflatten...9
2.6.3 Oppervlakte en verstoring van mestflatten ...9
2.6.4 Bedekking...10
2.6.5 Grondmonsters ...10
2.6.6 Mestmonsters ...11
2.6.7 Kunstmatige flatten, afzuigcups ...11
2.7 Statistiek...11
2.7.1 Analyse van gewasopbrengsten en –gehalten met REML ...11
2.7.2 Analyse van trends in P-toestand van de bodem...11
2.7.3 Analyse van trends in P concentraties in bodemvocht...12
2.8 Overige waarnemingen ...12
2.9 Afwijkingen van de planning...13
2.10 Modelberekeningen met nutriëntenmodel ANIMO...13
2.10.1 Het model ANIMO ...13
2.10.2 Model parameterisatie en toepassing ...14
3 Resultaten monitoring van effecten van verschillende fosfaat- en stikstofoverschotten ...18
3.1 Gewas ...18
3.1.1 Drogestofopbrengst...18
3.1.2 N- en P-gehalten in het gras ...20
3.1.3 N- en P2O5-opbrengsten ...24
3.1.4 Voederwaarde en minerale samenstelling...27
3.1.5 Botanische samenstelling ...28
3.2 Bodemvruchtbaarheid fosfaat ...28
3.2.1 P-voorraad in de bodem ...28
3.2.3 Statistische analyse P-voorraad in de bodem...34
3.3 Lange termijn verandering in P-toestand...41
3.4 Fosfaatconcentraties en uitspoelingsverliezen van fosfaat...45
3.4.1 Fosfaatconcentraties in het bodemvocht...45
3.4.2 Hydrologische fluxen...48
3.4.3 Fosfaatverliezen ten gevolge van uitspoeling ...50
3.5 Modelberekeningen ...51
3.5.1 Calibratie ...51
3.5.2 Gesimuleerde P-overschotten...52
3.5.3 Simulatie van fosfaatconcentraties in bodemoplossing en uitspoelingsverliezen...53
3.5.4 Resultaten simulatie Pw...57
3.5.5 Overzicht van gemiddelde fosfaat verliezen op de vier locaties ...61
4 Resultaten mestflatten...63
4.1 Dropping en bedekking...63
4.2 Verspreiding en bedekking per snede en totaal...63
4.3 Verdeling en bedekking van het perceel met mest in de loop van de jaren ...63
4.4 Fosfaatbemesting door een mestflat...65
4.5 Grondmonsters...65
4.6 Balansberekening van mestflatten ...67
4.7 Fosfaat in afzuigcups ...68
4.8 Bodemanalyse onder kunstmatige flatten ...69
5 Discussie ...71
5.1 Gerealiseerde N- en P2O5-overschotten...71
5.2 Gewas ...71
5.3 Bodemvruchtbaarheid ...73
5.4 Modelberekeningen en prognoses ...75
5.5 Heterogene verdeling fosfaat door mestflatten ...76
5.6 Vervolgonderzoek ...77
6 Conclusies ...78
Bijlagen ...80
Bijlage 1 Proefveldgegevens ...80
Bijlage 2 Graslandgebruik op de proefvelden ...81
Bijlage 3 Geplande en uitgevoerde bemesting op de proefvelden...82
Bijlage 4 Stikstof- en fosfaataanvoer, -afvoer en -overschot ...84
Bijlage 5 Verandering Pw, P-AL, Pox en totaal P ...86
Bijlage 6 Verandering van C-gehalte in de bodem ...90
Bijlage 7 Het gebruikte perceel in vakken en de verdeling van de mestflatten over de vier weidesneden...92
Bijlage 8 P-AL-getal en Pw- getal in verschillende bodemlagen op plekken van mestflatten...93
Bijlage 9 P-totaal en humusgehalte in de verschillende bodemlagen op plekken van mestflatten...94
Bijlage 10 Nadere toelichting bij balansberekeningen van mestflatten ...95
Bijlage 11 Fosfaatvoorraad onder kunstmatige mestflatten ...96
Bijlage 12 Verdamping op de zandlocaties ...97
Bijlage 13 Gebruikte afkortingen...98
1 Inleiding
1.1 ProbleemstellingOm de belasting van het milieu door landbouwkundige activiteiten in Nederland te verlagen, is sinds 2001 het MINeralen Aangifte Systeem van kracht. In dit systeem zijn voor akkerbouw en grasland maximale stikstof- en fosfaatoverschotten toegestaan, de zogenaamde verliesnormen.
De verliesnormen voor grasland zijn in een aantal beleidsnotities vastgelegd. In de “Integrale Notitie Mest- en Ammoniakbeleid” heeft het beleid vastgesteld dat in het jaar 2008 de verliesnormen op grasland 180 kg stikstof (N) en 20 kg fosfaat (P2O5 ) ha
-1 jaar-1 zullen zijn. In september 1999 hebben de ministers van LNV en VROM de
notitie “Integrale Aanpak Mestproblematiek” aan de Tweede Kamer gepresenteerd. Daarin hebben zij voorgesteld het tijdstip waarop de eindnorm moet worden bereikt, te vervroegen van 2008 naar 2003. Tevens hebben zij aangegeven dat de verliesnorm voor N op droge zandgronden wordt verscherpt naar 140 kg N ha-1 jr-1. De
toekomst van MINAS als sturingsinstrument is echter onzeker. Mogelijk zal er, naast of in plaats van MINAS, een verliesnorm komen op basis van geproduceerde dierlijke mest en aangevoerde nutriënten.
Het is onzeker wat de landbouwkundige en milieukundige effecten van verliesnormen in de praktijk zijn. De projectgroep Verliesnormen heeft in 1994 in de fosfaat-desk-studie onderzocht wat het landbouwkundig
onvermijdbare P2O5-verlies is, nodig om de bodemvruchtbaarheid in stand te houden (Oenema & van Dijk, 1994).
In deze desk-studie werd een grote bandbreedte gevonden. Uit de berekeningen kwam dat er tussen 25 en 50 kg P2O5 ha
-1 jr-1 nodig is om de fosfaattoestand op voldoende te handhaven. Het maximale verlies dat milieukundig
aanvaardbaar is op lange termijn, is vastgesteld op 1 kg P2O5 ha -1
jr-1
, gelijk aan de maximaal toelaatbare uitspoeling. In november 2000 is het rapport “Actualisering stikstof- en fosfaat-desk-studies” (Schröder & Corré, 2000) verschenen waarin de aanbeveling wordt gedaan om de lange termijn effecten van P2O5-verliesnormen te
onderbouwen. Met behulp van simulatiemodellen heeft Alterra berekeningen uitgevoerd om de landbouw- en milieukundige effecten van de verliesnormen op lange termijn te voorspellen. Maar om goed vast te kunnen stellen welke effecten de verliesnormen op grasproductie, -kwaliteit, bodemvruchtbaarheid en de
landbouwkundige en milieukundige P2O5-verliezen hebben, is vergelijkend onderzoek nodig onder
praktijkomstandigheden voor een traject van verliesnormen voor N en P2O5 op verschillende grondsoorten.
Sinds 1995 voeren Praktijkonderzoek en NMI gezamenlijk veldproeven uit met daarin een aantal combinaties van N- en P2O5 -niveaus. Met deze proeven wordt nagegaan wat de interactie tussen (suboptimale) N- en P2O5
-bemesting is. De proeven worden uitsluitend gemaaid en de -bemesting wordt gelijkmatig over de oppervlakte verdeeld met kunstmest. De resultaten van deze proeven zijn echter moeilijk naar praktijkomstandigheden te vertalen. In najaar 1996 is daarom door Praktijkonderzoek, NMI en Alterra een onderzoek opgestart naar de effecten van verschillende fosfaatverliesnormen onder praktijkomstandigheden. Daarvoor is er een veldproef aangelegd waarin op vier locaties een drietal P2O5-overschotten op twee N-overschotten zijn aangelegd. Om de
resultaten te kunnen vergelijken met de praktijk, is er afwisselend gemaaid en beweid en is er dunne rundermest toegediend. Eveneens zijn P2O5-verliezen door uit- en afspoeling gemeten.
Binnen deze proef is tevens aandacht geschonken aan de ruimtelijke verdeling van P2O5 over percelen. Fosfaat
wordt door het weidend vee voornamelijk uitgescheiden via de mestflatten. In de literatuur is betrekkelijk weinig bekend over de verdeling van mest als gevolg van beweiding. De verdeling van het P2O5 in mestflatten over het
perceel is van belang in verband met de puntbelasting van P2O5 onder mestflatten en een lagere P2O5-voorziening
op het gedeelte van het perceel dat gedurende één of meerdere jaren niet met een mestflat wordt bedekt. De puntbelasting is naar verwachting van invloed op de P2O5-verliezen en daarmee de hoogte van het P2O5-overschot
dat nodig is om de fosfaattoestand van de bodem op voldoende te handhaven.
1.2 Doel van de proef
• Meten van de landbouwkundige effecten van een traject aan verliesnormen voor stikstof en fosfaat onder praktijkomstandigheden op verschillende grondsoorten.
• Meten van de fosfaatverliezen via vastlegging in de bodem en uit- en afspoeling bij een traject van verliesnormen voor stikstof en fosfaat onder praktijkomstandigheden op verschillende grondsoorten. • Vastleggen van de verdeling en verstoring van mestflatten tijdens het groeiseizoen en nagaan wat er
gebeurt met fosfaat uit mestflatten.
2 Proefopzet
2.1 BehandelingenOm in een veldproef de effecten op grasland van verschillende N- en P-overschotten te onderzoeken, is eerst nagegaan hoe het bedrijfsoverschot omgezet kan worden naar het perceelsoverschot.
Het N- en P-overschot van een bedrijf bestaat uit de aanvoer minus de afvoer van N en P in krachtvoer, ruwvoer, kunstmest, organische mest, melk en vee (vlees). Volgens het MINeralen Aangifte Systeem (MINAS) mag de diercorrectie nog van het N-overschot worden afgetrokken. De grootte van deze aftrekpost hangt af van het aantal dieren per hectare op het bedrijf en is bedoeld als correctie voor onvermijdbaar N-verlies door ammoniakemissie.
De relatie tussen het N- en P-overschot op perceelsniveau en het bedrijfsoverschot is schematisch weergegeven in Figuur 1. Om het eenvoudig te houden stelt dit schema een bedrijf voor dat zelfvoorzienend is voor ruwvoer en geen dierlijke mest aan- of afvoert. Ook zijn de verliezen die optreden doordat mestflatten op het kavelpad en de weg terecht komen wanneer de koeien naar de melkstal gaan, verwaarloosd.
Van de aanvoer op bedrijfsniveau is kunstmest een directe aanvoerpost voor de balans op perceelsniveau. De N- en P-aanvoer op perceelsniveau uit dierlijke mest is gelijk aan het voer minus melk, vlees. Het aangevoerde krachtvoer komt op die manier via de mest van de veestapel als aanvoer op de balans van het perceel. Voor N geldt dat de afvoerpost ammoniakemissie (in stal en opslag) de mest verlaat voor het op het perceel komt en dus ook al verrekend is in de toegediende mest. De afvoer van ruwvoer op perceelsniveau is voor de bedrijfsbalans een interne stroom waarbij het afgevoerde gras weer teruggebracht wordt op het perceel via weidemest en uitgereden mest.
Het verschil tussen bedrijfsoverschot volgens MINAS en het perceelsoverschot, gemiddeld over het bedrijf, is dan het verschil tussen werkelijke amoniakemissie uit stal en opslag en de diercorrectie uit MINAS. Binnen dit
onderzoek is niet nagegaan hoe groot dit verschil in de praktijk is.
Figuur 1 Schema aan- en afvoer van N en P op bedrijf en percelen
In dit onderzoek is gekeken naar het effect van verschillende P2O5- en N-overschotten op perceelsniveau. In een
veldproef is gestreefd naar drie P2O5-overschotten: 0, 20 en 40 kg P2O5 ha
-1 jr-1, overeenkomend met
respectievelijk milieukundige verliesnorm, de wettelijke verliesnorm voor 2003 en het dubbele daarvan, waarbij op basis van de P-desk studie verwacht mag worden dat het P-AL-getal niet onder voldoende daalt. De P2O5-
overschotten zijn aangelegd in combinatie met N-overschotten van 180 en 300 kg N ha-1 jr-1. Het overschot van
180 kg N ha-1 jr-1 is vastgesteld als verliesnorm voor 2003 en 300 kg N ha-1 jr-1 is het overschot dat haalbaar is bij
toepassing van goede landbouwpraktijk (GLP).
NH
3emissie
(diercorrectie)Bedrijf
Kunstmest
Krachtvoer
Ruwvoer
Gras- en maïspercelen
Melk
Vlees
NOrganische
mest
veestapel
N P N P N P N PNH
3emissie
(diercorrectie)Bedrijf
Kunstmest
Krachtvoer
Ruwvoer
Gras- en maïspercelen
Melk
Vlees
NOrganische
mest
veestapel
N P N P N P N PBedrijf
Kunstmest
Krachtvoer
Ruwvoer
Gras- en maïspercelen
Melk
Vlees
NOrganische
mest
veestapel
N P N P N P N POm de resultaten te kunnen vergelijken met de praktijk is er afwisselend gemaaid en beweid en is er dunne rundermest toegediend.
2.2 Proefvelden en bemesting
Er zijn op vier proefbedrijven proefvelden aangelegd: • Aver Heino (zandgrond)
• Cranendonck (zandgrond) • Waiboerhoeve (jonge zeeklei) • Zegveld (veengrond)
Om de uitgangssituatie vast te leggen zijn de proefvelden bij aanleg in december 1996 bemonsterd. De monsters zijn individueel per veldje van de lagen 0-5, 5-10, 10-20 en 20-30 cm onder maaiveld gestoken. Enkele uitslagen van de analyses staan in Tabel 1 en Tabel 2. De overige analyse-uitslagen en de voorgeschiedenis van de percelen staan in Bijlage 1.
De beide zandlocaties kwamen, voor wat betreft bodemvruchtbaarheid, sterk met elkaar overeen. Het organisch stofgehalte in de laag 0-5 cm was circa 5%. Volgens de indeling van Alterra (Handboek Veehouderij, 1997) vallen de beide proefvelden daarmee in de categorie matig humeuze tot zeer humeuze zandgrond. Het P-AL-getal was ruim voldoende en het kali-getal zeer hoog.
Op de Waiboerhoeve is er 20 % lutum en 7 tot 8 % organische stof gevonden in de monsters. Deze jonge zeeklei valt daarmee in de categorie zeer humeuze, zware zavel. Op dit proefveld was het P-AL-getal hoog en het kali-getal zeer hoog.
Het perceel op Zegveld bevatte 23 % lutum en ruim 50 % organische stof en valt in de categorie kleiïg veen. Het P-AL-getal en het kali-getal waren ruim voldoende.
Het verloop van de fosfaatvoorraad afhankelijk van de diepte is verschillend. Op de beide zandlocaties is het verschil tussen de laag 0-5 cm en de diepere lagen gering. De laag 0-5 cm heeft een P-AL-getal dat ongeveer 10 eenheden hoger is dan de diepere lagen (5-10, 10-20 en 20-30 cm). Op de Waiboerhoeve is het P-AL-getal in de laag 5-10 34 eenheden lager dan in de laag 0-5 cm en en op Zegveld 17 eenheden. Het P-AL-getal neemt op beide locaties verder af met de diepte. In de P-totaal en de Pw in de bodem zijn dezelfde trends te zien. De oorzaak moet gezocht worden in het gebruik van het grasland en de lage mobiliteit van fosfaat. Op zandgrond vindt regelmatig herinzaai plaats waarbij de bouwvoor door ploegen omgekeerd wordt en het fosfaat in de bovengrond naar beneden wordt gebracht. Op klei en veen vinden deze bewerkingen minder frequent plaats. Het gewas neemt het fosfaat uit de ondergrond op en dat wordt nauwelijks aangevuld door instroming van ondiepere bodemlagen.
De fosfaatverzadigingsgraad (Pox/0,5*(Alox+Feox)) op de vier locaties verschilt aanzienlijk. De hoogste waarden zijn
gevonden op Aver Heino en Cranendonck. De fosfaatverzadiging op de Waiboerhoeve is beduidend lager en daalt sterk met de diepte. De laagste waarden zijn gevonden op Zegveld, waar de bindingscapaciteit zeer hoog is.
Tabel 1 Uitgangssituatie december 1996 algemene bodemvruchtbaarheid, gemiddeld per locatie Locatie bodem-
laag, cm
PH-KCl Org stof % Lutum % K-getal N-tot % NLV (0-20 cm) C-org % C/N Aver Heino 0-5 5,6 5,1 3 64 0,239 148 2,5 10,5 Aver Heino 5-10 0,201 2,3 11,4 Aver Heino 10-20 0,197 2,3 11,7 Aver Heino 20-30 0,175 2,1 12,0 Cranendonck 0-5 5,6 5,3 3 69 0,237 134 2,5 10,5 Cranendonck 5-10 0,169 2,0 11,8 Cranendonck 10-20 0,170 2,1 12,4 Cranendonck 20-30 0,149 1,6 10,7 Waiboerhoeve 0-5 7,1 7,7 20 81 0,367 117 3,8 10,4 Waiboerhoeve 5-10 0,224 2,1 9,4 Waiboerhoeve 10-20 0,195 2,1 10,8 Waiboerhoeve 20-30 0,173 1,8 10,4 Zegveld 0-5 5,0 52,3 23 25 2,494 230 27,4 11,0 Zegveld 5-10 2,218 26,0 11,7 Zegveld 10-20 1,926 23,5 12,2 Zegveld 20-30 1,976 26,2 13,3
Tabel 2 Uitgangssituatie december 1996 Pw, P-AL, Pox, Alox, Feox, fosfaatverzadigingsgraad en Ptot,
gemiddeld per locatie Locatie
bodem-laag
Pw P-AL Pox Alox Feox Pox/
0,5*(Al+Fe)ox
Ptot
cm mg P2O5 l-1 mg P2O5 100 g-1 mmol kg-1 mmol kg-1 mmol kg-1 mg P2O5 100 g-1
Aver Heino 0-5 39 50 21,2 29,6 42,3 0,59 177 5-10 28 39 17,6 26,7 41,6 0,51 152 10-20 26 41 17,7 25,4 39,2 0,55 151 20-30 24 38 16,2 25,4 39,3 0,58 132 Cranendonck 0-5 40 40 19,5 44,1 44,7 0,44 152 5-10 28 33 16,9 42,8 45,3 0,38 135 10-20 26 37 17,7 41,7 42,9 0,42 141 20-30 17 28 16,1 40,8 42,8 0,39 113 Waiboerhoeve 0-5 51 58 17,9 13,6 65,5 0,46 224 5-10 19 24 11,0 14,3 70,7 0,26 153 10-20 11 13 8,5 14,6 70,9 0,20 132 20-30 8 12 7,8 14,9 72,0 0,18 120 Zegveld 0-5 31 42 49,6 148,0 183,8 0,36 615 5-10 15 25 44,6 160,2 235,9 0,24 548 10-20 6 12 32,6 187,8 281,5 0,24 408 20-30 4 5 18,6 199,2 280,5 0,16 284
In de jaren voorafgaand aan de proef was het gebruik op de vier percelen afwisselend maaien en weiden. De laatste drie jaar, voorafgaand aan de proef, was het N-bemestingsniveau op de percelen op Aver Heino en Cranendonck ongeveer 400 kg ha-1
, op de Waiboerhoeve en Zegveld minder dan 200 kg ha-1
. De percelen ontvingen in deze jaren respectievelijk circa 150, 80, 100 en 40 kg P2O5 ha
-1 jr-1 (Bijlage 1).
Op elk van de vier proefvelden zijn zes behandelingen in enkelvoud uitgevoerd. Drie fosfaatoverschotten: 0, 20 en 40 kg P2O5 ha
-1
jr-1
, in het vervolg aangeduid met P0, P20 en P40. Elk van de fosfaatoverschotten is aangelegd bij twee stikstofoverschotten: 180 en 300 kg N ha-1 jr-1, in het vervolg aangeduid met N180 en N300 (Tabel 3). De
zes behandelingen zijn geloot over de proefvelden. Ieder jaar lag dezelfde behandeling op hetzelfde veldje.
Tabel 3 Aanduiding van de objecten met bijbehorend gepland N- en P2O5-overschot
Aanduiding N-overschot P2O5-overschot
kg ha-1 jr-1 kg ha-1 jr-1 N180-P00 180 0 N180-P20 180 20 N180-P40 180 40 N300-P00 300 0 N300-P20 300 20 N300-P40 300 40
Het gebruik in de proef was afwisselend maaien en weiden. De eerste en vierde snede zijn gemaaid, op de overige sneden zijn pinken ingeschaard. In enkele gevallen is wegens weersomstandigheden van dit schema afgeweken (Bijlage 2). Per proefveld zijn de sneden van alle behandelingen gelijktijdig geoogst.
Ieder veldje bestond uit een meetveld en een voorportaal dat dezelfde behandeling kregen. Voordat de pinken in het meetveld werden ingeschaard, zijn ze eerst enkele dagen op het voorportaal ingeschaard zodat mest en urine zich kon aanpassen aan de samenstelling van het gras op het proefveld.
Als er veel verschil was tussen de twee N-trappen werd op de N180 een pink minder ingeschaard. In veel gevallen was het verschil echter te klein. De dieren zijn per locatie gelijktijdig uitgeschaard.
2.2.1 Planning van de bemesting
De stikstof- en fosfaatbemesting waren afgestemd op het bereiken van het geplande overschot. Tabel 4 toont de geplande bemesting. Voor de eerste snede is op de zand- en kleilocaties met de zodenbemester 17 en 25 m3
dunne rundermest (drm) toegediend op respectievelijk N180 en N300. Op de veenlocatie is de dunne rundermest toegediend met een sleepvoetenmachine. Op de N300 is de rundermest daar verdeeld over twee uitrijtijdstippen omdat er niet voldoende mest in één keer toegediend kon worden. Voor de eerste snede kwam er op alle veldjes 17 m3 dunne rundermest en voor de vierde snede nog eens 8 m3 op de N300-veldjes.
Van de toegediende dunne rundermest zijn monsters opgestuurd voor analyse op Nmin, Norg, P2O5 en K2O. Voor
de eerste snede zijn voor de aanvullende bemesting met kunstmest de gehalten in de dunne rundermest
ingeschat. Wanneer bekend was hoeveel mineralen met dierlijke mest waren toegediend, is dit gecompenseerd in de aanvullende bemesting met kunstmest voor een volgende snede.
De veldjes kregen een aanvullende bemesting met kali, magnesium en natrium op basis van de bodemanalyse en het advies.
Tabel 4 Geplande bemesting (vanaf 1998*) op de objecten, kunstmest en organische mest, kg ha-1
Object N180-P00 N180-P20 N180-P40 N300-P00 N300-P20 N300-P40 Kunstmest N totaal 225 225 225 344 344 344 Drm N Werkzaam 40 40 40 59 59 59 Totaal N werkzaam 265 265 265 402 402 402 Totaal N-Totaal 305 305 305 461 461 461 Kunstmest P2O5 22 44 64 19 41 62 Drm P2O5 24 24 24 35 35 35 Totaal P2O5 46 68 88 54 76 97 Kunstmest K2O 76 76 76 18 18 18 Drm K2O 124 124 124 183 183 183 Totaal K2O 200 200 200 201 201 201
* In 1997 was de geplande N-bemesting lager. De geplande hoeveelheid werkzame N voor de 180N objecten was 228 kg ha-1, voor de 300N objecten 352 kg ha-1. Het bleek echter, dat er in de laatste sneden teveel N gegeven moest worden om op het geplande overschot uit te komen. Van giften na 1 september is de benutting zeer laag. De volgende jaren is daarom meer N in het voorjaar gegeven.
De aanvoer op de proefvelden was gelijk aan de bemesting met kunstmest en dunne rundermest. De afvoer bestond uit het gras van de maaisneden en de vastlegging in vlees door de weidende pinken. Daarvoor zijn deze dieren tijdens het seizoen een aantal keren gewogen.
2.2.2 Gerealiseerde bemesting en overschot
De gerealiseerde N- en P2O5-bemesting gemiddeld op jaarbasis staan per object in Tabel 5 en per locatie in
Bijlage 3.
Tabel 5 Gemiddelde N- en P2O5-bemesting met organische en kunstmest in kg ha
-1 jr-1 (1997 t/m 2001)
Object kunstmest dunne rundermest totaal
N P2O5 werkz N totaal N P2O5 N werkz N P2O5
N180_P00 237 27 29 59 20 296 266 47 N180_P20 239 51 29 59 20 298 267 70 N180_P40 236 72 29 59 20 296 264 92 N300_P00 349 25 41 86 28 434 390 53 N300_P20 348 48 41 86 28 434 389 76 N300_P40 350 71 41 86 28 436 391 99 N180 237 50 29 59 20 297 266 70 N300 349 48 41 86 28 435 390 76 P00 293 26 35 73 24 366 329 50 P20 294 50 35 73 24 367 328 74 P40 293 72 35 73 24 366 328 96
Gemiddeld is er op het N180-object 266 kg N ha-1 (werkzaam + kunstmest) gegeven en op het N300-object 390
kg N ha-1
.
De verdeling van de N-bemesting over het seizoen kwam vrijwel overeen met de planning. In de eerste snede is 31 % van de totale N-bemesting gegeven (planning: 32 %). In de tweede en derde snede 14 % (planning 14 %). Volgens planning was de vierde snede een maaisnede en de N-bemesting wat hoger dan de weidesneden: 18 % (planning 19 %). De overige N is verdeeld over de latere sneden (gegeven respectievelijk13, 9 en 1%, planning respectievelijk 10, 10, 0%).
Door het gebruik van het zwavelhoudende superfosfaat is er mogelijk enige verstrengeling van het effect van de fosfaatbemesting en de zwavelbemesting. Op de locatie Aver Heino zou een zwavel-effect verwacht kunnen worden (Commissie Bemesting Grasland en Voedergewassen, 2002). Het advies bij zwavelgebrek is 30-40 kg S ha-1, bij een grotere hoeveelheid zal er weinig of geen effect meer zijn van zwavel-bemesting op de
drogestofproductie. Met uitzondering van het jaar 2000 was de hoeveelheid toegediende zwavel op Aver Heino 25 kg S ha-1 of meer op vrijwel alle veldjes. In het jaar 2000 was de toegediende hoeveelheid circa 16 kg S ha-1
maar tussen de veldjes was er slechts een klein verschil, circa 4 kg S ha-1
. De verwachting is dat de verstrengeling van S en P2O5 geen rol van betekenis heeft gehad.
De gemiddelde N- en P2O5-aanvoer, –afvoer en overschot per object staan in Tabel 6 en Tabel 7. In Bijlage 4
staan aanvoer, afvoer en overschot per locatie.
De afvoer tijdens beweiding door de gewichtstoename van de weidende dieren was op alle veldjes vergelijkbaar: gemiddeld 13 tot 14 kg N en 9 kg P2O5 ha
-1 jr-1. De afvoer met maaien vertoonde grotere verschillen tussen de
behandelingen en locaties. Dit komt in hoofdstuk 3.1 aan de orde.
Het overschot is gemiddeld lager dan gepland, zowel voor N als P2O5. In het eerste jaar is nog getracht om
gedurende het seizoen het N-overschot bij te sturen. Maar dat had als gevolg dat er N laat in het seizoen is toegediend. De benutting in het betreffende jaar is daarvan minimaal en gaat verloren in de winter. Het overschot wordt dan verhoogd door kunstmest te verspillen.
In vergelijking met de planning kregen de veldjes minder N uit dunne rundermest. De hoeveelheid uit kunstmest was vergelijkbaar met de planning. De hoeveelheid P2O5, zowel uit dunne rundermest als uit kunstmest, was
vergelijkbaar met planning.
Op Zegveld en de Waiboerhoeve is door weersomstandigheden meer gemaaid dan gepland. Vooral in 2001 waren de N- en P2O5- overschotten op de Waiboerhoeve laag. In het voorjaar is kunstmest in plaats van dunne
rundermest toegediend in verband met de uitbraak van MKZ en twee sneden zijn gemaaid in plaats van geweid. Gemiddeld over alle locaties was het N-overschot op N180 121 kg N ha-1 jr-1 en op N300 237 kg N ha-1 jr-1. Dit is
circa 60 kg N ha-1
jr-1
lager dan gepland.
Gemiddeld is het verschil in N-overschot tussen de beide N-niveaus vergelijkbaar met de geplande 120 kg N ha-1
jr-1
. Er is echter wel verschil tussen de locaties. Op de Waiboerhoeve is het verschil tussen de twee objecten in gerealiseerd overschot wat lager (circa 100 kg N ha-1 jr-1) en op Aver Heino wat hoger (circa 135 kg N ha-1 jr-1).
Op Cranendonck en Zegveld is het verschil tussen de N-objecten vrijwel gelijk aan de geplande 120 kg N ha-1 jr-1.
De P2O5-overschotten (Tabel 7) zijn gemiddeld ook lager dan gepland en ook daar is het verschil tussen de
trappen vergelijkbaar met de planning. Gemiddeld was het gerealiseerde P2O5-overschot op de objecten P00,
P20 en P40 resp. –9, 13 en 33 kg P2O5 ha -1 jr-1. Op de Waiboerhoeve waren de P 2O5-overschotten circa 22 kg P2O5 ha -1 jr-1 en op Zegveld 10 kg P 2O5 ha
-1 jr-1 lager dan gepland. Op Cranendonck waren de gerealiseerde P 2O5
-overschotten gemiddeld 5 kg hoger dan gepland. Op Aver Heino waren de gerealiseerde -overschotten het beste vergelijkbaar met de planning, slechts 1 à 2 kg lager dan gepland.
Tabel 6 Aanvoer, afvoer en overschot van N (kg N ha-1), gemiddeld per object (1997 t/m 2001)
Object N-aanvoer met bemesting N-afvoer met weiden N-afvoer met maaien N-overschot
N180_P00 296 13 162 121 N180_P20 298 13 166 119 N180_P40 295 12 161 122 N300_P00 435 13 185 237 N300_P20 434 13 177 244 N300_P40 436 12 193 231 N180 296 13 163 120 N300 435 13 185 237 P00 365 13 174 179 P20 366 13 172 181 P40 366 12 177 177
Tabel 7 Aanvoer, afvoer en overschot van P2O5 (kg P2O5 ha
-1), gemiddeld per object (1997 t/m 2001)
Object P2O5-aanvoer met
bemesting P2O5-afvoer met weiden P2O5-afvoer met maaien P2O5-overschot N180_P00 47 9 49 -11 N180_P20 70 9 52 10 N180_P40 92 8 52 31 N300_P00 53 8 52 -8 N300_P20 76 9 52 15 N300_P40 99 8 57 34 N180 70 8 51 10 N300 76 8 54 14 P00 50 8 51 -9 P20 73 9 52 13 P40 96 8 55 33 2.3 Gewaswaarnemingen
Het streven was om de eerste en de vierde snede te maaien bij respectievelijk 3000 en 2500 kg ds ha-1 en voor
de overige sneden de pinken in te scharen bij 1700 kg ds ha-1. Voor iedere maai- en weidesnede maaiden de
proefveldmedewerkers met de Haldrup vier stroken uit de meetvelden om de opbrengst te bepalen. De plaats van deze stroken lag van tevoren vast binnen de veldjes zodat de opbrengstbepaling iedere keer op een andere plaats gebeurde. De breedte van de stroken was 1,5 m, de maaibreedte van de Haldrup. De lengte van de stroken was ongeveer 5 m, de exacte lengte is direct na het uitmaaien gemeten. Het gewicht van het verse materiaal is per strook geregistreerd en het gemaaide materiaal bemonsterd voor drogestofbepaling en chemische analyse.
De grasmonsters zijn op de proefbedrijven 48 uur bij 70 °C gedroogd en opgestuurd voor analyse op ruwe celstof, ruw as, ruw eiwit, zand, Ntotaal, P, K, Mg, Na, Ca en voor de voederwaarde VC-os-vitro waarmee VEM, DVE en OEB berekend zijn.
Bij de maaisneden is de rest van het proefveld, inclusief voorportaal, direct na de opbrengstbepaling afgemaaid met de Haldrup of de cyclomaaier en het materiaal afgevoerd.
Bij weiden bleef het materiaal van de gemaaide stroken achter op de veldjes. Direct na de opbrengstbepaling bij weidesneden gingen de pinken vanuit het voorportaal in het meetveld. Over het algemeen namen de dieren het losse materiaal snel op zodat er geen (groei)storing op het meetveld ontstond door het los liggende gras. Na een weidesnede zijn de bossen gemaaid tenzij de veldjes volledig afgegraasd waren. Het geboste materiaal bleef achter op de veldjes.
In het najaar van 1996 en 1997 en in het voorjaar van 2002 is van ieder veldje de botanische samenstelling vastgelegd door middel van schatting van de bedekkingsgraad.
2.4 Bodem
Vanaf de aanleg van het proefveld zijn er ieder najaar van ieder veldje bodemmonsters gestoken van
verschillende lagen. Om nauwkeurig de veldgemiddelde toestand van de percelen te bepalen is elk perceel in 40 even grote rechthoeken verdeeld van circa 3,6 x 2,5 m. In elke rechthoek is bij de eerste bemonstering aselect een punt geloot. Elke volgende bemonstering is aselect een punt op 10 cm van het vorige punt geloot. De monsters die op de gelote punten zijn genomen, zijn gemengd. De laag 0-5 cm is verzameld met de gewone grasland boor, vervolgens is met een gutsboor in hetzelfde gat de laag 30 cm gestoken. Die is in de lagen 5-10, 10-20 en 20-30 cm verdeeld.
De monsters gingen eerst naar Alterra waar de monsters gecentrifugeerd zijn om bodemvocht te onttrekken (zie 2.5.1). De monsters zijn vervolgens gedroogd en gezeefd over 2 mm. Van de gedroogde monsters is jaarlijks P-AL (Blgg), Pw (Blgg), P-totaal (Blgg), P-ox (Alterra), Al-ox (Alterra), Fe-ox (Alterra) en C-org (Blgg) bepaald. Naast het bemonsteren van de bodem inclusief de diepere lagen is er gelijktijdig nog een serie bodemmonsters van de laag 0-5 cm genomen, eveneens 40 steken per veldje. Deze monsters gingen meteen naar Blgg voor bepaling op pH, humus, P-AL, K-HCl, MgO, Na2O, Cu en Co-az.
