Recycleren van voedingsstoffen en organische stof in plantaardige reststromen en dierlijke mest via compostering

Transcriptie

1 Recycleren van voedingsstoffen en organische stof in plantaardige reststromen en dierlijke mest via compostering Koen Willekens, Bart Vandecasteele, Bert Reubens, Victoria Nelissen, Tommy D Hose en Greet Ruysschaert

2 BOERDERIJCOMPOST Bereiding Eigenschappen Gedrag in de bodem

3 COMPOSTBEREIDING Omzetting van vers organisch materiaal door micro-organismen (bacteriën en schimmels) AFBRAAK & OMVORMING Afbraak van vers organisch materiaal Vorming van humus (klei-humuscomplex) Compostering is een aeroob proces waarbij zuurstof (O 2 ) verbruikt wordt en koolzuurgas (CO 2 ) gevormd wordt, vergelijkbaar met het omzettingsproces in een gezonde bodem, maar intenser en gecontroleerd.

4 COMPOSTBEREIDING Compostering start met het in de gepaste verhouding opmengen van ruw, vers plantenmateriaal. Groene versus bruine materialen ILVO Gewenste koolstof/stikstofverhouding (C/N) 25-35/1 Bij opmengen op volumebasis: 60% bruine en 40% groene materialen Gewenst vochtgehalte 40-65%

5 COMPOSTBEREIDING Kleinschalige open lucht compostering Rillencompostering ILVO Aeroob proces Luchtverversing door schouweffect door omzetten van de hoop Procescontrole op basis van temperatuur zuurstofbeschikbaarheid, vochtgehalte

6 COMPOST IN DE BODEM Compost = Bodem 2 teeltsubstraat waarin gezaaid, geplant of gestekt kan worden

7 COMPOSTEIGENSCHAPPEN Compost laat zich karakteriseren als bodem Zuurtegraad (ph-h 2 O) organische stofgehalte C/P, C/N nutriënteninhoud (totale en extraheerbare gehalten) absorptiecomplex ~ kationen uitwisselingscapaciteit (cec) biologie structuur ~ aggregaten vochtgehalte En bijkomend afwezigheid van kiemkrachtige zaden en pathogene organismen afwezigheid van fysische verontreiniging stabiliteit/ rijpheid (geur, temperatuur)

8 COMPOSTEIGENSCHAPPEN STABILITEIT/ RIJPHEID (%HEMICELLULOSE+%CELLULOSE)/%LIGNINE, des te lager, des te meer stabilisatie van organische stof NO 3- -N / NH 4+ -N (des te hoger, des te meer stabilisatie) Kiemtest met waterkers Vorming van een bodem voedselweb Schimmel:bacterieverhouding nematodenpopulaties

9 COMPOSTEIGENSCHAPPEN ORGANISCHE STOF > ½ droge stof (norm > 55%) op het verse product 1/3-2/3 organische stof op de droge stof Organische stof bestaat uit Stabiele organische stof (humus) NOG NIET doorverteerde organische resten Microbiële biomassa Percentage organische stof op de droge stof %OS/DS bodem 1-3% MEEST COMPLETE BRON VAN VOEDINGSSTOFFEN STIKSTOF, merendeel in de organische stof Organisch gebonden en minerale FOSFOR ABSORPTIECOMPLEX voor basen Ca, Mg, K, Na CEC, vs bodem 5-25 meq/ 100 g droge stof SPORENELEMENTEN

10 COMPOSTEIGENSCHAPPEN VOEDSELWEB Actinomycetes Protozoa BOERDERIJCOMPOSTEN nematoden per g droge compost (Steel et al., 2012) onafhankelijk uitgangsmengsel NORM SOIL FOODWEB INC nuttige nematoden per g droge compost

11 Composteringsonderzoek op het ILVO PROEF OS OS P P 2 O 5 C / P boerderijcompostering % op DS %OS op VG* kg t -1 DS kg t -1 VG* 1 eikenschors 59,6 32,8 5,7 7, populierenschors 65,7 36,1 5,8 7, schors noorse den 71,9 39,5 5,3 6, % populierenschors 69,7 38,3 3,9 4, % populierenschors 60,5 33,3 4,5 5, % populierenschors 62,1 34,2 5,0 6, houtsnippers wilg 61,0 33,6 2,5 3, houtsnippers populier 53,8 29,6 3,1 3, populierenschors 43,4 23,9 1,5 1,9 159 gemiddelde 60,9 33,5 4,1 5,2 93 maximum 71,9 39,5 5,8 7,3 159 minimum 43,4 23,9 1,5 1,9 58 groencompost 1 27,9 15,3 3,7 4,7 42 groencompost 2 28,4 15,6 3,2 4,0 50 groencompost 3 22,8 12,5 2,1 2,6 60 ILVO *% DS gesteld op 55%

12 Resultaten: N in de bodem, Diest Behandelingen: toevoegen van ca 50 volume% maaisel (SM+M) of gecocomposteerd maaisel (SM+C), versus zuiver SM; 3x gekeerd Structuurrijke, C-rijke stroom verlaagt vochtgehalte en verhoogt C/N Sterke reductie in hoeveelheid opgevangen mestvocht en N concentratie erin ILVO Daling van NH 4+ -N 0-90 cm onder de hoop: 4,2% 1,7% van de initiële hoeveelheid N in mest 140 NH4 + -N-concentratie (g N/m²) SM SM+C SM+M REF cm cm cm 0-10 cm

13 Regelgeving Omgevingsvergunning Boerderijcompostering, in de strikte zin, uitsluitend bedrijfseigen uitgangsmateriaal en compost uitsluitend bestemd voor de eigen percelen: niet vergunningsplichtig Behandeling van groenafval, organisch bedrijfsafval: rubriek Behandeling van mest: rubriek 9 of 28.3 ILVO MAP Mestopslag 15 november - 15 januari: verbod opslag op kopakker daarbuiten: maximum 2 maanden opslag

14 COMPOST, effect op de bodemkwaliteit en bodemprocessen Bijdrage aan bodem organische stofgehalte (BOS) Aanbrengen van voedingsstoffen Bijdrage aan het stikstofleverende vermogen stikstofcyclus Bufferen van de ph ILVO Enten mix nuttige mircro-organismen

15 Vegtilco N Zandleem Meulebeke Split-split-plot design 4 herhalingen Hoofdplotfactor: Bodembewerking (lente) 40 m 6 m 4m 18 m C1 C2 C0 C1 C0 C2 4m C0 C1 C2 C2 C1 C0 Niet-Kerend Kerend ACTISOL ILVO Subplotfactor: Composttoepassing (herfst) C0 geen compost C1 15 t ha -1 jr -1 C2 45 t ha -1 jr -1 84m C0 C2 C1 C0 C2 C1 C0 C1 C2 C2 C0 C1 GEWASRESTEN HOUTSNIPPERS POPULIERENSCHORS HOOI VAN GRAS/ KLAVER Rijpe compost (hoge NO 3- -N / NH 4+ -N) OS 40-70% (op de droge stof)

16 Vegtilco : gewasrotatie en bemesting C0 totale N (kg ha -1 ) werkzame N (kg ha -1 ) jaar teelt groep stalmest kunstmest gift (1) norm (2) (2) - (1) stalmest kunstmest gift (1) norm (2) (2) - (1) 2009 broccoli I wortelen III prei I Compost gemiddeld gemiddelde jaarlijkse aanvoer gehalte totaal werkzaam kg t -1 VG C1 C2 C1 C2 N P 2 O

17 3. Resultaten Compost (bodem organische stof) en stikstofbeschikbaarheid TOC bewerking compost b c b b < 0.1 a a p < p < Anova Anova Scheffe laag cm K NK p-value C0 C1 C2 p-value p-value < a 0.95 ab 1.04 b < < 0.05 (0.06) (0.13) (0.11) (0.11) (0.13) (0.08) (0.09) (0.08) (0.10) (0.05) (0.05) (0.12) (0.07) (0.13) (0.07) Belang van bodemorganische stof voor het opbrengstpotentieel ½ van de stikstofvoorziening afkomstig uit bodem organische 9 stof voor teelten met langere groeiperiode (prei, wortelen)

18 Vegtilco : Minerale N-voorraad Over alle behandelingen heen kg Nmin ha cm cm cm cm B-t1 B-t2 B-t3 W-t1 W-t2 W-t3 P-t1 P-t2 P-t3 GEWAS bemonstering DATUM t1 19/03/2009 BROCCOLI t2 15/06/2009 t3 29/07/2009 t1 14/04/2010 WORTELEN t2 28/06/2010 t3 27/09/2010 t1 14/06/2011 PREI t2 24/08/2011 t3 8/11/2011 Nmin 0-90 cm t1 C0 C1 C3 Anova Scheffe a 85.4 ab b p < 0.05 p < 0.05 WORTELEN (23.5) (24.4) (13.9)

19 Proeven: compost en N-residu Boerderijcompostproef (UGent) Najaar 2009, NO3 - -N-residu (0-90 cm) na aardappelen tussen 28/9 en 3/12/2009 Gedurende 6 jaar (sinds 2004) 0 m 3 (C0) en 50 m 3 (C1) boerderijcompost per ha per jaar Drie minerale stikstoftrappen 0, 100 en 200 kg N per ha C1 versus C kg NO 3- -N ha cm ILVO VLACO-proef (Ugent) GFT-compost, gedurende 10 jaar 22,5 ton per ha per jaar qua N-residu + 40 kg NO 3- -N ha cm door compostgift

20 Organische bemesting/bodemverbeteraar ILVO Veldproef Duur jaar Product C-dosis t C/ha.jaar C-seq. t C/ha.jaar C-retentie % Ferti (UGent) 8 Drijfmest Ferti (UGent) 8 Stalmest Ferti (UGent) 8 GFT compost Ferti (UGent) 8 Boerderijcomp Ferti (UGent) 8 Boerderijcomp Farmco (UGent) 7 Boerderijcomp Vegtilco 3 Boerderijcomp Vegtilco 3 Boerderijcomp BOPACT 4 Boerderijcomp Biochar 1,5 Compost Biochar 2 Biochar Biochar 2,5 Biochar Biochar 1,5 Biochar-compost Vanden Nest et al. 2014, Willekens et al. 2014, Nelissen et al. 2014, D Hose et al. 2014, 2016

21 Compost/stalmest/stro Compost Stalmest Stro 2,0 1,8 ILVO Koolstofopbouw (t C ha -1 jaar -1 ) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 y = 0,18x R² = 0,85 y = 0,20x R² = 0,67 y = 0,26x R² = 0, Koolstofinput (t C ha -1 jaar -1 ) Bron: D Hose en Ruysschaert 2017 ILVO Mededeling 231

22 Vegtilco : zuurtegraad ph-kcl 0-10 cm na 3 jaar 6,4 6,2 6,0 5,8 ph-kcl 5,6 5,4 5,2 5,0 4,8 C0 C1 C2 C0 C1 C3

23 Vegtilco : bodembiologie Positief effect (ANOVA split-plot design) van niet kerende grondbewerking (p < 0,05) en composttoepassing (p < 0.01) op: Totale microbiële biomassa Gram-positieve bacteriën Actinomyceten Mycorrhiza schimmels Op basis van PLFA-analyses

24 Boerderijcompostproef UGent: Nematoden Nematodengemeenschap najaar 2009 Na 6 jaar toepassing van 0 (0) of 50 m 3 (1) boerderijcompost per ha P = aardappelen, FB = voederbieten, M = maïs en BS = spruitkool %Plant-parasitic %Fungivorous %Bacterivorous %Carnivorous %Omnivorous 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% P0 P1 FB0 FB1 M0 M1 BS0 BS1

25 Dank u wel Instituut voor Landbouwen Visserijonderzoek Burg. Van Gansberghelaan Merelbeke België T + 32 (0) F +32 (0) koen.willekens@ilvo.vlaanderen.be