Optimaliseren van de opslag en bewerking van runderstalmest op de kopakker

Transcriptie

1 Optimaliseren van de opslag en bewerking van runderstalmest op de kopakker Victoria Nelissen Jarinda Viaene Bert Reubens Bart Vandecasteele Koen Willekens Juli 21 1

2 Inhoud Samenvatting Doelstelling... 2 Proefopzet... 3 Opvolging proef en laboratoriumanalyses Mest Temperatuurverloop Agronomische kwaliteit Uitgespoelde N onder hoop Bodem Bodemkarakterisatie Minerale stikstof Bodemtemperatuur Incubatieproef Statistische verwerking Resultaten Weersomstandigheden Mest Temperatuurverloop Agronomische kwaliteit Relatie tussen karakteristieken stalmest, temperatuurverloop en agronomische kwaliteit van het eindproduct Procesverloop en mestkwaliteit: de essentie Bodemcondities Bodemkarakterisatie Bodemtemperatuur Incubatieproef Uitgespoelde N onder hoop Minerale stikstof in de bodem Risico op stikstofuitspoeling: de essentie Conclusies Aspecten die verdere aandacht verdienen Referenties

3 Samenvatting Nutriëntenverliezen uit stalmest kunnen optreden in de stal, tijdens de opslag buiten de stal, en tijdens en na het uitrijden van de mest op het veld. Tijdens de opslag van mest kan stikstof verloren gaan via vervluchtiging naar de lucht (als NH 3 -N) of via uitspoeling naar de bodem. Uitspoeling van stikstof vindt plaats wanneer regenwater op de hopen valt, door de hopen sijpelt en nutriënten uit de mest opneemt. Uitspoeling van stikstof vindt ook plaats als mestvocht door het toenemend volumegewicht uit de hoop geperst wordt. Het stikstofverlies uit de mest naar de bodem toe gebeurt doorgaans onder de vorm van NH 4 + -N, terwijl NO 3 - -N de stikstofvorm is die uit de bodem naar het oppervlakte- of grondwater spoelt. De doelstelling van deze proef is de vergelijking van verschillende technieken voor opslag en behandeling van runderstalmest op de kopakker. Daarbij wordt gezocht naar de techniek die resulteert in de minste stikstofverliezen uit de mest naar de bodem, en die de beste resultaten geeft betreffende agronomische kwaliteit van het eindproduct. De proef werd aangelegd op drie locaties (Wachtebeke, Zoersel en Zwevezele) op akkerland, en dit gedurende twee maanden (half december 213 tot half februari 214). Er werden vier behandelingen per locatie opgezet, met ongeveer 2-3 m³ stalmest/hoop: o Los gestorte stalmest, zonder afdekking o Los gestorte stalmest, afgedekt met plastic o Los gestorte stalmest, afgedekt met TopTex-doek o Extensief gecomposteerde stalmest (2x omgezet), afgedekt met TopTex-doek Bij aanvang en afloop van de proef werd de mestkwaliteit geanalyseerd en werd het minerale stikstofgehalte in verschillende lagen (tussen en 9 cm) van de bodem geanalyseerd. Verder werd getracht de hoeveelheid stikstof die uit een hoop uitloogt te bepalen: enerzijds door de installatie van containers met geperforeerde deksels onder de hopen voor de opvang van mestvocht, en anderzijds door het vaststellen en interpreteren van de toename aan minerale stikstof in het bodemprofiel onder de hopen. Bij afloop van de proef werd een hogere NH 4 + -N-concentratie gemeten in de -1 cm toplaag van de bodem onder alle varianten in vergelijking met de concentratie gemeten in de -1 cm toplaag buiten de opslag. Er waren geen verschillen in NH 4 + -N-concentratie in de toplaag tussen de drie varianten los gestorte stalmest. Afdekken had in deze proef dus geen aantoonbaar milderend effect het verlies van stikstof onder de hoop ten opzichte van niet afdekken. Het afdekken van de hoop resulteerde wel in lagere NH 4 + -N-concentraties aan de rand van de hopen in vergelijking met een niet-afgedekte hoop. De verhoogde NH 4 + -N-concentraties onder de hopen werden voornamelijk veroorzaakt door het insijpelen van mestvocht uit de hopen, en in mindere mate door mineralisatie van bodemorganische stof zelf. Stalmest composteren leidde, tegen de verwachtingen in, tot de hoogste concentraties, wat wellicht verklaard kan worden door (i) het type mest, dat te nat was en een te lage C/N-verhouding had voor een gunstig composteerproces, (ii) de hogere temperaturen in de mest, hetgeen resulteert in meer organische stof afbraak en zo in meer NH 4 + -N in het mestvocht, (iii) hogere temperaturen in de bodem, wat resulteert in meer mineralisatie, en (iv) het tussentijds keren, waardoor het verlies aan mestvocht mogelijk toenam. Op basis van deze proef kan besloten worden dat de opslag van rundveestalmest op de kopakker leidt tot een lokaal en relatief beperkt verlies van de initiële stikstofinhoud van de mest door uitspoeling (maximum 1,8%). Indien deze puntvervuiling onder een mesthoop 3

4 wordt omgerekend naar perceelsniveau, rekening houdende met een maximaal volume mest volgens een fosfaatbemestingsnorm van 7 kg P 2 O /ha, komt dit overeen met een schijnbare hoeveelheid uitgespoelde NH 4 + -N uit de hoop van,4 tot 4,1 kg NH 4 + -N/ha. Hoewel minder duidelijk in dit proefopzet, maar wel af te leiden uit ander onderzoek, zal afdekken van een hoop het risico op Nuitspoeling uit de hopen verminderen. Hoe verder de mestopslag van waterlopen gebeurt, hoe kleiner het risico op N-uitspoeling vanuit de bodem naar de waterloop. Een afstand van minimum 1 m is sowieso een voorwaarde voor opslag op de kopakker. De resultaten van de mestkwaliteit na opslag geven aan dat de initiële eigenschappen van de rundveestalmest een belangrijke factor zijn naar procesverloop toe: strorijkere mest bevatte minder vocht op volumebasis wat resulteerde in hogere temperaturen tijdens de opslag en een stabieler eindproduct. Meer structuur en meer zuurstof in de hoop stimuleert immers microbiële activiteit. Ook de wijze van afdekken en behandelen beïnvloedde de temperatuur in de hoop en de productkwaliteit: in het algemeen was de gemiddelde temperatuur het hoogst in de gecomposteerde hopen, en het laagst in de los gestorte hopen afgedekt met plastic. Afdekken met TopTex-doek zorgde voor hogere temperaturen dan losse opslag zonder afdekken en afdekken met plastic. Losse opslag zonder afdekking zorgde voor de natste stalmest op het einde van de proef (op basis van volumetrisch vochtgehalte), terwijl afdekking met plastic zorgde voor de droogste stalmest (op basis van volumetrisch vochtgehalte). Een hogere temperatuur in de hopen wijst op meer microbiële afbraakactiviteit, hetgeen resulteert in meer omvorming van NH 4 + -N naar NO 3 - -N en dus een hogere NO 3 - -N / NH 4 + -N-verhouding, en een stabieler eindproduct. 4

5 1 Doelstelling Nutriëntenverliezen uit stalmest kunnen optreden in de stal, tijdens de opslag buiten de stal, en tijdens en na het uitrijden van de mest op het veld. Tijdens de opslag van mest kan stikstof verloren gaan via vervluchtiging naar de lucht (als NH 3 -N) of via uitspoeling naar de bodem. Uitspoeling van stikstof vindt plaats wanneer regenwater op de hopen valt, door de hopen sijpelt en nutriënten uit de mest opneemt. Uitspoeling van stikstof vindt ook plaats als mestvocht door het toenemend volumegewicht uit de hoop geperst wordt. Het stikstofverlies uit de mest naar de bodem toe gebeurt doorgaans onder de vorm van NH 4 + -N, terwijl NO 3 - -N de stikstofvorm is die uit de bodem naar het oppervlakte- of grondwater spoelt (Kolenbrander & de la Lande Cremer, 1967). De doelstelling van deze proef is de vergelijking van verschillende technieken voor opslag en behandeling van runderstalmest op de kopakker. Daarbij wordt gezocht naar de techniek die resulteert in de minste stikstofverliezen naar de bodem door uitspoeling, en die de beste resultaten geeft betreffende agronomische kwaliteit van het eindproduct. Gasvormige verliezen door stikstofvervluchtiging werden niet in rekening gebracht. 2 Proefopzet De proef werd opgestart op drie locaties: o Zoersel: 16/12/214 o Wachtebeke: 17/12/214 o Zwevezele: 18/12/214 De proef werd op elke locatie aangelegd op akkerland: in Zoersel en Zwevezele op de kopakker, in Wachtebeke in het midden van de akker. Op dit laatste perceel lagen er nog korrelmaïsresten op het veld. Er werden vier behandelingen per locatie opgezet, met ongeveer 2-3 m³ stalmest/hoop (Figuur 1): o Los gestorte stalmest, zonder afdekking o Los gestorte stalmest, afgedekt met plastic (+ TopTex-doek 1 om inpikken van vogels te vermijden) o Los gestorte stalmest, afgedekt met TopTex-doek o Extensief gecomposteerde stalmest (2x omgezet), afgedekt met TopTex-doek Bij aanvang van de proef werd per locatie gestreefd naar een zo gelijk mogelijke proefopstelling: voor elk object een gelijk volume (ongeveer 2-3 m³ stalmest/hoop) en een gelijke ouderdom (maximaal 1 maand oud) en samenstelling van de mest. Bij aanvang van de proef werden op elke locatie drie hopen los gestort. Deze hopen werden lichtjes aangedrukt met een verreiker, om een bolle vorm te bekomen zodat ook bij losse opslag het water van de hoop kan afstromen (zoals bij het compost-object). 1 TopTex doek is een beschermzeil dat geen water, maar wel gasuitwisseling doorlaat. Hierdoor kan geen regenwater in de hoop dringen, maar wordt er wel voldoende zuurstof doorgelaten, hetgeen nodig is voor compostering.

6 Wat het compost-object betreft: - In Wachtebeke en Zoersel werd de mest afgedraaid door de molen van een mestkar. - In Zwevezele werd de mest omgezet door een compostkeerder. Dit compost-object werd op elk van de drie locaties 1 maand na opzet een 2 de maal gekeerd met een compostkeerder (Figuur 2): - Wachtebeke: 1/1/21 (29 dagen na aanvang proef) - Zwevezele: 1/1/21 (28 dagen na aanvang proef) - Zoersel: 16/1/21 (31 dagen na aanvang proef) Figuur 1 Proefopzet in Wachtebeke (boven), Zoersel (midden) en Zwevezele (onder). 6

7 - Figuur 2 Omzetten van de composthoop in Zoersel (boven) en Wachtebeke (onder). De proef werd ongeveer twee maanden na aanvang stopgezet: - Zwevezele: 11/2/21 ( dagen na aanvang proef) - Wachtebeke: 17/2/21 (62 dagen na aanvang proef) - Zoersel: 19/2/21 (6 dagen na aanvang proef) De hopen hadden bij opzet volgende afmetingen: - Zoersel: 8 m lang x 3 m breed - Wachtebeke en Zwevezele: 1 m lang x 3 m breed 7

8 3 Opvolging proef en laboratoriumanalyses 3.1 Mest Temperatuurverloop Op regelmatige basis (1 2 keer/week) werd de temperatuur gemeten op vier verschillende locaties in de hopen Agronomische kwaliteit Bij aanvang van de proef werd van elke hoop 1 mengstaal genomen voor kwaliteitsbepaling van de mest. Bij afloop van de proef werden 4 mengstalen per hoop genomen voor kwaliteitsbepaling. Zowel bij aanvang als bij afloop van de proef werden volgende kwaliteitsparameters bepaald: Volumegewicht of verse bulkdichtheid Droge stofgehalte (DS) Organische stofgehalte (OS) Geleidbaarheid (Elektrische Conductiviteit, EC) Zuurtegraad (ph-h 2 O) Ammonium (NH 4 + )- en nitraat (NO 3 - )-N-concentraties Totale stikstof (N), fosfor (P), kalium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca) en natrium (Na) -gehaltes Plantbeschikbare P-gehaltes (P-CaCl 2 ) Stabiliteit (Oxitop-methode die zuurstofopnamesnelheid (Oxygen Uptake Rate of OUR) meet) De stalen genomen bij aanvang en bij afloop van de proef werden geanalyseerd in het laboratorium van ILVO - Plant Teelt & Omgeving (Merelbeke). De geanalyseerde parameters en analysemethodes worden vermeld in Tabel 1. Meer details omtrent deze methodes kunnen op aanvraag bekomen worden. Tabel 1 Overzicht van geanalyseerde parameters en analysemethodes voor de mest 8

9 Parameter Verse bulkdichtheid (g/l vers substr) Droge stofgehalte (%) Organische stof (%/DS) NO - 3 -N (kg/ton DS) NH + 4 -N (kg/ton DS) ph-h 2 O (-) Elektrische conductiviteit (μs/cm) OUR_oxitop (mmol/kg OS/uur) N totaal (kg/ton DS) P totaal (kg/ton DS) K totaal (kg/ton DS) Mg totaal (kg/ton DS) Ca totaal (kg/ton DS) Na totaal (kg/ton DS) P (CaCl2/dtpa) (plantbeschikbaar; mg/l substraat) Analysemethode CMA 2/IV/24 (gebaseerd op EN 134, samengedrukte bulkdensiteit) EN 134, DS: droge stof EN 1339, OS: organische stof, uitgedrukt op droge stof BAM deel 4/ (vaste mest) BAM deel 4/ (vaste mest) EN 1337, 1: extractie EN 1338, 1: extractie, EC: elektrische geleidbaarheid CMA 2/IV/2, OUR: Oxygen uptake rate Volgens Dumas via EN (compost) en BAM deel 4/6 (vaste mest) CMA 2/IV/19 - ICP-OES CMA 2/IV/19 - ICP-OES CMA 2/IV/19 - ICP-OES CMA 2/IV/19 - ICP-OES CMA 2/IV/19 - ICP-OES extractie:.1m CaCl2/DTPA (EN 1361) - Meting: ICP-OES Bij een oxitop-meting wordt de (schijnbare) stabiliteit van een product bepaald door het zuurstofverbruik onder gestandaardiseerde omstandigheden te meten in een gesloten respirometer. De term stabiliteit refereert hier naar de mate waarin vers organisch materiaal reeds door micro-organismen is afgebroken tot een stabieler product, en wordt bepaald door het meten van de nog aanwezige microbiële activiteit. Een product met een laag zuurstofverbruik, dus een lage microbiële (afbraak)activiteit wordt volgens het Compendium voor Monsterneming en Analyse (CMA) als stabiel omschreven; een product met een hoge microbiële activiteit en dus een hoog zuurstofverbruik wordt als onstabiel beschreven. Men spreekt van de Oxygen Uptake Rate (OUR) en drukt dit uit in mmol O 2 per kg organische stof per uur. Daarbij worden producten met een waarde lager dan zeer stabiel genoemd, met een waarde tussen en 1 stabiel, en tussen 1 en 1 matig stabiel. De kwaliteitsdoelstelling van VLACO-gecertificeerde compost is 1 mmol O 2 per kg organische stof per uur, de wettelijke norm is 1. Let wel: een oxitop-meting vertelt enkel iets over de huidige microbiële activiteit volgens de actuele condities. Stel bv. dat minerale N de beperkende factor is, dan betekent een lage oxitop-meetwaarde niet noodzakelijk dat alle uitgangsmateriaal werd omgezet. Ook andere factoren, zoals fytotoxiciteit, kunnen de activiteit stilleggen zonder daarom een indicator van stabiliteit te zijn. Verder is men als landbouwer natuurlijk geïnteresseerd in de nutriëntensamenstelling van een product. In het kader van de strengere fosfaatnormen wordt gestreefd naar het bekomen van een product met een relatief lage P en relatief hoge N en OS inhoud Uitgespoelde N onder hoop Onder elke hoop werden twee containers (3.6 l) met 1 g clinoptiloliet (een kleimineraal dat de eigenschap heeft om NH 4 + -N te binden) in de bodem ingegraven (in het midden van de breedte van de hoop, op 1/4 e en 3/4 e afstand van de totale lengte). Deze containers staken ongeveer 1 cm boven het bodemoppervlak uit. Ze werden afgesloten met een geperforeerd deksel, zodat het insijpelend vocht kon opgevangen worden en geadsorbeerd worden aan het clinoptiloliet (Figuur 3). 9

10 Figuur 3 Container (3,6 l) met 1 g clinoptiloliet ingegraven onder de hoop om mestsap op te vangen. Volgende parameters werden bij afloop van de proef bepaald: - Volume mestvocht in de containers - Organische N + NH 4 + -N (Kjeldahl N, afgeleid van ISO 983-2) aanwezig in het mestvocht. - NO 3 - -N aanwezig in het mestvocht (meting met ionenchromatograaf) - Totale N geadsorbeerd aan clinoptiloliet (Volgens Dumas via EN ) De totale hoeveelheid stikstof aanwezig in het mestvocht in de container kan dan berekend worden als de som van de organische stikstof, NH 4 + -N en NO 3 - -N in het mestvocht plus de hoeveelheid N geadsorbeerd aan de clinoptiloliet. 3.2 Bodem Bodemkarakterisatie Om de uitgangssituatie te kennen, werden bij aanvang van de proef per locatie drie mengstalen van de bodem genomen (-3 cm). Deze werden geanalyseerd op ph-kcl, organische koolstof, totale N en plantbeschikbare nutriënten. De stalen werden geanalyseerd in het laboratorium van ILVO - Plant Teelt & Omgeving (Merelbeke). De geanalyseerde parameters en analysemethodes worden vermeld in Tabel 2. Meer details omtrent deze methodes kunnen op aanvraag bekomen worden. Per locatie werden bij aanvang van de proef ook vier stalen met Kopecky-ringen (cilinders met een gekend volume van 1 cm³) genomen (1 per positie waar een hoop kwam), op een diepte van cm. De bodem werd gedroogd gedurende 48 uren bij 1 C, waarna de bulkdichtheid bepaald kon worden Minerale stikstof Bij aanvang van de proef werden vier mengstalen per bodemlaag genomen (Figuur 4) voor minerale N bepaling (analysemethode in Tabel 2): 1 mengstaal (16 steken met een gutsboor) per locatie van elk object, in 4 lagen: cm cm cm cm 1

11 Bij afloop van de proef werden drie mengstalen per laag genomen (telkens 8 steken per mengstaal) rondom de hopen (> 1 m afstand van de hopen, op plaatsen waar er geen mestvocht aanwezig was) ter referentie. Vervolgens werd: - 1 mengstaal (8 steken) per laag genomen aan de rand van elke hoop, vlak buiten de doek/plastic; - 1 mengstaal (8 steken) per laag genomen aan de rand van elke hoop, onder de doek/plastic; - Voor de los gestorte niet-afgedekte hoop werden 2 mengstalen (telkens 8 steken) per laag genomen aan de rand van de hoop. Nadien werden de hopen verplaatst met een verreiker (Wachtebeke) of kraantje (Zwevezele en Zoersel; Bobcat 43 met rupsbanden), en op elke locatie waar een hoop lag werden drie mengstalen per laag genomen (telkens 8 steken per mengstaal) voor minerale N bepaling. Dezelfde vier lagen werden bemonsterd als bij aanvang van de proef. Figuur 4 Bodemstaalname Tabel 2 Overzicht van de geanalyseerde bodemparameters en analysemethodes. Parameter Analysemethode Droge stofgehalte (%) BAM/deel1/3 (DS: droge stof) Organische koolstof (%/DS) ISO 1694; BOC; BAM deel 1/1 NO - 3 -N (kg/ton DS) ISO ; afgeleid van BAM deel 1/4; afgeleid van BAM deel 1/7 NH + 4 -N (kg/ton DS) ISO , 1: extract in 1M KCl, meting met flow analyzer ph-kcl (-) ISO 139; BOC N totaal (kg/ton DS) Volgens Dumas via ISO P AmLact (plantbeschikbaar) BAM/deel1/11, 1:2 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES K AmLact (plantbeschikbaar) BAM/deel1/11, 1:2 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES Mg AmLact (plantbeschikbaar) BAM/deel1/11, 1:2 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES Ca AmLact (plantbeschikbaar) BAM/deel1/11, 1:2 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES Na AmLact (plantbeschikbaar) BAM/deel1/11, 1:2 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES Fe AmLact (plantbeschikbaar) BAM/deel1/11, 1:2 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES Mn AmLact (plantbeschikbaar) BAM/deel1/11, 1:2 extractie met amm.-lact., meting met ICP-OES 11

12 3.2.3 Bodemtemperatuur Het temperatuurverloop op een bodemdiepte van 1 cm werd continu (1 meting per uur) gemeten bij twee verschillende objecten: de los gestorte stalmest afgedekt met TopTexdoek en de gecomposteerde stalmest. Per object werd er een temperatuurlogger (EBI 2-T1, EBRO) in de bodem ingegraven te midden van het bodemoppervlak van de hoop (Figuur ). Ter referentie werd de bodemtemperatuur ook opgemeten op 1 cm diepte op een zekere afstand van de hopen (> 1 m). Figuur Temperatuursensor onder de hoop Incubatieproef Een incubatieproef onder gecontroleerde omstandigheden (3 herhalingen) werd uitgevoerd om inzicht te verkrijgen in het mineralisatieverloop in de bodem onder de hoop. Hiervoor werden bodemstalen genomen (3 mengstalen per locatie) bij aanvang van de proef (-3 cm). Cilindervormige buisjes werden gevuld met deze grond (bulkdichtheid = 1,4 g/cm³), waarna de buisjes in een klimaatkast (Figuur 6) geplaatst werden (= incuberen) bij twee temperaturen: - Een temperatuur in overeenstemming met temperaturen die verwacht en opgemeten werden onder een hoop los gestorte stalmest (verhoogde temperatuur). - Een temperatuur in overeenstemming met temperaturen die verwacht en opgemeten werden in bodem niet onder een hoop gelegen (lagere, normale bodemtemperatuur). De bodemtemperatuur werd bij de start van de proef gemeten met een temperatuurmeter. Bij start van de incubatieproef werd deze temperatuur ingesteld. De incubatietemperatuur werd bijgesteld tijdens de proef, afhankelijk van de temperaturen zoals effectief gemeten in de bodem onder de hoop of in de bodem niet onder een hoop gelegen. In Wachtebeke werd een temperatuurlogger (die tussentijds kon worden uitgelezen) geïnstalleerd onder de los gestorte stalmest afgedekt met compostdoek. Wekelijks werd de temperatuur onder deze hoop uitgelezen. Op basis hiervan werd de temperatuur in de incubatieproef bijgesteld en zodoende gekoppeld aan het temperatuurverloop zoals effectief gemeten in de bodem. Tijdens de incubatieproef werd het minerale N-gehalte in de bodemcilinders opgevolgd doorheen de tijd, en dit op drie tijdstippen: bij aanvang, tussentijds (na vier weken) en bij afloop (na acht weken) van de proef. In Tabel 2 kan de analysemethode teruggevonden worden. 12

13 Figuur 6 Incubatiekast. 4 Statistische verwerking De NH 4 + -N-concentraties in de -1 cm en 1-3 cm lagen bij afloop van de proef werden geanalyseerd met een two-way ANOVA, met als factoren behandeling en locatie. Vermits de interactieterm significant was, werd vervolgens een one-way ANOVA uitgevoerd voor elke locatie afzonderlijk, met als factor behandeling. De NO 3 - -N-concentraties in de -9 cm laag werden ook geanalyseerd met een two-way ANOVA, met als factoren behandeling en locatie. Vermits ook hier de interactieterm significant was, werd vervolgens een one-way ANOVA uitgevoerd voor elke locatie afzonderlijk, met als factor behandeling. Indien de factor behandeling significant was, werd een post-hoc Scheffé-test uitgevoerd om de verschillende behandelingen met elkaar te vergelijken. Resultaten.1 Weersomstandigheden Gegevens over de weersomstandigheden werden niet op elke locatie afzonderlijk verzameld. Figuur 7 geeft het temperatuur- en neerslagverloop weer zoals gemeten op het weerstation gelegen op ILVO (Merelbeke). Tijdens de eerste maand na opzet viel meer dan dubbel zoveel neerslag (134 mm) dan tijdens de tweede maand na opzet (6 mm). Op zes dagen werd een gemiddelde temperatuur lager dan C waargenomen. 13

14 Temperatuur ( C) Neerslag (mm) Figuur 7 Gemiddelde dagelijkse temperatuur (zwarte ruiten) en dagelijkse neerslag (grijze balken) tijdens de proef, zoals gemeten in het weerstation gelegen op ILVO (Merelbeke)..2 Mest.2.1 Temperatuurverloop Tijdens de proef werd het temperatuurverloop in de hopen opgevolgd (Figuur 8a, b en c). Volgende trends werden waargenomen: 1. In het algemeen werden de hoogste temperaturen waargenomen in de hopen in Wachtebeke, en de laagste in Zwevezele. Hieruit blijkt dat het vochtgehalte van de mest een belangrijke rol speelt in het temperatuurverloop, vermits de mest in Zwevezele het hoogste vochtgehalte kende (zie.2.2.2). 2. De compostbehandeling vertoonde de hoogste temperatuur (in Wachtebeke liep deze op tot 67 C), de los gestorte hoop afgedekt met plastic de laagste. Het afdraaien door de mestkar zorgt voor extra zuurstof in de hoop, waardoor microbieel leven gestimuleerd wordt en hogere temperaturen bereikt worden. Enkel bij de compostbehandeling in Wachtebeke werden temperaturen boven de C waargenomen, wat indicatief is voor een intense microbiële activiteit gerelateerd aan de afbraak van organische stof. Dergelijke temperaturen zorgen ook voor afdoding van onkruidzaden en pathogenen. De temperaturen van de compostbehandeling in Zwevezele bleven onder de 3 C, wat er op wijst dat het composteerproces niet op gang kwam. 3. De hoop los storten en afdekken met TopTex-doek zorgde voor een verhoogde temperatuur in vergelijking met los storten zonder afdekking of afdekken met plastic. In tegenstelling tot de behandelingen met plastic waar zuurstof limiterend was voor het afbraakproces, laat de TopTex-doek wel gasuitwisseling toe, waardoor meer zuurstof in de hoop terecht kan en meer microbiële activiteit kan plaatsvinden. In vergelijking met de behandelingen zonder afdekking heeft TopTex afdekdoek een isolerend effect en voorkomt het dat neerslag in de hopen terecht komt, waardoor de door de microbiële activiteit opgebouwde temperatuur beter behouden blijft. (a) dec-14 3-dec jan-1 27-jan-1 1-feb

15 Temperatuur ( C) Temperatuur ( C) Temperatuur ( C) Wachtebeke 7 1. Los gestorte stalmest, zonder afdekking 2. Los gestorte stalmest, met plastic 3. Los gestorte stalmest, met compostdoek 4. Gecomposteerde stalmest (b) 17/12/214 1/1/21 16/1/21 31/1/21 1/2/21 Zoersel 1. Los gestorte stalmest, zonder afdekking 2. Los gestorte stalmest, met plastic 3. Los gestorte stalmest, met compostdoek 4. Gecomposteerde stalmest (c) 16/12/214 31/12/214 1/1/21 3/1/21 14/2/21 Zwevezele 3 1. Los gestorte stalmest, zonder afdekking 2. Los gestorte stalmest, met plastic 3. Los gestorte stalmest, met compostdoek 4. Gecomposteerde stalmest /12/214 28/12/214 7/1/21 17/1/21 27/1/21 6/2/21 16/2/21 Figuur 8 Temperatuurverloop in de hopen tijdens de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie; n = 4) in (a) Wachtebeke, (b) Zoersel, en (c) Zwevezele..2.2 Agronomische kwaliteit 1

16 Volumegewicht (g/l versgewicht) Volumegewicht Het volumegewicht van de mest was bij aanvang van de proef het laagst in Wachtebeke (347 g/l verse mest) en het hoogste in Zwevezele (66 g/l verse mest). Dit is gerelateerd aan de meer strorijke mest in Wachtebeke en de minder strorijke mest in Zwevezele. In Wachtebeke was er ook een betere verdeling van het stro in de stal aangezien het stro verhakseld in de stal geblazen werd. Onderzoek van Jeppsson (1999) toonde aan dat ammoniakemissies gereduceerd werden door het stro te hakselen; dit werd in deze studie niet bestudeerd. In Wachtebeke nam het volumegewicht toe tijdens de proef (omwille van compactie), terwijl in Zoersel en Zwevezele de volumegewichten van de verschillende behandelingen bij afloop van de proef vergelijkbaar waren met het volumegewicht bij aanvang van de proef (Figuur 9) Aanvang proef Wachtebeke Zoersel Zwevezele Zonder AD Plastic TopTex Compost Figuur 9 Volumegewicht van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef) Droge stof- en organische stofgehalte Het droge stofgehalte van de mest hangt onder meer af van de hoeveelheid en de verdeling van het stro aanwezig in de mest, en van het al dan niet overdekken van de mest tijdens de opslag. In Wachtebeke kende de mest het hoogste gravimetrische droge stofgehalte (= op gewichtsbasis) (dus minst natte mest; Figuur 1a), wat gerelateerd kan worden aan het hoger strogehalte van de mest. Daar was het droge stofgehalte van de hoop afgedekt met TopTex-doek en van de gecomposteerde hoop hoger bij afloop in vergelijking met bij aanvang van de proef (Figuur 1a). Dit kan verklaard worden door de hoge temperaturen die zorgen voor verdamping van water. In Zoersel werd eenzelfde trend waargenomen, terwijl er weinig verschillen waren in Zwevezele. Op deze locatie was de temperatuur in de hopen ook het laagst en zal er bijgevolg minder verdamping geweest zijn. Wanneer de gravimetrische droge stofgehaltes worden omgerekend naar de hoeveelheid vocht per volume-eenheid mest (= volumetrisch vochtgehalte = gravimetrisch vochtgehalte x volumegewicht van de mest), zijn de verschillen tussen de drie locaties bij aanvang van de proef veel groter (Figuur 1b). In Wachtebeke is er veel minder vocht per m³ stalmest (268 kg water/m³ stalmest) en dus meer lucht aanwezig dan in de stalmest van Zoersel (4 kg/m³) en Zwevezele (26 kg/m³). Bij afloop van de proef zien we een gelijke trend over de 16

17 Droge stof (%/verse stof) locaties: losse opslag zonder afdekking zorgde voor de natste stalmest, terwijl afdekking met plastic zorgde voor de droogste stalmest. Afdekken met TopTex of composteren en afdekken met TopTex liggen er tussenin. Deze verschillen zijn hoogstwaarschijnlijk te verklaren door de methode van afdekking: geen afdekking zorgt voor de meeste regeninval, afdekken met plastic verhindert volledig de regeninval, terwijl afdekken met TopTex mogelijks wat neerslag toelaat (wanneer er sneeuw op de doeken blijft liggen, en ook wanneer de doeken niet strak over de hoop liggen waardoor er water ter hoogte van de plooien kan insijpelen). In Wachtebeke was het organische stofgehalte bij afloop van de proef lager dan bij aanvang van de proef, vooral bij de gecomposteerde hoop en de hoop afgedekt met TopTex-doek (Figuur 1c). Dit kan opnieuw verklaard worden door de hoge temperaturen in deze hopen: dit wijst op microbiële omzetting van vers organisch materiaal, waarbij organische koolstof wordt vrijgesteld onder de vorm van CO 2. In Zoersel werd een gelijkaardige trend waargenomen, terwijl in Zwevezele opnieuw slechts kleine verschillen waargenomen werden. (a) (b) Aanvang proef Wachtebeke Zoersel Zwevezele Zonder AD Plastic TopTex Compost (c) 17

18 Organische stof (%/droge stof) Figuur 1 (a) Gravimetrisch droge stofgehalte (op gewichtsbasis), (b) volumetrisch vochtgehalte en (c) organische stofgehalte van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef) C/N-, C/P- en N/P-verhoudingen De C/N-verhouding van de stalmest is recht evenredig met de strogift in de stal; hoe meer stro, hoe hoger de C/N-verhouding. Verschillende studies tonen aan dat een hogere C/Nverhouding van de stalmest resulteert in minder nutriëntenverliezen (Kirchmann, 198; Ulén, 1993). Volgens Godden en Penninckx (1997) ligt de optimale C/N-verhouding om nutriëntenverliezen te beperken tussen de 3-3. In deze proef lag de C/N-verhouding van de verschillende types mest beduidend lager (13 tot 17), wat het risico op stikstofverliezen tijdens het composteringsproces aanzienlijk verhoogt. Anderzijds is een C/N-verhouding lager dan 2 in het eindproduct noodzakelijk om N-vastlegging in de bodem te voorkomen (Kolenbrander & de la Lande Cremer, 1967). In Wachtebeke nam de C/N-verhouding af doorheen de tijd, omwille van organische stofverliezen (Figuur 11a). Uitzondering is de hoop afgedekt met plastic, wat erop wijst dat organische stofverliezen hier beperkt waren en er dus eerder een bewaringsproces plaatsvond. In Zoersel en Zwevezele waren de verschillen klein. Ook de afname van de C/P-verhouding tijdens de proef wijst op de afbraak van organische stof in Wachtebeke (Figuur 11b). Opnieuw zijn de verschillen in Zoersel en Zwevezele beperkter. Ook de N/P-verhouding nam af tijdens de proef in Wachtebeke, wat wijst op N-verliezen tijdens de proef (Figuur 11c). Opnieuw zijn de afnames in Zoersel en Zwevezele kleiner. (a) Aanvang proef Wachtebeke Zoersel Zwevezele Zonder AD Plastic TopTex Compost 18

19 N/P verhouding (-) C/P verhouding (-) C/N verhouding (-) (b) Aanvang proef Aanvang proef Wachtebeke Zoersel Zwevezele Zonder AD Plastic TopTex Compost Wachtebeke Zoersel Zwevezele Zonder AD Plastic TopTex Compost (c) Wachtebeke Zoersel Zwevezele Aanvang proef Zonder AD Plastic TopTex Compost Figuur 11 (a) C/N-, (b) C/P-, en (c) N/P-verhoudingen van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef) Minerale stikstof en nutriëntinhoud Enkel in Wachtebeke werd NH 4 + -N naar NO 3 - -N omgezet tijdens de proef, voornamelijk bij de gecomposteerde hoop en de los gestorte hoop afgedekt met TopTex (Figuur 12). Dit wijst op aerobe omstandigheden; er is zuurstof aanwezig in de hopen waardoor nitrificatie kan plaats 19

20 NO 3 - -N (kg N/ton droge stof) NO 3 - -N (kg N/ton droge stof) NH 4 + -N (kg N/ton droge stof) NH 4 + -N (kg N/ton droge stof) vinden. In de hopen op de twee andere locaties werd nauwelijks NO 3 - -N teruggevonden, wat op beperkingen inzake zuurstofbeschikbaarheid in de hopen wijst. Verder werd enkel bij de gecomposteerde hoop in Wachtebeke een NO 3 - -N/NH 4 + -N-verhouding groter dan 1 vastgesteld, wat een indicatie is voor een verhoogde productstabiliteit (en dus een verder gevorderd afbraakproces). De totale hoeveelheid N, P, K, Mg, Ca en Na, en de plantbeschikbare hoeveelheid P zijn weergegeven in Tabel 3. Er werden geen verschillen waargenomen in totale N-gehaltes (i) bij afloop van de proef in vergelijking met bij aanvang en (ii) tussen de verschillende behandelingen bij afloop van de proef. Een opconcentratie werd verwacht door het organische stof verlies bij de gecomposteerde hoop in Wachtebeke, maar wellicht doen de N-verliezen bij deze hoop de opconcentratie teniet. In Wachtebeke werd wat betreft de andere (totale) nutriënten wel een duidelijke opconcentratie vastgesteld. Deze opconcentratie verhoogt de transportefficiëntie van nutriënten over langere afstanden in vergelijking met onbehandelde mest (Magrí & Teira-Esmatges, 21). Ter informatie werd de nutriëntensamenstelling ook omgerekend naar verse stofbasis, en werd de omrekening gemaakt naar P 2 O, K 2 O, MgO en CaO (Tabel 4). (a) Wachtebeke Zoersel Zwevezele Wachtebeke Zoersel Zwevezele (b) , 2, 1,8 1,8 1,6 1,6 1,4 1,4 1,2 1,2 1, 1,,8,8,6,6,4,4,2,,2, Aanvang proef Aanvang Zonder AD Zonder AD Plastic Plastic TopTex TopTex Compost Compost proefwachtebeke Zoersel Zwevezele Wachtebeke Zoersel Zwevezele Aanvang Zonder AD Plastic TopTex Compost proef Aanvang Zonder AD Plastic TopTex Compost proef Figuur 12 (a) NH 4 + -N en (b) NO 3 - -N-concentratie in de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef) Tabel 3 Totale N, P, K, Mg, Ca, Na en plantbeschikbare P (CaCl 2 ) in de mest (uitgedrukt op droge stof basis) bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef; DS = Droge stof) 2

21 Wachtebeke Zoersel Zwevezele N totaal P totaal K totaal Mg totaal Ca totaal Na totaal P (CaCl2/dtpa) kg/ton DS kg/ton DS kg/ton DS kg/ton DS kg/ton DS kg/ton DS mg/l substraat Aanvang proef 26,1 ± 2, 3,9 ±,7 27,7 ± 1,8 3,2 ±, 9, ± 1, 2,7 ±,6 Zonder AD 28,1 ± 3,4,7 ±,7 3,2 ± 3,9 4,3 ±, 13,7 ± 1,8 3,1 ±, 13 ± 2 Afloop proef Plastic 2,7 ± 3,6,4 ± 1, 31,1 ± 1, 3,9 ±,9 11,6 ± 2, 3, ±,2 7 ± 23 TopTex 26,2 ± 6,2,1 ± 1,4 34,8 ±,7 4,3 ± 1, 14,3 ± 4,6 3, ± 1,1 16 ± 23 Compost 26, ± 3,7,8 ±,2 36,1 ± 2,7 4,6 ±,3 1,4 ± 1, 3,3 ±,1 12 ± 29 Aanvang proef 33, ±,7 6,9 ± 1, 32, ± 1,7 4,8 ±,4 7,6 ± 1,2 3,1 ±,9 Zonder AD 2, ± 3,3,6 ±,9 24,3 ± 1,6 3,8 ±,6 6,7 ± 1,2 1,7 ±,1 221 ± 43 Afloop proef Plastic 29,8 ± 4,1 7, ± 2,1 34,6 ± 1,9,3 ± 1,4 1, ± 2,7 2,7 ±,1 161 ± 37 TopTex 27,8 ± 1,8 7,3 ±,4 34,4 ± 3,, ±,2 8,7 ± 1, 2,8 ±,3 182 ± Compost 28,2 ± 2,2 8,7 ±,1 38,2 ± 1,,8 ±,1 14,8 ±,8 3,6 ±,2 184 ± 9 Aanvang proef 27,3 ± 2,,7 ±,6 32,4 ± 1,7 3,8 ±,3 11,2 ± 1,1,7 ±,6 Zonder AD 26,1 ± 2,2,9 ±,3 2,9 ± 4,2 3,8 ±,2 11,8 ± 1,1 3,8 ±, 149 ± 33 Afloop proef Plastic 27,6 ± 1,8,9 ±,1 3,8 ± 2,9 3,8 ±,2 1,8 ±,8 4,8 ±,3 124 ± 7 TopTex 27,3 ±,6,6 ±,2 32,3 ± 1, 3,6 ±,2 1, ±,2 4, ±,2 112 ± 6 Compost 2,9 ±,8,8 ±,2 31,1 ± 1,2 3,8 ±,1 1,9 ±,1 4,7 ±,1 127 ± 6 Tabel 4 Totale en minerale N, P 2 O, K 2 O, MgO en CaO in de mest (uitgedrukt op verse basis) bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde waardes). Wachtebeke Zoersel Zwevezele Aanvang proef Zonder AD Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Plastic Afloop proef TopTex Compost Aanvang proef Zonder AD Plastic Afloop proef TopTex Compost N totaal NO 3 - -N + NH 4 + -N P 2 O K 2 O kg/ton vers kg/ton vers kg/ton vers kg/ton vers kg/ton vers kg/ton vers,6, 7,6 7,4 7,9 1,2 1,4 1,4 2,9 3,9 3,4,9,7, 6,7 7,7 7,3,8 7, 6,8 7,2,4,7,3,2,2,4,7,4,7,,3,3,,8,7,7,6,7 1,7 1,8,1 12,9 2,3 6,4 8,7 1,8 2,4 6,6 1,4 2,1 9,7 2,1 3,3 1,2 2, 3, 11,7 2,,3 7,8 1,3 3,1 6,9 1,4 3,6 7,1 1,2 2,9 7,4 1,1 2,8 7,6 1,3 3, ph, elektrische geleidbaarheid, en stabiliteit De ph van de mest was gelijkaardig op de verschillende locaties, en wijzigde nauwelijks tijdens de proef. Ook de elektrische geleidbaarheid (EC) verschilde weinig tussen de behandelingen (Tabel ), al kan worden opgemerkt dat de EC lager was in de los gestorte niet afgedekte hoop bij afloop van de proef in Zoersel in vergelijking met de andere hopen. Bovendien lag in het algemeen de EC van de mest in Wachtebeke lager dan in Zoersel en Zwevezele. De zuurstofopnamesnelheid (Oxygen Uptake Rate, OUR) nam in alle behandelingen af ten opzichte van het begin van de proef (Figuur 13). Dit wijst erop dat de producten stabieler werden tijdens de proef, vermits gemakkelijk beschikbare koolstof microbieel werd afgebroken. Hoewel in Zwevezele de organische stofverliezen tijdens de proef beperkt waren, wijzen de OUR-resultaten erop dat toch ook hier de producten stabieler werden doorheen de tijd. De compostbehandelingen in Zoersel en Wachtebeke, en de TopTex-behandeling in Wachtebeke kunnen matig stabiel worden genoemd, vermits de OUR-waarden tussen 1 en 1 mmol O 2 per kg organische stof per uur lagen. Bij alle andere behandelingen lagen de OUR-waardes boven 1 mmol O 2 per kg organische stof per uur. Tabel ph-h 2 O en elektrische geleidbaarheid (EC) van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef) 2, 2,7 2,6 3, 3,9 3, 2,9 4, 4,1,1 2,6 2,9 2,6 2, 2,7 MgO CaO 21

22 OUR (mmol/kg organische stof/uur) Wachtebeke Zoersel Zwevezele ph-h 2 O EC - µs/cm Aanvang proef 8, ±, ± 176 Zonder AD 8,9 ±, ± 469 Afloop proef Plastic 9,1 ±, 1646 ± 2 TopTex 9, ±,2 216 ± 367 Compost 9,1 ±,1 191 ± 229 Aanvang proef 8,8 ±,2 293 ± 277 Zonder AD 8, ±, ± 129 Afloop proef Plastic 8, ±,1 227 ± 7 TopTex 8,7 ±,1 287 ± 223 Compost 8,8 ±, ± 386 Aanvang proef 8,7 ±, ± 171 Zonder AD 8,8 ±, ± 31 Afloop proef Plastic 8, ±, ± 13 TopTex 8,4 ±,2 213 ± 84 Compost 8,7 ±, ± Wachtebeke Zoersel Zwevezele Aanvang proef Zonder AD Plastic TopTex Compost Figuur 13 Oxygen Uptake Rate (OUR), een maat voor stabiliteit, van de mest bij aanvang en bij afloop van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4 bij aanvang en n = 3 bij afloop van de proef)..2.3 Relatie tussen karakteristieken stalmest, temperatuurverloop en agronomische kwaliteit van het eindproduct Om het verband tussen het type stalmest, de gemiddelde temperatuur in de hoop en de kwaliteit van het eindproduct te verklaren, werden de belangrijkste parameters (volumetrisch vochtgehalte, organische stofgehalte, C/N-verhouding, NH 4 + -N, NO 3 - -N en OUR) van de producten op de verschillende locaties uit deze proef alsook van de producten uit de eerdere stalmestproef op ILVO (Viaene et al., 21) uitgezet ten opzichte van de gemiddelde temperatuur in de hopen. Hieruit blijkt dat de gemiddelde temperatuur in de hopen een sterk negatieve correlatie vertoonde met het volumetrisch vochtgehalte (R² =,64), de NH 4 + -N-concentratie (R² =,49) en de OUR (R² =,64); en een sterk positieve correlatie met de NO 3 - -N-concentratie (R² =,44) en NO 3 - -N/NH 4 + -N-verhouding (R² =,9) van de eindproducten (Figuur 14). De temperatuurontwikkeling in de hopen had ook een sterke positieve correlatie met het organische stofgehalte (R² =,71) van de stalmest bij aanvang en negatieve correlatie met het volumetrisch vochtgehalte (R² =,72) bij aanvang (Figuur 1). Dus hoe hoger het 22

23 NO 3 - -N/NH4 + -N-verhouding NO 3 - -N-concentratie (kg N/ton DS) NH 4 + -N-concentratie (kg N/ton DS) Volumetrisch vochtgehalte (kg/m³) OUR (mmol O 2 /kg OS/uur) organische stofgehalte door een hoger aandeel stro, hoe droger en koolstofrijker (hogere C/N) de stalmest bij aanvang, hoe intenser vervolgens de microbiële afbraak van organische componenten en hoe hoger de temperatuurontwikkeling in de hopen tijdens de opslag. Een hogere temperatuur in de hopen hield een sterkere afbraak en meer stabilisatie (lagere OUR) in van het product, met een omvorming van NH 4 + -N naar NO 3 - -N (nitrificatie) en dus een hogere NO 3 - -N/NH 4 + -N-verhouding tot gevolg. Het droge stofgehalte van de stalmest kan verhoogd worden door meer stro in de stal te brengen en/of door de stalmest onder dak te stockeren. (a) (b) R² =,64 Zoersel Wachtebeke Zwevezele ILVO 7 6 R² =,64 4 Zoersel Wachtebeke Zwevezele ILVO Temperatuur ( C) Temperatuur ( C) (c) (d) R² =,44 Zoersel Wachtebeke Zwevezele ILVO R² =,49 4. Zoersel Wachtebeke Zwevezele ILVO Temperatuur ( C) Temperatuur ( C) (e) R² =,9 Zoersel Wachtebeke Zwevezele ILVO Temperatuur ( C) Figuur 14 Volumetrisch vochtgehalte (a), oxygen uptake rate (OUR) (b), NO 3 - -N-concentratie (c), NH 4 + -Nconcentratie (d) en NO 3 - -N/NH 4 + -N-verhouding (e) van de eindproducten ten opzichte van de gemiddelde temperatuur gemeten in de verschillende hopen in Zoersel, Wachtebeke, Zwevezele en op ILVO (Viaene et al., 21). 23

24 Volumetrisch vochtgehalte (kg/m³) Organische stofgehalte (%/DS) (a) R² =,71 Zoersel Wachtebeke Zwevezele ILVO Temperatuur ( C) (b) R² =,72 Zoersel Wachtebeke Zwevezele ILVO Temperatuur ( C) Figuur 1 Organische stofgehalte (a) en volumetrisch vochtgehalte (b) van de stalmest bij aanvang ten opzichte van de gemiddelde temperatuur gemeten in de verschillende hopen in Zoersel, Wachtebeke, Zwevezele en op ILVO (Viaene et al., 21)..2.4 Procesverloop en mestkwaliteit: de essentie Omzetten van stalmest (extensieve compostering) zorgde voor de hoogste temperatuurontwikkeling in de hopen, terwijl afdekken met plastic zorgde voor de laagste temperaturen. Afdekken met Toptex-doek zorgde voor hogere temperaturen dan losse opslag zonder afdekken en afdekken met plastic. Er werd duidelijk een verschil waargenomen in procesverloop en kwaliteit van het eindproduct in Wachtebeke ten opzichte van de andere locaties. Dit kan verklaard worden door het lagere volumetrische vochtgehalte, het lagere volumegewicht, het hogere organische stofgehalte en de hogere C/N- en C/P-verhouding van de stalmest in Wachtebeke, gerelateerd aan het hoger strogehalte van de mest. Dit zorgt namelijk voor meer structuur en dus meer zuurstof en ook meer koolstof in de hoop waardoor de microbiële afbraak wordt gestimuleerd. In Wachtebeke leidde composteren en afdekken met TopTex-doek tot een afbraak- /stabilisatieproces: hogere temperaturen in de hoop ( C), een daling in organische stof, meer NO - 3 -N, minder NH + 4 -N, een hogere NO - 3 -N/NH + 4 -N-verhouding (groter dan 1 voor de compostbehandeling), een lagere C/N-verhouding, en een matig 24

25 stabiel eindproduct op basis van OUR. Ook losse opslag zonder afdekking of afgedekt met plastic leidde er tot een daling in C/N- en C/P-verhouding, door een hogere microbiële activiteit (hogere temperaturen). In Zoersel leidde de compostbehandeling tot hogere temperaturen, een daling in organische stofgehalte en C/P-verhouding en een matig stabiel eindproduct op basis van OUR. In Zwevezele waren de verschillen ten opzichte van de beginsituatie en tussen de behandelingen onderling kleiner, aangezien de microbiële afbraak en bijhorende temperatuurontwikkeling in de hopen bij alle varianten laag bleef (< 3 C)..3 Bodemcondities.3.1 Bodemkarakterisatie Bij aanvang van de proef werd de bodem gekarakteriseerd (Tabellen 6 en 7). Het organische koolstofgehalte lag het laagste in Zwevezele (< 1%). De ph-kcl was overal lager dan. Het volumetrische vochtgehalte van de bodem (= gravimetrisch vochtgehalte x bulkdichtheid bodem) was het hoogst in Zwevezele en het laagst in Wachtebeke. Tabel 6 Droge bulkdichtheid, organische koolstofgehalte, ph-kcl, totale stikstof en volumetrisch vochtgehalte van de bodem bij aanvang van de proef in de -3 cm laag. Droge bulkdichtheid OC ph-kcl N totaal Volumetrisch vochtgehalte g/cm³ %/droge grond - %/droge grond kg/m³ Zoersel 1,6 ±,4 1,4 ±,34 4,94 ±,2,11 ±,4 196 ± 4 Wachtebeke 1,29 ±, 1, ±,4 4,66 ±,6,13 ±,4 1 ± 7 Zwevezele 1, ±,,94 ±,1 4,3 ±,3,8 ±, 222 ± 2 Tabel 7 Plantbeschikbare nutriënten aanwezig in de bodem (-3 cm) bij aanvang van de proef (DS = Droge stof). P AmLact K AmLact Mg AmLact Ca AmLact Na AmLact Fe AmLact Mn AmLact mg/kg DS mg/kg DS mg/kg DS mg/kg DS mg/kg DS mg/kg DS mg/kg DS Zoersel 334 ± ± 2 83 ± ± 9 < 19 ±. 334 ± 6 11 ± Wachtebeke 497 ± ± 1 4 ± 3 3 ± 29 < 19 ±. 497 ± ± Zwevezele 926 ± ± 1 7 ± 2 42 ± 26 < 19 ±. 926 ± ±.3.2 Bodemtemperatuur De bodemtemperatuur (Figuur 16) volgde dezelfde trends als het temperatuurverloop in de mesthopen: 1. In het algemeen werden de hoogste bodemtemperaturen waargenomen in Wachtebeke, en de laagste in Zwevezele. 2. De compostbehandeling vertoonde een hogere bodemtemperatuur (in Wachtebeke liep deze op tot 37 C) dan de los gestorte hoop afgedekt met TopTex. 2

26 Bodemtemperatuur op 1 cm diepte ( C) Bodemtemperatuur op 1 cm diepte ( C) Bodemtemperatuur op 1 cm diepte ( C) (a) Wachtebeke Referentie TopTex Compost Aantal dagen na start proef (b) Zoersel Referentie TopTex Compost Aantal dagen na start proef (c) Zwevezele Referentie TopTex Compost Aantal dagen na start proef Figuur 16 Bodemtemperatuur gemeten op 1 cm diepte in een referentiesituatie (op een zekere afstand van de hoop), onder de los gestorte hoop afgedekt met TopTex, en onder de gecomposteerde hoop in (a) Wachtebeke, (b) Zoersel, en (c) Zwevezele..3.3 Incubatieproef Incubatietemperatuur De incubatietemperaturen waren gelijklopend aan de gemeten bodemtemperaturen in Wachtebeke (Figuur 17). 26

27 Temperatuur (C ) Temperatuur (C ) (a) (b) Bodemtemperatuur Wachtebeke op 1 cm diepte Incubatietemperatuur Aantal dagen na start proef Bodemtemperatuur Wachtebeke op 1 cm diepte Incubatietemperatuur Aantal dagen na start proef Figuur 17 (a) Bodemtemperatuur in Wachtebeke op 1 cm diepte gemeten in een referentiesituatie (op een zekeren afstand van de hoop) en de incubatietemperatuur waarbij deze referentie wordt gesimuleerd; (b) Bodemtemperatuur in Wachtebeke op 1 cm diepte gemeten onder de los gestorte hoop afgedekt met TopTex en de verhoogde incubatietemperatuur Minerale stikstof in de bodem De NH 4 + -N-concentraties gemeten tijdens de incubatieproef waren zeer laag (<,2 g NH N/m²), wat er op wijst dat NH 4 + -N snel werd omgezet naar NO3 - -N, omwille van de aerobe omstandigheden in deze proefopzet. De NO 3 - -N-concentraties (Figuur 18) geven aan dat bij een verhoogde bodemtemperatuur meer mineralisatie plaatsvindt dan bij een lagere, normale bodemtemperatuur. Het verschil is het grootst in Wachtebeke: 6 dagen na aanvang van de proef werd er in de -1 cm laag 4, g NO 3 - -N/m² meer gemeten bij de verhoogde temperatuur in vergelijking met de referentietemperatuur. Voor Zoersel en Zwevezele bedroeg het verschil 3,2 g N/m². 27

28 NO 3 - -N-concentratie (g N/m²) NO 3 - -N-concentratie (g N/m²) NO 3 - -N-concentratie (g N/m²) (a) Referentie Verhoogde temperatuur (b) Aantal dagen na start proef Referentie Verhoogde temperatuur (c) Aantal dagen na start proef Referentie Verhoogde temperatuur Aantal dagen na start proef Figuur 18 Resultaten van de incubatieproef: NO - 3 -N-concentratie gemeten in bodem (geïncubeerd bij twee temperaturen: een normale, met name de referentietemperatuur, en een verhoogde temperatuur) afkomstig van (a) Wachtebeke, (b) Zoersel en (c) Zwevezele, voor de -1 cm laag (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 3)..3.4 Uitgespoelde N onder hoop Onder elke hoop werden twee containers van 3,6 l met clinoptiloliet geïnstalleerd. Figuur 19 toont de hoeveelheid mestvocht opgevangen in de containers met clinoptiloliet (voor elke 28

29 Uitgespoelde N (g N/container) Uitgespoelde N (g N/container) Uitgespoelde N (g N/container) Volume mestvocht (ml) container afzonderlijk), terwijl Figuur 2 de hoeveelheid N weergeeft die werd opgevangen in deze containers. Merk op dat sommige containers volledig met mestvocht gevuld waren bij afloop van de proef (Figuur 19). In het algemeen is er een grote variatie in de hoeveelheid mestvocht opgevangen in de containers. Meer containers (wellicht tientallen) of grotere oppervlaktes per container zouden nodig zijn om deze variatie (en bijgevolg de werkelijke hoeveelheid uitgespoelde N) gedetailleerd in beeld te brengen. Echter, de huidige resultaten tonen op betrouwbare en duidelijke wijze aan dat lekkend mestvocht een belangrijke oorzaak is voor de verhoogde NH 4 + -N-concentraties in de bodem onder een hoop mest Wachtebeke Zoersel Zwevezele Figuur 19 Hoeveelheid mestvocht opgevangen in de containers met clinoptiloliet. Per hoop werden twee containers geïnstalleerd. (a) (b) (c) Wachtebeke Zoersel Zwevezele Figuur 2 Hoeveelheid uitgespoelde N bij afloop van de proef (som van NH 4 + -N, NO 3 - -N en organische stikstof in het mestvocht plus de hoeveelheid stikstof geadsorbeerd aan de clinoptiloliet), zoals gemeten in de containers met clinoptiloliet. In Zoersel ontbreken twee resultaten (Plastic_1 en TopTex_2), hier werd geen minerale stikstof geanalyseerd..3. Minerale stikstof in de bodem Achtereenvolgens worden hier de minerale N-concentraties besproken zoals gemeten in de bodem (i) onder de hopen, (ii) aan de rand van de hopen onder doek/plastic en (ii) aan de rand van de hopen, net buiten de doek/plastic. Telkens worden de NH 4 + -N- en de NO 3 - -Nconcentraties afzonderlijk toegelicht. 29

30 NH 4 + -N-concentratie (g N/m²) NO 3 - -N-concentratie (g N/m²).3..1 Aanvang proef: Minerale N-concentraties onder de hopen Bij aanvang van de proef waren de NH 4 + -N-concentraties in de toplaag (-3 cm) van elke locatie zeer laag (<,6 g N/m²). In Zoersel bedroeg de NO 3 - -N-concentratie in deze laag,4 g N/m², in Wachtebeke en Zwevezele bedroegen deze concentraties respectievelijk 3,6 en 1,6 g N/m² (Figuur 21). In de diepere lagen (3-9 cm) was er meer NO 3 - -N aanwezig in vergelijking met de toplaag. De hogere NH en lagere NO 3 - -N-concentraties in Zoersel in vergelijking met Wachtebeke en Zwevezele zijn mogelijk te verklaren door zuurstofgebrek waardoor nitrificatie (de omzetting van NH 4 + -N naar NO 3 - -N) werd verhinderd. Dit zuurstofgebrek zou het gevolg kunnen zijn van een dichtgereden kopakker. (a) Wachtebeke Zoersel Zwevezele 6-9 cm 3-6 cm 1-3 cm -1 cm (b) Figuur 21 (a) NH 4 + -N- en (b) NO 3 - -N-concentraties in de -1, 1-3, 3-6 en 6-9 cm lagen van de bodem bij aanvang van de proef (gemiddelde ± 1 standaarddeviatie, n = 4) Afloop proef: NH 4 + -N-concentraties onder de hopen Algemeen waren de NH 4 + -N-concentraties in de bodem veel hoger dan de NO 3 - -Nconcentraties, daarom wordt hier eerst dieper op ingegaan. Bij afloop van de proef waren de NH 4 + -N-concentraties het hoogst in de -1 cm laag (in vergelijking met de diepere lagen; Figuur 22). Bovendien werd bij afloop van de proef een hogere NH 4 + -N-concentratie gemeten in de -1 cm laag onder elk van de hopen stalmest in vergelijking met de -1 cm laag bemonsterd buiten de opslag van de stalmest. Onder de gecomposteerde hoop werd de hoogste NH 4 + -N-concentratie gemeten. In Wachtebeke was de NH 4 + -N-concentratie in de -1 cm laag onder de gecomposteerde hoop hoger dan onder de hoop afgedekt met plastic en TopTex, maar niet verschillend van de losse opslag (Figuur 22a). In Zoersel was de NH 4 + -N-concentratie hoger onder de gecomposteerde hoop ten opzichte van de drie andere behandelingen (Figuur 22b), in Zwevezele enkel hoger dan onder de hoop afgedekt met TopTex. Er waren geen significante verschillen in NH 4 + -Nconcentratie in de toplaag (-1 cm) tussen de drie varianten los gestorte stalmest, hoewel er een trend was van meer N uitspoeling onder de losse opslag zonder afdekking ten opzichte van de met plastic en met TopTex afgedekte hopen in Wachtebeke. Stalmest afdekken met plastic of TopTex had in deze proef dus weinig tot geen effect op de NH 4 + -N concentratie onder de hoop ten opzichte van niet afdekken, in tegenstelling tot andere studies (Wondergem, 2; Peigné & Girardin, 24; Nicholson et al., 211). Afdekken kan wel leiden tot een significante daling van de ammoniakemissie bij externe mestopslag (De Bode, 1991). De NH 4 + -N-concentratie in de 1-3 cm laag was lager dan in de toplaag (-1 cm), en er was geen verschil in concentratie tussen de los gestorte hopen. De NH 4 + -N-concentratie in Wachtebeke Zoersel Zwevezele 6-9 cm 3-6 cm 1-3 cm -1 cm 3