1 DE RELATIE TUSSEN DUURZAAM BODEMBEHEER, BODEMKWALITEIT EN GEWASOPBRENGST: HET GEBRUIK VAN BOERDERIJCOMPOST EN GEWASROTATIE D Hose T. 1, Cougnon M. 2, De Vliegher A. 1, Vndecsteele B. 1, Willekens K. 1, Viene N. 1, Dereycke V. 3, Hessert G. 3, Cornelis W. 4, Vn Bockstele E. 1, Reheul D. 2 1 Instituut voor Lndbouw- en Visserijonderzoek (ILVO), Merelbeke 2 Vkgroep Plntrdige Productie, Universiteit Gent, Gent 3 Vkgroep Toegepste Biowetenschppen, Universiteit Gent, Gent 4 Vkgroep Bodembeheer, Universiteit Gent, Gent 3 1.1 INLEIDING Anno 2014 zorgen de steeds strenger wordende regelgeving (vb. MAP 4) en het streven nr een duurzm bodemgebruik binnen de huidige lndbouw voor een fnemend gebruik vn minerle meststoffen en gewsbeschermingsmiddelen. Dit mkt de lndbouwer in toenemende mte fhnkelijk vn de ntuurlijke processen in de bodem bij het op peil houden vn de bodemvruchtbrheid en het lg houden vn de ziektedruk. Het toedienen vn boerderijcompost en het toepssen vn goed uitgekiende vruchtwisselingen zijn teelttechnische mtregelen die in nmerking komen om de bodemkwliteit te behouden en/of te verbeteren. Boerderijcompost is een compost op bsis vn bedrijfseigen orgnische restproducten (vb. kuilresten, groentefvl, stro) wrbij het composteringsproces ter pltste op een lnd- of tuinbouwbedrijf gebeurt. Het eindproduct kn bijdrgen tot de opbouw vn orgnische stof, de nutriëntenreserves, de bodemstructuur en de bodembiologie en kn tevens leiden tot een hogere gewsopbrengst. De compostering vn deze reststromen tot een hoogwrdige bodemverbeterr lt tevens toe om kringlopen meer te sluiten. Vruchtwisseling wordt gedefinieerd ls het fwisselend telen vn gewssen in de tijd op een perceel. Een zorgvuldig opgestelde teeltrottie blijkt een efficiënte mtregel te zijn bij het voorkomen en/of beheersen vn ziekten, plgen en onkruiden en helpt bij het in stnd houden/verbeteren vn de bodemvruchtbrheid. De gunstige invloed op chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen kn tevens leiden tot betere gewsprestties. In dit hoofdstuk worden de onderzoeksresultten vn ILVO behld vi een doctortsonderzoek in smenwerking met UGent (Vkgroep Plntrdige productie) smengevt. An de hnd vn twee lnge-termijn veldproeven, die nliggen n de UGent, werd het effect vn boerderijcompost en vruchtwisseling op chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen, koolstofopslg en gewsopbrengst onderzocht. Meer detils over de gebruikte methodes en de resultten zijn te vinden in de rtikels vermeld in de litertuurlijst.
1.2 EFFECT VAN BOERDERIJCOMPOST OP BODEMKWALITEIT EN GEWASOPBRENGST IN EEN MEERJARIGE VELDPROEF De veldproef (boerderijcompostproef) werd ngelegd op de velden vn de UGent (Proefhoeve, Vkgroep Plntrdige Productie) in Melle (50 59 N, 03 49 O) in het voorjr vn 2004. De bodem is een lemige zndbodem (80% znd, 12% leem en 8% klei) volgens het Belgische bodemclssifictiesysteem. De gemiddelde tempertuur en neerslg bedrgen respectievelijk 9 C en 725 mm (KMI meetsttion, Melle). De meerjrige veldproef combineert een vruchtwisseling vn rdppel, voederbiet, kuilmïs en spruitkool met een jrlijkse toediening vn boerderijcompost (BC). 1.2.1 Proefopzet Het proefopzet volgt een strip-split plot design met 3 fctoren in 3 herhlingen (Figuur 1): 4 Horizontle fctor: gews. Een teeltrottie met rdppel (A), voederbiet (VB), kuilmïs (M) en spruitkool (S) wordt ngehouden wrbij ieder gews, ieder jr wordt geteeld; Verticle fctor: minerle stikstofbemesting (N). Plots ontvngen 0, 100 of 200 kg N h -1 jr -1 in de vorm vn mmoniumnitrt (27% N); Subplotfctor: boerderijcompost. Plots ontvngen 0 of 50 m 3 BC h -1 jr -1. Ieder voorjr, ongeveer hlfweg pril, wordt het veld geploegd (25-30 cm) en ziklr gelegd met de rotoreg. Vervolgens worden de verschillende minerle N-dosissen en de boerderijcompost mnueel uitgespreid en ingewerkt met behulp vn de rotoreg tot een diepte vn 10-15 cm. Nst een minerle N-bemesting, wordt er ook een P- en K- bemesting uitgevoerd (identiek voor lle plots), wrbij de hoeveelheid plnt-beschikbre P en K in de compost in rekening gebrcht wordt. Op de plots zonder boerderijcompost werd 332 kg K h -1 in de vorm vn korn-kli (33.2% K) toegediend en een hoeveelheid minerle P, in de vorm vn tripelsuperfosft (19.6% P), equivlent n de hoeveelheid plnt-beschikbre P in de compost. Op de plots met boerderijcompost werd de hoeveelheid plnt-beschikbre K in de compost verder ngevuld met minerle K tot 332 kg K h -1 terwijl de compost de enige bron vn P ws. Vnf 2010 werd de P en K bemesting ngepst. De hoeveelheid K werd verlgd nr 249 kg K h -1 en de hoeveelheid P werd verhoogd nr 35 kg P h -1 wrbij nu ook op de plots met boerderijcompost de plnt-beschikbre P in de compost verder ngevuld wordt met minerle P tot 35 kg P h -1. Bij de jrlijkse toepssing wordt de boerderijcompost grondig gekrkteriseerd. Door de grote vritie n uitgngsmterilen vrieert de smenstelling sterk doorheen de jren (Tbel 1). Voorl het gehlte n orgnische stof lg duidelijk lger in de beginjren vn de proef (2004-2010). Dit is grotendeels te wijten n het toevoegen vn een kleifrctie bij het opzetten vn de compost en n het feit dt de compostering op de volle grond werd uitgevoerd. Vnf 2008 werd de kleifrctie chterwege gelten en werden de composthopen bovendien opgezet op een betonnen vloer. Dit resulteerde in een duidelijk hoger gehlte n orgnische stof en de compost werd tevens rijker n nutriënten (N, K, P).
N het inwerken vn de compost en de minerle meststoffen worden de gewssen gezid/geplnt (spruitkool wordt ps eind mei geplnt). Het toepssen vn herbiciden, fungiciden (rdppelen en spruitkool) en insecticiden (spruitkool) tijdens het groeiseizoen gebeurt wr nodig. N het uitvoeren vn opbrengstbeplingen bij de vier gewssen worden lle bovengrondse gewsresten (rdppel- en bietenloof, spruitkoolstengel en blderen) verwijderd vn het veld. Voor zowel de nleg vn de proef ls de oogst wordt gebruikt gemkt vn kleinschlige lndbouwmchines. Tbel 1: Smenstelling vn de boerderijcompost in de jren 2004-2010, uitgedrukt op droge stof (DS) bsis 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Droge stof (%/vers) 64.9 47.3 45.9 43.6 48.7 33.0 35.1 5 Orgnische stof (%/DS) 25.0 16.0 37.9 26.0 57.7 68.0 50.2 ph-h 2 O 7.4 8.8 7.9-8.0 8.4 8.1 Nutriënten (g.kg DS -1 ) Totle N 6.4 6.7 9.9 8.7 13.6 13.3 14.4 Plnt-beschikbre P* 0.9 1.3 1.9 1.9 2.7 1.5 2.6 Plnt-beschikbre K* 9.0 10.0 7.9 10.5 13.4 15.1 26.6 C:N 21.8 13.3 21.3 16.6 23.7 28.3 19.4 * De plnt-beschikbre P en K wordt gedefinieerd ls de hoeveelheid geëxtrheerde P en K (1:5 vol/vol) in mmonium cett bij een ph 4.65 In het njr vn 2009 en het voor- en njr vn 2010 werd de proef tevens intensief bemonsterd voor de bepling vn verschillende chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen. Uit prktische overwegingen werden de bodemstlen enkel genomen bij het 200N-niveu. Dit bemestingsniveu sloot het nuwst n bij de toen geldende bemestingsnormen voor de vier gewssen. Ook wilden we er ons op die mnier vn verzekeren dt we niet enkel een stikstofeffect vn de BC-toepssing zouden detecteren. In wt volgt, worden de belngrijkste resultten met betrekking tot de bodemkwliteit en gewsopbrengsten smengevt.
() 6.5m 9m 3m 341 331 321 342 332 322 343 333 323 344 334 324 345 335 325 346 336 326 VB M S Herhling III 311 312 313 314 315 316 A 8m 241 242 243 244 245 246 A 6 151m 231 221 232 222 233 223 234 224 235 225 236 226 VB S Herhling II 211 212 213 214 215 216 M 141 142 143 144 145 146 VB 131 121 132 122 133 123 134 124 135 125 136 126 S M Herhling I 111 112 113 114 115 116 A 39m Minerle stikstofbemesting (N): Boerderijcompost (BC): Gews: 0 kg N h -1 : 0 m³ h -1 A: Ardppel 100 kg N h -1 : 50 m³ h -1 M: Kuilmïs 200 kg N h -1 VB: Voederbiet S: Spruitkool (b) Figuur 1: () Proefpln boerderijcompostproef (2004), (b) Foto veldproef tijdens groeiseizoen (Cougnon M.)
1.2.2 Chemische bodemeigenschppen Zols verwcht resulteerde de herhlde toepssing vn boerderijcompost, en bijgevolg de nbreng vn een nzienlijke hoeveelheid stbiel, orgnisch mteril, in een significnte toenme (+ 17%) vn het orgnische koolstofgehlte in de bodem (BOC) in de 0-15 cm bodemlg (Tbel 2). Berekeningen toonden n dt n 7 jr BC-toepssing, ongeveer 30% vn de totle toegediende hoeveelheid orgnische koolstof werd weerhouden in de stbiele koolstoffrctie in de bodem. De toenme in BOC ging tevens geprd met een significnte toenme in totle N en de ph-kcl (+ 0.42 eenheden). Ondnks de gelijke K-bemesting op lle plots, werd in de BC-plots een significnt hogere mmoniumlctt extrheerbre K (K-AL) gemeten. In de proef wordt echter lleen gecorrigeerd voor de plnt-beschikbre K. De hoeveelheid orgnische K die vi de compost wordt toegediend, wordt opgenomen in de bodemreserve en ter beschikking gesteld vn de plnt in de dropvolgende jren. Dit vertlt zich in een significnt hoger K-AL in de BC-plots. Voor mmoniumlctt extrheerbre P (P-AL) werden geen significnte verschillen vstgesteld, mr ook hier vonden we een verhoging n herhlde BC-toepssing. 7 Tbel 2: Chemische bodemeigenschppen in lle behndelingen vn de boerderijcompostproef, gemeten in de 0-15cm bodemlg in het njr vn 2010 (gemiddelde ± stndrddevitie; n = 3) OC totle N P-AL K-AL ph-kcl (%) (%) (mg 100g -1 ) (mg.100g -1 ) - Gews A 1.15 ± 0.09 0.112 ± 0.008 102 ± 20 112 ± 20 5.60 ± 0.51 VB 1.18 ± 0.16 0.121 ± 0.013 93 ± 16 111 ± 10 5.72 ± 0.41 M 1.16 ± 0.12 0.121 ± 0.015 107 ± 30 103 ± 16 5.56 ± 0.32 S 1.15 ± 0.15 0.113 ± 0.014 101 ± 20 107 ± 15 5.68 ± 0.43 Sig. NS NS NS NS NS Compost 1.07 ± 0.08 0.113 ± 0.007 95 ± 21 103 ± 17 5.43 ± 0.40 1.25 ± 0.09 0.127 ± 0.010 107 ± 20 113 ± 11 5.85 ± 0.27 Sig. *** *** NS * * OC: orgnische koolstof; P-AL en K-AL: mmonium lctt extrheerbre P en K; A: rdppel; VB: voederbiet; M: kuilmïs; S: spruitkool; BCO: geen boerderijcompost; : 50 m³ boerderijcompost h -1 jr -1 P-AL en K-AL werden gemeten in het njr vn 2009 Significntie: NS, *, *** stt voor respectievelijk niet significnt (NS) of significnt op het 5% (*) of 0,1% (***) niveu
De fwezigheid vn een gewseffect is geen verrssing ngezien in een periode vn 4 jr iedere plot een volledige gewsrottie (rdppel voederbiet kuilmïs spruitkool) heeft doorlopen. 8 1.2.3 Fysische bodemeigenschppen De jrlijkse composttoepssing zorgde voor een significnt hogere stbiliteitsindex (0.25 () vs. 0.26 ()) en bijgevolg een hogere ggregtstbiliteit. De procentuele verdeling vn de verschillende ggregtfrcties tonen n dt voorl het ndeel vn de kleinste frctie duidelijk lger ligt (-10%) wnneer compost wordt toegediend (Figuur 2). De compost fungeert ls het wre ls een cement die bodemprtikels smen bindt tot grotere, stbiele ggregten in de toplg (0-5 cm) wrdoor deze mogelijks minder gevoelig wordt voor verslemping en erosie. Nst een verhoogde ggregtstbiliteit werd tevens een significnt lgere bulkdensiteit (0-15 cm) vstgesteld in de compostplots. Het effect op de penetrtieweerstnd ws dn weer verwrloosbr (Tbel 3). De penetrtiemetingen werden tevens gekenmerkt door een grote vribiliteit wt de interprettie vn de resultten bemoeilijkt. De extreem lge wrden in het njr in 2010 (< 0.5 MP) zijn voornmelijk toe te schrijven n het feit dt de metingen gebeurden bij (te) ntte omstndigheden. 80 Percentge ggregtfrctie 60 40 20 b b < 0,3 0,5-0,3 1,0-0,5 2,0-1,0 2,8-2,0 4,75-2,8 8,0-4,75 b b 0 Aggregtfrctie (mm) Figuur 2: Verdeling vn de verschillende ggregtfrcties in de plots met () en zonder boerderijcompost () in het njr vn 2010. Per frctie duiden verschillende letters op een significnt verschil (p < 0.05) volgens een Scheffé-test
Tbel 3: Bulkdensiteit en penetrtieweerstnd in lle behndelingen vn de boerderijcompostproef, gemeten in de 0-15 cm bodemlg in het njr vn 2009 en het voor- en njr vn 2010 (gemiddelde ± stndrddevitie; n = 3) Bulkdensiteit (g cm -3 ) Penetrtieweerstnd (MP) 2009 2010 (v ) 2010 (n ) 2009 2010 (v) 2010 (n) Gews A 1.43 ± 0.03 1.34 ± 0.03 1.51 ± 0.05 1.28 ± 0.41 1.25 ± 0.48 0.49 ± 0.18 VB 1.40 ± 0.06 1.45 ± 0.06 1.48 ± 0.06 1.30 ± 0.41 1.58 ± 0.70 0.34 ± 0.12 M 1.44 ± 0.04 1.40 ± 0.04 1.47 ± 0.04 1.72 ± 0.53 2.13 ± 0.80b 0.39 ± 0.12 9 S 1.45 ± 0.05 1.42 ± 0.05 1.47 ± 0.05 1.35 ± 0.50 1.51 ± 0.67 0.33 ± 0.10 Sig. NS NS NS NS * NS Compost 1.44 ± 0.05 1.40 ± 0.05 1.49 ± 0.05 1.43 ± 0.45 1.62 ± 0.71 0.37 ± 0.14 1.41 ± 0.05 1.40 ± 0.05 1.47 ± 0.05 1.40 ± 0.54 1.62 ± 0.77 0.40 ± 0.15 Sig. * NS * NS NS NS A: rdppel; VB: voerderbiet; M: kuilmïs; S: spruitkool; : geen boerderijcompost; : 50 m³ boerderijcompost h -1 jr -1 : v = voorjr; n = njr Significntie: NS, * stt voor respectievelijk niet significnt (NS) of significnt op het 5% niveu Binnen een kolom duiden verschillende letters op een significnt verschil (p < 0.05) volgens een Scheffétest 1.2.4 Biologische bodemeigenschppen Ook de biologische bodemeigenschppen werden gunstig beïnvloed door het jrlijks toepssen vn boerderijcompost. Figuur 3 toont n dt zowel het ntl regenwormen ls de regenwormbiomss toenmen in de BC plots (enkel significnt voor ntllen). Hoewel regenwormen zich bij voorkeur voeden met vers orgnisch mteril, blijkt de BC ook te fungeren ls een voedselbron voor de regenwormen wrdoor ze kunnen toenemen in ntl. Over de 3 stlnmes heen zorgde het toedienen vn BC voor een gemiddelde toenme vn 60 regenwormen per m². Nst een composteffect werd er ook een duidelijk gewseffect opgemerkt: het telen vn kuilmïs gf steevst nleiding tot de kleinste regenwormpopulties. De totle fwezigheid vn gewsresten tijdens het groeiseizoen (in tegenstelling tot voederbiet of spruitkool wr de regenwormen kunnen profiteren vn bldvl tijdens het seizoen) en de beperkte bodembedekking (bodem meer onderhevig n weersomstndigheden) kunnen mogelijke verklringen zijn. De regenwormen werden ook gedetermineerd tot op soort en ingedeeld in drie ecologische groepen: de strooiselwormen, de bodemwoelers en de diepgrvers. Er werd echter geen compost- of gewseffect vstgesteld op de verdeling over de ecologische groepen.
10 Regenwormbiomss (g m -2 ) 70 60 50 40 30 20 10 Regenwormbiomss Antl regenwormen ' ' ' ' ' b' 400 300 200 100 Antl regenwormen per m -2 0 A VB M S 0 Figuur 3: Regenwormntllen en biomss in lle behndelingen vn de boerderijcompostproef (0-20 cm) in het njr vn 2009 (gemiddelde ± stnddrddevitie; n = 3). Per fctor (gews en compost) duiden verschillende letters op een significnt verschil (p < 0.05) in ntllen ( ) of biomss () volgens een Scheffé-test (A: rdppel, VB: voederbiet, M: kuilmïs, S: spruitkool, : zonder boerderijcompost, : met boerderijcompost) Nst een duidelijke toenme in regenwormntllen, werd in de BC plots ook een significnt hogere microbiële biomss (gemiddeld + 50%) vstgesteld (dt niet getoond). De identifictie vn lle vrijlevende en plnt-prsitire nemtoden wees n dt er door composttoediening een verschuiving optrd binnen de nemtodenpopultie. Als respons op de toenme in microbiële biomss nm het ndeel bcterivore nemtoden significnt toe in de BC-plots. Drtegenover nm het ndeel plnt-prsitire nemtoden significnt f (Figuur 4). Deze ltste ging tevens geprd met een significnte fnme in ntllen plnt-prsitire nemtoden (gemiddeld -28% over de 3 stlnmes heen). Voorl de lesieltjes (Prtylenchus spp) en Prtylenchus spp kwmen het meest voor in onze proefplots en dit soms in grote getle ( > 1000 nemtoden in 100 ml grond). De ntllen fungivore, omnivore en crnivore nemtoden wren dn weer lg en er werden geen noemenswrdige verschillen gedetecteerd tussen de verschillende behndelingen.
11 Figuur 4: Procentuele verdeling vn de verschillende functionele groepen binnen de nemtodenpopultie in de verschillende behndelingen vn de boerderijcompostproef (0-20 cm) in het njr vn 2009 (bc: bcterivore; fung: fungivore; pp: plnt-prsitire; omn: omnivore; crn: crnivore nemtoden; A: rdppel; VB: voederbiet; M: kuilmïs; S: spruitkool; : zonder boerderijcompost; : met boerderijcompost) In het lgemeen werden bij de biologische bodemeigenschppen belngrijke fluctuties wrgenomen doorheen het jr. Het ntl nemtoden en regenwormen, en de microbiële biomss lgen duidelijk hoger in het njr dn in het voorjr. Het ontbreken vn een recente bodemverstoring (stlen in het voorjr werden genomen 3 à 4 weken n het zien/plnten vn de gewssen) in combintie met een hogere bodemtempertuur zorgen er voor dt populties zich beter kunnen ontwikkelen. Het bemonsteren vn biologische bodemeigenschppen ls indictoren voor bodemkwliteit gebeurt dn ook best in het njr. 1.2.5 Gewsopbrengst Het herhldelijk toepssen vn boerderijcompost resulteerde n vier jr (2007) in significnt hogere opbrengsten bij de vier gewssen (Tbel 4). Een significnte meeropbrengst werd ook wrgenomen in de dropvolgende jren (2008-2010) mr niet meer voor ieder gews.
Tbel 4: Effect vn boerderijcompost (BC) op de droge stof opbrengst vn rdppel (A), voederbiet (VB), kuilmïs (M) en spruitkool (S) in de periode 2004-2010 (NS: niet significnt; *: significnt op het 5% niveu) Gews 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 BC BC BC BC BC BC BC A NS NS NS * * NS * M NS NS NS * * * * VB NS NS NS * * NS NS S NS NS NS * NS * * 12 Hoewel compost voornmelijk ls een bodemverbeterr beschouwd wordt, kn de bemestingswrde niet onderscht worden. De hoeveelheid N die beschikbr komt in het eerste jr n toediening vn gecertificeerde GFT- en groencompost wordt germd op 15% (MAP 4). De rest vn de compost-n wordt gestockeerd in de bodemreserve en komt geleidelijk vrij in de dropvolgende jren. De boerderijcompostproef liet toe om de Nitrogen Fertilizer Replcement Vlue (NFRV) vn de BC te berekenen. De NFRV stt voor de hoeveelheid minerle N die moet toegediend worden n een plot om de opbrengst vn een plot te evenren. In 2007 werd de NFRV voor het eerst positief bij lle gewssen (gemiddelde NFRV in 2007 = 62 kg N h -1 ) wt meteen ook resulteerde in significnte meeropbrengsten. Het stikstofeffect vn de BC blijkt ook duidelijk uit Tbel 5 wr in de periode 2007-2010 de hoogste meeropbrengsten n de toepssing vn compost worden gerpporteerd bij het 0 N-niveu. Voor de lndbouwer is echter voorl het hoogste N-niveu vn belng. Tbel 5 toont dt een extr boerderijcompostgift vn 50 m³ h -1 jr -1 bovenop een minerle bemesting vn 200 kg N h -1 jr -1 resulteert in een gemiddelde opbrengststijging vn 5.3, 3.6, 9.1 en 3.9 % bij respectievelijk rdppel, kuilmïs, voederbiet en spruitkool over een periode vn 7 jr (2004-2010). De hoge meeropbrengsten bij het hoogste bemestingsniveu (voorl in de periode 2007-2010) doen ons ook besluiten dt het gunstige effect vn boerderijcompost op de gewsopbrengst niet louter ls een N-effect kn bestempeld worden. Zols blijkt uit vorige prgrfen werkt de boerderijcompost ook ls een uitstekende bodemverbeterr. Het positieve effect op de bodemchemische, -fysische en biologische eigenschppen kn mee bijgedrgen hebben n de significnte opbrengststijging.
Tbel 5: Meer of minderopbrengst (%) n de toepssing vn boerderijcompost in de periode 2004-2010 bij verschillende N-dosissen en in de vier gewssen (A: rdppel; VB: voerderbiet; M: kuilmïs; S: spruitkool) Gews N (kg.h -1 ) 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 0 18.5-10.4-10.7 8.5 9.4 1.7 19.3 A 100 5.6-4.7 4.7 6.7 1.1-1.2 22.1 200 4.7 2.5 2.6 11.2 1.1 9.7 5.0 gem. 8.4-3.3-0.6 8.9 3.2 3.6 14.1 13 0-9.8 7.1-0.5 13.2 13.1 17.6 28.5 M 100-2.0 5.4 3.2 5.6 6.5 4.5 10.8 200 5.6 1.4 0.0 9.9 5.1 4.7-1.6 gem. -1.5 4.4 1.0 9.3 7.4 8.0 9.5 0 15.0 6.0 6.9 16.6 0.9-8.4 41.2 VB 100 5.7-4.4 6.7 7.9 11.7 14.5-1.7 200 3.4 11.1 3.9 2.6 9.2 1.4 32.0 gem. 7.5 3.9 5.8 7.8 7.8 3.5 19.7 0 13.4-14.0-5.4 21.1 13.3 45.4 36.6 S 100 3.7-3.6-8.0 18.3-0.4 9.4 21.2 200-7.7 7.7-2.6 1.1 8.6 9.0 11.0 gem. 0.9-0.6-4.8 9.8 6.2 15.0 20.0
Bodemkwliteitsindex 14 Vnwege de nood n meetinstrumenten die het effect vn lndbouwprktijken op de bodemkwliteit evlueren en opvolgen, werd in dit onderzoek een bodemkwliteitsindex (BI) ontworpen. Deze is opgebouwd uit verschillende chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen. Het beplen vn de bodemkwliteit lijkt echter enkel nuttig indien deze gekoppeld wordt n belngrijke bodemfuncties of gebruikt wordt bij het voorspellen vn gewsproductiviteit. De link tussen bodemkwliteit en gewsopbrengst kreeg dn ook extr ndcht. De BI werd ontwikkeld op de boerderijcompostproef die een vruchtwisseling vn rdppel, voederbiet, kuilmïs en spruitkool combineert met een jrlijkse toediening vn boerderijcompost (BC). Onze resultten toonden n dt de herhlde toepssing vn BC nleiding gf tot een significnte verbetering vn de chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen, wt resulteerde in een hogere BI. De bodemeigenschppen die nr voor kwmen ls de belngrijkste indictoren voor bodemkwliteit in dit proefopzet en tevens deel uit mkten vn de BI wren: bodemorgnisch koolstofgehlte (BOC), totle N, microbiële biomss, regenwormntl en bcterivore nemtoden. N het relteren vn deze BI n de gewsopbrengsten bleef enkel BOC over ls relevnte indictor. Significnte lineire relties werden vstgesteld tussen BOC en de opbrengst vn rdppel, voederbiet en kuilmïs. Het gunstige effect vn een herhlde BC-toepssing op gewsproductiviteit werd dn ook toegeschreven n de combintie vn een geleidelijke vrijstelling vn stikstof en een verhoogd BOC-gehlte. Het proefopzet liet echter niet toe om het stikstofeffect en het BOC-effect volledig los te koppelen vn elkr. Vervolgens werd de ontwikkelde BI gevlideerd in de vruchtwisselingsproef. Ten opzichte vn een monocultuur kuilmïs, zorgde het toepssen vn een wisselbouwsysteem of een ruime vruchtwisseling echter niet voor een hogere BI. In dit proefopzet werden BOC en bulkdensiteit nr voor geschoven ls de belngrijkste indictoren voor bodemkwliteit. Dit geeft n dt de BI een zeer specifiek verhl is en dt de indictoren wruit deze BI is opgebouwd kunnen wijzigen nrgelng de situtie (klimt, bodemtextuur, lndgebruik, ). Hieruit blijkt meteen ook de nood n een grondige vlidtie voorleer de ontwikkelde BI kn ingezet worden om de lndbouwer het nodige dvies te verstrekken bij de implementtie vn bodemverbeterende mtregelen. Drenboven werd in deze studie de BI ontwikkeld om een vergelijking te mken tussen verschillende lndbouwprktijken (vb. compost vs. geen compost). Willen we de BI gebruiken ls een bsoluut instrument voor de lndbouwer om de bodemkwliteit vn een willekeurig perceel te gn evlueren, dn dienen streefwrden opgesteld te worden voor de belngrijkste indictoren en dit voor verschillende bodemtypes, gewsrotties,
1.3 EFFECT VAN VRUCHTWISSELING OP BODEMKWALITEIT EN GEWASOPBRENGST IN EEN MEERJARIGE VELDPROEF De veldproef (vruchtwisselingsproef) werd ngelegd op de velden vn de UGent (Proefhoeve, Vkgroep Toegepste Biowetenschppen) in Bottelre (50 57 N, 03 49 O) in het voorjr vn 2006. De bodem is een lichte zndleembodem (52.1% znd, 41.1% leem en 6.8% klei) volgens het Belgische bodemclssifictiesysteem. De meerjrige veldproef vergelijkt een ntl prktijkrelevnte vruchtwisselingen met kuilmïs in het bouwpln bij verschillende N-bemestingsniveus. 1.3.1 Proefopzet Het proefopzet volgt een split plot design met 2 fctoren in 3 herhlingen (plotgrootte: 7.5 x 9 m): 15 Horizontle fctor: rottie. Vijf verschillende gewsrotties met kuilmïs in het bouwpln (Tbel 6): I. MSt: monocultuur kuilmïs. N de oogst vn de mïs wordt ieder jr een grsgroenbedekker ingezid (Itlins rigrs) die in het voorjr wordt ingewerkt; II. MSc: monocultuur kuilmïs. N de oogst vn de mïs wordt ieder jr een grsgroenbedekker ingezid (Itlins rigrs) wrvn in het voorjr één snede wordt geoogst. De stoppel wordt drn ondergewerkt (= referentiebehndeling); III. ML1: wisselbouw kuilmïs/grs-klver. 2 jr kuilmïs gevolgd door 2 jr grs-klver, IV. ML2: wisselbouw kuilmïs/grs-klver. 1 jr kuilmïs gevolgd door 2 jr grs-klver gevolgd door 2 jr kuilmïs, V. MR: kuilmïs in een rottie met rdppel en erwt. Verticle fctor: minerle stikstofbemesting (N). Plots ontvngen 0, 100, 150 of 200 kg N h -1 jr -1 (in het gevl vn kuilmïs) in de vorm vn mmoniumnitrt (27% N). Tbel 6: Angehouden gewsrotties in de vruchtwisselingsproef in de periode 2006-2010 Vruchtwisseling 2006 2007 2008 2009 2010 MSt Ms+Ir Ms+Ir Ms+Ir Ms+Ir Ms+Ir MSc Ms+Ir Ms+Ir Ms+Ir Ms+Ir Ms+Ir ML1 Ms Ms GK GK Ms ML2 Ms GK GK Ms Ms MR Ms Erwt A Ms Ms Ms: kuilmïs; Ir: Itlins rigrs; GK: grs-klver; A: rdppel; : ondergewerkt; één snede geoogst Ieder voorjr, ongeveer hlfweg pril, wordt gestrt met de veldwerkzmheden. N het l dn niet oogsten vn de grsgroenbedekker wordt de zode/stoppel doodgespoten
(idem voor de grs-klver zode). Het veld wordt bewerkt met een spitfrees tot een diepte vn 25 cm. Vervolgens wordt de minerle N-bemesting uitgevoerd. Drnst wordt ook een P- en K-bemesting uitgevoerd. In het gevl vn mïs wordt 33 kg P h -1, in de vorm vn tripelsuperfosft (19.6% P), en 55 kg K h -1, in de vorm vn korn-kli (33.2% K), toegediend. Het inwerken vn de minerle meststoffen en de zibedbereiding gebeuren in één beweging met behulp vn een rotoreg wrn begin mei de mïs wordt ingezid. De mïs wordt geoogst ls de totle plnt een drogestof-gehlte vn ongeveer 30% bereikt (eind september). Tijdens het seizoen worden gewsbeschermingsmiddelen ingezet wr nodig. Bij zowel de nleg ls de oogst vn de proef wordt zo veel mogelijk gebruik gemkt vn kleinschlig lndbouwmteril. 16 Angezien in 2010 in elk vn de vijf gewsrotties kuilmïs werd geteeld, leende de proef in 2010 zich perfect om het effect vn verschillende vruchtwisselingen op de mïsopbrengst en de bodemkwliteit n te gn. In het njr vn 2010 werd de proef dn ook intensief bemonsterd voor de bepling vn chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen. Uit prktische overwegingen werden de bodemstlen enkel genomen bij het 150N-niveu. Dit bemestingsniveu sloot het nuwst n bij de toen geldende bemestingsnormen voor kuilmïs in een lichte zndleem. Ook wilden we er ons op die mnier vn verzekeren dt we niet enkel een stikstofeffect vn de toegepste gewsrotties zouden detecteren. In wt volgt, worden de belngrijkste resultten met betrekking tot de bodemkwliteit en gewsopbrengsten smengevt. Bij het beoordelen vn deze resultten nemen we het MSc-systeem ls referentiesitutie ngezien we dit beschouwen ls de meest gngbre prktijk. 1.3.2 Chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen Slechts een ntl vn de chemische, fysische en biologische bodemeigenschppen toonden significnte verschillen tussen de verschillend rotties (Tbel 7). Zols verwcht resulteerde ML1 in het hoogste BOC-gehlte. Het inpssen vn tijdelijk grslnd is een efficiënte mtregel voor het verhogen vn het BOC-gehlte (onverstoorde bodem in combintie met continue input n gews- en wortelresten). Zodr het tijdelijk grslnd echter wordt ingewerkt, gt de opgebouwde koolstof weer verloren in de dropvolgende jren (zie ML2 in Tbel 7). Onze resultten tonen ook n dt een wisselbouwsysteem (ML1 en ML2) en een combintie kuilmïs/grsgroenbedekker (MSc en MSt) resulteren in een zelfde BOC-gehlte. MR zorgt dn weer voor het lgste BOCgehlte. Dit is niet zo verwonderlijk ngezien in de MR-rottie enkel erwt een noemenswrdige hoeveelheid oogstresten nlt.
Tbel 7: Bodemorgnische koolstof, ph, bulkdensiteit, ntl regenwormen en regenwormbiomss in de verschillende rotties vn de vruchtwisselingsproef, gemeten in de 0-15 cm bodemlg in het njr vn 2010 (gemiddelde ± stndrddevitie; n = 3) Rottie BOC ph-kcl BD # reg. bio.reg. % - g cm -3 # m -2 g m -2 MSt 0.96 ± 0.06b 5.20 ± 0.06b 1.47 ± 0.01 129 ± 51 31 ± 7b MSc 1.00 ± 0.09b 5.27 ± 0.06bc 1.51 ± 0.01b 58 ± 31 9 ± 7b ML1 1.02 ± 0.07b 5.05 ± 0.09 1.50 ± 0.01b 46 ± 26 3 ± 2 17 ML2 1.00 ± 0.09b 5.10 ± 0.05b 1.52 ± 0.02b 83 ± 40 18 ± 12b MR 0.94 ± 0.11 5.45 ± 0.06c 1.50 ± 0.04b 54 ± 19 7 ± 1b Binnen een kolom duiden verschillende letters op een significnt verschil (p < 0.05) volgens een Scheffé-test BOC: bodemorgnische koolstof; BD: bulkdensiteit; # reg.: ntl regenwormen; bio.reg.: biomss regenwormen; Zie Tbel 6 voor een beschrijving vn de verschillende rotties Onder ML1 werd tevens de lgste ph-kcl gemeten (Tbel 7). De sterke minerlistie n het onderwerken vn een twee jr oude grs-klver zode en de bijhorende nitrifictie ligt wrschijnlijk n de bsis vn dit verzurend effect. De lge bulkdensiteit onder MSt is opvllend. Deze gt geprd met een significnt hogere regenwormbiomss en een duidelijke toenme in ntl regenwormen (Tbel 7). Het jrlijks inwerken vn de volledige grsgroenbedekker zorgt voor een nzienlijke input n vers orgnisch mteril dt fungeert ls voedselbron voor de regenwormen. Een toenme n regenwormctiviteit in de toplg (0-20 cm) kn leiden tot een verhoogde porositeit en vervolgens een verlgde bulkdensiteit. Uit onze resultten bleek echter geen correltie (R² = 0.01) te bestn tussen de nwezigheid vn meer of minder regenwormen en de bulkdensiteit. In het lgemeen bleef het effect vn gewsrottie op de verschillende bodemeigenschppen vrij beperkt n 5 jr. Onze resultten tonen n dt het toepssen vn een wisselbouwsysteem of een vruchtwisseling met erwt en rdppel geen significnte verbetering in de chemische, fysische of biologische bodemkwliteit betekenen ten opzichte vn de referentie (MSc). 1.3.3 Gewsopbrengst Het inwerken vn een twee jr oude grs-klver zode zorgt voor een nzienlijke N- vrijstelling. Het is dn ook niet verwonderlijk dt in ML1 een significnt hogere mïsopbrengst wordt vstgesteld in vergelijking met de referentie MSc bij het lgste N- niveu (0 kg N h -1 ;Tbel 8).
Tbel 8: Totle drogestof opbrengst vn kuilmïs (Mg h -1 ) in lle behndelingen vn de vruchtwisselingsproef in 2010 (gemiddelde ± stndrddevitie; n = 3) Rottie 4 N dosis 1 MSt MSc ML1 ML2 MR 0 7.5 ± 0.8 3 7.1 ± 0.6 14.9 ± 0.7bcd 10.3 ± 1.0b 7.2 ± 1.4 100 10.6 ± 1.8bc 11.4 ± 0.5bc 15.0 ± 2.8cd 13.2 ± 0.3bc 12.6 ± 0.8bc 150 12.8 ± 0.6bc 13.2 ± 0.8bc 14.1 ± 0.9bcd 14.1 ± 1.0bcd 14.0 ± 0.3bcd 200 13.6 ± 0.5bc 13.2 ± 1.0bc 14.5 ± 1.9bcd 13.7 ± 0.8bc 18.4 ± 0.1d Significntie 2 18 N-bemesting Rottie Interctie *** ** *** 1 kg N.h -1. 2 **, *** duidt op significntie op het, respectievelijk, 1% en 0.1% niveu. 3 verschillende letters duiden op een significnt verschil (p < 0.05) tussen de verschillende rottie x N-bemesting combinties volgens een Scheffé test. 4 Zie Tbel 6 voor een beschrijving vn de verschillende rotties Het positieve effect verdwijnt echter volledig bij hogere N dosissen (Tbel 8). Bij de voor de prktijk meest relevnte N dosis (150 kg N h -1 ) merken we trouwens op dt noch het inwerken vn de volledige grsgroenbedekker (MSt), noch een rottie met rdppel en erwt (MR) resulteert in een significnt hogere mïsopbrengst in vergelijking met MSc. 1.4 BESLUIT Uit onze resultten kunnen we fleiden dt boerderijcompost kn beschouwd worden ls een bodemverbeterr, mr een bodemverbeterr met een nzienlijke bemestingswrde. De jrlijkse toepssing vn 50 m³ boerderijcompost per h resulteerde n zeven jr in de opbouw vn bodemorgnische koolstof, een verhoogde chemische bodemvruchtbrheid, een verbeterde bodemstructuur en stbielere bodemprtikels. Drnst stimuleerde de compost het bodemleven en werd de bodemgezondheid verhoogd door het systemtisch onderdrukken vn ntllen plntprsitire nemtoden. Het herhldelijk toepssen vn boerderijcompost leidde uiteindelijk ook tot hogere gewsopbrengsten. Het gunstige effect vn een herhlde composttoepssing op gewsproductiviteit werd toegeschreven n de combintie vn een geleidelijke vrijstelling vn stikstof en een verhoogd BOC-gehlte (zie kder). Het proefopzet liet echter niet toe om het stikstofeffect en het BOC-effect volledig los te koppelen vn elkr. Uit de vruchtwisselingsproef kunnen we besluiten dt n 5 jr noch het toepssen vn een wisselbouw, noch een ruimere vruchtwisseling nleiding geven tot significnt hogere gewsopbrengsten en/of een verbetering vn de bodemkwliteit dn wnneer mïs wordt verbouwd in monocultuur (+ grsgroenbedekker). Het uitblijven vn effecten doet
ons vermoeden dt periode wrop onze studie zich bseert (5 jr) niet lng genoeg is om de effecten vn vruchtwisseling tot uiting te lten komen. Smenvttend kunnen we stellen dt wnneer een verbetering in bodemkwliteit het doel is, we dit sneller zullen bereiken vi de toediening vn extern orgnisch mteril (boerderijcompost) dn vi het toepssen vn een wisselbouwsysteem of een ruimere gewsrottie. 1.5 LITERATUURLIJST D'Hose,T., Cougnon, M., De Vliegher, A., Willekens, K., Vn Bockstele, E. & Reheul, D. (2012) Frm Compost Appliction: Effects on Crop Performnce. Compost Science & Utiliztion 20, 49-56. 19 D'Hose,T., Cougnon, M., De Vliegher, A., Vn Bockstele, E. & Reheul, D. (2012b) Influence of frm compost on soil qulity nd crop yields. Archives of Agronomy nd Soil Science 58, S71-S75. D'Hose,T., Cougnon, M., De Vliegher, A., Vndecsteele, B., Viene, N., Cornelis, W., Vn Bockstele, E. & Reheul, D. (2014) The positive reltionship between soil qulity nd crop production: A cse study on the effect of frm compost ppliction. Applied Soil Ecology 75, 189-198. D'Hose,T., Cougnon, M., De Vliegher, A., Dereycke, V., Hessert, G., Vndecsteele, B., Viene, N., Cornelis, W., Vn Bockstele, E. & Reheul, D. (2014) The effect of mize-bsed cropping systems on soil qulity nd crop production in Flnders (in preprtion).