Plantaardige productie, bodem- en nutriëntenbeheer

Plantaardige productie, bodem- en nutriëntenbeheer Ronde tafel klimaat Landbouw en Visserij 20 juni 2016 Greet Ruysschaert, Tommy D Hose, Victoria Nelissen, Hilde Muylle, Bart Vandecasteele, Bert Reubens, Jarinda Viaene, Koen Willekens, Tom Deswaef, Laura van Vooren, Jeroen Dewaegemaeker, Eva Kerselaers

Inhoud 1. N 2 O-emissies uit de bodem 3. Milieu-impact plantaardige productie 4. Substraatteelt 5. Bijdrage aan de circulaire en bio-economie 6. Adaptatie 7. Een ander landbouwmodel?

1. N 2 O-emissies uit de bodem 63% direct uit bodem 3755 ton N 2 O-emssies/jaar uit bodem (direct + indirect) -20% tov 2000 +/- 500 kg EOC/ha VMM, lozing in de lucht 2000-2014 Maatregelen ter reductie N 2 O uit de bodem (oa Vlaar et al. 2008) Minder N-input (-16à19 kg CO 2 -eq/kg werkzame N minder) Betere benutting N Fractionatie Traagwerkende meststoffen (-10% emissie) Periode tussen aanwenden dierlijke mest en kunstmest vergroten (-10% emissie) Rijpaden/tegengaan bodemverdichting (-20-50% emissies) Minder beweiden

JRC-ESDAC CO 2 Mineralisatie Mineralisatie Nutriënten (N,..) Humificatie Bodem organische stof Afbraak: 2-2.5%/jaar Vb. OC-gehalte van 1.75% Afbraak 1450 kg C/ha in 0-25cm laag VLM-fiche organische stof

JRC-ESDAC CO 2 Mineralisatie Mineralisatie Nutriënten (N,..) Humificatie Bodem organische stof Effectieve organische koolstof (EOC) = toegediende OC die onder vorm van bodemorganische stof na 1 jaar nog in de bodem aanwezig is.

Percelen met koolstofgehalte onder de streefzone (%) 60 50 40 Akkerland 0-23 cm Percelen met koolstofgehalte onder de streefzone (%) 60 50 40 Grasland Akkerland 0-6 cm 30 20 10 30 20 10 0 '82 - '84 '85 - '88 '89 - '91 '92 - '95 '96 - '99 '00 - '03 '04 - '07 '08 - '11 '12 - '15 0 '82 - '84 '85 - '88 '89 - '91 '92 - '95 '96 - '99 '00 - '03 '04 - '07 '08 - '11 '12 - '15 Bron: MIRA-rapport, cijfers BDB C gehalte (%)= massa C mass droge grond x 100 C stock (ton C/ha)= %CxBDxdiepte

Meersman et al. 2011: stock-verandering 1960-2006, 0-30 cm

Lettens et al. 2005: stock-verandering 1960-1990-2006, 0-30 cm slecht gedraineerde gronden 1960 niet in rekening gebracht

CASTEC-project Akkerland Sleutel et al. 2003 Stockverandering 1989-2000, 0-100cm, jaarlijks verlies 354 ktonoc Basis: %C 0-24 cm, pedotransferfuncties BD Sleutel et al. 2006 Stockverandering 1998-2003, 0-30 cm, jaarlijks verlies 0.19 t OC/ha Basis: gemeten %C en BD waarden West-Vlaanderen Grasland Mestdagh et al., 2009 Stockverandering 1990-2000, 0-100 cm, verlies 4 MtOC Basis: metingen BDB 0-6 cm, groot aantal eigen metingen bulkdichtheid, diepteverdeling C

Oorzaken afname C-stocks Akkerland MAP (Mira 2011, Sleutel et al., 2003, Lettens et al., 2005) Gemengde bedrijven => akkerbouwbedrijven (Sleutel et al., 2003) Omzetten permanent grasland naar akkerland (Sleutel et al., 2007) Toename gemiddelde T (+0.6 C 1980-2000, KMI) (Sleutel et al., 2006) Minder aanbreng gewasresten (Sleutel et al. 2006) Drainage watergevoelige gronden (Meersmans et al., 2011) Grasland MAP (Mestdagh et al., 2009) Toename aandeel tijdelijk grasland (Mestdagh et al., 2009) Afname areaal grasland (Mestdagh et al., 2009)

Rassen/gewassen/ rotaties Bemesting Bewerking Chemisch OS Fysisch Maatregelen binnen huidig bedrijfsvoering Biologisch Maatregelen die meer ingrijpen op de bedrijfsvoering

Huidige bedrijfsvoering - gewasresten Aanbreng effectieve organische stof (EOC) Grasgroenbedekker (600) Stro van granen/ korrelmaisstro (500) Suikerbiet blad en kop (400) Gele mosterd/ bladrammenas (410) Facelia (340) VLM-brochure Organische stof bodem

Groenbedekkers Areaal Huidige bedrijfsvoering - gewasresten 2020 2030 2050 Nu 30% akkerland realistische verhoging? Optimalisatie Verlengen groeiperiode: Vroeger inzaaien (vroegrijpe rassen hoofdgewas) + Latere vernietiging Mengsel met betere benutting bodem? Veredeling: groei in koudere omstandigheden meer wortelbiomassa vroegere afrijping hoofdgewassen N 2 O-emissies: meestal neutraal effect bekeken op een volledig jaar (Basche et al., 2014) Bodemkwaliteit, N-vanggewas, erosiepreventie, Tijd, kosten,..

Huidige bedrijfsvoering - gewasresten Groenbedekkers Latere vernietiging => grotere bovengrondse + ondergrondse biomassa Vb. 1 Grasklaver ingezaaid september 1.3 ton bovengrondse droge biomassa/ha vernietiging maart 4.7 ton bovengrondse droge biomassa/ha vernietiging mei Vb. 2 Rogge-erwt ingezaaid oktober 1.5 ton bovengrondse droge biomassa/ha vernietiging 21/04 5.0 ton bovengrondse droge biomassa/ha vernietiging 25/05 => Nieuwe aangepaste technieken vernietiging groenbedekker en daaropvolgende bodembewerking nodig Contact: koen.willekens@ilvo.vlaanderen.be projecten CORE Organic TILMAN-ORG en SOILVEG

Huidige bedrijfsvoering - gewasresten C-opslag/ Bodemkwaliteit? Gewasrest C Teelt Bioeconomie? Gewasresten tuinbouw: inkuilen en composteren om N-verliezen tijdens de winter te verminderen (Doctoraat Jarinda Viaene, ILVO) Bijdrage aan C-opbouw in de bodem: Wortels maïs >> korrelmaïsstro (Doctoraat Hui Xu, UGent-ILVO) Contact: bart.vandecasteele@ilvo.vlaanderen.be

Huidige bedrijfsvoering - bodembewerking Rassen/gewassen/ rotaties Bemesting Bewerking Chemisch OS Fysisch Biologisch

Huidige bedrijfsvoering - bodembewerking Niet-kerende bodembewerking Weinig bewijzen verhoging C-stocks in Vlaanderen Bodemkwaliteit, erosiepreventie, Onkruid- en ziektedruk, risico op opbrengstderving, ervaring verreist, Minder scheuren grasland: C-opslag N 2 O-emissies

Huidige bedrijfsvoering extern organisch materiaal Gewassenresten MAP Bemesting Bewerking Lage EOC/P Chemisch OS Fysisch Biologisch hoge EOC/P N, P

Huidige bedrijfsvoering extern organisch materiaal Bodemverbeteraars en mestbewerking? Lage C/P hoge C/P mest bewerkte mest compost P-arme compost Beheersresten Maaimeststof Gewasrest Vanggewas > 40 producten getest: % organische stof/droge stof: van 5 tot 84% % droge stof: van 4 tot 87% C/P-verhouding: van 2 tot 180 N/P-verhouding: van 1 tot 8.6 Contact: bart.vandecasteele@ilvo.vlaanderen.be

Data ILVO Proef Product Dosis Duur Verhoging %C Bemestingsproef (UGent) Bemestingsproef (UGent) Bemestingsproef (UGent) Bemestingsproef (UGent) Bemestingsproef (UGent) Boerderijcompostproef (UGent) C retentie (%) Drijfmest 3 ton C/ha.j 7 jaar +11% 20% Stalmest 3 ton C/ha.j 7 jaar +23% 42% GFT-compost 3 ton C/ha.j 7 jaar +31% 56% Boerderijcompost lage C:N 3 ton C/ha.j 7 jaar +19% 35% Boerderijcompost hoge C:N 3 ton C/ha.j 7 jaar +25% 45% Boerderijcompost 1.9 tonc/ha.j 50m³ VEGTILCO Boerderijcompost 1.8 tonc/ha.j 15 ton VEGTILCO Boerderijcompost 5.5 tonc/ha.j 45 ton 6 jaar +17% 29% 3 jaar +5% 34% 3 jaar +11% 26% BOPACT Boerderijcompost 2.1 tonc/ha.j 4 jaar +13% 62% BIOCHAR Compost 10.9 tonc 2 jaar +12% 37% BIOCHAR Biochar 13.6 tonc 2 jaar +33% 78% BIOCHAR Biochar 10.9 tonc 2 jaar +18% 54% BIOCHAR Biochar-compost 10.9 tonc 2 jaar +17% 51%

Huidige bedrijfsvoering extern organisch materiaal BOPACT-veldproef D Hose et al., 2016 Drijfmest Bewerking Compost Verhoging %C 2010-2014 0-30 cm Varkens Ploegen / 0.01 Runder Ploegen / 0.07 Varkens Ploegen Compost 0.14 Runder Ploegen Compost 0.14 + + +

Huidige bedrijfsvoering extern organisch materiaal Stalmest/compost/biochar Stalmest Compost Biochar Bodemkwaliteit P-uitspoeling Stalmest > compost Besparing kunstmest (langere termijn) Bronnen: o.a. Doctoraat Thijs Vanden Nest (ILVO-KU Leuven) Doctoraat Tommy D Hose (ILVO-UGent) Doctoraat Koen Willekens (ILVO-UGent) Doctoraat Victoria Nelissen (ILVO-UGent) Interregproject Biochar: climate saving soils EU FP7-Fertiplusproject D Hose et al., 2016 (BOPACT-veldproef)

Huidige bedrijfsvoering extern organisch materiaal Lokaal sluiten van kringlopen via kleinschalige compostering Akkerbouwer Tuinbouwer Boomkweker Natuurbeheerder preiresten roggestro houtsnippers aardbeisubstraat Oa. Genesys-project, doctoraat Jarinda Viaene (ILVO-UGent) Contact: jarinda.viaene@ilvo.vlaanderen.be Chemisch Fysisch OS Biologisch

Huidige bedrijfsvoering extern organisch materiaal Lokaal sluiten van kringlopen via kleinschalige compostering Cases Genesys-project, vb. Co-composteren op boomkwekerij Snoeiresten + marktoverschot + stalmest buur Compostering door extern composteerbedrijf Samenwerking tussen verschillende bedrijven en natuursector Stalmest rundveehouder + maaisel natuurbeheer Compostering uitgevoerd door natuurbeheerders Compostafzet eigen bedrijf + naburige landbouwbedrijven => Veel opportuniteiten => Voorstel tot flexibelere wetgeving Boerderijcomposteren plus

Huidige bedrijfsvoering extern organisch materiaal BRF-houtsnippers Bois Raméaux Fragmentés = gehakselde, fijne (<7 cm diam) houtsnippers, overwegend afkomstig van loofhout Nu vaak een (onbenut) restproduct afkomstig van onderhoud van hagen, houtkanten, holle wegen, etc. Wordt oppervlakkig toegepast (mulching of licht inwerken) BOS snel en effectief verhogen met beperkte aanbreng N en P Maatregel Maximale dosis per jaar [ton DS/ha] Netto jaarlijkse humustoename [ton/ha] Aantal jaar benodigd om +1% humus te verkrijgen in bovenste 30 cm Stalmest 21 0,6 67 Groencompost 9 1,4 28 Groenbedekker 4 0,4 100 BRF - Houtsnippers 25 4 10 Niet-kerende bodembewerking / 0,4 100 Bron: Asselineau & Domenech, 2007 Bodemvruchtbaarheid, erosie tegengaan, betere vochtberging en drainage, Contact: bert.reubens@ilvo.vlaanderen.be

R=C-stock/C-stock ref Huidige bedrijfsvoering GLB maatregelen Houtkanten/bomenrijen - grasstroken Afstand houtkant/bomenrij = x maal hoogte Andere ecosysteemdiensten: erosie tegengaan, bufferen nutriënten, biodiversiteit Rechtsonzekerheid, strenge controles (afsterven bomen), lage wegingsfactor ecologisch aandachtsgebied Bron: Meta-data analyse doctoraat Laura Van Vooren (ILVO-UGent-VITO), ongepubliceerd

Rassen/gewassen/ rotaties Bemesting Bewerking Chemisch OS Fysisch Maatregelen binnen huidig bedrijfsvoering Biologisch Maatregelen die meer ingrijpen op de bedrijfsvoering

EOC diverse gewassen Permanent grasland Ingrijpen bedrijfsvoering Granen stro ingewerkt Korrelmais Luzerne Granen stro afgevoerd Bron: FOD Economie Algemene Directie Statistiek Rode klaver Grasgroenbedekker / tijdelijk grasland Snijmais Gele mosterd Aardappel Diverse groenten VLM-brochure Organische stof bodem Bron: Bron: Departement Landbouw en Visserij op basis van LMN en FOD Economie - AD Statistiek

EOC diverse gewassen Ingrijpen bedrijfsvoering Permanent grasland Granen stro ingewerkt Korrelmais LCA - Vlinderbloemigen als alternatief geïmporteerde soja? - Alternatieven voor maïs? - Intercropping (meerdere gewassen tegelijk)? - Gewassen die weinig kunstmest en gewasbeschermingsmiddelen vragen? Luzerne Granen stro afgevoerd Rode klaver Grasgroenbedekker / tijdelijk grasland Snijmais Gele mosterd Aardappel Diverse groenten VLM-brochure Organische stof bodem

Agroforestry Ingrijpen bedrijfsvoering Bovengrondse boombiomassa: 0,4-0,8 Mg C ha -1 jr -1 (Thevathasan et al., Canada) Ondergrondse boombiomassa: 0,1 0,25 Mg C ha -1 jr -1 (Thevathasan et al., Canada) Bodem: metingen doctoraat Paul Pardon (ILVO-UGent) C% in functie van afstand tot de perceelsrand met een bomenrij. Curves werden gefit dmv regressie obv de geanalyseerde bodemstalen per locatie. Rood: transecten loodrecht op de bomenrij, blauw: transecten loodrecht op de boomloze rand. Grijs: 95% confidentie interval (doctoraat Paul Pardon, ILVO-UGent) Contact: bert.reubens@ilvo.vlaanderen.be - www.agroforestryvlaanderen.be

Agroforestry Ingrijpen bedrijfsvoering Internationale waarnemingen en modelstudies Cardinael et al. (2015, 2016): silviculturele systemen in FR: gemiddelde BOS accumulatie snelheid 0,24 Mg C ha -1 jr -1 in 0-30 cm laag Bevestigd in andere studies: gemiddeld 0,30 Mg C ha -1 jr -1 in 0-30 cm laag Oudere systemen: ook dieper: + 0,1 Mg C ha -1 jr -1 30-100 cm laag Tot 50% meer BOS opslag al naargelang ruimtelijke schikking, densiteit, Op grotere schaal: Inschatting Cardinael: op niveau FR: AF bijdrage van 5 10% reductie GHG emissie Inschatting Aertsens: op niveau EU: potentiële realisatie AF op 90 Mio ha akkerland en 50 Mio ha weiland Contact: bert.reubens@ilvo.vlaanderen.be - www.agroforestryvlaanderen.be

Agroforestry Ingrijpen bedrijfsvoering Opportuniteiten adaptatie! Water: Bufferende werking bij extreem droge of extreem natte omstandigheden Wind: lagere windsnelheden, minder winderosie, minder legering Temperatuur => globaal tot 4 C lagere dagtemperaturen (vermijden van hittepiek op warmste dagen) en tot 2 à 3 C hogere nachttemperaturen (hittestress) (www.agroforesterie.be) Contact: bert.reubens@ilvo.vlaanderen.be - www.agroforestryvlaanderen.be

Resource and emission footprint of the production of 1 kg dry grain (%) 3. Milieu-impact plantaardige productie Gevalstudie: korrelmaïsteelt in Vlaanderen Ecologische duurzaamheid beoordeeld m.b.v. Levenscyclusanalyse (LCA) per kg product! Klimaatwijziging heeft milieu-impact 120 110 100 90 80 70 60 Total CEENE Ozone depletion Photochemical oxidant formation Particulate matter formation Climate change Standard Low yield High yield Terrestrial acidification Freshwater eutrophication Marine eutrophication Bron: Doctoraat Lieselot Boone, Boone et al., 2016 Contact: hilde.muylle@ilvo.vlaanderen.be, veerle.vanlinden@ilvo.vlaanderen.be

3. Milieu-impact plantaardige productie Gevalstudie: korrelmaïsteelt in Vlaanderen R&D en innovatie nodig om milieu-impact te verlagen =>Veredeling naar hogere/stabiele opbrengsten Bron: Doctoraat Lieselot Boone, Boone et al., 2016 Contact: hilde.muylle@ilvo.vlaanderen.be, veerle.vanlinden@ilvo.vlaanderen.be

3. Milieu-impact plantaardige productie Toekomst (2050) grote impact verwacht veredelen op basis van verhogen fotosynthese! Synthetische biologie: verhogen van fotosynthese = verhogen van CO 2 -captatie uit de lucht Zhu et al., 2010 Contact: hilde.muylle@ilvo.vlaanderen.be

4. Substraatteelt Vervangen van witveen door hernieuwbare grondstoffen => Veenvervanging mogelijk door compost en plantenvezels zonder groeivermindering of opbrengstverlies nutriënten Structuur Structuur Compost Biodiversiteit Plantenvezels Inoculatie met biocontrole organismen Contact: bart.vandecasteele@ilvo.vlaanderen.be - Proeven PCHoogstraten ILVO en MIP-project DuPoCo (Vlaco-Peltracom-PCS-ILVO) Inoculatie met biocontrole organismen

Inhoud 1. N2O-emissies uit de bodem 3. Milieu-impact plantaardige productie 4. Substraatteelt 5. Bijdrage aan de circulaire en bio-economie 6. Adaptatie 7. Een ander landbouwmodel?

4. Bijdrage aan de circulaire en bio-economie Slim inzetten van plantaardige biomassa Inzetten op circulariteit & koolstofarme bio-economie => leasing carbon to the society Voedsel Slim inzetten van landbouwareaal Biomassa hubs Rol lokaal klimaatbeleid (bottom-up transitie) Vb. VITO-case studie in Antwerpen Hoogwaardige componenten Potentieel van bioraffinage (oa gras) Low tech : vergister upgraden voor productie van hoogwaardige componenten (oa Leuven reeds realiteit) High tech bioraffinage (2030) vb suikers, eiwit, vezels,.. uit gras GRASSA in Nl : http://grassa.nl/ Finland: https://www.luke.fi/en/news/biorefineries-turn-grass-into-new-feed-products/ Ierland (Teagasc) : http://www.thecropsite.com/articles/1802/growing-grass-for-a-green-biorefinery/ Energie Bioraffinage ingebed in agrofood industrie

6. Adaptatie Klimaatsverandering is geen toekomstige situatie. Nu al aanpassingen aan wijzigende omstandigheden. Impacts hogere temperaturen, droogte, wateroverlast, nieuwe en vaker voorkomende ziekten en plagen Oplossingen (oa. Divers ILVO-onderzoek) Nieuwe rassen en soorten: droogte- en hittetolerantie, resistentie tegen ziekten en plagen, langer groeiseizoen Nieuwe teeltsystemen: mengteelten en agroforestry, slimme teeltrotaties C- verhogende maatregelen ook goed voor adaptatie: waterbergend vermogen vergroten

6. Adaptatie PLANT VELD LANDSCHAP vb. rassenkeuze vb. teelttechnieken vb. klimaatbuffers Contact: jeroen.dewaegemaeker@ilvo.vlaanderen.be, eva.kerselaers@ilvo.vlaanderen.be

6. Adaptatie Het Nieuwsblad 3/06/2016 Dat zorgt voor spectaculaire beelden [overstroomde weides en velden], maar gelukkig niet voor ondergelopen straten en woningen.

6. Adaptatie ontwerpatelier SCRUL (ILVO+UA, zomer 2015) Fragment uit het ontwerpvoorstel From Colony to Collectivity (Nourhan Ashraf, Jolein Bergers, Samuel Van de Vijver) Contact: jeroen.dewaegemaeker@ilvo.vlaanderen.be, doctoraatsonderzoek klimaatadaptatie in peri-urbane gebieden

PilootProject Productief Landschap: hoeve De Waterkant (foto: Tim Van De Velde / schets: Ziegler-Branderhorst, LINT, Alterra)

7. Een ander landbouwmodel? Voedselproductie Grondstoffen bioeconomie Biodiversiteit Waterbuffer Landbouw C-opslag Landschap Een ander landbouw model? Vergoedingen? Engagementen van alle actoren: landbouwer, distributie, consument, overheid

Dank u wel Instituut voor Landbouwen Visserijonderzoek Burg. Van Gansberghelaan 109 9820 Merelbeke België T + 32 (0)9 272 26 98 F +32 (0)9 272 27 01 greet.ruysschaert@ilvo.vlaanderen.be www.ilvo.vlaanderen.be