Nieuwe bijmestsystemen en -strategieën voor aardappel op zand- en lössgrond

- Literatuurstudie -
07/12/2011 - W. van Geel, B. Kroonen-Backbier, D. van der Schans en J.T. Malda - PPO-agv en Altic

Waar gaat dit over?

Voor het Masterplan Mineralen Management is een literatuurstudie uitgevoerd naar de stikstofbenutting van aardappel, de beschikbare kennis uit onderzoek over bijmestsystemen en -strategieën voor aardappel en de mogelijkheden om bestaande bemestingssystemen te verbeteren dan wel om nieuwe bemestingsystemen en -strategieën te ontwikkelen.

Door controle en bijsturing van de stikstofvoorziening tijdens de teelt met behulp van een stikstofbijmestsysteem (NBS) kan worden ingespeeld op variatie in mineralisatie en stikstofverliezen tijdens de teelt, zowel tussen percelen als tussen jaren. Een NBS op basis van gewassensing is het meest perspectiefvol. Aanbevolen wordt dit verder te ontwikkelen en te verbeteren.

Inleiding

Het Masterplan Mineralen Management (MMM) streeft naar een emissieneutrale akkerbouw in 2030 met behoud van rentabiliteit van teelten. Voor het MMM is een literatuurstudie uitgevoerd naar de stikstofbenutting van aardappel, de beschikbare kennis uit onderzoek over bijmestsystemen en –strategieën voor aardappel en de mogelijkheden om bestaande bemestingssystemen te verbeteren dan wel om nieuwe bemestingsystemen en –strategieën te ontwikkelen. Deze literatuurstudie is de eerste fase van een project waarin is voorzien om verbeterde of nieuwe bijmestsystemen te testen in een tweejarig veldonderzoek op zand- en lössgrond in het Zuidoosten. De meest perspectiefvolle systemen worden daarna getoetst en gedemonstreerd op praktijkpercelen.

Verbetering stikstofbenutting door aardappel

Aardappel is een gewas dat de aangeboden stikstof matig tot vrij slecht benut. Veelal wordt niet meer dan 50% van de toegediende (werkzame) stikstof teruggewonnen via de geoogste knollen. De rest blijft achter op het veld. Een deel hiervan gaat in de winter verloren door uitspoeling en/of denitrificatie.
De lage benutting door aardappel hangt samen met:

  • gewaseigenschappen, waaronder een zwakke beworteling;
  • een (te) hoge stikstofgift.

Om een zo goed mogelijke stikstofbenutting te realiseren, is het van belang dat het bodemprofiel goed bewortelbaar is (zowel in de diepte als in de breedte), dat de bodem gezond is (lage ziektedruk) en dat de vochtvoorziening optimaal is. Een slechte bodemstructuur, wortelaantasting door bodemziekten en -plagen en droogte verlagen de stikstofbenutting alsook de opbrengst.
Verder moet overdosering van stikstof worden voorkomen, door een goede afstemming van de stikstofgift op de gewasbehoefte en het stikstofaanbod uit andere bronnen zoals mineralisatie in de bodem. Een te hoge stikstofgift leidt tot een onnodige verhoging van het stikstofoverschot, een lagere stikstofbenutting en kan ook nadelig effect hebben op de kwaliteit en de opbrengst. Sowieso maken de krappe N-gebruiksnormen voor zand en löss het noodzakelijk om zo efficiënt mogelijk met stikstof om te gaan. Het is hierbij zaak om zo goed mogelijk perceelsgericht te bemesten. Door op percelen met een sterkere stikstoflevering te besparen op de stikstofgift, houdt men stikstof over om de schralere percelen wat extra te geven.
Perceelsgerichte bemesting is mogelijk door toepassing van een stikstofbijmestsysteem (NBS). Hiermee kan door controle en bijsturing van de stikstofvoorziening tijdens de teelt worden ingespeeld op verschillen in mineralisatie en stikstofverliezen tijdens de teelt, zowel tussen percelen als tussen jaren. Toepassing van een NBS is met name zinvol op percelen waar een hoge mineralisatie wordt verwacht (uit de bodemorganische stof of uit gewasresten) en na een basisbemesting met dierlijke mest.

Tot slot kunnen in de toekomst wellicht door veredeling rassen worden ontwikkeld waarbij een lage stikstofbehoefte en hoge productie worden gecombineerd met andere gewenste eigenschappen. Tussen verschillende aardappelrassen bestaan aanmerkelijke verschillen in stikstofbehoefte. Een lagere behoefte hoeft niet samen te gaan met een lagere opbrengst. Van belang is wel dat een lage stikstofbehoefte en hoge opbrengst moeten worden gecombineerd met andere gewenste eigenschappen, die onder andere verband houden met teeltdoel, specifieke kwaliteitseisen en ziekteresistenties.

Stikstofbijmestsystemen

Er zijn voor aardappel meerdere stikstofbijmestsystemen ontwikkeld:

SysteemBijbemesting op basis van
NBS-bodembeschikbare minerale stikstof in de bodem en een standaard stikstofopnamecurve
Bladsteeltjesmethodenitraatgehalte in de bladsteeltjes
Aardappelmonitoringnitraatgehalte in de bladsteeltjes en het loofgewicht
Aardappelmonitoring Onlinenitraatgehalte in de bladsteeltjes en het loofgewicht, dat wordt afgeleid van (remote) sensing-gegevens van het perceel
NBS op basis van gewassensingstikstofinhoud van het gewas, afgeleid uit de lichtreflectie door het loof, gemeten met een gewasreflectiesensor (ontwikkeld met de CropScan-sensor)

In 2002-2003 en 2009-2010 zijn de verschillende N-bijmestsystemen voor aardappel met elkaar vergeleken in veldproeven op zand- en kleigrond. Door de bank genomen deden de systemen niet veel voor elkaar onder qua nauwkeurigheid van advisering. Het wisselde per proef welk systeem het beste advies gaf en soms lagen de adviezen dicht bij elkaar. Meestal zat het advies op basis van gewassensing het dichtste bij het juiste advies.
Vanuit praktijkprojecten is door telers aangeven dat het vele werk (bladsteeltjes plukken, grond bemonsteren) een groot bezwaar is voor toepassing van een NBS. Een NBS op basis van gewassensing kost minder arbeid. Omdat het ook qua nauwkeurigheid van advisering minstens even goed presteert als andere N bijmestsystemen en na meting direct een advies kan geven, is dit systeem het meest perspectiefvol. Ook kan gewassensing gemakkelijk worden ingezet voor plaatsspecifieke bijbemesting binnen een perceel.

Afbeelding 1. Door N-bijbemesting in aardappel kan beter worden ingespeeld op de actuele groeiomstandigheden.

Verdere ontwikkeling NBS-gewassensing

N-bijmesting op basis van gewassensing is in principe praktisch toepasbaar: praktijksensoren zijn beschikbaar, relaties tussen sensormeting en stikstofopname zijn uit onderzoeksgegevens afgeleid en er zijn streefwaarden opgesteld voor de N-opname bij gewassluiting om een optimale productie te bereiken. Wel zijn verdere verbeteringen nodig om de nauwkeurigheid van de advisering te verbeteren en de methode breder toepasbaar te maken.

Afbeelding 2. Vergelijking van gewassensoren in een proef

Afbeelding 3. Meting van de gewasreflectie in aardappel met de CropScan op een proefveld

Afbeelding 4. Strooikaart van het perceel voor stikstofbijbemesting, gemaakt met aardappelmonitoring en de Yara N-sensor

De bijmestmethode op basis van gewassensing kan pas een N-bijmestadvies geven bij gewassluiting. Dit is onder praktijkomstandigheden soms te laat. In vervolgonderzoek zal daarom een methode worden ontwikkeld om eerder een bijmestadvies te kunnen geven (vanaf begin knolzetting). Hiertoe wordt de streefwaarde op een vast moment (bij gewassluiting) vervangen door een normlijn voor het stikstofopnameverloop in de tijd op basis van de temperatuursom. Daardoor wordt rekening gehouden met de invloed van temperatuur op het verloop van gewasgroei en N opname. Zodra de actuele gewasopname onder de normlijn komt, wordt een bijmestadvies berekend.
Verder houdt de huidige methode geen rekening met verschillen in opbrengstpotentie tussen percelen.  Door de streefwaarde of normlijn afhankelijk te stellen van de opbrengstverwachting, kunnen hiervoor gedifferentieerde bijmestadviezen worden gegeven en kan de kans op over- of onderdosering van stikstof worden verkleind.
Een ander, mogelijk perspectiefvol concept is het hanteren van omgekeerd N-vensters. Dit zijn vensters die hoger worden bemest dan de rest van het perceel en als referentie met een ruim voldoende stikstofvoorziening fungeren. Op basis van het verschil in gemeten N-opname tussen de omgekeerde vensters en de rest van het perceel, wordt een bijmestadvies afgeleid. Belangrijke aandachtspunten bij deze methode zijn het vaststellen van de juiste hoogte van de omgekeerde vensters en de berekening van het bijmestadvies.
Verder ligt het voor de hand de streefwaarden te differentiëren naar teeltdoel, grondsoort of ras. Voor het opstellen van gevalideerde streefwaarden per ras is echter omvangrijk onderzoek nodig.

Toedieningsmethode en meststof

Naast stikstofbijmestsystemen is in de literatuurstudie ook aandacht geschonken aan een betere plaatsing van meststoffen en het gebruik van andere meststoffen dan KAS om de stikstofbenutting te verhogen. Over het algemeen is hiermee niet vaak een verbetering gevonden in onderzoek op de Nederlandse, vruchtbare gronden. Uit een recent driejarige onderzoek (2006 t/m 2008) naar een aantal alternatieve meststoffen of bemestingsmethoden in aardappel op verschillende locatie en grondsoorten bleek dat de meerwaarde van de beproefde meststoffen/methoden voor het realiseren van de optimale opbrengst bij een verlaagde N-gift beperkt was. Een N bijmestsysteem met KAS bood de beste mogelijkheden om een hoge N-benutting bij behoud van opbrengst en kwaliteit te realiseren. Toevoeging van een nitrificatieremmer aan drijfmest leidde tot een iets betere N-benutting uit de mest.
Onder specifieke omstandigheden is door een betere plaatsing of gebruik van vloeibare meststoffen wel een voordeel te behalen. Stikstofrijenbemesting kan tot een hogere benutting en besparing op de N-gift leiden op arme, zwak-mineraliserende, uitspoelingsgevoelige gronden en/of bij een slechte bodemstructuur. Het toedienen van startgiften aan aardappel via rijenbemesting met (N)P-meststoffen kan de begingroei van het gewas stimuleren en tot een hogere opbrengst leiden, met name in een koud voorjaar en/of een slechte bodemstructuur.
Vloeibare meststoffen zijn nauwkeuriger te doseren en egaler te verdelen dan korrels, met name bij lage doseringen. Bij toediening onder droge omstandigheden geven ze een hogere efficiëntie. Ook bij bladbemesting neemt het gewas onder droge omstandigheden de stikstof sneller op dan via de bodem. Onder normale omstandigheden werken vloeibare meststoffen niet beter dan vaste meststoffen.

Sinds enkele jaren is een nieuwe stroom stikstofhoudende meststoffen beschikbaar gekomen, die worden verkregen uit mestscheiding en -bewerking of uit luchtwassers. Na scheiding van drijfmest in een dikke en dunne fractie en concentratie van de dunne fractie ontstaat zogenoemd mineralenconcentraat (MC) dat wordt beoogd als kunstmestvervanger. Het bevat vooral minerale stikstof en kali, nauwelijks fosfaat en weinig organische gebonden stikstof. De nutriëntengehalten in MC variëren, afhankelijk van de producent.
Bij emissiearme aanwending van MC als basisbemesting voor aardappelen werd in proeven een wisselende stikstofwerking gevonden, variërend van wat lager dan KAS tot gelijk aan KAS.
Spuiwater uit chemische luchtwassers is het best te vergelijken met de meststof zwavelzure ammoniak. Bij emissiearme toediening (wettelijk niet verplicht) is de N-werking naar verwachting gelijk aan die van KAS. Bij niet-emissiearme toediening (bijvoorbeeld met de veldspuit) kan met name op kalkrijke gronden wat meer ammoniakvervluchtiging optreden en is de werking lager dan van KAS (naar schatting 90-95%). Naast stikstof wordt met de meststof zwavel aangevoerd. Spuiwater wordt beproefd in lopend onderzoek.

Aanbevelingen voor verdere ontwikkeling van bijmestsystemen en –strategieën

De belangrijkste aanbevelingen uit de literatuurstudie voor vervolgonderzoek met betrekking tot het ontwikkelen van nieuwe stikstofbijmestsystemen en -strategieën zijn:

  • Verbeter en verfijn het stikstofbijmestsysteem (NBS) op basis van gewassensing.
  • Ontwikkel daartoe een methode om eerder bijmestadviezen op basis van gewassensing te kunnen geven door het opstellen van een normlijn voor het N-opnameverloop in relatie tot de temperatuursom.
  • Stel daarbij de normlijn voor het N-opnameverloop van het gewas ook afhankelijk van het te verwachten opbrengstniveau.
  • Ontwikkel in dat verband ook een methode voor het toepassen van omgekeerde N-vensters als referentie.

Als vervolg op deze literatuurstudie zullen in een volgend rapport in 2011 de hierboven gedane voorstellen tot verbetering van een N-bijmestsysteem op basis van gewassensing nader worden uitgewerkt en wordt een plan van aanpak opgesteld om een aantal verschillende N-bijmeststrategieën voor aardappel in veldproeven te toetsen.