Dierlijke mest versus kunstmest op gras: gelijke nitraatuitspoeling maar lagere stikstofwerking

Achtergrond
Op graslandpercelen zijn de nitraatverliezen over het algemeen laag, ook de percelen die onder de derogatie (waar de stikstofbemesting voor een groter deel uit dierlijke mest bestaat) vallen. De vraag werpt zich op of dierlijke mest een lagere of een hogere nitraatuitspoeling geeft dan kunstmest. Voor beide beweringen zijn redenaties mogelijk. In de praktijk wordt overigens meestal een combinatie gemaakt van dierlijke mest en kunstmest.
In de vergelijking is het van belang onderscheid te maken tussen de stikstofbenutting door het gewas (welk deel komt in het gras terecht) en de nitraatuitspoeling (welk deel spoelt als nitraat uit naar het grondwater). Voor de benutting van stikstof uit meststoffen door het gewas is een aantal factoren bepalend:

Ammoniakvervluchtiging bij toediening. Ammoniakverliezen zijn vooral bij toepassing met ondiepe injectietechnieken, zoals op grasland, hoger dan bij de meeste kunstmeststoffen. Zo bedraagt voor grasland de emissiefactor voor ammoniakvervluchtiging bij toediening van dunne mest met emissiearme technieken 17-25%, terwijl de emissiefactor voor kunstmeststoffen 2-14% is. Bij toediening op bouwland via diepe injectie is deze factor voor ammoniakvervluchtiging overigens slechts 2%.

Denitrificatie: denitrificatie is het omzetten door bacteriën van nitraat naar stikstofgas (N₂, 78% van de lucht de we inademen). Organische stof in dierlijke mest kan een energiebron zijn voor de denitrificerende bacteriën. Hierdoor kan er met dierlijke mest meer denitrificatie plaatsvinden dan met kunstmest, al is dat niet eenduidig te stellen. Zo zal met de combinatie van mestvergisting en strippen van ammoniak het risico lager zijn, omdat zowel de energiebron (snel werkende organische stof) als de minerale stikstof van de mest afgezonderd zijn. Deze gasvormige stikstofverliezen zijn natuurlijk niet gewenst, maar ze verlagen wel het risico op nitraatuitspoeling.

Gelijktijdigheid: in hoeverre de stikstof op hetzelfde moment uit de meststof beschikbaar komt als dat het gewas het op kan nemen. Bij dierlijke mest zal een deel van de organische stikstof mineraliseren buiten de periode dat het gewas actief stikstof opneemt, en dat kan voor een deel uitspoelen als nitraat. Gras neemt echter veel langer stikstof op dan de meeste bouwlandgewassen, en daardoor is de impact hiervan op grasland kleiner dan voor akkerbouw- of tuinbouwgewassen.

Bij dierlijke mest is het zo dat een deel pas vrijkomt in jaren nadat de dierlijke mest is toegediend. Bij kunstmest is dat niet het geval. Deze nawerking is een relevante factor om de stikstofwerking door het gras goed te kunnen beoordelen. Uit langjarig onderzoek bleek namelijk dat de stikstofopname door het gewas in de tijd toenam bij jaarlijks gebruik van rundveedrijfmest, terwijl deze bij jaarlijks gebruik van alleen kunstmest gelijk bleef.

Het kan ook andersom zijn: dat vlak na de bemesting juist te veel stikstof beschikbaar komt, meer dan het gewas kan opnemen. Met name als er heel veel regen valt kort na de bemesting zou dat kunnen gebeuren. Het risico op nitraatuitspoeling is dan van kunstmest juist hoger dan van dierlijke mest. Uit modelberekeningen (o.a. op basis van neerslagpatronen) bleek echter dat deze situatie in Nederland maar weinig voorkomt.

Niet stikstof-effecten. Met dierlijke mest wordt niet alleen stikstof aangevoerd maar ook organische stof en andere nutriënten. Dit kan op termijn leiden tot een hoger organische stofgehalte in de bodem en daardoor bijvoorbeeld tot een iets hogere waterbeschikbaarheid. Dit kan een gunstig effect hebben op de stikstofopname door het gewas. Hetzelfde geldt voor de aanvoer van andere nutriënten als fosfaat, kali, magnesium en micronutriënten.
Er kan ook sprake zijn van negatieve niet-stikstofeffecten door het gebruik van dierlijke mest. Denk hierbij aan bijvoorbeeld schade aan de graszode bij de toediening door verbranding, besmeuring met mest of insporing onder natte omstandigheden.

In het algemeen blijkt uit experimenten waarin dierlijke mest is vergeleken met kunstmest dat de stikstofbenutting door het gewas bij dierlijke mest lager is dan van kunstmest, ook als rekening wordt gehouden met de nawerking van de organische stikstof in dierlijke mest.
In de mestboekhouding en in de bemestingsadviezen wordt daarom gerekend met werkingscoëfficiënten lager dan 100%. Zij variëren van 30% tot 80% (Bemestingsadvies grasland en voedergewassen, blz. 26 of  tabel stikstofwerkingscoëfficiënt mestbeleid).
Daarentegen worden op grasland in de regel lage nitraatgehaltes waargenomen. Stikstofwerking is dus wat anders dan nitraatuitspoeling.

Opzet onderzoek
Om het verschil tussen dierlijke mest en kunstmest op de stikstofbenutting door gras en de nitraatuitspoeling te onderzoeken, zijn in 2018-2021 een meerjarige veldproef en ondersteunende pot- en incubatieproeven uitgevoerd.

In de veldproef, op een blijvend graslandperceel (maaigrasland) op zandgrond in Bennekom, zijn verschillende soorten kunstmest en dierlijke mest met elkaar vergeleken. Bij de kunstmestsoorten ging het om kalkammonsalpeter (KAS) en ureum met een ureaseremmer, bij de dierlijke mestsoorten zijn rundveedrijfmest, vergiste rundveedrijfmest en varkensdrijfmest meegenomen.
Per kunstmest- en dierlijke mestsoort zijn vier bemestingsregimes met elkaar vergeleken: een controle zonder N-bemesting en een jaarlijkse Ntotaal-bemesting van 300 kg per ha voor één, twee en drie opeenvolgende jaren.
Deze opzet geeft de mogelijkheid om zowel de eerstejaars stikstofbenutting als de nawerking in de jaren erna vast te stellen.
Jaarlijks werd de opname door het gras, de hoeveelheid stikstof in de bodem in de herfst en het nitraatgehalte in het bovenste grondwater gemeten.
De eerstejaars benutting werd berekend door de extra stikstofopname door het gras (t.o.v. onbemest) te delen door de stikstofgift.

Aanvullend op de veldproef is een potproef uitgevoerd met gras, waarin twee kunstmestsoorten (KAS en ammoniumsulfaat) en een aantal dierlijke mestproducten (o.a. rundveedrijfmest en vergiste rundveedrijfmest) met elkaar zijn vergeleken. Naast de stikstofopname door het gras zijn de lachgasemissie (als indicator van denitrificatie) en de nitraatuitspoeling gemeten.

Resultaten: lagere stikstofbenutting maar gelijk nitraatgehalte door dierlijke mest
In de veldproef bedroeg gemiddeld over de jaren (2018, 2019 en 2020) de eerstejaars stikstofbenutting 0,75 tot 0,80 voor de kunstmestsoorten en 0,42 tot 0,56 voor de dierlijke mestsoorten.
De eerstejaars stikstofbenutting was voor varkensdrijfmest significant hoger dan voor de (al dan niet vergiste) rundveedrijfmest: 0,56 versus 0,42-0,44.
Wanneer ook het tweede en derde jaar, nadat de bemesting was gestopt, werden meegenomen steeg de stikstofbenutting met 0,06 tot 0,13 (nawerkingseffect). Dit nawerkingseffect werd niet waargenomen bij de kunstmestsoorten.

Inclusief nawerking was de stikstofwerking van dierlijke mest ten opzichte van kunstmest 62-65% voor (vergiste) rundveemest en 84% voor varkensdrijfmest.

In twee van de drie jaar was de hoeveelheid minerale stikstof in de bodem in de herfst significant hoger bij de objecten met dierlijke mest dan bij de objecten met kunstmest. In de daaropvolgende onbemeste jaren, werden geen verschillen gevonden tussen dierlijke mest en kunstmest. Het nitraatgehalte verschilde echter in het algemeen niet tussen de dierlijke mest en kunstmestobjecten. Dat gold voor zowel het jaar van bemesting als de jaren nadat de bemesting was gestopt.
Alleen de behandeling met vroeg toegediende KAS (kunstmest) in 2018 liet een hoger nitraatgehalte zien, hoger dan bij de dierlijke mestsoorten.
De nitraatgehalten waren overigens relatief laag, uiteenlopend van circa 15 tot 30 mg nitraat per liter.

In de potproef was, evenals in de veldproef, de stikstofbenutting van kunstmest hoger dan van de dierlijke mest, maar ook hier werden geen verschillen in nitraatuitspoeling gevonden.

Het volledige rapport is hier te downloaden.