Mineralisatie van koolstof uit rundveedrijfmest met toenemende ouderdom na mengen met zandgrond

Summary

In de Nederlandse melkveehouderij is de ligboxenstal met roostervloer en drijfmestproductie het dominante huisvestingssysteem. Tijdens opslag van drijfmest in de kelder wordt organische stof (OS) in drijfmest onder grotendeels zuurstofloze omstandigheden omgezet en afgebroken, en gaat een deel van de koolstof (C) verloren als koolstofdioxide en methaan. Hoe langer de mest wordt opgeslagen, en hoe ouder de mest daarbij wordt, des te minder OS en C aan de bodem kan worden toegevoegd. Tijdens de opslag neemt niet alleen de hoeveelheid OS af, maar kan ook het gehalte aan vluchtige vetzuren ('volatile fatty acids'; VFA) aanzienlijk toenemen. Een toename in VFA-gehalte kan na toediening van drijfmest de mineralisatie van bodem-C stimuleren, een proces dat bekend staat als 'priming'. Priming kan leiden tot een overschatting van de mineralisatie van drijfmest-C wanneer de extra mineralisatie van grond-C aan de drijfmest wordt toegeschreven, iets dat bij incubatieonderzoek in het laboratorium vaak onvermijdelijk is. Een tegenovergesteld effect, onderschatting van de mineralisatie van drijfmest-C, kan worden veroorzaakt door urine in de drijfmest, die de mineralisatie van grond-C (tijdelijk) kan remmen.--Om de bijdrage van bovenstaande effecten beter in beeld te krijgen, is onderzoek uitgevoerd aan de C-mineralisatie van drijfmest bij een toenemende opslagduur. De hypothese was dat een hoger VFA-gehalte in de mest, bijvoorbeeld als gevolg van langere opslagduur, zou leiden tot meer mineralisatie van grond-C en (ogenschijnlijk) minder overblijvende C uit de mest. Deze hypothese is in het laboratorium onderzocht in een incubatieproef (bij 20°C) met herhaalde meting van de CO2-respiratie na het wel of niet mengen van een zandgrond met rundveedrijfmest met een opslagduur die toenam van 0 tot 119 dagen. De C-mineralisatie tijdens de proefperiode werd afgeleid van de CO2-respiratie. Rundveedrijfmest met een toenemende ouderdom werd verzameld uit een opslagproef waarin vers verzamelde drijfmest voor een periode van vier maanden werd opgeslagen (bij 17-18°C) en een tot twee keer per week bemonsterd. Aan de proefopzet van de incubatieproef werden drie extra behandelingen toegevoegd: 1) een behandeling waarbij de toediening van drijfmest werd gecombineerd met spoorelementen, om een eventueel effect van een gebrek aan spoorelementen op de C-mineralisatie van de mest vast te stellen; 2) een behandeling met toediening van kaliumcarbonaat aan de zandgrond, om een indicatie te krijgen van de bijdrage van toegediende carbonaten (uit drijfmest) aan de gemeten C-respiratie; en 3) een behandeling met toediening van drijfmest aan mineraal zand in plaats van zandgrond, om de C-mineralisatie uit alleen drijfmest te meten, zonder effecten van de mest op de mineralisatie van grond-C. --Uit de resultaten van de opslagproef blijkt dat tijdens de vier maanden opslag het gehalte OS en C-totaal afnam met respectievelijk 20% en 22%. In dezelfde periode waren er minimale veranderingen in gehalte N- totaal (+2%) en P-totaal (+1%), waaruit blijkt dat er tijdens opslag vrijwel geen N-verlies was (N-gehalte) en dat de mest bij monstername goed was gemengd (P-gehalte). Het aandeel NH4-N in totaal-N nam tijdens de opslag toe van 40% tot 53%, als gevolg van mineralisatie van organische N. Het VFA-gehalte nam vanaf dag 0 t/m dag 77 toe van 2,9 tot 11,3 g VFA kg-1, daalde daarna tot 9,3 g VFA kg-1 op dag 91, en bleef vervolgens stabiel tijdens de rest van de opslagperiode. --Een hoger aandeel VFA-C in drijfmest-C gaf tijdens incubatie niet meer mineralisatie van drijfmest-C. De overblijvende drijfmest-C na toediening aan grond leek vooral te worden bepaald door de hoeveelheid C- mineralisatie tijdens opslag. Dit beeld werd echter vertekent door de remmende invloed van urine in de drijfmest op de mineralisatie van grond-C. Zonder deze remmende invloed, zoals blijkt uit de mineralisatie van drijfmest (met 42 dagen opslag) toegediend aan zilverzand, mineraliseerde er tijdens 74 dagen (aerobe) incubatie 1,9 keer meer C vergeleken met 74 dagen verdere (anaerobe) opslag. Bij oudere mest mineraliseerde er relatief wat minder van de toegediende C dan bij jongere mest, en het percentage overblijvende C was 5 procentpunt lager voor mest die 116 dagen in opslag was geweest vergeleken met mest die 1,5 dag in opslag was geweest. Hierdoor was het initiële verschil in toegediende C van 19%, als gevolg van 114 dagen extra opslag, na zes maanden incubatie afgenomen tot 13% verschil in overblijvende C in de grond. -- Bij de behandeling met kaliumcarbonaat dissocieerde maximaal 9% van de toegediende makkelijk oplosbare anorganische C, een hoeveelheid die gelijkstond aan gemiddeld 1,0% van met drijfmest toegediende C. Dissociatie van carbonaten uit drijfmest droeg daarmee in deze proef slechts in beperkte mate bij aan de gemeten C-mineralisatie. Tot slot had toediening van spoorelementen (B, Mn, Cu, Zn, en Co) in combinatie met Fe(EDTA) vrijwel geen effect op de mineralisatie van drijfmest-C.