Tips en tricks om stikstof- en ammoniakemissies te verlagen

1. Principes achter emissies

a. Ammoniakemissie

Ureum, een restproduct van het eiwitmetabolisme van het dier, wordt door melkkoeien uitgescheiden in melk en urine. Eenmaal uitgescheiden wordt ureum in de urine makkelijk omgezet in ammoniak door het enzym urease. Dit wordt geproduceerd door in de darmen aanwezige bacteriën ¹. Urease is in overmaat aanwezig in mest en dus in met mest besmeurde oppervlakten en in de bodem. Zodra urine wordt uitgescheiden, start deze omzetting onmiddellijk. Het merendeel van de gevormde ammoniak blijft opgelost in urine, waar het in evenwicht is met ammonium en waterstofionen. Een deel van de ammoniak lost op in de lucht in de vorm van gasvormig ammoniak. In een gesloten situatie is de ammoniak opgelost in urine in evenwicht met ammoniak opgelost in de lucht boven het emitterende oppervlak. Een stal is een open situatie met ventilatie; hierdoor ontstaat er luchtbeweging boven de urineplas. Dit verdunt de ammoniakconcentratie van de lucht constant, waardoor er ammoniak emissie zal blijven ontstaan. Als er geen luchtstroming is dan stopt de ammoniakemissie uiteindelijk, omdat de opgeloste ammoniak in evenwicht is met de gasvormige ammoniak. Dit is de reden dat mestsilo’s overdekt moeten zijn en dat emissiearme vloeren veelal luchtdicht zijn. Reductiemogelijkheden voor ammoniakemissie grijpen in op deze evenwichtsreacties en het voorkómen van de vorming van ammoniak door concentratie, temperatuur en oppervlakte/ventilatie te beïnvloeden.

b. Nitraatuitspoeling

Nitraatuitspoeling is minder ingewikkeld dan ammoniakvorming. Wanneer melkvee op het land staat dan scheiden zij ureum uit via urine. Dit wordt vervolgens door micro-organismen omgezet tot ammonium en vervolgens in nitraat. Ook stikstof uit kunstmest wordt afgebroken tot nitraat. Wanneer nitraat niet wordt opgenomen door planten, organische stof of bodem, dan kan het uitspoelen naar het grondwater. Er is een verhoogd risico op nitraatuitspoeling bij hoge neerslag, geconcentreerde urine- en mestplekken, sterke doorlatende bodems en weinig organische stof in de bodem.

Ook droge omstandigheden zijn een risico omdat de gewasopbrengst minder is en er stikstof achterblijft. Wanneer na een droge periode beperkt regen valt kan nitraat (zeer) geconcentreerd uitspoelen.

2. Tips om emissies te verlagen

a. Stal

Grofweg 30% van de ammoniakemissie ontstaat op de (rooster)vloer in de stal. Wanneer urine in contact komt met een door mest besmeurd oppervlak, begint direct de vorming van ammoniak door de urease aanwezig in de mest. De concentratie van ammoniak in de urineplas piekt op ongeveer één tot twee uur na de lozing ². Ammoniakvervluchtiging kan dus worden beperkt door urine en mest te scheiden of roosters goed schoon te houden van mest en urine. Als het niet mogelijk is de urine direct op te vangen, kan het beperken van de blootstelling van de urine op de vloer, en dus snelle afvoer van urine, zorgen voor minder ammoniakemissie. Het wordt daarom aangeraden om te zorgen dat de mestschuif goed werkt, regelmatig schuift (elk uur) en dat het roosteroppervlak met water besproeid wordt. Hierdoor krijgen micro-organismen, die ureum omzetten naar ammoniak, minder de kans en kun je de ammoniakemissie in de stal verlagen ³. Bijkomende voordelen van besproeien van de stalrooster zijn het verdunningseffect, waardoor er ook minder ammoniak vervluchtigt. De maatregel sproeien is in de zomermaanden beter toepasbaar dan in de wintermaanden, omdat er aanzienlijk meer mestopslag nodig is in de winter. De maatregel sproeien kan zelf tot 40% de ammoniakemissie reduceren⁴.

Vervluchtiging van stikstof als ammoniak treedt op wanneer mest in contact komt met ‘verse’ lucht en dit dient dus zoveel mogelijk voorkomen te worden. Elke reductie van 1.000 m³ ventilatie vermindert in de winter 2,3 kg ammoniak en in de zomer 1,0 kg ammoniak per GVE. Daarom wordt er aangeraden om overmatige ventilatie in de stal te voorkomen door bijvoorbeeld gebruik te maken van CO₂ gestuurde gordijnen. Bij De Marke is het ventilatiedebiet circa 1.300 m³/dier/uur. Een dier heeft minimaal tussen de 800-1.000 m³ ventilatie nodig.

Temperatuur speelt ook een belangrijke rol in de vorming van ammoniak. Een hogere temperatuur zorgt voor een hogere verdampingsnelheid van ammoniak. Daarnaast is ammoniak slechter oplosbaar in water bij hogere temperaturen dus wordt eerder omgezet is gasvormig ammoniak. Tevens verhoogt temperatuur de microbiële activiteit en hiermee de omzetting van ureum naar ammoniak. Dakisolatie en verneveling van water zijn maatregelen die ammoniakemissies kunnen voorkomen.

b. Mestopslag

Aangezien ‘verse’ lucht de vervluchtiging van ammoniak stimuleert, is het raadzaam om de putdeksel dicht te houden. Dit is voornamelijk relevant tijdens koude perioden (ook ‘s nachts), omdat de koude buitenlucht een hogere dichtheid heeft dan de warme stallucht waardoor de warme lucht uit de kelder naar buiten wordt gestuwd ⁵. Daarnaast is verkleining van de emitterende oppervlakte een effectieve maatregel.

Een andere manier om ammoniakvervluchtiging tegen te gaan, is door het aanzuren (van de bovenste laag) van de mest, waardoor via pH verlaging de evenwichtsreactie in oplossing meer richting ammonium schuift en ammoniak dus wordt voorkomen³. Zoals eerder vermeldt, is er minder ammoniakvervluchtiging bij lagere temperaturen. Het koelen van de mestput kan dus ammoniakvorming voorkomen. Ureaseremmers kunnen ook uitkomst bieden om de omzetting van ureum naar ammoniak te verminderen. Zoals de naam verklapt, gaan ureaseremmers de werking van het eiwit urease tegen.

Het verdunnen van mest is ook een effectieve manier om ammoniakvervluchtiging tegen te gaan. Het verdunnen van mest vermindert ammoniakvervluchtiging, omdat de ammoniumconcentratie lager wordt en ammoniak moeilijker kan ontsnappen door de extra hoeveelheid water. Echter, kan verdunnen van de mest economisch nadelig zijn aangezien vervoerskosten hoger worden en er meer mestopslag nodig is. Luchtwassers in de mestopslag en stal hebben bewezen positieve effecten op het voorkomen van ammoniakemissies ⁶.

c. Mesttoediening

Grofweg 50% van de ammoniakemissies ontstaan bij het uitrijden van de mest. Dezelfde algemene principes van ammoniakvervluchtiging gelden natuurlijk ook tijdens het uitrijden van de mest. Zo geldt het nog steeds dat een verlaging van de ammoniumconcentratie en zuurgraad van de mest ammoniakvervluchtiging beperkt. Hetzelfde geldt voor het verminderen van het contactoppervlak van mest en atmosfeer. Het inbrengen van de mest in de bodem door middel van mestinjectie heeft een bewezen vermindering van stikstof vervluchtiging ⁶. Zie de fotokaarten van ‘Grasland bemesten doe je zo!’ voor visuele instructies voor goed toegepaste mestsleuven op zandgrond⁷⁷. Windsnelheid moet laag zijn, aangezien er dan minder ‘verse’ lucht langs de mest komt. Lagere temperaturen, en daarom ook bewolking, verminderen ook ammoniakvorming. Oftewel, het weer heeft veel effect op ammoniak en lachgasvervluchtiging tijdens toediening ^8,9. Het moment in het seizoen van mesttoediening heeft ook veel effect op stikstofefficiëntie. Aangezien gewasgroei in de late zomer en begin herfst relatief laag is en daarmee ook de nutriëntopname, wordt er aangeraden om stikstoftoedieningen en begrazing te beperken tot voorjaar en zomer, om nitraatuitspoeling te voorkomen ¹⁰. Bij De Marke wordt mest uitsluitend uitgereden tussen 15 februari en 1 augustus. Op De Marke wordt de mest gescheiden in een dunne- en dikke fractie waardoor ze gericht stikstof en fosfaat aan de gewassen kunnen toedienen. Ook wordt er gebruikt gemaakt van Groene Weide Meststof ter vervanging van kunstmest ¹¹. Nitraatuitspoeling vindt voornamelijk plaats wanneer er in het groeiseizoen in korte tijd veel regen valt. Dit geldt uiteraard ook voor overtollig irrigeren¹¹.

d. Beweiding

Bij beweiding komen urine en mest amper bij elkaar waarbij er minder emissies vrijkomen. Uit Schep et al. (2024) blijkt dat door meer beweiding ammoniakemissies tot wel 0,9 kg per dierplaats per jaar verminderd kunnen worden. Echter, heeft beweiding wel een negatief effect op nutriëntmanagement, omdat de mest en urine relatief geconcentreerd toegediend worden. Urineplekken zorgen voor relatief hoge nitraatuitspoeling en lachgasemissies, zeker wanneer de urineplekken elkaar overlappen. Rotatiebegrazing kan een uitkomst bieden om deze overlappende urineplekken te voorkomen en kan zo stikstofverliezen voorkomen ^9,10. Na 1 september wordt aangeraden om in verband met lage grasgroei en meer neerslag geen beweiding toe te passen, aangezien er dan verliezen van stikstof plaatsvinden in de vorm van nitraat en lachgas ¹². Bij De Marke hanteren ze beperkte beweiding van zes uur per dag van half maart tot eind augustus, waarvan drie uur in de ochtend en drie uur in de avond en bij voorkeur na zonsopkomst en voor zonsondergang , omdat op dat moment de koe van nature graast ¹¹. Perceelsingangen, veedrinkplaatsen en plassen zijn plekken waarbij er een vergroot risico is op nitraatafspoeling naar sloten door rijschade, vertrapping, urineplekken en slechte infiltratiecapaciteit van de bodem. Dit soort risicoplekken van nitraatafspoelingen kunnen of verplaatst worden (zoals in het geval van veedrinkplaatsen) of geblokkeerd worden. Dit laatste kan bijvoorbeeld gedaan worden door een greppel te graven parallel aan de bufferstrook ¹³.

e. Dieet

Met voermaatregelen kan de stikstofuitscheiding via mest en met name de urine van de dieren worden verminderd ³. Verlaging van de eiwitopname of -benutting heeft een direct effect op de ammoniakemissie ¹⁴. De totale stikstofuitstoot, totale ammoniakale stikstof (TAN) en pH van urine en mest kan verlaagd worden door een aangepast dieet. Concentratie van ureum in de urine kan verlaagd worden door het verlagen van de TAN (rantsoenaanpassingen), hierdoor wordt er minder ureum omgezet in ammoniak. Bij melkvee is een reductie van ureum in tankmelk een bewezen indicator voor verminderde ammoniakemissies. Elke gram verlaging van het ruw eiwit zorgt voor circa 1% lagere ammoniakemissie. Aangezien melkvee een eiwitrijk dieet krijgt, zou een vermindering van eiwitinname een goeie strategie zijn om ammoniak en lachgas emissies sterk te kunnen verminderen^6,9. Uiteraard moet het melkvee nog voldoende eiwitten binnen krijgen om goed te produceren en om gezond te blijven, maar in Nederland wordt er nog steeds vaak een overschot gegeven. Bij De Marke bevat het rantsoen maximaal 15% ruw eiwit en rond de 3,3% fosfor¹¹. Er zijn verschillende voeradditieven voor melkvee op de markt om ammoniakemissies te verminderen. Van enkele is het effect bewezen maar veelal is het werkingsmechanisme van deze additieven nog niet volledig duidelijk. Ze verschillen in effectiviteit en kunnen negatieve neveneffecten hebben ¹⁵.

Er is ook winst te behalen in de voeropslag, waarbij mineralen en voedingsstoffen verloren gaan in de vorm van perssap (wanneer er onder natte omstandigheden ingekuild wordt) en percolaatwater (wanneer regenwater in contact komt met voer). Op grond van de milieuwetgeving is het niet toegestaan om ‘vervuild’ water zomaar te lozen. Een duo-afvoer kan een oplossing bieden doordat je met een handomdraai een scheiding kan maken tussen ‘schoon’ en ‘vervuild water’ ¹⁶.

f. Bouwplan

Het bouwplan van een melkveehouder bestaat veelal uit blijvend grasland, tijdelijk grasland en maisland. Met een uitgekiende bemesting- en gewasrotatie probeert De Marke het stikstofverlies uit de bodem te beperken. In het najaar is de hoeveelheid nitraatresidu in de bodemlaag 0-90 cm gemeten. Dit gehalte is het laagst bij tijdelijk grasland (22 kg/ha), gevolgd door blijvend grasland (42 kg/ha) en maïsland (43 kg/ha). Het lage nitraatresidu in de bodem bij tijdelijk grasland komt doordat de graszode stikstof nodig heeft voor de aanmaak van alle wortels. De mineralisatie van stikstof is bij blijvend grasland circa 100 kg N hoger dan in de rotatie drie jaar tijdelijk grasland en drie jaar maisland. Slim omgaan met gewasrotatie speelt dus een grote rol in de stikstofefficiëntie op bedrijfsniveau. Let met name op bij het omzetten van het grasland, de totale hoeveelheid stikstof welke vrijkomt bij de mineralisatie van de graszode is voldoende voor een normale groei van de mais. De maïs heeft hierdoor geen stikstof bemesting nodig vanuit rundveedrijfmest.

Naast bemesting spelen vanggewassen een belangrijke rol in het opvangen van nutriënten die anders zouden uitspoelen of vervluchtigen. Bij De Marke wordt er in juni gras onder mais gezaaid om nutriënten op te vangen die mais niet heeft opgenomen en om te dienen als groenbemester ¹¹.

Toepassen van vruchtwisseling heeft niet alleen een positief effect tegen de ziektedruk, maar ook voor het beperken van nitraatuitspoeling. Wanneer mais in continuteelt wordt geteeld, dan wordt de bodem namelijk gevoeliger voor uitspoeling door de afname van organische stof door grondbewerkingen en de lage toevoer van organische stof ¹⁰. Een boer kan zijn bodem meestal niet kiezen, maar wel verbeteren. Zo kan het verhogen van de organische stof in de bodem uitspoeling van nitraat naar het grondwater verminderen. Daarom volgen ze bij De Marke een vruchtwisseling van drie jaar mais en drie jaar gras op circa 70% van het areaal. Hierdoor is het aandeel blijvend grasland slechts 30%, toch steeg het organische stof precentage op bedrijfsniveau in de afgelopen 10 jaar met 0,8%: van 4,2 naar 5%. Het gebruik van klaver (wit en rood) en een vanggewas is cruciaal om dit te bereiken. Er wordt gestreefd naar een klaveraandeel van 30%¹¹.

Mocht u geïnteresseerd zijn in hoeveel stikstof er op uw perceel niet is benut, dan kunt u gebruik maken van NitraatResidu (NR) metingen. NR is de hoeveelheid minerale stikstof die aan het eind van het groeiseizoen in de bovenste 90 cm van de bodem aanwezig is. De NR stel je samen door 30 steken in het perceel te nemen in de periode van 1 oktober tot 15 november. Aan de hand van de NR kan je bepalen of er te veel of te weinig bemest is ¹⁷.

Literatuurlijst

1. Elzing A, Monteny GJ. Ammonia emission in a scale model of a dairy-cow house. Transactions of the ASAE. 1997;40(3):713-720. doi:10.13031/2013.21301
2. Monteny GJ, Erisman JW. Ammonia emission from dairy cow buildings: A review of measurement techniques, influencing factors and possibilities for reduction. Netherlands Journal of Agricultural Science. 1998;46(3-4):225-247. doi:10.18174/njas.v46i3.481
3. Schep CA, Vermeulen EDW, Van Dooren HJC, Keuskamp JA, Van Well EAP, Van Deest K. Emissies van ammoniak en methaan uit melkveestallen in het Netwerk Praktijkbedrijven. Published online 2024. Accessed September 27, 2024. www.wageningenUR.nl/livestockresearch
4. van Dooren HJC, Blanken K, Ogink NWM. Reductie van Ammoniakemissie Door Gebruik van Water in Melkveestallen.; 2022.
5. Ammoniakemissie bij De Marke: 5.1 kg/dierplaats. Hoe doen ze dat? - WUR. Accessed October 9, 2024.
6. C.M. Groenestein, Oenema Oene, Huijsmans JFM, Smits MCJ. Measures to Reduce Ammonia Emissions from livestock Manures; Now, Soon and Later.; 2011. Accessed October 7, 2024. http://www.livestockresearch.wur.nl
7. Fotokaarten “Grasland bemesten doe je zo!” Accessed November 8, 2024.
8. Huijsmans J, Schils R. Ammonia_and_nitrous_oxide_emissions_following_fie-Wageningen_university_and_research_255892.; 2009.
9. Minder_lachgas_uit_de_melkveehouderij_mogelijk-wageningen_university_and_research_48343.
10. Verloop K. limits of effective nutrient management in dairy farming. Published online 2013.
11. KringloopWijzer De Marke - WUR. Accessed October 8, 2024. https
12. Hack-ten Broeke MJD. Nitrate leaching from dairy farming on sandy soils Case studies for experimental farm De Marke. Published online 2000.
13. Voorkom afspoeling door het verplaatsen of blokkeren van hot spots - WUR. Accessed October 9, 2024
14. Voorkom afspoeling door het verplaatsen of blokkeren van hot spots - WUR. Accessed October 9, 2024
15. Van Boxmeer E, Ogink N. Mestadditieven voor ammoniakemissiereductie uit rundveemest. Published online 2023. Accessed October 9, 2024. www.wageningenUR.nl/livestockresearch
16. Van Boxmeer E, Ogink N. Mestadditieven voor ammoniakemissiereductie uit rundveemest. Published online 2023. Accessed October 9, 2024. www.wageningenUR.nl/livestockresearch
17. NitraatResidu kan nuttige en toepasbare informatie opleveren - WUR. Accessed October 9, 2024.