Minder stikstofuitstoot: Landbouwinnovaties geven boer en natuur toekomst

De landbouw staat voor grote opgaven. Boeren moeten voldoende gezond voedsel produceren en tegelijkertijd bijdragen aan het verbeteren van de leefomgeving, zoals de biodiversiteit, de water- en bodemkwaliteit en het klimaat. De veehouderij is vooralsnog een van de belangrijkste bronnen van ammoniakverlies naar de lucht. Ammoniak, een verbinding van stikstof en waterstof, ontstaat wanneer dieren eiwitten eten en hun mest en urine zich mengen. Deze vorm van stikstof komt via de lucht onder meer terecht in natuurgebieden. Daar verzuurt de bodem en verdwijnen, vaak zeldzame, planten die van een voedselarme bodem houden. Dit treedt op grote schaal op in veerijke provincies zoals Gelderland, Noord-Brabant, Limburg, Overijssel, Drenthe en Utrecht.

Uitspoeling van nitraat door bemesting

Een ander probleem is de uitspoeling van nitraat naar grond- en oppervlaktewater vanuit de akkerbouw. Om een optimale productie te behalen, bemesten boeren hun gewassen. Een deel van die stikstof wordt niet benut en spoelt in de vorm van nitraat uit naar het grond- en oppervlaktewater. “Daardoor kan water ongeschikt worden als bron van drinkwater”, zegt Martin van Ittersum, hoogleraar Plantaardige Productiesystemen. “Vooral zandgronden, bijvoorbeeld in Zuidoost Nederland, zijn hier gevoelig voor, zeker als boeren er matig wortelende gewassen telen, zoals aardappels en groenten.”

Om de uitdagingen van de landbouw het hoofd te bieden is volgens Van Ittersum en collega-onderzoekers binnen WUR met wie hij samenwerkt een gecombineerde aanpak nodig. De onderzoekers komen met een oplossing waarbij niet alleen naar ammoniakemissie en nitraatuitspoeling wordt gekeken, maar ook naar de uitstoot van broeikasgassen, de bodemkwaliteit, droogte en gewasbescherming.“Als we alle uitdagingen gezamenlijk aanpakken, kunnen we overgaan naar een toekomstbestendig landbouwsysteem met een concreet toekomstperspectief voor boeren. Het voorkomt ook dat je met het oplossen van het ene probleem een ander probleem creëert. Denk aan een verbod op beregening. Dat kan leiden tot een slechtere stikstofbenutting door het gewas, met als gevolg een hoger risico op uitspoeling van nitraat in de winter.”

Emissierecht maakt maatwerk mogelijk

De kern van het plan is om de doelen voor ammoniak, broeikasemissies en nitraatuitspoeling te vertalen naar toelaatbare emissies per landbouwbedrijf, afhankelijk van het aantal hectare grond en het aantal stuks vee dat een bedrijf heeft. "Concreet betekent dit bijvoorbeeld dat een veehouderijbedrijf per hectare gras-, maïs- of bouwland maximaal 22 kg ammoniak mag uitstoten. Voor die hoeveelheid krijgt de boer een emissierecht”, licht Van Ittersum toe. “Beleidsmakers kunnen de toelaatbare emissies per gebied specifieker maken door strengere normen op te leggen voor boeren met een bedrijf dichtbij gevoelige natuur. Daarmee en vanwege het feit dat er de komende jaren ook veel boeren zullen stoppen omdat ze geen opvolger hebben, kan de limiet van 22 kg ammoniak per hectare nog wat omhoog. De emissierechten worden stapsgewijs afgebouwd van het huidige niveau naar het streefniveau in bijvoorbeeld 2035.”

Volgens de onderzoekers moeten boeren zelf de keuze hebben met welke maatwerkoplossingen zij de doelen behalen. Van Ittersum: “Relatief eenvoudige oplossingen hebben te maken met beter management van mest, bodem- en gewasbeheer. Als boeren de doelen hiermee niet halen, zijn meer structurele wijzigingen in de bedrijfsvoering nodig zoals de transitie naar extensieve vormen van landbouw, waaronder biologische landbouw. Maar je kunt ook denken aan stalinnovaties of flinke aanpassingen van gewasrotaties.”

Bemest op z’n Best

Ammoniakemissie vindt niet alleen plaats uit de stal maar ook in het veld kan er sprake zijn van uitstoot van ammoniak tijdens het uitrijden van de mest. Vooral bij bemesting van grasland treedt een relatief hoge emissie op. Binnen de Plant Sciences Group wordt gewerkt aan innovatieve oplossingen om ammoniakemissies te verminderen door efficiënter te bemesten. “Bemesting is nodig voor een goede productie van gewassen, maar we moeten er wel voor zorgen dat het efficiënt gebeurt”, zegt Koos Verloop van de Business Unit Agrosysteemkunde. Verloop is programmaleider van het project Bemest op z’n Best. Hij maakte een inventarisatie van innovatie-ideeën en dat levert het beeld op dat er nog veel te bereiken is. “Tegen deze achtergrond hebben mijn collega’s en ik Bemest op z’n Best opgestart. Het doel: het halveren van ammoniakemissie die vrijkomt tijdens het uitrijden van mest.”

Verloop legt uit dat er een stroom eiwitten door een boerenbedrijf gaat: het zit in het veevoer, het wordt uitgescheiden door vee als mest en die mest wordt vervolgens toegediend aan de bodem als nutriënt voor gewasgroei. Bemest op z’n Best ontwikkelt en test methodes en machines die ingezet worden bij het toedienen van mest.

Volgens Verloop hebben machinebouwers en boeren interessante ideeën waarmee ze de emissie van ammoniak omlaag kunnen brengen. Eén van die vernieuwende ideeën komt van N2Applied. “Dit bedrijf heeft een installatie ontwikkeld die via elektriciteit stikstof uit de lucht haalt en toevoegt aan mest. Vergelijk het met bliksem opwekken in de mest. Hierdoor ontstaat een rijkere meststof en wordt de emissie van ammoniak en methaan gereduceerd. Een boer kan door het gebruik van de machine met minder mest het land bemesten. Onderzoek moet nog uitwijzen hoe effectief het is.”

Verloop is te spreken over de innovaties die hij binnen het project ziet. “Maar essentieel is dat de boer ermee gaat werken, want machines zijn er niet om glimmend in de stal te blijven staan. De samenwerking tussen boeren, machinebouwers, loonwerkers, en wetenschappers is hiervoor de basis. Boeren zien dat het verlagen van ammoniakemissies gunstig is: nutriënten komen daar waar ze nodig zijn en dat is goed voor de grond en de opbrengst.”

Minder nitraatuitspoeling in akkerbouw

Onderzoekers van de Plant Sciences Group werken ook aan innovaties om de nitraatuitspoeling te verminderen. Janjo de Haan, specialist Bodem Water Bemesting bij de Business Unit Open Teelten, doet hier op proeflocatie Vredepeel langjarig onderzoek naar. “Ammoniakemissie in de open teelten is een minder groot probleem dan in de veeteelt. De grootste emissie vindt plaats bij mesttoediening van gewassen, maar met de verplichte bouwlandinjectie is dat behoorlijk gereduceerd. In de akkerbouw zijn stikstofemissies naar grond- en oppervlaktewater desalniettemin een groot probleem, met name op de zandgronden. Uit ons onderzoek blijkt dat de EU-nitraatnorm toch haalbaar is met een uitgekiende vruchtwisseling met gebruik van groenbemesters en een scherpe bemestingsstrategie. Wat een boer het beste kan doen binnen deze strategie hangt af van de lokale omstandigheden: zowel de gewassen die hij of zij teelt als bodemtype, klimaat en waterbeheer.”

Om nitraatuitspoeling te beperken is het volgens De Haan belangrijk dat gewassen gezond zijn. Daardoor is de opbrengst van de oogst goed en wordt meer stikstof opgenomen. Zo is het in periodes van droogte van belang dat er voor gewassen voldoende water beschikbaar blijft en moeten ziekten en plagen worden beheerst. “Vanuit dat oogpunt is het ook van belang om voldoende organische stof met gewasresten, groenbemesters en mest aan te voeren om daarmee de bodemkwaliteit te verbeteren, ondanks dat dit ook meer risico geeft op uitspoeling.”

Janjo de Haan werkt ook mee aan de publiek-private samenwerking BemestingsAdviezen Akkerbouw Toekomstgericht (PPS BAAT). “We passen nieuwe kennis toe op het gebied van bodem-plant processen, precisielandbouwtechnieken en nieuwe bodem- en gewasanalyses om nieuwe bemestingsadviezen te ontwikkelen die perceel- en plaatsspecifiek zijn. Hiermee kunnen boeren gewassen nauwkeuriger bemesten met minder nutriëntenverliezen.”

Gewassen die stikstof opnemen

Gewassen en rassen die extra stikstof opnemen, kunnen een positieve bijdrage leveren aan het verminderen van de uitspoeling van nitraat. Jos Groten, maisspecialist bij de Business Unit Open Teelten, is in dit kader enthousiast over mais. “Naast gras is mais het belangrijkste voedergewas voor de veehouderij en een geweldig kringloopgewas. Het heeft weinig input aan nutriënten en chemische middelen nodig en geeft een zeer hoge opbrengst en voederwaarde. Met mais in het rantsoen benut melkvee eiwit uit gras beter. En mais met een hoog zetmeelgehalte verlaagt de emissie van het broeikasgas methaan bij de veestapel.”

Maisgewassen zijn echter gevoelig voor de uitspoeling van nitraat, maar uit onderzoek van Jos Groten en zijn collega’s blijkt dat sommige rassen juist meer stikstof opnemen dan wordt toegediend. “We geven verschillende maisrassen per hectare 200 kg stikstof, waarvan het eerste jaar 140 kg werkzaam is. De stikstofopname ligt afhankelijk van regio en ras tussen 180 en 310 kilogram per hectare. De mais neemt ook gemineraliseerde stikstof op die al in de bodem aanwezig is. Mineralisatie is het proces waarbij plantenresten en mest in of op de bodem door micro-organismen worden omgezet in bijvoorbeeld nitraat en koolstofdioxide. Bij het telen van rassen die meer stikstof opnemen dan er wordt bemest, is de kans op uitspoeling van nitraat kleiner. De door de rassen extra opgenomen stikstof blijft in de kringloop.”

Bij een beperkt aantal rassen zien de onderzoekers nog wel een overschot aan stikstof. Dat komt met name doordat boeren mais veelal bemesten met drijfmest, wat het risico op vervluchting- en uitspoelingsverlies vergroot. Daarnaast loopt het stikstofopnamepatroon van mais niet synchroon met het patroon van mineralisatie. Na de bloei neemt mais niet veel stikstof meer op, terwijl de mineralisatie in de grond wel doorgaat. Daardoor kan er in een periode meer stikstof in de bodem aanwezig zijn dan de planten kunnen opnemen.

Vanggewassen houden overschotten in de kringloop

“Vanggewassen zijn in staat om dat overschot in de kringloop te houden en zo uitspoeling te voorkomen. Denk bijvoorbeeld aan een groenbemestingsgewas dat na een hoofdgewas wordt geteeld met de bedoeling uitspoeling van nitraat te voorkomen. Een succesvol vanggewas kan tot 30 kg stikstof per hectare opnemen. Het blijft dus wel belangrijk om deze te blijven inzetten, ook omdat deze organische stof aan de bodem toevoegen”, aldus Jos Groten.

De onderzoekers zien dus grote verschillen in stikstofopname tussen maisrassen. Dit is onder andere te verklaren door verschillen in het stikstofgehalte van rassen. “We moeten nog verder uitpluizen waar in het groeiseizoen die verschillen ontstaan en waardoor dit komt. Ons advies aan veredelaars: ‘Kijk ook eens naar het stikstofgehalte van rassen. Boeren willen het milieu sparen en kunnen dan kiezen voor rassen die ervoor zorgen dat er minder nitraat uitspoelt. Daarom is het belangrijk dat stikstofopname in rasvergelijkend onderzoek wordt meegenomen.”

Van Ittersum en zijn collega’s zijn ervan overtuigd dat de landbouw een omslag kan maken naar een ander landbouwsysteem, mét toekomstperspectief voor boeren. “Het is haalbaar om over te gaan naar een ander landbouwsysteem, met toekomstperspectief voor natuur én boeren. Maar dat vergt wel de medewerking van overheid, consumenten en de hele keten om het economisch haalbaar te maken voor de boer.”