Open Universiteit

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1820/6065
Title: Metal Balances of Arable Land. An Analysis of the Environmental Consequences of the Use of Residuals and Products of Animal Manure Processing as Fertilizer and Soil Improver in Dutch Agriculture and Bulb Cultivation.
Other Titles: Metaalbalansen van landbouwgronden. Een analyse van de milieuhygiënische gevolgen van het gebruik van reststromen en mestverwerkingsproducten als meststof en bodemverbeteraar in de Nederlandse akkerbouw en bloembollenteelt.
Authors: Janssen, Mark
Issue Date: 25-Jan-2015
Publisher: Open Universiteit
Citation: Janssen, Mark. (2015). Metaalbalansen van landbouwgronden. Een analyse van de milieuhygiënische gevolgen van het gebruik van reststromen en mestverwerkingsproducten als meststof en bodemverbeteraar in de Nederlandse akkerbouw en bloembollenteelt [Metal Balances of Arable Land. An Analysis of the Environmental Consequences of the Use of Residuals and Products of Animal Manure Processing as Fertilizer and Soil Improver in Dutch Agriculture and Bulb Cultivation]. (Unpublished MSc Master’s Thesis Environmental Sciences), Open Universiteit, Heerlen, NL.
Abstract: ABSTRACT. Fertilizers and soil improvers are used frequently in agriculture and bulb cultivation. A negative aspect related to the use of these additives is the supply of heavy metals to the soil. A part of these heavy metals is bound in the soil. The remaining part will leach to the groundwater and will be taken up by crops. In this way fertilizers and soil improvers will deteriorate the quality of the soil, the crops, the groundwater and the surface water. At the moment there are several developments which may be influence the use of fertilizers and soil improvers in the near future. The developments are related to the implementation of the revised Waste Framework Directive (2008/98/EC), the revision of the Regulation relating to Fertilizers (EC 2003/2003) and the possible revision of the Sewage Sludge Directive (86/278/EEC). Another important development is the obligation of manure processing in the Netherlands since January 1, 2014. Due to these developments the use of other than conventional fertilizers and soil improvers will be made possible. These are referred to as residuals (consisting of digestate, sewage sludge, fertilizer and compost) and products of animal manure processing (thin and thick fraction of pig manure and mineral concentrate). The use of residuals and products of animal manure processing will change the heavy metal loads to the soil. The resulting impacts on the quality of the soil, the crops, the groundwater and surface water are not yet known. In order to clarify this use was made of a dynamic metal balance model of an agricultural plot with a four year crop rotation of potato, sugar beet, spring wheat and corn. A three year rotation of hyacinth, daffodil and tulip is used for bulb cultivation. For different fertilizer scenarios and soil types the evolution of the metal concentrations in the soil, the crops and groundwater was modelled. Through confronting the model results with applicable quality standards insight into the development of the quality was gained. A conventional fertilizer scenario for the arable crop rotation mentioned above is the use of pig manure supplemented by calcium ammonium nitrate and eventually phosphate fertilizer. Replacement of pig manure by digestate or sewage sludge will deteriorate the quality of the soil, the crops, the groundwater and the surface water. A much better alternative to pig manure is het use of the thin fraction of pig manure or mineral concentrate. Bulb cultivation makes extensively use of bio-waste compost and solid cattle manure. Based on the environmental effects of heavy metals the use of solid cattle manure is preferred above bio-waste compost. Sewage sludge is a good alternative for bio-waste compost. The Waste Framework Directive (2008/98/EC) and the revision of the Regulation relating to Fertilizers (EC 2003/2003) induce concept maximum levels of heavy metals in bio-waste compost, digestate and fertilizer which will deteriorate the quality of the soil, the crops, the groundwater and surface water.
Description: SAMENVATTING. Meststoffen en bodemverbeteraars worden veelvuldig gebruikt in de akkerbouw en bloembollenteelt. Een negatief aspect verbonden aan het gebruik van deze hulpstoffen is de toevoer van zware metalen naar de bodem. De zware metalen worden voor een deel gebonden in de bodem. Daarnaast vindt ook uitloging naar het grondwater en opname door gewassen plaats. Op deze manier wordt door de inzet van meststoffen en bodemverbeteraars de kwaliteit van de bodem, het gewas en het grond- en oppervlaktewater negatief beïnvloed. Momenteel lopen er verschillende ontwikkelingen welke in de nabije toekomst invloed kunnen hebben op het toepassen van meststoffen en bodemverbeteraars. De ontwikkelingen betreffen de uitvoering van de herziene Kaderrichtlijn Afvalstoffen (2008/98/EG), de revisie van de Verordening inzake meststoffen (EG 2003/2003) en de afweging tot een mogelijke herziening van de Zuiveringsslibrichtlijn (86/278/EEG). Een andere belangrijke ontwikkeling is de introductie van de mestverwerkingsplicht in Nederland per 1 januari 2014. Als gevolg van deze ontwikkelingen wordt het gebruik van andere dan tot op heden gebruikelijke meststoffen en bodemverbeteraars mogelijk gemaakt. Deze zijn aangeduid als reststromen (bestaande uit digestaat, zuiveringsslib, kunstmest en compost) en mestverwerkingsproducten (dunne en dikke fractie van dunne varkensmest en mineralenconcentraten). De inzet van reststromen en mestverwerkingsproducten zal leiden tot een verandering van de zware metalen vrachten welke op de bodem worden gebracht. De daaruit voortvloeiende gevolgen voor de kwaliteit van de bodem, het gewas en het grond- en oppervlaktewater zijn vooralsnog niet bekend. Om hier inzicht in te krijgen is gebruik gemaakt van een dynamisch metaalbalansmodel voor een akkerbouwperceel met een vierjarige rotatie van aardappel, suikerbiet, zomertarwe en mais. Voor de bollenteelt is uitgegaan van de driejarige rotatie van hyacint, narcis en tulp. Door middel van het metaalbalansmodel is voor verschillende bemestingsscenario’s en bodemtypen de ontwikkeling van de metaalgehalten en –concentraties in de bodem, het gewas en het grondwater in de loop van de tijd vastgesteld. Door deze modelresultaten vervolgens af te zetten tegen de geldende kwaliteitsnormen is inzicht verkregen in de ontwikkeling van de kwaliteit. Een veel voorkomend bemestingsscenario voor de genoemde gewasrotatie bij de akkerbouw betreft de inzet van dunne varkensmest aangevuld met kalkammonsalpeter en eventueel fosfaatkunstmest. Afgezet tegen deze referentie leidt vervanging van de dunne varkensmest door digestaat of zuiveringsslib tot een verslechtering van de kwaliteit van de bodem, het gewas, het grond- en/of oppervlaktewater. Een duidelijk beter alternatief voor dunne varkensmest is de inzet van de dunne fractie van varkensmest of mineralenconcentraat. In de bollenteelt wordt veelvuldig gebruik gemaakt van GFT-compost en vaste rundveestalmest. Met betrekking tot de milieuhygiënische kwaliteit in relatie tot zware metalen verdient de inzet van vaste rundveestalmest duidelijk de voorkeur. Een goed alternatief voor GFT-compost is de inzet van zuiveringsslib. De in het kader van de herziene Kaderrichtlijn Afvalstoffen (2008/98/EG) en de lopende revisie van de Verordening inzake meststoffen (EG 2003/2003) voorgestelde concept-grenswaarden voor zware metalen in GFT-compost, digestaat en kunstmest, leiden tot een verslechtering van de kwaliteit van de bodem, het gewas en het grond- en/of oppervlaktewater.
URI: http://hdl.handle.net/1820/6065
Appears in Collections:MSc Environmental Sciences

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
MSc Research Thesis JANSSEN_Mark 20150125.pdf9.8 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.