Gecontroleerd vrijkomende meststoffen in de landbouw: alles draait om de coating

Ruim vijftig jaar geleden introduceerde ICL in de VS de eerste gecontroleerd vrijkomende meststoffen (Controlled Release Fertilizers, CRF’s) met een coating onder de productnaam Osmocote: een NPK-korrel omhuld met een biologische harscoating, waardoor één enkele toepassing van het product voldoende was voor een lange periode. Dit was de start van een volledig nieuw bemestingsprincipe. Het concept werd oorspronkelijk ontwikkeld voor hoogwaardige sierplanten in potten. In die situatie is verlies van voedingsstoffen namelijk direct van invloed op de kwaliteit van het gewas. Maar al snel werden CRF’s ook gebruikt voor andere hoogwaardige gewassen, zoals aardbeien en fruitbomen, waar de efficiëntie en het gebruiksgemak van dit type meststoffen goed van pas kwamen.

In extensievere tuin- en landbouwgewassen werden gecontroleerd vrijkomende meststoffen echter nog niet ingezet, met name vanwege het grote prijsverschil tussen CRF’s en conventionele meststoffen. Dankzij nieuwe technische ontwikkelingen in de afgelopen tien à vijftien jaar zijn er inmiddels goedkopere en efficiëntere gecontroleerd vrijkomende meststoffen op de markt gekomen, waardoor deze meststoffen steeds vaker ook in de landbouw worden toegepast.

De wereldbevolking zal de komende decennia naar verwachting alleen maar verder groeien, terwijl er steeds minder landbouwgrond beschikbaar is. Landbouwers zullen de beschikbare grond dus efficiënter moeten benutten. Tegelijkertijd is het vanwege de klimaatverandering noodzakelijk en wordt er wereldwijd druk uitgeoefend om het meststoffengebruik terug te dringen en technologieën te gebruiken om de milieubelasting van de wereldwijde landbouw te verminderen.

De hoogste gebruiksefficiëntie van voedingsstoffen

Van alle beschikbare meststoffen bieden gecontroleerd vrijkomende meststoffen het meest efficiënte voedingsstoffengebruik. Het is algemeen bekend dat voor meer dan de helft van de wereldwijde voedselproductie minerale meststoffen, waaronder ook CRF’s, worden gebruikt. Conventionele meststoffen lossen direct na toepassing op in de bodem en zorgen enkel voor korte tijd voor voldoende voedingsstoffen. Daardoor zijn bij dit type meststoffen meerdere toepassingen nodig om ervoor te zorgen dat het gewas alles krijgt wat het nodig heeft. Voor grote landbouwbedrijven is de praktische uitvoering daarvan niet alleen behoorlijk complex omdat dit hoge kosten met zich meebrengt en blijkens recent onderzoek meer bodeminklinking veroorzaakt.

Gecontroleerd vrijkomende meststoffen hebben een speciale coating die ervoor zorgt dat de voedingsstoffen gedurende een langere periode geleidelijk worden afgegeven. Afhankelijk van de werkingsduur van de korrels komen de voedingsstoffen verspreid over enkele weken of zelfs vele maanden vrij.

CRF’s zorgen voor een betere gebruiksefficiëntie van voedingsstoffen doordat er minder voedingsstoffen verloren gaan en er nieuwe toepassingsmethodes worden gebruikt, zoals plantgatdosering.

Ook het feit dat de geleidelijke voedingsstoffenafgifte van CRF’s beter aansluit bij de voedingsstoffenbehoefte van het gewas zorgt voor een betere gebruiksefficiëntie. Dit leidt niet alleen tot een optimale groei, maar zorgt ook voor minder uitspoeling, vervluchtiging, denitrificatie en afspoeling.

Met CRF’s blijft de opbrengst gelijk of neemt deze zelfs toe, terwijl er minder voedingsstoffen worden toegediend. Dat is een belangrijk voordeel in regio’s waar bijvoorbeeld het stikstofgebruik wettelijk aan banden wordt gelegd.

CRF’s hoeven minder vaak te worden toegepast. Dat is een groot voordeel in regio’s waar de arbeidskosten hoog zijn of in (tropische) regio’s waar de mechanisatie en het meststoffentransport worden bemoeilijkt vanwege steile hellingen of een slechte infrastructuur.

Afhankelijk van de teeltomstandigheden kan met CRF’s het volgende worden gereduceerd:

• het totale meststoffengebruik: met 20% tot zelfs 50%;
• uitspoeling: met tot 55%;
• denitrificatie: gemiddeld met tot 40%;
• vervluchtiging: met tot 40%.

(De cijfers zijn gebaseerd op onafhankelijk onderzoek met de CRF-technologieën van ICL.)

Wat is een gecontroleerd vrijkomende meststof?

Belangrijk om te weten is dat niet alle gecontroleerd vrijkomende meststoffen hetzelfde zijn en dat de term vaak ten onrechte wordt gebruikt als eigenlijk langzaamwerkende meststoffen (Slow – Release Fertilizers, SRF’s) worden bedoeld. Laten we eens kijken naar de officiële definitie van deze twee soorten meststoffen:

CRF: “Een meststof met een gecontroleerde afgifte van voedingsstoffen, waarbij de snelheid waarmee en het moment waarop de voedingsstoffen worden afgegeven, afhankelijk zijn van de temperatuur.” (ISO 8157:2015)

SRF: “Een meststof die zijn voedingsstoffen als gevolg van hydrolyse, biologische afbreekbaarheid en/of beperkte oplosbaarheid gedurende een bepaalde periode afgeeft in vergelijking met een oplosbaar referentieproduct, bijv. ammoniumsulfaat, ammoniumnitraat en ureum.” (ISO 8517:2015)

Het mechanisme dat voor de afgifte van voedingsstoffen zorgt, is dus heel verschillend. SRF’s zijn mineralen die een bepaalde tijd nodig hebben om op te lossen of hun voedingsstoffen af te geven. Voor CRF’s zijn een hoogwaardige coating en een consistent productieproces noodzakelijk. Terwijl bij SRF’s de afgifte van voedingsstoffen wordt beïnvloed door temperatuur, water, bodem-pH en micro-organismen, spelen bij CRF’s alleen temperatuur en water een rol.

Technologieën voor gecontroleerde afgifte

Er zitten ook verschillen in de materialen die worden gebruikt om de coating te maken. Het is belangrijk om te weten dat deze verschillen er zijn en dat ze een directe invloed hebben op de gebruiksefficiëntie van de voedingsstoffen. De nieuwste coatingtechnologie die is ontwikkeld, is meteen ook de meest efficiënte: de E-max coating. Deze coating zorgt voor de beste gecontroleerde afgifte en sluit het beste aan op de voedingsbehoefte van het gewas, zonder pieken of dalen in de afgiftecurve.

Andere aspecten waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze voor een bepaald CRF-product zijn de verschillende voedingsstoffen, de combinatie van voedingsstoffen en zelfs het coatingpercentage. Een meststof met een combinatie van voedingsstoffen die voor 10% is gecoat, wordt vaak een gecontroleerd vrijkomende meststof genoemd, maar de werkingsduur, de efficiëntie en het effect op de plantveiligheid van deze meststof zijn heel anders dan die van een volledig gecoate CRF. Hoe dichter bij de wortels de meststoffen worden toegediend, hoe belangrijker het is om een volledig gecoat CRF-product te gebruiken. In de bosbouw bijvoorbeeld, waar meststoffen vaak in het plantgat worden toegediend en de jonge boom of kiemplant daar direct bovenop wordt geplant, is een hoogwaardige, 100% gecoate CRF essentieel.

Een volledig gecoate CRF is bovendien de efficiëntste manier om verlies van voedingsstoffen te beperken, en dat zorgt weer voor een betere gebruiksefficiëntie van voedingsstoffen en een lagere emissie naar het milieu.

Gecontroleerde afgifte voorkomt verlies van voedingsstoffen

Stikstof (N) is een voedingsstof die vaak verloren gaat door nitraatuitspoeling, met name in lichte zandgrond. In tropische klimaten zijn de stikstofverliezen het hoogst. Gecontroleerd afgegeven stikstof wordt vaak opgenomen in de bodem, zodat afspoeling automatisch tot een minimum wordt beperkt. De coating rond de N voorkomt bovendien een hoog NO₃-gehalte in de bodem direct na toepassing, zodat ook uitspoeling wordt voorkomen.

Fosfaat (P) wordt vaak vastgelegd in de bodem. Dat kan gebeuren in alkalische/kalkrijke P-bindende bodems en in zure P-bindende bodems die veel aluminium en ijzer(hydr)oxide bevatten. In grote delen van de vochtige tropen hebben landbouwers te maken met sterk verweerde, zure, kleiachtige grond die in de meeste gevallen P-bindend is. CRF’s kunnen fixatie in de bodem voorkomen: ze houden het voedingsstoffengehalte in de bodem laag, zodat neerslagreacties en verbindingen met reactieve mineralen worden beperkt.

Kalium (K) spoelt gemakkelijk uit bij zandbodems in gebieden met zware regenval en bij sterk verweerde tropische bodems. Met CRF’s kan uitspoeling voorkomen worden. Door de ingewikkelde infrastructuur in veel tropische landen valt er qua koolstofvoetafdruk van het gewas veel winst te behalen door het gebruik van inputs te beperken en het meststoffentransport naar plantages te reduceren.

Door de betere gebruiksefficiëntie en het feit dat er minder voedingsstoffen verloren gaan, kunnen landbouwers die CRF’s gebruiken de dosering verlagen zonder dat de opbrengst hierdoor minder wordt. De lagere dosering zorgt voor lagere totale meststofkosten en maakt de toepassing makkelijker. Bij een gelijke dosering zorgen CRF’s voor een hogere opbrengst per ha.

“Bij ICL hebben we onze expertise en ervaring met coatings in de afgelopen tien jaar gebruikt om speciale formuleringen te ontwikkelen met specifieke coatingpercentages en werkingsduren die in een bepaald gewas of een bepaalde gewasgroep voor een hogere gebruiksefficiëntie van voedingsstoffen zorgen.”

Succesverhalen in de landbouw

CRF’s worden al succesvol toegepast in diverse landbouwgewassen, zoals banaan, koffie, oliepalm, rijst, suikerbiet en aardappel. Dit zijn gewassen waarvoor het heel belangrijk is om de gebruiksefficiëntie van voedingsstoffen te verbeteren en het aantal meststoftoepassingen te reduceren. Er bestaat echter niet één gecontroleerd vrijkomende meststof die in elk gewas en in elke regio zorgt voor een hogere gebruiksefficiëntie van voedingsstoffen en een hogere opbrengst. Het is heel belangrijk om de behoeften van het gewas te begrijpen en de best mogelijke CRF voor het gewas en de groeiomstandigheden in de regio te kiezen.

Bij ICL hebben we onze expertise en ervaring met coatings in de afgelopen tien jaar gebruikt om speciale formuleringen te ontwikkelen met specifieke coatingpercentages en werkingsduren die in een bepaald gewas of een bepaalde gewasgroep voor een hogere gebruiksefficiëntie van voedingsstoffen zorgen. De doeltreffendheid van deze CRF-concepten is aangetoond door middel van uitgebreide proeven en onafhankelijk onderzoek. Zo ontstonden uiteindelijk CRF-programma’s op maat.

Proef met aardappel, Nederland Eén toepassing van een volledig gecoate CRF van ICL (Agrocote Max, onder de rode lijn) zorgde voor een toename van de totale opbrengst met 9% en € 450/ha extra inkomsten ten opzichte van drie toepassingen van een conventionele stikstofmeststof (telerspraktijk, boven de rode lijn).

Een proef met koffie in de Braziliaanse deelstaat Minas Gerais waarbij drie keer per jaar conventionele meststoffen worden toegediend via topdressing (links), versus één toediening van een CRF-formulering van ICL met een werkingsduur van vier tot vijf maanden (rechts).

De toekomst van CRF’s ?

Door technologische ontwikkelingen in de afgelopen tien jaar zijn gecontroleerd vrijkomende meststoffen goedkoper geworden, zodat de landbouwpraktijken langzaam maar zeker aan het veranderen zijn. Tegenwoordig worden CRF’s veelvuldig ingezet om het verlies van voedingsstoffen te beperken en evenveel of meer te produceren met minder inputs dan bij de conventionele telerspraktijk.

Levenscyclusanalyses zullen landbouwproducenten, handelaars en consumenten verdere inzichten bieden in de milieuvoordelen en de lagere koolstofvoetafdruk van deze technologie ten opzichte van conventionele meststoffen voor de landbouw.

Er wordt voortdurend onafhankelijk onderzoek gedaan naar de efficiëntie van CRF’s. Dit is belangrijk om beleidsmakers ervan te overtuigen dat deze technologie een rol moet spelen in nieuwe regelgeving om de milieu-impact van meststofpraktijken te verlagen.

De huidige coatings worden heel traag afgebroken en zijn inert als de voedingsstoffen eenmaal zijn afgegeven. De coatings zijn permeabel en worden zo dun gemaakt (zo dun als mensenhaar) als mogelijk is zonder de functie aan te tasten, namelijk gecontroleerde afgifte van voedingsstoffen gedurende een bepaalde tijd. In de komende tien jaar zal nieuwe regelgeving, zoals de nieuwe Europese regels omtrent de biologische afbreekbaarheid van CRF-coatings, een stimulans zijn voor meststofproducenten om nieuwe coatingtechnologieën te ontwikkelen die sneller worden afgebroken.