< Terug naar vorige pagina

Project

Valorisatie van natuurbeheerresten: Het potentieel van beheerresten uit heide- en bosgebieden voor de sierteeltsector in Vlaanderen.

HF 1 - Sinds de industriële revolutie zijn kunstmeststoffen essentieel in onze landbouwsystemen. Toch kampen verschillende regio's in Noordwest-Europa met een teveel aan bodemnutriënten. Vlaanderen is één van deze regio's. De huidige uitdagingen op wereldschaal versnellen de noodzaak van een transitie naar een meer duurzame bio-economie. Eén aspect is de valorisatie van reststromen. Terwijl grote hoeveelheden biomassa door verschillende sectoren worden geproduceerd, zoeken andere sectoren naar alternatieven voor niet-herbruikbare grondstoffen. Dit proefschrift richt zich op de potentiële valorisatie van reststromen uit heide- en bosbeheer tuinbouwdoeleinden. In dit inleidende hoofdstuk wordt de valorisatie van biomassareststromen verkend, gevolgd door de focus op natuurbeheerresten met hun potentieel en onzekerheden. Tot slot wordt een overzicht gegeven van de onderzoeksdoelstellingen en worden de hoofdlijnen van dit proefschrift beschreven.

Deel 1 – Karakterisatie van beheerresten

HF 2 - Heidegebieden behoren tot de belangrijkste semi-natuurlijke cultuurlandschappen in Noordwest-Europa. Intensief beheer zoals plaggen en chopperen is noodzakelijk om hun unieke flora en fauna te herstellen en in stand te houden, maar genereert aanzienlijke hoeveelheden beheerresten die tot nu toe niet duurzaam worden ingezet. De beheerresten werden op basis van hun oorsprong en van de gebruikte beheertechniek geclassificeerd als heidechoppers, heideplagsel of bosplagsel. Er werd in dit onderzoek nagegaan of de fysicochemische eigenschappen overeenkomen met de typologie. Tot slot werden de eigenschappen van de beheerresten vergeleken met industriële normen en wettelijke grenswaarden voor substraten of bodemverbeteraar, en met andere bestanddelen van substraten. De resultaten tonen een verschil tussen de beheertechnieken, waarbij bosplagsel en heideplagsel een hogere bulkdensiteit, een lager organische stof gehalte, een lager gehalte aan celwandcomponenten (lignine, cellulose en hemicellulose) en een lager biologisch afbreekpotentieel hebben, in vergelijking met heidechoppers. Analyses bevestigen verder het potentieel van de beheerresten als bestanddeel voor substraten of bodemverbeteraars. De pH- en EC (elektrische conductiviteit)-waarden vallen binnen aanvaardbare marges en de nutriëntengehaltes zijn laag, met gunstige effecten op de koolstof-stikstof en koolstof-fosfor verhoudingen (C:N en C:P). Veld- en potexperimenten zijn nu nodig om de effecten op de plantengroei te evalueren.

HF 3 - In dit hoofdstuk evalueren we of snelle, niet-destructieve screeningsmethoden kunnen worden toegepast om de eigenschappen van biomassareststromen te beoordelen en daarmee ook hun potentieel als veenalternatief of bodemverbeteraar. Meer specifiek werden spectroscopiemetingen uitgevoerd in het zichtbare en nabij-infrarood spectrum voor compost en verschillende soorten plantenvezels, waaronder de in hoofdstuk 2 beschreven beheerresten. Daarvoor worden drie datasets gebruikt voor de kalibratie en worden volgende parameters meegenomen in het onderzoek: organische stofgehalte, pH (water), elektrische conductiviteit, C:N; hemicellulose, cellulose en lignine, biologische afbreekbaarheid, Oxygen Uptake Rate (OUR), C:P en totale nutriëntenconcentraties voor N, P, K, Mg, Ca, Na, Fe en Al. Een 10-voudige Venetian blind cross-validatie werd uitgevoerd als Partial Least Square (PLS) methode voor alle parameters, inclusief voorbewerking en variabele selectie om de meest robuuste modellen te verkrijgen. De modellen werden vervolgens gevalideerd met een onafhankelijke set van stalen, waaronder plantenvezels, composten en veensubstraten. Op basis van de determinatiecoëfficiënt (R²), de cross-validatie- en predictiefouten (RMSECV en RMSEP), en de verhouding van RMSECV of RMSEP op de standaardafwijking, werden de cross-validaties en predicties geëvalueerd. Er werden verschillen in predicties gevonden bij het gebruik van de hele validatie set, in vergelijking met een validatie subset. In het algemeen werden succesvolle tot matig bruikbare kalibraties verkregen voor cellulose, biologische afbreekbaarheid, hemicellulose, OM, C:N en K voor plantenvezels en de hele kalibratie set. De validatieresultaten waren niet goed voor de compost subset.

Deel II – Valorisatie van beheerresten

HF 4 – Drie representatieve types beheerresten werden geselecteerd en fysicochemisch gekarakteriseerd. In 2016 werd een potproef opgezet om de plantengroei te evalueren in substraten waarbij het klassieke veengebaseerd substraat in verschillende verhoudingen werd vervangen door de beheerresten (70:30, 40:60, 0:100 % v/v). Alle substraten voldeden aan de Belgische federale wetgeving (pH van 4,5 tot 7 en EC < 750 µS cm-1). Als modelplanten werden Juniperus scopulorum ‘Blue Arrow’, Cornus alba ‘Sibirica’, Hydrangea paniculata ‘Pinky Winky’ en Elaeagnus ebbingei gekozen. De kenmerken van de substraten en de prestaties van de planten (plantengroei en wortelontwikkeling) werden gedurende vier maanden opgevolgd. In het algemeen toonde de analyse aan dat de 70:30 en 40:60 % v/v substraten gunstige groeicondities boden voor de verschillende types beheerresten. Voornamelijk bosplagsel en heidechopper zijn potentiële veenalternatieven, waarbij heidechopper de beste resultaten leverde. Een hoog aandeel aan heideplagsel was minder geschikt voor de planten- en wortelgroei, maar resultaten waren nog aanvaardbaar.

In een veldproef werden de beheerresten ook als bodemverbeteraar aan de bodem toegevoegd, voor boomkwekerijplanten zoals beuk, zwarte els en zomereik. Het potentieel als bodemverbeteraar bleek gelijkaardig te zijn aan het gebruikte groencompost. Er werden geen significante verschillen opgemerkt in bodemkoolstofgehaltes.

HF 5 – Dit hoofdstuk had als doel om het potentieel van veenalternatieven te evalueren voor de productie van blauwe bosbessen (Vaccinium corymbosum L. ('Bluecrop')). We vergeleken de groei en fotosynthetische kenmerken van de bosbessen geteeld in een veengebaseerd substraat en in substraten waarbij 30 % v/v werd vervangen door houtsnippers, bosplagsel of heidemaaisel. Er werden geen significante verschillen waargenomen tussen de verschillende behandelingen. Voor de tuinbouwproductie van bosbessen kunnen dergelijke beheerresten dan ook worden beschouwd als een duurzame en direct beschikbaar veenalternatief voor substraten.

Bovendien is de bessenteeltsector op zoek naar alternatieve bodemverzurende middelen om een oplossing te bieden aan chlorose veroorzaakt door irrigatiewater met te hoge pH / bicarbonatengehaltes. Er werden twee proeven opgezet om het potentieel van natuurbeheerresten te testen. Voor blauwe bosbes werden de drie bovengenoemde beheerresten getest als mulch of inmenging en vergeleken met een controle zandleembodem. Alleen bosplagsel had een significant pH-verlagend effect. Voor herfstframboos (Rubeus ideaus ‘Kweli’) werd bosplagsel gebruikt om de effecten van mulch en inmenging op te volgen en te vergelijken met een controlebodem met en zonder toevoeging van elementaire zwavel (S0). Er werden significante verschillen gevonden voor de behandelingen met mulch. In het algemeen concludeerden we dat bosplagsel het potentieel heeft om te worden gebruikt als verzurend middel, hoewel een combinatie met elementaire zwavel nodig blijft om een optimale pH-waarde te bereiken.

HF 6- Het laatste hoofdstuk formuleert een slotdiscussie en conclusie van dit onderzoek, met implicaties voor de verschillende actoren in de waardeketen en met ruimte voor verder onderzoek. De in hoofdstuk 1 gedefinieerde onderzoeksdoelstellingen worden opnieuw aangehaald.

 

Datum:1 jan 2015 →  17 feb 2021
Trefwoorden:circular economy, landscape residues, peat alternative
Disciplines:Milieumanagement, Plantenbiologie niet elders geclassificeerd
Project type:PhD project