Hoe nauwkeurig testen NIR-sensoren realtime gehaltes in drijfmest?

Elke fabrikant van bemesters en transporttanks levert tegenwoordig een NIR-sensor om realtime de gehaltes in drijfmest te bepalen. Vooral ‘nice to know’, want de NIR-techniek is nog niet geaccrediteerd als gelijkwaardig aan of ter vervanging van de wettelijk verplichte monstername en laboratoriumanalyse. Mede daardoor, en ook vanwege de grote investering die loonwerkers niet kunnen of willen omzetten in een hogere prijs voor mest uitrijden, neemt het animo voor NIR-sensoren op mesttanks af. Maar toch, zo’n sensor geeft direct inzicht in de samenstelling van de drijfmest. Daar kun je tijdens het mest uitrijden op inspelen en zo de gift afstemmen op de behoefte van het perceel/gewas en de plaatsingsruimte.

De nauwkeurigheid van zo’n NIR-sensor hangt af van de gebruikte ijklijnen. Dat zijn formules in de software die de meetwaarden omzetten in gehaltes stikstof, fosfaat, kali en droge stof. Omdat de samenstelling van drijfmest enorm varieert per diersoort, type voer en homogeniteit (dik, dun, veel water, ruwvoer- of stroresten), varieert ook de nauwkeurigheid van mestanalyse door de NIR-sensor.

Twee systemen vergeleken

Om te bepalen in hoeverre de resultaten van twee verschillende NIR-sensoren overeenkomen met de forfaitaire gehalten en een laboratoriumanalyse, pompte Landwirtschaftskammer Niedersachsen in Duitsland een mestbassin met drijfmest van mestvarkens leeg.

De gehaltes van elke vracht zijn bepaald met zowel de NIR-techniek als een laboratoriumanalyse. Ook is vooraf, na intensief mixen van de varkensmest, een mestmonster genomen en geanalyseerd volgens de Duitse standaardmethode.

Het mobiele NIR-station van Zunhammer bepaalt de gehaltes in de drijfmest terwijl die vanuit het mestbassin in de mesttank wordt gezogen.

De uit het bassin gepompte drijfmest ging eerst door een mobiel NIR-station van Zunhammer, VAN Control geheten – in deze test NIR 1. Daarna belandde de mest in de mesttank die een NIR-sensor aan boord had van een andere fabrikant (NIR 2). Van elke vracht is tevens een mestmonster genomen voor laboratoriumanalyse. Elke vracht mest is dus op drie manieren geanalyseerd. Daarnaast had de eigenaar van het bassin vooraf zelf een mestmonster genomen en laten analyseren. En dan zijn er nog de forfaitaire normen van de Duitse meststoffenautoriteit.

De laboratoriumanalyses per tank gelden als referentie voor het verloop van de gehaltes in de mest tijdens het leegpompen van het mestbassin. De mest in het bassin is continu gemixt door een mobiele mixer aan de voorlader van een trekker. Na de 19de lading kwam een ophoping van vaste mest tevoorschijn in het bassin. De mixer is toen verplaatst om dit los te maken om het bassin zo ver mogelijk leeg te kunnen pompen.

Tijdens het leegpompen van het bassin stootte het testteam, ondanks constant mixen, op een ophoping van onopgeloste vaste stoffen. Daarop is de mixer verplaatst.

Stikstofgehalte loopt op

Uiteindelijk waren 29 tankvullingen nodig. Hiervan zijn de gehaltes stikstof, fosfaat, kali en droge stof weergegeven in grafieken. Deze maken het verloop van de gehaltes tijdens het leegpompen van het bassin zichtbaar.

Grafiek 1: Tijdens de test was NIR-systeem 1 beter in staat om het oplopende stikstofgehalte in de varkensdrijfmest te bepalen dan NIR-systeem 2.

Wat direct opvalt bij het stikstofgehalte (grafiek 1) is dat de blauwe lijn van het Duitse forfaitaire gehalte tussen het mestmonster van deze test (gele lijn) en het eigen mestmonster van de varkenshouder (oranje lijn) in ligt. NIR 1 meet een langzaam oplopend stikstofgehalte (rode lijn) naarmate het bassin leeg raakt, maar blijft nabij de norm. NIR 2 meet een gelijkblijvend, te laag stikstofgehalte (donkerrode lijn) tót de mixer wordt verplaatst (verticale stippellijn). Dan schiet het gemeten stikstofgehalte omhoog. Ook in de laboratoriumanalyses (groene lijn) loopt het stikstofgehalte op naarmate het mestbassin leger raakt, van 3,5 kilo per kuub naar uiteindelijk 4,5 kilo per kuub. Van beide NIR-systemen benadert NIR 1 dit het best.

Grafiek 2: Het moment van verplaatsen van de mixer in het mestbassin is duidelijk te herkennen in deze grafiek. Daarna nam het fosfaatgehalte sneller toe, wat beide NIR-sensoren onvoldoende wisten op te merken. Het fosfaatgehalte varieert in de lab-analyses veel sterker en loopt sterker op dan het stikstofgehalte.

Grafiek 3: Het drogestofgehalte volgens het laboratorium (groene lijn in de grafiek) verloopt vergelijkbaar met dat van het fosfaatgehalte. De drogestofgehaltes stijgen duidelijk na het verplaatsen van de mixer. NIR-systeem 1 (VAN Control van Zunhammer) weet dat verloop het best te bepalen.

Mest niet homogeen te krijgen

De test toont aan dat de varkensmest ondanks continu mixen niet homogeen te krijgen was. Het gemeten stikstofgehalte nam met bijna 30% toe en zowel het fosfaat- als het drogestofgehalte verdubbelde. Moet gezegd: de mixer van de varkenshouder waar de test plaatvond, was aan de kleine kant voor het bassin. Maar volledig homogene drijfmest is een illusie, vooral bij varkensmest.

Afwijking tot wel 46%

De gemiddelde afwijking van beide NIR-metingen van de laboratoriumwaarden staan in de tabel hieronder. De forfaitaire gehalten komen relatief goed overeen met de labwaarden. Vergelijk je de gemiddelde laboratoriumwaarden met de gehaltes van de eenmalige bemonstering vooraf van het mestbassin, dan is de gemiddelde afwijking een stuk groter: tot wel 44% bij het drogestofgehalte in het mestmonster van de varkenshouder.

Zo’n eenmalig mestmonster is bovendien niet geschikt om een eventueel verloop van de gehaltes in kaart te brengen. Zou je op basis daarvan je bemestingsstrategie inrichten, dan bemest je verre van optimaal. Je dient te veel stikstof toe als je uitgaat van het eenmalige mestmonster van de varkenshouder, en juist te weinig op basis van het eenmalige mestmonster van de test voorafgaand aan het leegpompen van het bassin.

NIR 1 (Zunhammer) bepaalde de gehaltes in de varkensdrijfmest het nauwkeurigst. Bij stikstof blijft de gemiddelde afwijking van de laboratoriumwaarden beperkt tot 8%; alleen het fosfaatgehalte wijkt gemiddeld meer dan 15% af. Bovendien pikt dit systeem het verloop van de gehaltes tijdens het leegpompen van het bassin goed op. Zo kun je de gift tijdens het uitrijden aanpassen op basis van werkelijke gehaltes in een tank, wat onder- of overbemesting voorkomt. Je benut de plaatsingsruimte dan beter en stemt de gift beter af op het perceel/gewas.

Dan moet voor de gebruikte mestsoort wel een passende ijklijn beschikbaar zijn. Dat was bij NIR 2 ogenschijnlijk niet het geval. Bij fosfaatgehaltes in de regel grotere afwijkingen te zien.

Auteur: Bernd Schlagge (Landwirtschaftskammer Niedersachsen), René Koerhuis