Reduktion af lugt ved nedfældning af gylle i vinterhvede

Transkript

1 Reduktion af lugt ved nedfældning af gylle i vinterhvede Landscentret, Planteproduktion har i samarbejde med AgroTech A/S undersøgt, hvor effektivt nedfældning af gylle i vintersæd kan begrænse lugtgenerne. Undersøgelsen sammenlignede lugtkoncentrationen over gylle udbragt med slæbeslanger og tre forskellige nedfældningsteknologier. Det Europæiske Fællesskab og Fødevareministeriet ved Direktoratet for FødevareErhverv har deltaget i finansieringen af denne aktivitet. Rapporten er udarbejdet af Martin Nørregaard Hansen, AgroTech A/S Torkild Birkmose, Landscentret, Planteproduktion Oktober 2008

2 Reduktion af lugt ved nedfældning af gylle i vinterhvede Landscentret Planteproduktion har i samarbejde med AgroTech undersøgt, hvor effektivt nedfældning kan begrænse lugtgenen af gylleudbringning til vintersæd. Undersøgelsen blev gennemført ved at sammenligne lugtkoncentrationen over gylle udbragt til vintersæd med forskellige former for kommercielt tilgængelige udbringningsteknologier. Nedfældningen fandt sted med tre forskellige nedfældningsteknologier, der kan benyttes i vintersæd: slæbesko, skiveskær og bremseskær, og som reference blev gylle udbragt med slæbeslanger. Undersøgelsen fandt, at nedfældning med de undersøgte nedfældningsteknologier førte til en øverlig nedfældning, der ikke sikrede en fuldstændig indarbejdning af den udbragte gylle. Den mest effektive nedfældning blev opnået ved nedfældning med bremseskær, fulgt af skiveskær og slæbesko. Øverlig og utilstrækkelig nedfældning havde ingen eller begrænset effekt (< 20%) på lugtkoncentrationen i luften over gyllen i forhold til gylle udlagt med slæbeslanger. Derudover blev der påvist en sammenhæng mellem effektiviteten af nedfældningen og begrænsningen af lugtgenen. Baggrund De fleste kender lugtgenerne ved udbringning af gylle, og en nyere opgørelse gennemført af Dansk Landbrug viser, at ca. halvdelen af lugtklagerne af husdyrproduktion er relateret til de lugtgener, der finder sted i forbindelse med udbringning af husdyrgødning (Dansk Landbrug, 2006). Lugtgenerne påvirker landbrugets omdømme både lokalt og nationalt, og kan være begrænsende for den forsatte udvikling af husdyrproduktionen. Både landbruget og det omgivende samfund har derfor en interesse i at udvikle og anvende teknologier, der kan begrænse lugtgenerne ved udbringning af husdyrgødning. Lugtgenen af udbragt husdyrgødning afhænger af en række forhold, men skyldes generelt, at der i sker en betydelig frigivelse af lugtstoffer i forbindelse med udbringningen. Frigivelsen påvirkes af flere faktorer, hvor specielt gyllens overfladeareal og kontakt til luften efter udbringningen er særdeles vigtig. Udbringningsmetoden har derfor betydelig indflydelse på lugtgenen af gylleudbringningen. 2

3 Gylle blev tidligere bredspredt ved at blive kastet op i luften, hvilket førte til betydelige lugtgener under selve udbringningen. Bredspredning af gylle er ikke længere tilladt, udbringningen finder derfor i dag sted ved henholdsvis slæbeslangeudlægning eller nedfældning. Ved slæbeslangeudlægning placeres gyllen i bånd på jordoverfladen. Placeringen og den mindre kontaktflade mellem gyllen og luften over gyllen begrænser lugtgenerne af gylleudbringningen. Ved nedfældning af gyllen indarbejdes gyllen i jorden, og her skelner man mellem sortjordsnedfældning og nedfældning i afgrøder. Ved sortjordsnedfældning nedharves gyllen i jorden, hvilket fører til en betydelig reduktion af gylles lugtgener (Bang M, 2005). Sortjordsnedfældning kan imidlertid ikke benyttes i afgrøder. Nedfældning i afgrøder finder derfor sted med øverligt nedfældningsudstyr, der enten skærer eller trykker åbne riller i jordoverfladen, som gyllen efterfølgende placeres i. Nedfældning i åbne riller sikrer ikke en fuldstændig indarbejdning af gyllen. Gyllen er derfor stadig i kontakt med luften over gyllen, og fordampningen af lugtstoffer fra gyllen afhænger af, hvor effektivt nedfældningen indarbejder gyllen i jorden. Nedfældning finder sted i stigende omfang, bl.a. fordi der siden august 2007 er indført krav om nedfældning i forbindelse med tildeling af gylle til ubevoksede arealer (sort jord) og fodergræsarealer, som er placeret i bufferzonerne I og II (1000 m). Nedfældning i vintersæd finder derimod stort set ikke sted, hvilket skyldes, at nedfældning i vintersæd kan føre til tab af udbytte, og at der endnu ikke er udviklet kommercielt tilgængelige teknologier, der er tilpasset nedfældning i vintersæd. Da næsten halvdelen af den danske gylle udbringes i vintersæd, er der imidlertid et stort potentiale for at reducere lugtgenerne af gyllespredningen, hvis lugten af den gylle der udbringes til vintersæd kan begrænses ved nedfældning. Flere undersøgelser har vist, at lugten af udbragt gylle kan begrænses ved effektiv nedfældning. En dansk undersøgelse har fundet, at nedfældning i mellem 8 og 12 cm dybde i korn reducerede lugten over gyllen til mindre end 20% af lugtkoncentrationen over gylle udbragt med slæbeslange (Nyord & Hansen, 2008). Denne undersøgelse blev gennemført ved brug af en forsøgsnedfælder. Udenlandske undersøgelser, som tilsvarende er udført med forsøgsnedfældere, har vist at nedfældning i 13 cm dybde i vinterafgrøder kan begrænse lugtemissionen til mellem 30 og 10% af lugtemissionen fra bredspredt gylle (Hanna et al. 2000), mens nedfældning i 5 til 8 cm dybde begrænsede lugtemissionen til ca. 40% af lugtemissionen fra gylle udbragt på jordoverfladen (Moseley et al., 1998). Nedfældning ved brug af de nedfældningssystemer, der i dag er kommercielt tilgængelig er dog ikke i stand til at sikre en så effektiv nedfældning, som opnået med de forsøgsnedfældere, der er benyttet i de ovenstående forsøg. En af forklaringerne på dette er, at kommercielle nedfældere har en langt større arbejdsbredde end forsøgsnedfældere, hvilket begrænser muligheden for at trykke nedfælderskæret effektivt i jorden. Den lugtbegrænsende effekt af nedfældning med kommercielle nedfældningssystemer har derfor vist sig at være lavere end den, der kan opnås med forsøgsnedfældere. Nedfældning af gylle i vinterafgrøder med kommercielle gyllenedfældere har i en dansk undersøgelse vist sig at kunne begrænse emissionen af udvalgte lugtstoffer til mellem 50 og 80% sammenlignet med slæbeslangeudlægning (Bang M., 2005). En tilsvarende engelsk undersøgelse fandt derimod at nedfældning til vinterhvede med en kommerciel nedfælder ikke førte til lavere lugtgener end slæbeslange udbragt gylle (Pahl. et al., 2001). For at fastligge den lugtreducerende effekt af nedfældning i vintersæd har Landscentret Planteproduktion i samarbejde med AgroTech gennemført en undersøgelse af, i hvor høj grad nedfældning med forskellige typer af kommercielt tilgængelige nedfældningsteknologier kan begrænse lugten af gylle der udbringes til vintersæd. 3

4 Metode Udbringningsteknologier Slagtesvinegylle blev den 16 og 17april 2008 tilført forsøgsparceller i en vinterhvede mark syd for Struer. Forsøgsparcellerne indgik i landsforsøgene, hvor der parallelt blev gennemført målinger af høstudbytte og køreskader ved nedfældning i vintersæd. Resultaterne af disse forsøg vil fremgå af Oversigt over Landsforsøgene Gyllen blev udbragt til forsøgsparceller med følgende kommercielt tilgængelige udbringningsteknologier. Slæbeslangeudlægning Nedfældning med rulleskærsnedfælder fra Samson (Skiveskær) Nedfældning med slæbesko fra Slootsmid (Slæbesko) Nedfældning med bremseskærssystem fra Harsø (Bremseskær) De tre nedfældningssystemer kan ses i figur 1, og er nærmere beskrevet i det følgende. a b c Figur 1. Fotos af de tre nedfældningssystemer, der blev testet i undersøgelsen. Skiveskærsnedfælder (a), slæbesko (b) og bremseskær (c). Nedfælderen ses til venstre, nedfældningssystemet er vist til højre. Fotos: Torkild Birkmose, Landscentret. 4

5 Rulleskærsnedfælder fra Samson Agro (skiveskær) Samson Agro s TE rulleskærsnedfælder består af en række koniske skiverulleskær med en diameter på 37 cm. Skærene trykker V-formede render i jorden, som efterfølgende fyldes med gylle. Skærtypen er udviklet til nedfældning i græs og korn på lettere jorder. Nedfældere har et hydraulisk system til individuel dybderegulering, der sikrer en konstant nedfældningsdybde, som i undersøgelsen blev målt til mellem 4 og 6 cm. De forholdsvis glittede render betyder, at gyllen på skrående arealer kan flyde mod lavtliggende områder. Slæbesko fra Slootsmid (slæbesko) Tipsmark Maskinstation ved Struer har importeret en bom med en arbejdsbredde på 16 meter fra Slootsmid i Holland. Bommen er forsynet med slæbesko, som presses 2-4 cm i jorden af en bladfjeder. Slæbeskoen danner en rende, som fyldes med gylle. Ofte er renden imidlertid så overfladisk, at den ikke kan rumme den doserede gylle, og gyllen vil også løbe ud på jordoverfladen. De forholdsvis glittede render betyder, at gyllen på skrående arealer kan flyde mod lavtliggende områder. Bremseskær fra Harsø (bremseskær) Harsø Maskiner har udviklet et bølget skiveskær, som via et kædetræk og en gearkasse er forbundet med et bærehjul, som løber på jorden. Gearet sørger for, at bølgeskæret kun løber med halv hastighed i forhold til nedfælderens fremdrift, og bølgeskæret pløjer derved en 4-7 cm dyb og 2-3 cm bred rende i jorden, hvori gyllen placeres. Rendes kanter er ikke glittede, og løs jord falder sammen over gyllen i renden. Det sikrer en hurtigere infiltration i jorden, og at gyllen ikke løber i renderne. Nedbremsningen betyder, at skæret pløjer sig i jorden, og jordsøgningen er derfor bedre end for slæbesko og traditionelle skiveskær, som skal trykkes i jorden. Bestemmelse af lugtkoncentration Lugtafgivelsen i forbindelse med gyllens udbringning blev bestemt ved at placere tre statiske lugtkamre over den udbragte gylle umiddelbart efter gyllens udbringning (Fig. 2a). Fordampningen af lugtstoffer blev efterfølgende opkoncentreret i luftkammeret i 20 minutter, hvorefter der de følgende 10 minutter blev udtaget en lugtprøve per lugtkammer i 20 liter tedlarposer. Lugtkoncentrationen af luftprøverne blev efterfølgende bestemt ved standardiserede lugtpanelsbestemmelse (olfaktometri) (CEN, 1999). a b Figur 2. Udstyr til bestemmelse af lugtkoncentration over den udbragte gylle. Til venstre ses tre statiske lugtkamre som placeres over den udlagte gylle for at opkoncentrere lugtstofferne over den over den udbragte gylle (a). Til højre ses et thermal desorption rør (TD-rør) til opsamling og kvantificering af lugtstoffer (b). 5

6 Samtidig med udtagningen af luftprøverne blev lugtstofferne i 10 l luft opkoncentreret i thermal desorption rør (TD-rør) (Fig. 2b). TD-rørene består af metalrør der er pakket med absorptionsmaterialer, der binder specifikke lugtstoffer i luften. De opsamlede lugtstoffer blev efterfølgende termisk frigjort og kvantificeret ved gaskromotografiske masse spektrofotometriske analyser (GC-MS analyser). Derudover blev koncentrationen af ammoniak og lugtstoffet svovlbrinte (H 2 S) i den opsamlede luft kvantificeret ved Kitagawa Gas Detection Tubes. Alle analyser blev udtaget i tre uafhængige gentagelser. Resultater Nedfældningseffektivitet Nedfældningen fandt sted i en lerjord. En regnrig periode forud for forsøgets start betød, at forholdene var forholdsvis optimale for at opnå en effektiv nedfældning (Figur 3), hvilket betød, at alle de benyttede nedfældningssystemer var i stand til at gennemføre en forholdsvis effektiv nedfældning. Nedfældningsdybden af de forskellige systemer blev bestemt, ligesom det blev vurderet i hvor høj grad de dannede render kunne rumme den udlagte gylle (tabel 2). Figur 3. Nedbør i perioden før og efter gyllens udbringning den 16 og 17. april Den våde periode før forsøgets start betød, at nedfældningen foregik i forholdsvis vandmættet jord. Kilde: DMI Tabel 1. Gennemsnitlige klimaforhold ved undersøgelsen. Min og max værdier er vist i parentes. Kilde: DMI Periode Tidspunkt Temperatur C Regn mm Vind m/sek april 2008 Indsamling af lugt 12 (10-14) 0 4 (3-7) Tabel 2. Dosering af gylle og vurdering af nedfældningsdybde og nedfældningseffektivitet. Dosering, nedfældningsdybde, samt antallet af riller, der ikke kunne rumme den udbragte gyllemængde blev bestemt i forbindelse med undersøgelsen. Udbringningssystem Afstand mellem riller, cm Dosering Tons ha -1 Nedfældningsdybde cm Overløb pct. af riller Slæbeslange 33 27,5 0 - Slæbesko 18 27, Skiveskær 25 27, Bremseskær 30 27,

7 Nedfældning med slæbesko medførte den mindst effektive nedfældning af gyllen, mens nedfældning med bremseskær førte til den mest effektive nedfældning. Nedfældning med bremseskær systemet medførte desuden, at den udbragte gylle delvist blev overdækket med jord, hvorimod gylle der blev nedfældet med henholdsvis slæbesko og skiveskær i højere grad forblev i kontakt med luften over gyllen (Fig. 4). a b c Figur 4. Fotos af gylle nedfældet i vintersæd med henholdsvis slæbesko (a) og skiveskær (b) og Harsø (c). Gyllen forbliver efter nedfældning med i henholdsvis slæbesko og skiveskær i kontakt med luften over gyllen, mens gylle nedfældet med bremseskær systemet blev delvist overdækket med jord. Fotos: Torkild Birkmose, Landscentret. Den øverlige nedfældning, betød at rillerne ikke kunne rumme den udbragte gylle. Den udbragte gylle flød derfor delvist udover jordoverfladen, hvilket markant øgede gyllens overflade, og dermed potentialet for fordampning af lugt (Fig. 5). Overløbet var mest markant ved nedfældning med slæbesko, mens rillerne dannet med bremseskær, stort set kunne rumme den udbragte mængde gylle. Figur 5. For lille rillevolumen betød, at den udbragte gylle ikke kunne rummes i rillerne og derfor dækkede et større del af jordoverfladen end ved en mere effektiv nedfældning. Til venstre ses gylle nedfældet med skiveskær, til højre gylle nedfældet med slæbesko. Fotos: Torkild Birkmose, Landscentret. 7

8 Lugtkoncentration, OU E m -3 luft Koncentration af lugt i luften over gyllen Lugtkoncentrationen i den luft der blev opsamlet over svinegylle udbragt med de forskellige former for udbringningsteknik er vist i figur 6. Nedfældning med slæbesko begrænsede ikke lugten af den udbragte gylle i forhold til gylle udbragt med slæbeslanger, mens den lidt mere effektive nedfældning med skiveskær gennemsnitligt reducerede lugtkoncentrationen over den udbragte gylle med ca. 15%. Ingen af de benyttede nedfældningsteknikker førte dog til en signifikant lavere koncentration af lugt end slæbeslangeudlægning. Tekniske problemer med bremseskærsnedfælderen betød, at lugtprøverne fra dette system blev udtaget så sent, at de ikke blev analyseret af lugtpanelet b ab b a Kontrol Slæbeslange Skiveskær Slæbesko Udbringningsteknik Figur 6. Lugtkoncentrationen i luft opsamlet over svinegylle udbragt med forskelligt udbringningsteknik. Lugtkoncentrationen er bestemt som antal lugtenheder (odour units) per m 3 luft (OU E m -3 luft) ved et lugtpanel bestående af 8 trænede lugtpanelister. Kun koloner mærket med forskellige bogstaver er signifikant forskellige. Fejllinjer viser variationen på målingerne (standard error, N = 3). Kontrol er lugtkoncentrationen over jord, som ikke er tilført gylle. Koncentration af lugtstoffer i luften over gyllen Lugt er sammensat af en række forskellige lugtstoffer. Figur 7 viser koncentrationen af nogle af disse lugtstoffer opsamlet i luften over nedfældet gylle i forhold til koncentrationen i luft opsamlet over slangeudlagt gylle. Lugtstofferne delte sig i to grupper. En gruppe der var relativt uafhængige af udbringningsteknologien (Fig. 7a), og en gruppe der var afhængige af den benyttede udbringningsteknologi (Fig. 7b). Mange af de stoffer, der er vist i figur 7a tilhører ikke den gruppe af lugtstoffer, man normalt forbinder med lugten af gylle, og mange af stofferne blev fundet i koncentrationer, der ikke afveg væsentligt fra de koncentrationer, der blev bestemt over jord, der ikke var tildelt gylle (kontrol). 8

9 Relativ koncentration % af slæbeslange Relativ koncentration % af slæbeslange a Slæbeslange Slæbesko Skiveskær Bremseskær Kontrol 0 b Slæbeslange Slæbesko Skiveskær Bremseskær Kontrol Figur 7. Relative koncentrationer af lugtstoffer i luft opsamlet over svinegylle udbragt med forskellige udbringningsteknikker. Alle koncentrationer er vist som procent af koncentrationen i luft opsamlet over gylle udlagt med slæbeslanger. Lugtstofferne delte sig i en gruppe, der ikke var påvirket væsentligt af valg af udbringningsteknik (a), og en gruppe der i mindre eller højere grad var påvirket af valg af udbringningsteknik (b). Kontrol er koncentrationen i luft opsamlet over jord, der ikke er tilført gylle. Koncentrationen af lugtstoffet svovlbrinte var i alle analyser under detektionsgrænsen. De lugtstoffer, der er vist i figur 7b er for de flestes vedkommende typiske gyllelugtstoffer. Koncentrationen af disse i luften over jord, der var tilført gylle var generelt langt højere end koncentrationen i luften over jord, der ikke var tilført gylle (kontrol). Det ses, at nedfældningen begrænsede koncentrationen af disse stoffer i forhold til slangeudlægning, og at koncentrationen afhang af nedfældningsteknologien. Den relative koncentration af disse lugtstoffer i luften over den udbragte gylle blev generelt fundet at være følgende: Slæbeslange > Slæbesko > Skiveskær > Bremseskær. Dette indikerer en sammenhæng mellem effektiviteten af gyllenedfældningen og reduktionen af lugtkoncentrationen. Det skal dog bemærkes, at den benyttede metode ikke gav mulighed for en bestemmelse af alle betydende lugtstoffer i luften over den udbragte gylle. Bl.a. gav metoden ikke mulighed for bestemmelse af koncentrationen af svovlholdige lugtstoffer, der generelt vurderes at have stor indflydelse på lugtkoncentrationen (Blanes-Vidal et al. 2008; Blanes-Vidal & Hansen M.N. 2008). Det vurderes derfor, at den olfaktometriske bestemte lugtkoncentration er et bedre mål for reduktionen af lugtgenen over udbragt gylle end koncentrationen af individuelle lugtstoffer. 9

10 Referencer Bang M Lugt fra gylle udbragt i vinterhvede. Farmtest, Maskiner og Planteavl nr. 40. Blanes-Vidal, V. Hansen M. N., Adamsen A.P., Feilberg A., Petersen S.O., Jensen B.B (in press). Characterization of Odor released during handling of Swine Slurry: Part I. Relationship between odorants and perceived odor concentrations Emission of Odorous Compounds from Pig Slurry and their relationships with perceived Odour Concentrations. Atmospheric Environment (in press). Blanes-Vidal, V. Hansen M. N. (2008). Emission of Odorous Compounds from Pig Slurry and their relationships with perceived Odour Concentrations. Paper number: OP International Conference on Agricultural Engineering: Agricultural & Biosystems Engineering for a Sustainable World. Ageng2008. Hersonissos, Crete, Greece June CEN European Standard Draft pren 13725: Air quality determination of odour concentration by dynamic olfactometry. Brussels: European Committee for Standardization: CEN. Dansk Landbrug Statistisk nyt fra dansk landbrug. Begrænset antal klager over lugtproblemer. Nr Hanna H.M., Bundy D.S., Lorimor J.C., Mickelson S.K., Melvin S.W., and Erbach D.C Manure incorporation equipment effects on odor, residue cover, and crop yield. Applied Engineering in Agriculture. 16:(6) Moseley P.J., Misselbrook T.H., Pain B.F., Earl R., and Godwin R.J The effect of injector tine design on odour and ammonia emissions following injection of bio-solids into arable cropping. Journal of Agricultural Engineering Research. 71:(4) Nyord T.; Hansen M.N Soil injection of animal slurry to growing cereals effects on odour emission, draught requirement and yield. Proceeding of the 13th RAMIRAN international conference, Bulgaria Pahl O., Godwin R.J., Hann M.J., and Waine T.W Cost-effective pollution control by shallow injection of pig slurry into growing crops. Journal of Agricultural Engineering Research. 80:(4)