Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

Transkript

1 Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning Torkild Birkmose, AgroTech Sven G. Sommer, Syddansk Universitet RAPPORT MARTS 2014

2 Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning Af Torkild Birkmose, AgroTech Sven G. Sommer, Syddansk Universitet

3 INDHOLD 1. Sammendrag Baggrund og formål Metode Beregningsprincip Beregningsforudsætninger Resultater Stigning i emission uden yderligere sænkning af ph Behov for yderligere ph-sænkning for at opveje meremission Behov for yderligere ph-sænkning ved andre blandingsforhold Diskussion Konklusion Kilder Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

4 1. SAMMENDRAG Der er stigende interesse for at udbringe kvælstof i handelsgødning samtidig med gyllen og samtidig med, at gyllen forsures med svovlsyre. På den måde opnås mulighed for at fuldgødske de fleste afgrøder med alle nødvendige næringsstoffer. Imidlertid kan iblandingen af kvælstof i gyllen potentielt medføre en stigning i emissionen af ammoniak efter udbringning af gyllen. I denne rapport modelberegnes meremissionen af ammoniak ved udbringning af handelsgødning sammen med gyllen på forskellige afgrøder og tidspunkter. Meremissionen af ammoniak er beregnet til at være op til 4 kg kvælstof pr. ha ved tilførsel af op til 50 kg N pr. ha fra handelsgødning. I praksis vil meremissionen ofte være lavere, hvis der anvendes et lavere blandingsforhold end anvendt i beregningerne. Det er beregnet, at meremissionen i græs kan opvejes ved at sænke ph med yderligere op til ca. 0,4 ph-enheder i forhold til de ph niveauer på 6,4 og 6,0, der er forudsat i Teknologilisten ved godkendelserne af de eksisterende forsuringsteknologier som anvendes som grundlag for beregningen. På ubevokset jord er en yderligere sænkning på 0,1 enhed tilstrækkelig. Der er ikke en lineær sammenhæng mellem en faldende ammoniakkoncentration i gylle og reduceret ammoniakfordampning. Det viser, at der er flere ting, som har betydning for emissionen af ammoniak end blot koncentrationen af ammoniak. Bl.a. har det betydning, at ph i gyllen efter udbringning stiger på grund af afdampning af kuldioxid. Samlet vurderes det dog, at de beregnede behov for yderligere sænkning af ph generelt giver en god margen, som sikrer, at den samlede emission af ammoniak ikke stiger ved iblanding af flydende ammoniak eller urea til gyllen. 2. BAGGRUND OG FORMÅL I de senere år er det blevet almindeligt at forsure gylle for at reducere ammoniakfordampningen og dermed øge gødningsvirkningen, samt at nogle landmænd hellere vil anvende forsuring end nedfældning som virkemiddel. Som forsuringsmiddel anvendes i praksis altid svovlsyre, fordi det er en effektiv og billig syre, som samtidig indeholder svovl. Gyllen tilføres svovl, som øger gødningsværdien, og som gør det muligt at fuldgødske mange afgrøder med fosfor, kalium, svovl og en række sekundære næringsstoffer. Herefter skal der kun suppleres med kvælstof i handelsgødning. Flere gødnings- og teknologiproducenter har udviklet udstyr og gødningsprodukter, hvor gyllen også kan tilføres flydende ammoniak eller urea samtidig med forsuringen, således at man opnår mulighed for at fuldgødske med alle nødvendige næringsstoffer med den kvælstofberigede gylle. Derved undgår man en udbringning af handelsgødning med handelsgødningsspreder. Flere forsuringsteknologier er optaget på Miljøstyrelsens Teknologiliste, og slangeudlægning af forsuret gylle kan anvendes som alternativ til nedfældning på græsarealer og ubevokset jord. For at teknologien kan anvendes som alternativ til nedfældning, skal gyllens ph ifølge Teknologilisten sænkes til maksimalt 6,4 for SyreN-systemet og 6,0 for Kyndestoft Acid System. Tilsætning af flydende ammoniak eller urea til gyllen i forbindelse med udbringning kan imidlertid have konsekvenser for emissionen af ammoniak efter udbringning af gyllen. Disse konsekvenser er ikke kendt, og der foreligger ikke målinger og forsøg, som belyser problemstillingen. Miljøstyrelsen har derfor meddelt teknologiproducenterne, at den gældende optagelse på Teknologilisten ikke omfatter de nye teknologier, hvor der samtidig med syretilsætning også tilsættes flydende ammoniak eller urea til gyllen. Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

5 Miljøstyrelsen ønsker imidlertid en teoretisk afklaring af den potentielle meremission af ammoniak fra forsuret gylle, som samtidig er tilsat kvælstof i form af flydende ammoniak eller urea. Formålet med denne rapport er: At beregne den teoretiske, absolutte meremission af ammoniak ved at tilsætte flydende ammoniak eller urea til gyllen i forhold til at udbringe forsuret gylle og handelsgødning hver for sig. At beregne den teoretiske yderligere reduktion i ph, som skal ske for at opveje den eventuelle meremission. 3. METODE Opgaven er løst som en række teoretiske modelberegninger af den kemiske kvælstofdynamik i gylle i forhold til ændringer af kvælstofkoncentration og ph. Forudsætningerne for beregningerne er fastsat i samarbejde mellem Tavs Nyord, Aarhus Universitet, Annette Vestergaard, Videncenter for Landbrug, Sven Sommer, Syddansk Universitet og Torkild Birkmose, AgroTech. Beregningsmodeller er opstillet af Sven Sommer, og beregningerne er gennemført af Sven Sommer og Torkild Birkmose Beregningsprincip Det grundlæggende princip i beregningerne er, at emissionen af ammoniak er proportional med koncentrationen af opløst ammoniak i gyllevæsken. Følgende beregningsmetode er valgt: Ved at tilsætte kvælstof til gyllen øges ammoniakkoncentrationen, og emissionen af ammoniak stiger proportionalt med ammoniakkoncentrationen. Ved at sænke ph i gylle forskydes ligevægten mellem ammoniak og ammonium over mod ammonium, hvilket indebærer, at emissionen af ammoniak falder. Koncentrationen af ammoniak i gyllevæsken beregnes ud fra et kendskab til gyllens indhold af ammoniak og ammonium, tilsat kvælstofmængde i form af flydende ammoniak eller urea, samt gyllens temperatur og ph. Ved tilsætning af kvælstof til gyllen kan det beregnes, hvor meget ammoniakkoncentrationen stiger relativt. Det antages, at den absolutte ammoniakfordampning stiger tilsvarende. Derefter kan det beregnes, hvor meget ph skal sænkes yderligere for at opnå den samme koncentration af opløst ammoniak, som før der blev tilsat kvælstof Beregningsforudsætninger Beregningerne gennemføres for græs, ubevokset jord og voksende kornafgrøder, og beregningerne skal gennemføres for to ph-niveauer: 6,4 og 6,0. Der opstilles standardgødningsplaner for kløvergræs, vårbyg og vinterhvede som modelafgrøder for beregningerne. Gødningsplanerne er valgt, således at gødskningen sker i en kombination af slangeudlagt, forsuret gylle og handelsgødning. Gødningsplanerne kan ses i tabel 1 sammen med standardemissionsfaktorerne for ammoniak fra udbragt gylle til de pågældende afgrøder med den valgte teknik og tidspunkt. For vinterhvede er udbringningstidspunktet for gylle valgt til sidst i marts, hvilket er tidligere, end man normalt ville vælge. Normalt udbringer man handelsgødning i marts og gylle i april. Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

6 I scenarierne med tilsætning af kvælstof til gyllen vil man ofte vælge at fuldgødske vinterhveden, hvorfor gødskning med gylle skal ske relativt tidligt, fordi afgrøden ikke startes med handelsgødning i marts. Tabel 1. Gødningsplaner og emissionsfaktorer for ammoniak fra forsuret gylle og fra handelsgødning. Afgrøde og tidspunkt Gylletype Ton gylle pr. ha Gylle, kg NH 4-N pr. ha Handelsgødning, kg N pr. ha 2) Emissionsfaktor, % af TAN 1) Forsuret gylle, ph 6,4 3) Forsuret gylle, ph 6,0 3) Kløvergræs, marts Kvæggylle ,3 8,6 2 Kløvergræs, maj Kvæggylle ,0 11,2 2 Vårbyg, marts 5) Svinegylle ,5 1,8 2 Vinterhvede, marts Svinegylle ,4 5,2 2 1) TAN = Total Ammonia Nitrogen = Summen af ammonium og ammoniak N i gylle + N i handelsgødning 2) Den viste mængde kvælstof i handelsgødning er en typisk mængde, som anvendes, når gylle og handelsgødning kombineres. 3) Der er anvendt emissionsfaktorer for slangeudlagt gylle (Hansen et al. 2008), Det antages, at forsuring til ph 6,4 reducerer emissionen af ammoniak med 50 % og til ph 6,0 med 65 % (Nyord 2014). 4) Kilde: Strandberg, ) Svarende til ubevokset jord, idet det antages, at gyllen udbringes inden såning. Ammoniumnitrat 4) I beregningerne er det forudsat, at der er udbragt en typisk gylle. Som typisk gylle er valgt gennemsnittet af tre prøver af henholdsvis kvæg- og svinegylle, som blev udtaget af velomrørt gylle i vinteren 2011 i forbindelse med en afprøvning af Harsøs tankforsuring efter de tilpassede dokumentationskrav. Analyserne er vist i tabel 2. Tabel 2. Analyse af indhold af tørstof og næringsstoffer samt ph i anvendt gylle (inden forsuring og inden tilsætning af ammoniak eller urea). Gylletype Tørstof, pct. Total-N, kg pr. ton NH 4-N, kg pr. ton Fosfor, kg pr. ton Kalium, kg pr. ton Kvæggylle, 1 5,95 3,22 1,86 0,57 2,32 7,09 Kvæggylle, 2 7,28 3,20 1,74 0,50 2,84 7,11 Kvæggylle, 3 7,76 3,99 2,29 0,58 3,34 7,26 Gennemsnit 7,00 3,47 1,96 0,55 2,83 7,15 Svinegylle, 1 4,45 4,24 3,09 1,02 2,14 7,45 Svinegylle, 2 6,60 5,35 3,89 0,92 2,90 7,72 Svinegylle, 3 3,42 3,92 2,89 0,79 1,95 7,79 Gennemsnit 4,82 4,50 3,29 0,91 2,33 7,65 ph I modellen indgår klimadata for temperatur (se tabel 3). Der er anvendt døgnmiddeltemperatur og døgn middelvind fra Danmarks Meteorologiske Institut (Hansen et al., 2008). Tabel 3. Anvendt temperaturer i modelberegninger i de fire scenarier (Hansen et al., 2008). Afgrøde Tidspunkt Temperatur, C Kløvergræs Sidst i marts 3,5 Kløvergræs Sidst i maj 11,5 Vårbyg (ubevokset jord) Sidst i marts 3,5 Vinterhvede Sidst i marts 3,5 Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

7 4. RESULTATER I det følgende er emissionen af ammoniak estimeret i referencesituationen, hvor forsuret gylle og handelsgødning er udbragt hver for sig, og hvor forsuret gylle er iblandet henholdsvis flydende ammoniak eller urea. Beregningerne viser dels, hvor meget emissionen stiger ved sammenblanding af gylle og flydende ammoniak eller urea, hvis ikke ph sænkes yderligere ved at tilsætte mere svovlsyre, og dels hvor meget ph skal sænkes yderligere, såfremt den samlede emission ikke skal stige Stigning i emission uden yderligere sænkning af ph Ved samme ph stiger koncentrationen af ammoniak i gyllevæsken proportionalt med TANkoncentrationen (Total Ammonia Nitrogen). Ved fx at øge mængden af TAN med 50 %, øges koncentrationen af ammoniak i væsken med 50 %, og emissionen af ammoniak øges derfor også med 50 %. Det forudsættes, at alt andet er lige fx temperaturen, ph, ionstyrken, indholdet af andre salte og organiske forbindelser etc. Det vil blandt andet sige, at effekten af kuldioxidindholdet i gyllen ikke indgår i beregningen. I tabel 4 er emissionen af ammoniakkvælstof beregnet for referencescenarierne, hvor forsuret gylle og handelsgødning udbringes hver for sig, og for blandingen af gylle og handelsgødning, idet det forudsættes, at ph ikke sænkes udover de krav, som stilles i Teknologilisten (henholdsvis 6,4 og 6,0). Tabel 4. Emissionen af ammoniakkvælstof for referencescenarierne, hvor forsuret gylle og handelsgødning udbringes hver for sig, og for blandingen af gylle og handelsgødning (beregnet ud fra faktorerne i tabel 1). Udbragt hver for sig Udbragt Afgrøde, gylletype og tidspunkt Gyllens ph Gylle Ammoniumnitrat I alt blanding af gylle og fl.a. eller urea Øget emission Ammoniakemission, kg N pr. ha Kløvergræs, kvæggylle marts Kløvergræs, kvæggylle maj Vårbyg, svinegylle marts Vinterhvede, svinegylle marts 6,4 9,8 0,8 10,6 14,7 4,1 6,0 6,9 0,8 7,7 10,3 2,6 6,4 8,0 0,6 8,6 12,8 4,2 6,0 5,6 0,6 6,2 8,9 2,7 6,4 2,3 0,6 2,9 3,0 0,1 6,0 1,6 0,6 2,2 2,1-0,1 6,4 7,4 1,0 8,4 11,1 2,7 6,0 5,2 1,0 6,2 7,8 1,6 Iblanding af handelsgødning i gyllen i form af flydende ammoniak eller urea vil øge emissionen af ammoniak med op til godt 4 kg N pr. ha ved de viste kvælstofmængder, blandingsforhold og ph. I vårbyg er meremissionen tæt på nul, idet emissionen af forsuret gylle, som udbringes på ubevokset jord og nedharves inden for 6 timer, antages at være på niveau med emissionen fra ammoniumnitrat (se tabel 1). Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

8 Den øgede ammoniakemission vil ifølge modellen være ens uanset kvælstoftype, idet emissionen er ens ved samme ph og koncentration af TAN i gyllen. Den nødvendige syremængde for at sænke ph vil imidlertid ikke være ens for de forskellige gødningstyper. Det forventes, at der skal anvendes den største mængde syre, når der anvendes flydende ammoniak i forhold til urea, da flydende ammoniak er en stærk basisk kvælstoftype Behov for yderligere ph-sænkning for at opveje meremission Meremissionen på 0-4,2 kg N pr. ha i tabel 4 er beregnet under forudsætning af, at ph ved iblanding af flydende ammoniak eller urea fastholdes på samme niveau som, hvis den forsurede gylle og handelsgødning blev udbragt hver for sig (ph 6,4 eller 6,0). Ved at sænke ph i forhold til 6,4 eller 6,0 kan meremissionen elimineres. Det skal altså beregnes ved hvilken ph i blandingen af gylle og handelsgødning, at den absolutte ammoniakemission (kg N pr. ha) vil være den samme, som hvis forsuret gylle og handelsgødning blev udbragt hver for sig. Beregningsteknisk gøres det ved at beregne den ph, hvor koncentrationen af ammoniak i gyllen tilsat urea eller ammoniak er lige så stort som ammoniakkoncentrationen i forsuret gylle uden tilsætning af urea eller flydende ammoniak. Vi beregner en faktor R, som udtrykker, hvor meget ammoniak koncentrationen i gylle iblandet handelsgødning skal sænkes for at reducere emissionen til det niveau, man ville forvente for en udbringning af den forsurede gylle og handelsgødning hver for sig (se tabel 5). Tabel 5. Emissionsfaktorer for forsuret gylle, ammoniumnitrat og blanding af forsuret gylle og handelsgødningskvælstof samt forholdet R. Afgrøde, gylletype og tidspunkt Gyllens ph Gylle, kg NH 4-N pr. ha Handelsgødning, kg N pr. ha Forsuret gylle Ammoniumnitrat Blanding Emission af ammoniak, % af TAN R = forhold, blanding/forsur et gylle Kløvergræs, kvæggylle marts Kløvergræs, kvæggylle maj Vårbyg, svinegylle marts Vinterhvede, svinegylle marts 6, ,3 2 8,8 0,72 1) 6, ,6 2 6,4 0,74 6, ,0 2 10,7 0,67 6, ,2 2 7,7 0,69 6, ,5 2 2,4 0,95 6, ,8 2 1,8 1,04 6, ,4 2 5,6 0,76 6, ,2 2 4,1 0,80 1) Beregningseksempel: R = 8,8/12,3 = 0,72. I tabel 6 er vist koncentrationen af ammoniak i gyllevæsken i den forsurede gylle uden iblandet handelsgødning, mål-koncentration for, at meremissionen af kvælstof i blandingen af gylle og handelsgødning bliver nul, og den beregnede ph, hvorved man opnår målkoncentrationen. Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

9 Tabel 6. Koncentrationen af ammoniak i gyllevæsken (mol pr. liter) i den forsurede gylle uden iblandet handelsgødning, mål-koncentration for, at meremissionen af kvælstof i blandingen af gylle og handelsgødning bliver nul og den beregnede ph, hvorved man opnår målkoncentrationen. Afgrøde og tidspunkt Gyllens ph Ammoniakkoncentrati- on, forsuret gylle, mmol pr. liter Forholdet R, (se tabel 5) Målkoncentration i gylle iblandet urea eller ammoniak, mmol pr. liter ph ved målkoncentration Kløvergræs, kvæggylle marts Kløvergræs, kvæggylle maj Vårbyg, svinegylle marts Vinterhvede, svinegylle marts 6,4 0,039 0,72 0,028 6,1 6,0 0,015 0,74 0,011 5,7 6,4 0,073 0,67 0,049 6,0 6,0 0,029 0,69 0,020 5,6 6,4 0,065 0,95 0,061 6,3 6,0 0,026 1,04 0,027 5,9 6,4 0,065 0,76 0,049 6,1 6,0 0,026 0,80 0,020 5,7 I kløvergræs skal ph sænkes med yderligere op til 0,4 enheder for at sikre, at den absolutte emission af ammoniak ikke øges ved at tilsætte flydende ammoniak eller urea til gyllen i de gødningsmængder, blandingsforhold og ph-niveauer. I vårbyg (ubevokset jord) og vinterhvede skal ph kun sænkes med ca. 0,1 og 0,3 enhed Behov for yderligere ph-sænkning ved andre blandingsforhold Beregningerne er som udgangspunkt gennemført ved tilsætning af tilstrækkeligt kvælstof, så de fleste afgrøder vil kunne fuldgødskes med blandingen af gylle og handelsgødning. Det vurderes, at det vil være sjældent, at blandingsforholdet mellem gylle og handelsgødning vil være højere end i de viste beregninger. Imidlertid vil det ikke være usandsynligt, at blandingsforholdet er lavere, således at der udbringes mindre kvælstof i form af flydende ammoniak eller urea end i beregningerne. Fx kan landmanden vælge mellem en række forskellige blandingsforhold mellem svovlsyre og kvælstof i Acidline, og nogle gange vil landmanden vælge en blanding med et lavt kvælstofindhold, fordi det i disse tilfælde primært er forsuringseffekten, som landmanden er interesseret i. Men med mindre landmanden vælger en ren svovlsyre, vil der altid medfølge en vis mængde kvælstof. I andre tilfælde kan behovet for supplerende kvælstof være lavere end vist. Det vil derfor ofte være tilfældet, at den tilsatte kvælstofmængde er lavere end i de viste beregninger. Derfor er der gennemført en supplerende beregning for at vise, hvad lavere blandingsforhold betyder for den nødvendige sænkning af ph for at sikre, at den absolutte emission ikke øges i forhold til, at forsuret gylle og handelsgødning udbringes hver for sig. Beregningen er kun udført for forsuret kvæggylle udbragt til græs i marts. I beregningerne i tabel 6 er der tilsat ca. 1 kg kvælstof pr. ton gylle. Resultatet af beregningen er vist grafisk i figur 1, hvor den tilsatte mængde kvælstof i handelsgødning varierer mellem 0 og 1 kg N pr. ton gylle. Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

10 Figur 1. Eksempel på beregnet ph-reduktion fra 6,0 og 6,4 for at opnå samme emission af ammoniak ved iblanding af handelsgødning i kvæggylle, (det vil sige, at den absolutte emission ikke øges) ved forskellige blandingsforhold mellem forsuret kvæggylle og handelsgødning til græs i marts. Det fremgår af figuren, at der næsten er en retlinjet sammenhæng mellem tilsat kvælstofmængde og behovet for at reducere ph, og at sammenhængen næsten er ens, uanset om ph-udgangspunktet er 6,4 eller 6,0. Figur 1 er kun vist for kvæggylle til græs, hvor den beregnede meremission er størst, og hvor ph derfor skal sænkes mest for at eliminere meremissionen. På ubevokset jord (vårbyg) er meremissionen så beskeden, at det vurderes, at meremissionen altid kan elimineres ved at sænke ph med 0,1 enhed eller mindre. 5. DISKUSSION Resultaterne i afsnit 4 er fremkommet ved hjælp af modelberegninger af ammoniakkoncentrationen i gyllevæsken, og som nævnt i afsnit 3 er beregningerne baseret på forudsætningen om, at der er direkte proportionalitet mellem reduktionen af koncentrationen af ammoniak i gyllevæsken og reduktionen af emissionen af ammoniak efter udbringning. For at teste denne forudsætning er den beregnede koncentration af ammoniak i gyllen sammenlignet med empiriske målinger af emissionen af ammoniak fra forsuret kvæggylle udbragt til græs. Resultaterne er vist i figur 2. Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

11 Resultaterne viser, at den beregnede reduktion i koncentrationen af ammoniak i væsken falder mere end den empirisk målte reduktion i emissionen af ammoniak ved faldende ph. Emissionen af ammoniak falder tilsyneladende ikke så meget, som man kunne forvente ud fra reduktionen af ammoniakkoncentrationen. Figur 2. Relativ reduktion i koncentrationen af ammoniak i gyllevæsken ved at sænke ph fra 7,15 til henholdsvis 6,4 og 6,0 og den målte reduktion i emissionen af ammoniak ved at sænke ph fra ca. 7,4-7,8 til henholdsvis 6,4 til 6,0. Den målte reduktion er fastsat ud fra en samlet vurdering af en række forsøg med emission af ammoniak efter udbringning af forsuret kvæggylle til græs i Danmark og Tyskland (Nyord et al., 2013). Det relative fald i emission af ammoniak ved at forsure til ph 6,4 eller 6,0 afhænger naturligvis af ph i gyllen inden forsuring. Jo højere ph i den ikke-forsurede gylle, jo større er effekten af at forsure til ph 6,4 eller 6,0. I modelberegningerne er der anvendt en ph på 7,15 i den ikke-forsurede kvæggylle (se tabel 2). I de forsøg med reduktion af emissionen af ammoniak, som ligger til grund for VERAgodkendelsen af SyreN-systemet, var ph i den ikke-forsurede kvæggylle henholdsvis 7,4 og 7,8. I disse forsøg var reduktionen i emissionen af ammoniak i gennemsnit ca. 50 % ved at forsure til ph 6,4 (Nyord et al., 2013). Forskellen på den empiriske måling og modelberegning Ved at sænke ph fra 7,4 til 6,4 sænkes koncentrationen af ammoniak i væsken med ca. 82 %, mens den målte reduktion af emissionen af ammoniak kun var på ca. 50 %. Årsagen til, at den målte reduktion er lavere end den teoretisk beregnede ud fra ammoniakkoncentration i væsken, kan skyldes flere forhold. Det kan bl.a skyldes, at der meget hurtigt afdamper kuldioxid fra den udbragte gylle, hvilket får ph i gyllen til at stige. Stigningen i ph i timerne efter udbringning er i Holland målt til 0,5-1 ph- Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

12 enhed (Bussink et al., 1994). Stigningen i ph i gyllen efter udbringning vil øge potentialet for emission af ammoniak, og dette potentiale vil naturligvis stige med stigende TAN indhold i gyllen. Den faktiske emission af ammoniak er også påvirket af andre faktorer herunder forhold efter udbringning så som infiltration i jorden, interaktion med jordens bufferkapacitet, vindhastighed mv. En anden årsag er, at man har estimeret en reduktionsfaktor ved forsuring på baggrund af målinger i markforsøg, hvor man har kendt gyllens ph ved udbringning, TAN-koncentration og klimadata. Man har ikke målt ph og TAN-koncentrationen i overfladen af den udbragte gylle over tid. Med den viden ville man kunne have fået et godt indtryk af ammoniaktabet i relation til den betydende variabel, nemlig ammoniakkoncentrationen i væsken, NH 3 (aq) (Sherlock et al.,2002). Det er reduktionen i NH3(aq), som medfører, at ammoniakfordampningen reduceres som følge af forsuring (Bussink et al., 1994). ph stigning efter udbringning Når tilsætningen af kvælstof sker i form af urea, vil ureaen i løbet af mindre end 24 timer blive omdannet til ammoniak og kuldioxid, som vil få ph i gyllen til at stige. Hvis urea og syre er tilsat i forbindelse med udbringning, vil stigningen ske i den udbragte gylle på marken. Når urea iblandes gylle, hydrolyseres den til ammoniak og kuldioxid, hvilket får ph i gyllen til at stige. Når den dannede kuldioxid fordamper fra gyllen, stiger ph yderligere. I beregningen er det antaget, at urea er hydrolyseret ved iblanding og ph derpå justeret til de nye set-punkter (6,4 eller 6,0). Sker hydrolysen efter ph justering, vil den beregnede emission underestimere den faktiske emission, fordi ph stiger til et højere niveau end ellers. Den anvendte model giver os ikke mulighed for at kvantificere effekten af hydrolyseringen af urea. Efter udbringning af gyllen på jorden vil jordens ph og ph-buffer kapacitet øve indflydelsen på størrelsen af gyllens overflade-ph. Det vil sige, at ph stigningen efter udbringning af gylle vil afhænge både af gyllens sammensætning og af jordens ph bufferkapacitet. Vurdering af usikkerhed Til løsning af opgaven har vi beregnet ligevægts ammoniak koncentrationen (NH 3 (aq)) for en standard gylle ved standard ph uden forsuring (ph 7,15) og ved de to set-point ph efter forsuring, som er udtrykt på Teknologlisten (henholdsvis ph 6,4 og 6,0). Så er der beregnet en reduktionsfaktor, og vi har derpå beregnet det for os set maksimale, man skal sænke ph til, hvis man vil opnå samme ammoniaktab, som for forsuret gylle og handelsgødning udbragt hver for sig. ph ændringen for den ubehandlede gylle og for den forsurede gylle vil sandsynligvis ændre sig forskelligt, hvilket også tydeligt fremgår af Bussink et al. (1994). Over tid er der en tendens til, at ph i den forsurede gylle øges mest, mens der ikke er samme klare tendens på kort sigt. Imidlertid viser Sherlock et al. (2002), at ammoniaktabet af gylle er relateret til ammoniakkoncentrationen i overfladen over hele perioden med ammoniak tab, så man skal tage hele perioden i betragtning. Vi mener tendensen medfører, at vores beregninger giver en god sikkerhedsmargen for, hvor meget ph skal sænkes for at få den ønskede effekt ved en kombineret ph reduktion og ammoniak eller urea tilsætning. Med det forbehold, at urea er hydrolyseret på det tidspunkt, man forsurer gyllen. Hvis urea ikke er hydrolyseret på forsuringstidspunktet, vil sikkerhedsmargin være mindre eller der vil ikke være nogen margin. Den anvendte model kan ikke estimere effekten af den efterfølgende hydrolyse. Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

13 Tilsætning af kvælstof ved tankforsuring De ovenstående beregninger og vurderinger er foretaget ud fra forudsætningen om, at gyllen forsures og tilsættes kvælstof under udbringning. En anden mulighed er imidlertid at forsure og tilsætte kvælstof, mens gyllen opbevares i gylletanken. Der findes allerede teknologier, som kan tilsætte syre under omrøring af gylletanken. Det vil være nærliggende at antage, at især Acidline ville kunne anvendes til dette formål, da konceptet faktisk blev udviklet til netop det i 1990 erne. Derimod findes der ingen teknologier, som kan tilsætte flydende ammoniak til gylletanke. Hvis der tilsættes urea til gylle, må det antages, at urea hydrolyseres til ammoniak og kuldioxid, inden gyllen udbringes, og den frigivne kuldioxid vil medføre en ph-stigning i gyllen, inden den udbringes. Dette vil forstærke behovet for en yderligere ph-sænkning, men den yderligere sænkning kan ikke umiddelbart beregnes. 6. KONKLUSION Modelberegninger af emissionen af ammoniak fra slangeudlagt forsuret gylle til græs, vintersæd og ubevokset jord viser, at: Emissionen øges med op til godt 4 kg kvælstof pr. ha ved at iblande handelsgødningen i gyllen i form af urea eller flydende ammoniak, selv hvis gyllens ph er sænket til 6,4 eller 6,0. At den øgede emission på græs kan opvejes af at sænke ph i gyllen med op til ca. 0,4 ph-enheder i forhold til 6,4 eller 6,0. På ubevokset jord kan meremissionen opvejes ved at sænke ph med yderligere ca. 0,1 enhed. Nogle gange vil blandingsforholdet mellem kvælstof i gylle og i handelsgødning være lavere end anvendt i beregningerne, og den øgede emissionen og den nødvendige yderligere sænkning af ph for at eliminere meremissionen vil derfor være lavere. Det vurderes samlet set, at de beregnede behov for yderligere sænkning af ph giver god sikkerhed for, at emissionen af ammoniak ikke stiger i forhold til udbringning af gylle og handelsgødning hver for sig. 7. KILDER Bussink, D.W.; Huijsmans, J.F.M. & Ketelaars, J.J.M.H. (1994). Ammonia volatilization from nitricacid-reated cattle slurry surface applied to frassland. Nederlands Journal og Agricultural Science, 42, pp Hansen, M.N.; Sommer, S.G.; Hutchings, N.J. & Sørensen, P. (2008). Emissionsfaktorer til beregning af ammoniakfordampning ved lagring og udbringning af husdyrgødning. DJF Husdyrbrug, nr. 84. Nyord, T. (2014). Personlig kommunikation. Nyord, T.; Liu, D.; Eriksen, J.; & Adamsen, A.P. (2013). Effect of acidification and soil injection of animal slurry on ammonia and odour emission. Abstact til 15 th International Ramiran Conference, Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning

14 Nyord, T.; Adamsen, A. P.; Liu, D.; Petersen, S.O. & Hansen, M.N. (2010). Emission af ammoniak, lugt og lattergas ved udbringning af gylle med slæbeslange, nedfældning og forsuring med SyreN- og Infarmsystemer. Notat fra Aarhus Universitet, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet og AgroTech. Sherlock, R.R.; Sommer, S.G.; Khan, R.Z.; Wood, C.W.; Guertal, E.A.; Freney, J.R.; Dawson, C.O. & Cameron, K.C. (2002). Ammonia, Methane, and Nitrous Oxide Emission from Pig Slurry Applied to a Pasture in New Zealand. Journal of Environmental Quality, 31, pp Strandberg, M. (1996). Ammoniak for naturforvaltning. Faglig rapport fra DMU nr Ammoniaktab ved udbringning af forsuret gylle tilsat kvælstof i handelsgødning