Ny beregning af bioforgasningens effekt på kvælstofudvaskning og gødningsvirkning

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Ny beregning af bioforgasningens effekt på kvælstofudvaskning og gødningsvirkning"

Stefan Laugesen
6 år siden
Visninger:

1 Ny beregning af bioforgasningens effekt på kvælstofudvaskning og gødningsvirkning Peter Sørensen, Institut for Agroøkologi, AU Lars Stoumann Jensen, Institut for Plante og Miljøvidenskab, KU PLANTEKONGRES 21. JANUAR 2016

2 Ove rsig t Hvad betyder afgasning for gødningens egenskaber? Afgasning og gødningsvirkning Ny mod e l for a fg a sning a f forske llig e b ioma sse r N udva skning e fte r tilførse l a f husd yrg ød ning Beregninger N udvaskning efter afgasning med ny model Anvendelse af energiafgrøde i biogasanlæ g 2

3 Effe kt a f a fga sning: 2 rapporter med nye beregninger 3

4 Bioforgasning ændrer gødningen: Mindre organisk N, mere ammonium Mindre omsætteligt kulstof. Kulstof omdannes til CH4 + CO2 Højere ph, mindre tørstof VS orga nisk stof 4

5 Bioforgasning ændrer gødningen: Mindre organisk N, mere ammonium Ammoniak tab Denitrifikation (N2 and N2O) Organisk N Mineralisering/ Immobilisering Ammonium (NH4) Nitrat (NO3) Udvaskning 5

6 Mine ra lise ring sforløb for org a nisk N i tilført gødning. Lang tidshorisont har betydning. Beregnet med husdyrgødningsmodel Mod e lne fte rvirkning. 22 % mine ra lise re t i 1. år (rød kurve-del). Samme forløb brugt for a lle typ e r gødning! 6

7 Øget frigive lse a f N e fte r tilførse l a fga sse t g ød ning til jord Laboratorieforsøg med g ød ning tilført til jord (Sørensen et al. 2012) 7

8 God sammenhæ ng mellem ammonium-a nd e l i husdyrgødning og væ rdital (ved lavt ammoniaktab) Væ rd ita l for ubehandlet g ylle (svine - og kvæ ggylle) sa mt væ ske - og fib e rfra ktione r, tilført ve d ne d fæ ld ning til vå rb yg e lle r ove rfla d e udla g t i vinterhvede med lavt tab (Sørensen, 2003; Sørensen og Thomsen, 2005) (Figur fra Jensen, 2015) 8

9 For mange biomasser er C/N bedre til at forudsige gødningsvirkning Væ rd ita l må lt i 2 slæ t a f ra jg ræ s som funktion a f NH 4 -N a nde l (ve nstre ), va nd op løse lig t N (mid t) e lle r C/ N-ra tio (højre ) (Delin et al., 2012) (Figur fra Jensen, 2015) 9

10 N mine ra lise re t und e r a fg a sning re la te re t til orga nisk stof re duktion Mine ra lise re t org a nisk N som funktion a f VS nedbrydning i en forsøgsbiogasreaktor fødet med kvæ ggylle og procesaffald (Food proce ssing wa ste, FPW: va lle, b lod, friture olie, kartoffelrester). (Yamashiro et al., 2013) N mineralisering under afgasning yderst varierende: 10-70% a f orga nisk N. I kvæ g g ylle 20-30% mine ra lise ring a f org a nisk N und e r a fg a sning. (Figur fra Jensen, 2015) 10

11 Om kring 25% m ine ra lise ring a f org a nisk N i kvæ ggødning under afgasning A - (Clemens et al. 2006). B fe m forske llig e gårdbiogasanlæ g med kvæ g g ylle (Sm ith e t a l., 2009). (Figur fra Jensen, 2015) 11

12 Simp e l b e re g ning a f mine ra lise ring a f org a nisk N under afgasning og gødningsvirkning i ny beregningsmodel (Jensen 2015) Potentiel gødningvirkning af afgasset gødning And e l a f org a nisk N mine ra lise re t und e r a fg a sning : Kvæggødning/ kvæggylle: 25% Andre biomasser: 40% Grundlag for beregning 1. å rsvirkning (væ rd ita l) = a m m onium a nd e l i afgasset gødning + eftervirkning (10 år) Modelberegnet e fte rvirkning a f org a nisk N i afgasset gødning = sa m le t virkning 12

13 Gødningsvirkning af afgasset og rå gylle målt efter nedfæ ldning til vårbyg og udlæ g ning i vinte rhve d e Stor risiko for a mmonia k-tab og lav virkning ved slangeudlæ g ning a f g ylle me d højt fib e r/ tørstof ind hold! (Sørensen et al., 2012; Jensen, 2015) 13

14 Typ e ta l for g ylle sa m m e nsæ tning og gødningsvirkning før og efter afgasning (Jensen 2015) Gylle som grundsubstrat Svinegylle Kvæggylle Rå gylle TS % Tot-N kg/t NH 4 - N kg/t TAN % Eftervirk. %tot N Værdital pot. % Udn. Krav % Diff % Bioforgasset gylle, beregnet NH 4 - N kg/t TAN % Eftervirk. %tot N Værdital pot. % Udn. krav % 4,31 4,24 3, % 81% 75% 6% 3,60 85% 4% 89% 75% 14% 7,41 3,65 2, % 70% 70% 0% 2,56 70% 8% 78% 70% 8% Diff % TAN = a mmonium/ tota l N p ote ntie l første å rsvirkning. Pote ntie lt væ rd ita l øg e s me d 8% p oint ve d a fg a sning. 14

15 Effekt af afgasning på N gødningsvirkning -beregnet af Sørensen & Børgesen, 2015 Gødning Øget gødningsvirk ning (1. år) Reduceret langsigtet N eftervirkning Samlet effekt (lang sigt) kg N/ DE kg N/ DE kg N/ DE 100% svinegylle 11-5,5 5,5 100% kvæggylle % dybstrøelse 75% kvæggylle 25% fiskeaffald 75% svinegylle 25% slagteriaffald 75% svinegylle 13-6,5 6,5 13-6,5 6,5 15-7,5 7,5 Øg e t la ng sig te t N virkning : 5-8 kg N/ DE (= % a f tota l N) - Mere N fjernes med afgrøder > mindre udvaskes (Sørensen & Børgesen, 2015) 15

Faktorer med potentiel effekt på N udvaskning efter afgasning Tilførse l a f tota l N (be ste mt a f udnytte lse skra v) Forhold e t me lle m mine ra lsk N og org a nisk N og mine

16 Faktorer med potentiel effekt på N udvaskning efter afgasning Tilførse l a f tota l N (be ste mt a f udnytte lse skra v) Forhold e t me lle m mine ra lsk N og org a nisk N og mine ra lise ring sforløb a f d e t org a niske N På lang sigt større udvaskning fra organisk bundet N Ammoniak fordampning og andre lufttab (vi antager uæ ndre t ta b til a tmosfæ re ) 16

17 Udvaskning målt fra organisk N og m ine ra lsk N p å kort sig t Lysimeter forsøg (Askov), gns, 4 å rs g e nta g e n tilførse l (Fra Thomsen et al., 1993) 17

18 En ræ kke forsøg vise r a t udvaskningen er omtre nt e ns for uorg a nisk og orga nisk N i 1. å r e fte r tilførse l a f gødning (be ste mt a f tilført tota l N) Udvaskningen i 1. år beregner vi med N-LES4 m o d e l FARM-N (brugt til Miljøgodkendelser) og N-LES modeller er uegnet til at beregne udvaskningseffekter afgasset gødning og langtidseffekter af gødning! 18

19 Be dste e stima t for udva skning a f tilført uorganisk N (og total N): NLES4 model Mark Afgrøde N-norm kg N/ ha Marginal udvaskningsfaktor kg N/ kg N Planteavl/ svin JB3 vandet 1 Vinte rra p s 175 0,25 2 Vinterhvede 147 0,23 3 Vinterhvede m e fte ra fg 156 0,20 4 Vårbyg 129 0,21 Gns 152 0,22 Planteavl/ svin JB6 1 Vinte rra p s 181 0,13 2 Vinterhvede 147 0,13 3 Vinterhvede m e fte ra fg 156 0,11 4 Vårbyg 116 0,11 Gns 150 0,12 Marginaludvaskning: Andel udvasket ved tilførse l a f 1 kg N e kstra. (beregnet ved tilførse l p å 10 kg N/ ha ove r norm) (Sørensen & Børgesen, 2015) 19

20 Ét forsøg me d må lt udva skning fra afgasset gødning Re la tion m e lle m N udva skning og tilført tota l N m å lt i lysimeterforsøg med vårbyg i 1. å r e fte r tilførse l a f 100 kg uorganisk N/ha med både handelsgødning og husdyrgødning, JB4 (data fra Sørensen & Birkmose, 2002). Ud va skningsfa ktor for orga nisk N va r he r 18-25% i første å r. 20

21 La ng sig te t udva skning fra m ine ra lise re t organisk N: Dobbelt så høj som fra uorg a nisk N i g ød ning Vurderet ud fra beregninger med bl.a. FASSET modellen Udvaskning fra mineraliseret N er meget afhæ ngigt af mæ ngden af e fte ra fgrøde / vinte ra f- grøde 21

Effe kt a f bioforga sning på N udva skning beregnet i forskellige scenarier Efte r 10 å r: -1,0 til -2,7 kg N/ DE (le r og sa nd) Sandjord JB3. 75% TS fra g ylle i b la nd ing e r.

22 Effe kt a f bioforga sning på N udva skning beregnet i forskellige scenarier Efte r 10 å r: -1,0 til -2,7 kg N/ DE (le r og sa nd) Sandjord JB3. 75% TS fra g ylle i b la nd ing e r. 1år Fiske a ffa ld udnyt. kra v: 40% (det antages at fiske a ffa ld også kommer ubehandlet på jord, f.e ks. i g ylle ). 1. å r: 0 e ffe kt Re n Sv.g ylle (75%) Re n Kv.g ylle (70%) Dyb st. Kv.g ylle (67%) Fiske a f. Kv.g ylle (57%) Fiske a f. Sv.g ylle (65%) Sla g te ria f. Sv.g ylle (72%) Udnyttelseskrav i parentes 22

23 Hvis d e r a nve nd e s m a jse nsila g e tilføre s også me re tota l N dermed mere N udvaskning Tilførse l a f 12% vå d væ g t i ma jse nsila g e ind e hold e r: kg N per 100 kg N i gylle. Udnytte lse skra ve t til de tte N kun 40%. (20 kg N erstatter 8 kg N i handelsgødning) 23

24 Øget udvaskning ved afgasning sammen med energiafgrøder (majsensilage) Sandjord JB3 Udnyt. kra v ma js: 40% 25% majs Reference: ubehandlet gylle 25% majs 12% majs 12% majs Forhold på vådvæ gt basis Ma js N m e d i dyreenhed 0 e ffe kt a f afgasning når m a js-n udgør ca.10% af total N. Re n Sv.g ylle (75%) Re n Kv.g ylle (70%) 25majs Kv.g ylle (62%) 12majs Kv.g ylle (66%) 25majs Sv.g ylle (66%) Samme effekt med anden ny 12majs bioma sse. Sv.g ylle (71% udnytte lse skra v) 24

Ved N normer på økonomisk optimalt nive a u m ulig he d for yd e rlig re d uktion i udvaskning efter afgasning Hvis la nd m a nd m e d b iog a sg ylle re d uce re r

25 Ved N normer på økonomisk optimalt nive a u m ulig he d for yd e rlig re d uktion i udvaskning efter afgasning Hvis la nd m a nd m e d b iog a sg ylle re d uce re r tilført handelsgødning svarende til 8 kg N/DE (driftøkonomisk op tima lt): Opnås en yderligere reduktion i N udvaskning på: 1 kg N/ DE (le rjord) 1,8 kg N/DE (sandjord) 25

Konklusione r Med de nuvæ rende regler giver bioforgasning af organisk gødning både reduceret udvaskning på læ ngere sigt, samt mulig he d for me re tilg æ ng e lig t N til la nd ma nd.

26 Konklusione r Med de nuvæ rende regler giver bioforgasning af organisk gødning både reduceret udvaskning på læ ngere sigt, samt mulig he d for me re tilg æ ng e lig t N til la nd ma nd. Gødningsvirkning øget med 5-8 kg N/DE (lang sigt) Ved anvendelse af majsensilage som energiafgrøde i biogasanlæ g (12% vådvæ gt) forventes øget udvaskning i de første å r og ca 0 effekt af afgasning på læ ngere sigt. Tilførse l til b iog a sa nlæ g a f ny bioma sse N (f.e ks. hushold ning sa ffa ld ), d e r e lle rs norma lt ikke tilføre s landbrugsjord, kan medføre øget N udvaskning. 26

27 Ta k fo r opmæ rksomheden

Relaterede dokumenter

Kvælstofudvaskning og gødningsvirkning af afgasset biomasse

Kvælstofudvaskning og gødningsvirkning af afgasset biomasse Institut for Agroøkologi KOLDKÆRGÅRD 7. DECEMBER 2015 Oversigt Hvad har effekt på N udvaskning? Udvaskning målt i forsøg Beregninger N udvaskning