Institut for Plante- og Miljøvidenskab N udnyttelseseffektivitet som miljøindikator - målrettet regulering på output frem for input Lars Stoumann Jensen Professor i Jordfrugtbarhed og Recirkulering af Affaldsressourcer Institut for Plante- og Miljøvidenskab Københavns Universitet
Institut for Plante- og Miljøvidenskab Målrettet regulering på output frem for input Input Handelsgødning Husdyrgødning Atmosfærisk dep. Biologisk N-fiksering (bælgplanter) Jordens kvælstofpulje Udnyttelseseffektivitet Afgrødeudbytte Fjernet biomasse (fx til bioenergi) Tab Udledning til vandmiljø Fordampning Udnyttelseseffektivitet af kvælstof kan bestemmes simpelt ud fra udbytte/produkt: Høj udnyttelse en forudsætning for lav emission - Hvordan gør vi dette operationelt? Forslag til NUE indikator fra EU NEP Tab af kvælstof til miljøet kan (i nogle tilfælde) overvåges med målinger i dræn/vandløb, og kan bidrage til at spore årsag til problemet Høj udnyttelse kan blive vigtigt incitament for landmanden, da det er direkte koblet til produkt
Who are the EU Nitrogen Expert Panel? (www.eunep.com) Oene Oenema (President), Wageningen University Gilles Billen, Jussieu University Science Jan Willem Erisman, Louis Bolk Institute David Powlson, Rothamsted Hans Van Grinsven, PBL Lars Stoumann Jensen, Univ. Copenhagen Wieslaw Oleszek, IUNG Institute Michael Hamell, Dublin University Achim Dobermann, Rothamsted Mark Sutton, CEH Miguel Quemada, Technical Univ. Madrid Tara Garnett, Oxford University Wilfried Winiwarter, IIASA Jon Hillier, Aberdeen University Policy Practice Max Schulman, COPA COGECA Christian Palliere Fertilizers Europe Joachim Lammel, YARA Industry Tassos Haniotis (Vice-President), DG Agriculture Pierre Bascou, EU Commission DG Agri Tassos Haniotis, EU Commission DG Agri Claudia Olazabal, EU Commission DG Environment Giampero Genovese, EU Commission JRC Objective of the EU NEP is to contribute to improve Nutrient Use Efficiency (NUE) in food systems in Europe, through: communicating a vision and strategies on how to improve NUE in food systems in Europe generating new ideas, and recommending effective proposals and solutions bridge communication science community, EU/national policies & the food chain industry acting as a referee in controversial issues, and by communicating as authority
Institut for Plante- og Miljøvidenskab Concept of the nitrogen input output mass balance of mixed crop livestock systems
Nitrogen Use Efficiency (NUE) indicator Integrates information about three aspects: Resource use efficiency (NUE) Potential environmental Impacts (N surplus) Productivity level (N output) Robust and (relatively) easy-to-use, based on the mass balance NUE should be reported together with nitrogen output and nitrogen surplus: NUE = Outputs / Inputs N output = N yield in products N surplus = Inputs outputs So in principle, nothing new! The contextual framing and interpretation is novel
A graphical presentation in three steps: (i) NUE NUE = Output / Input Note: this is long-term, not marginal NUE. Includes use of soil N
A graphical presentation in three steps: (ii) N output OBS: Min. value depends entirely on system context Desired minimum productivity / N Output Note: to ensure overall agricultural resource ( ) efficiency
A graphical presentation in three steps: (iii) N surplus OBS: Max. value depends entirely on system context Desired maximum N surplus N surplus closely related to potential for environmental emissions
Field NUE example: Long-term winter wheat Broadbalk, Rothamsted, 1996-2012. Macdonald et al (unpublished) RA http://www.rothamsted.ac.uk/era
Farm gate NUE: Dairy farms, Netherlands, 1998-2013 N-surplus = 80 kg N/ha Oenema (2013) One dot is one farm; different symbols/colours mean different years
Country level NUE: Development over time, 1961-2009 One dot is one year data Data from Lassaletta et al (2014) / FAO-Stat
Country level NUE: Country comparison Each point represents a Member State (2004-2011) Means - Green: 12 new MS (EU-12), purple: 15 old (EU-15), orange: EU28,
Directions of change
NUE konceptets anvendelighed Forskelle i produktionssystem er afgørende (fx grøntsager vs. korn, vedvarende afgræsning vs. staldbaseret kvægprod.) både hvad angår optimum NUE indikatorer og data tilgængelighed Eksempel på forskellige trafik-lys grænser for NUE på forskellige bedriftstyper:
NUE konceptets anvendelighed Forskelle i produktionssystem er afgørende (fx grøntsager vs. korn, vedvarende afgræsning vs. staldbaseret kvægprod.) både hvad angår optimum NUE indikatorer og data tilgængelighed Eksempel på forskellige trafik-lys grænser for N overskud på forskellige bedriftstyper:
NUE konceptets anvendelighed NUE konceptet kan i princippet anvendes på mange forskellige skalaer mark, bedrift, region, land, globalt på specifikke produktkæder eller på sektor Hvis NUE konceptet kan etableres på mark/bedriftsniveau, så kan det kobles med NUE på hele fødevarekæden fokus også på udnyttelse i forarbejdning, distribution og hos forbrugeren
NUE konceptets anvendelighed Forskelle i produktionssystem er afgørende (fx grøntsager vs. korn, vedvarende afgræsning vs. staldbaseret kvægprod.) både hvad angår optimum NUE indikatorer og data tilgængelighed Helt afgørende for kvalitet og anvendelighed System-grænser og tids-horisont skal være veldefinerede Input og output data-kvalitet er afgørende Ændringer i jordpulje (mark) eller besætning (bedrift) er afgørende hvis fald i disse er høj NUE lav emission Farm Feed Fixation Precipitation Fertilizer Seed Field Herd Fodder & straw Manure from grazing Manure from stable Feeding loss Straw Surplus Manure Milk & animals Manure Cash crops (Ib Sillebak Kristensen et al.) Hvad skal der til Grønne regnskaber, bedriftsbalancer mv har jo allerede været anvendt/foreslået tidligere For planteavlsbedrifter (planteavl) vil det være relativt simpelt For husdyrbedrifter mere krævende Grænseværdier/afskæring for forskellige bedriftstyper / -former er hovedudfordring
Kan NUE konceptet anvendes på danske bedrifter? Placering i NUE diagrammet og allerbedst udviklingen over tid kan tjene som en base-line for bedriftens ressourceudnyttelse. NUE indikatoren har den stor fordel at landmanden samtidig har en egen økonomisk interesse i at opnå en høj ressource udnyttelse. Hvis NUE er høj (indenfor optimum) og lavt udvaskningstab kan dokumenteres (fx i form af dræn- eller vandløbsmålinger) så kunne det måske danne grundlag for større råderum? I så fald kunne NUE blive et vigtigt incitament for landmanden Der er behov for at afprøve konceptet på en gruppe pilot-ejendomme, nye/eksisterende data + at erhvervet går aktivt med Mulighed for at benchmarke mod andre landes jordbrugsproduktion, mod andre dele af fødevarekæden etc.