Beräkning av kväveförluster i ett lösdriftsstall i nordvästra Skåne slutrapport (Projekt nr 185)

Transkript

1 Beräkning av kväveförluster i ett lösdriftsstall i nordvästra Skåne slutrapport (Projekt nr 185) Christian Swensson, Fakulteten för Landskap, Trädgård och Jordbruk, område Lantbrukets Byggnadsteknik ( JBT ), SLU Alnarp Bakgrund Det finns en stor ambition i Skåne för att minska ammoniakavgång från djurstallar. För hela Sverige skall ammoniakavgången minska med 15%, räknat på 1995 års nivå, fram till och med år Motsvarande krav i Skåne är 20% minskning av ammoniakavgången mellan år 1995 och år 2010 (Skånes miljömål, 2003). Ammoniakavgången har minskat under senare år, tyvärr framförallt genom minskning av djurantalet. För Skånes del har länsstyrelsen lämnat på förslag på flera åtgärder som leder till minskning av ammoniakavgången (Bilaga 1). Projektet är ett av flera steg med målsättning att minska ammoniakavgången i lösdriftsstallar. Avsikten med denna förstudie är dels att testa en amerikansk metod att bestämma kväveförlusterna i ett kostall, dels att försöka fastlägga de verkliga kväveförlusterna i lösdriftsstallar det råder stor osäkerhet hur stor den egentligen är. Därefter vidtar arbetet med att utforma lämpliga åtgärder och strategier för att minska ammoniakavgången i lösdriftsstallar. Hypotes Kväveförlusterna (företrädesvis ammoniakavgången) i lösdriftstallar för mjölkkor överstiger 7% av kväve i träcken. Ammoniakavgången i stallar litteraturdata Ammoniakavgången i stall beror på flera faktorer, till exempel temperaturen i stallet, luftens rörelse i stallet, mängden urea i urinen som i sin tur beror på foderstaten för att nämna en del faktorer. Framförallt under nittiotalet har ammoniakmätningar genomförts i olika typer av stallar (Tabell 1 & 2). Tyvärr finns det inga standardiserade mätmetoder och ammoniakavgången kan anges per timme dag eller år, per djurenhet eller per ko. Som framgår av tabellerna är variationen i ammoniakemission inom och mellan olika stalltyper mycket stor. Generellt har lösdriftsstallar en större ammoniak emission jämfört med uppbundna stallar (Tabell 1 och 2).

2 Tabell 1. Ammoniakemission i olika typer av stallar, gram NH 3 per ko och dag. Typ av stall Monteny & Groot Monteny et al. Erisman, 1998 Koerkamp et al. (2002) gram NH 3 per ko och dag (1998) gram NH 3 per ko och dag Uppbundet 5-14 stall, gödsel i kulvert Uppbundet stall, fastgödsel Lösdrift, spalt Lösdrift, helt golv, lagring under golvet Lösdrift och 30 djupströbädd Life- ammonia (2002) gram NH 3 per ko och dag Ref. året Första försöksåret Tabell 2. Ammoniakemission i olika typer av stallar, gram NH 3 per LU (livestock unit) och dag. En livestock unit motsvarar en 500 kg:s ko. Typ av stall Groot Koerkamp et al. (1998) Gram NH 3 -N per LU och dag Amon et al., 2001, Gram NH 3 -N per LU och dag Ross et al., 2002 Gram NH 3 -N per LU och dag Uppbundet stall, gödsel i kulvert Uppbundet stall, fastgödsel Lösdrift, spalt Lösdrift och djupströbädd 25.2(England) 42.5 (Holland) 20.2 (Danmark) 28.0 (Tyskland) 6.2 (England) 21.4 (Holland) 11.8 (Danmark) 11.2 (Tyskland) Mätning av ammoniakavgången i naturligt ventilerade lösdriftsstallar för kor Mätning av ammoniakavgången i stallar med naturlig ventilation är inte lätt att genomföra. Bl.a. yttertemperatur och vindhastigheten kommer att påverka resultaten. I den första internationella Ammoniakkonferensen som genomfördes i Wageningen våren 2007 påpekades detta av flera forskare ( t.ex. Cnockart & Sonck, 2007; Muller et al., 2007). Flera försök har dock genomförts där man försökt fastställa ammoniakavgången (t.ex. Zhang et al., 2005)

3 I början av nittiotalet genomfördes en Farmtest i Danmark där inverkan av olika golv och gödselsystem på ammoniakavgången analyserades (Zhang et al., 2005). Ammoniakavgången beräknades genom att mäta ammoniakkoncentrationen och ventilationsflödet. Alla stallar var lösdriftsstallar med naturlig ventilation. I denna undersökning konstaterades som förväntat att vid ökad temperatur ökade ammoniakavgången. Typ av golv och utgödslingssystem hade stor inverkan på ammoniakavgången. Den lägsta ammoniakavgången fanns i stallar med helt golv. Beräkning av ammoniakavgången i stallar Det mest använda beräkningssättet i rådgivningssammanhang är att beräkna avgången som en procentsiffra av det kväve som beräknas finnas i färsk träck efter en balansberäkning. Mängden kväve som återfinns i träcken (faeces + urin), populärt uttryckt " under svans" hos en ko är en funktion av torrsubstansintaget * kvävehalten i fodret m.a.o tsintaget * råproteinhalten i fodret minus det som återfinns i mjölken och ansätts i kroppen. I tabell 3 och 4 finns de procentsiffror som anges vid beräkningar i Sverige (STANK) och Danmark. Tabell 3. Kväveförluster i stall för mjölkkor(stank, 1999) Typ av gödsel N förlust, % Fast 4 Klet 4 Flyt 4 Urin 4 Lösdriftstallar, flytgödsel 7 1 Djupströ 20 Tabell 4. Kväveförluster i stallar för mjölkkor i Danmark (Lantbrugets Rådgivningscenter, 2002). Stalltyp (danska benämningar) NH3-förluster, % Bindestald, grebning 5.0 Bindestald, riste 3.0 Sengestald, fast gulv 10.0 Senge, spalter + linespil 6.0 Senge, spalter + bagskyl 8.0 Senge, spalter+ringkanal 8.0 Dybstrøelse 6.0 Dybstr. + fast gulv 7.6 Dybstr., spalter+linespil 6.0 Dybstr.,spalter+bagskyl 6.8 Dybstr.,spalter+ringkanal 6.8 Trædeudmugning Janne Linder, SJV. Pers. Medd.

4 Försöksplan och genomförande Försöksgård I den första pilotundersökningen för att testa metoden utnyttjades en av Odling i Balans projektgårdar (/ access ). Gården är belägen i nordvästra i Skåne. Kostallet är ett lösdriftstall med naturlig ventilation. Korna går på spalt, gödseln transporteras via en tvärkulvert till en pumpbrunn där gödseln pumpas vidare till gödselbehållare. Utförande Mängden kväve och fosfor i färsk träck beräknas genom en balansberäkning (efter Moreira & Satter, 2006). 1. Kornas konsumtion fastställs för en grupp av kor. Metod endagars utfodringskontroll. 2. Kväve- och fosforinnehållet beräknas i foderstaren. 3. Kväve- och fosfor innehållet i mjölken beräknas och mjölkavkastningen fastställs (ordinarie provmjölkning). 4. Mängden kväve och fosfor i den färska träcken bestäms genom en balansberäkning. 5. N:P kvoten beräknas. Gödsel uppsamlas därefter i pumpbrunnen både på morgonen försöksdagen och på kvällen försöksdagen. Kväve och fosforinnehållet analyseras i gödseln vid Analycen, Kristianstad. Kväveförlusterna beräknas enligt dessa formler (efter Moreira & Satter, 2006). Kväveförluster, % av kväve i träcken (enligt pkt 1-5) = [1 (N:P gödsel /N:P träck )] * 100 Kväveförluster, gram N per dag = [1 (N:P gödsel /N:P träck )] * N träck Genomförande Registreringarna har skett vid två olika tillfällen första gången 1 augusti 2006 och andra gången 13 februari Väderleken vid det första tillfället kan karakteriseras som en typisk högsommar dag temperaturen var omkring grader Celsius på dagen, dock ganska blåsigt. Vädret vid andra tillfället 13 februari kan karakteriseras som en typisk skånsk vinterdag, mulet, lättduggregn och 1 plusgrad. Korna var installade hela dygnet under bägge provtagningstillfällena. Foder Mjölkkobesättningen utfodras med fullfoder. Vid blandning av fodret i fullfodervagnen vägs de olika foderslagen vid blandningen fullfodervagnen är utrustad med våg. Foderreceptet är beräknat av utfodringsrådgivare. Samma grundrecept har använts både i augusti och i februari månad. Besättningens foderanalyser har så långt som möjligt utnyttjats i beräkningarna. Mjölkproduktion Mängd mjölk och mjölkens proteinhalt har inhämtats från mejeriets ordinarie mjölkhämtning. Ett problem vid februariregistreringen var att 53 mjölkkor bara uppehöll sig i stallet under själva mjölkningen på grund av problem kroniska mastiter (Staph. Aureus).

5 Provtagning av gödsel Alla gödselprover togs från pumpbrunnen dvs. den brunn där all gödsel passerade på väg från stall till den stora flytgödselbehållaren. Proverna togs efter omrörning av pumpbrunnens innehåll. Resultat Registrering 1 I kostallet fanns det 221 mjölkande kor, 2 sinkor och 4 kvigor. Tabell 5. Tillförd mängd kväve per dag i kostallet 1 augusti Foder Kg Tshalt, % Kg ts Råprotein, Kväve, kg Ensilage 1 (10,6 MJ) ,5 Ensilage 2 (10,7MJ ,6 Halm (vete) ,1 HPmassa ,7 Lutad vete ,6 Spannmålskross ,4 Proteinblandning ,4 Summa tillförd mängd kväve 145,3 Tabell 6. Tillförd mängd fosfor per dag i kostallet 1 augusti Foder Kg Tshalt, % Kg ts Foforinnehåll, Fosfor, kg Ensilage ,2 Ensilage ,2 5,0 Halm (vete) ,6 0,3 HPmassa ,2 1,4 Lutad vete ,7 2,2 Spannmålskross ,7 2,0 Proteinblandning ,4 7,5 Summa tillförd mängd fosfor 19,5 Daglig leverans av mjölk var kg mjölk med proteinhalten 3,19 % och fosforhalten 0,9% (Swensson & Lindmark-Månsson, 2007). Mjölkproteinet beräknas innehålla 15,8% N. Det innebär att den dagliga exporten av kväve och fosfor i mjölk var 34,5 kg kväve och 6,2 kg fosfor.

6 Registrering 2 I kostallet fanns det 178 mjölkande kor och 11 kor i kalvningsboxar dvs. totalt 189 kor. Det fanns inga småkalvar i stallet. 53 mastitkor mjölkades men fanns på annan plats för att förhindra smittspridningen. Tabell 7. Tillförd mängd kväve per dag i kostallet 13 februari 2007 Foder Kg Tshalt, % Kg ts Råprotein, Kväve, kg Ensilage, 1:a , ,0 skörd Ensilage, 3:e skörd , ,9 Majsensilage ,9 Halm ,9 HP-massa ,7 Vetekross ,8 Proteinblandning , ,8 Summa tillförd mängd kväve 108,1 Tabell 8. Tillförd mängd fosfor per dag i kostallet 13 februari Foder Kg Tshalt, % Kg ts Fosforinnehåll, Fosfor, kg Ensilage, 1:a skörd , ,9 1,5 Ensilage, 3:e skörd , ,7 Majsensilage ,4 1,22 Halm ,6 0,2 HP-massa ,2 0,86 Vetekross ,7 2,9 Proteinblandning , ,5 Summa tillförd mängd fosfor 13,9 I kostallet producerades 5855 kg mjölk med en proteinhalt på 3,31% och 0,9% fosfor. Det innebär att den dagliga exporten av kväve och fosfor i mjölk var 30,6 kg kväve och 4,1 kg fosfor. Kväve och fosfor bakom svans för hela besättningen och per ko Registrering 1 (augusti 2006) Kväve bakom svans: 145,3 kg N 34,5 kg N = 110 kg N, 0,50 kg N per ko och dag Fosfor bakom svans: 19,5 kg P 6,2 kg P = 13,3 kg P, 0,060 kg P per ko och dag Innebär på årsbasis; kväve 365 dagar * 0,50 kg N = 182,5 kg N och 21,9 kg P

7 Registrering 2 (februari 2007) Kväve bakom svans: 108, 1 kg N 30,6 kg N * (1-53/189) = 86,1 kg N, per ko 86,1/136 = 0,63 kg N per ko och dag Fosfor bakom svans: 13,9 kg P 4,1(1-53/189) kg P = 11 kg P, per ko 11/136= 0,08 P per ko och dag Innebär på årsbasis; kväve 365 dagar * 0,63 kg N = 230 Kg N och 25,9 kg P. N och P i gödselprover Registrering 1 (augusti 2006) Analys av gödsel i pumpbrunnen Ts-halt % N, gram per kg ts P, gram per kg ts Morgon 7, Kväll 7, Registrering 2 Ts-halt % N, gram per kg ts P, gram per kg ts Morgon 6, Kväll 7, Kväll (omrörning) 6, N förluster genom kvotberäkning Registrering 1 N:P-kvot gödsel var 6,1 (kvällsprovtagning), N:P-kvot träck var 8,3 Kväveförlusterna beräknas enligt denna formel [1 (N:P gödsel /N:P träck )] * 100 (efter Moreira & Satter, 2006) Kväveförluster, % av kväve i träcken = [1 (6,1/8,3)]*100 = 24,1 % Kväveförluster, gram N per dag = [1 (N:P gödsel /N:P träck )] * N träck = [1-(6,1/8,3) * 500 = 132 gram per ko och dag Registrering 2 N:P-kvot gödsel var 6,7 (kvällsprovtagning), N:P-kvot träck var 8,9 Kväveförluster, % av kväve i träcken = [1 (6,7/8,0)]*100 = 16,25 % Kväveförluster, gram N per dag = [1 (N:P gödsel /N:P träck )] * N träck = [1-(6,1/8,3) * 500 = 167 gram per ko och dag

8 Diskussion och slutsatser De procentuella kväveförlusterna var vid båda mättillfällena högre än 7% dvs. än den siffra som används av STANK. Med andra ord förkastades hypotesen. Jämfört med de amerikanska resultaten var kväveförlusterna lägre räknat i procent, däremot var de amerikanska vintervärdena lägre i absoluta tal (Tabellerna 9 och 10). Tabell 9. Jämförelse egen undersökning och resultat från Wisconsin, mätningar under sommaren (Moreira & Satter, 2006). Sommar 2001, Wisconsin Sommar 2002, Wisconsin Sommar 2006, Skåne Temperatur, * 23 grader Celsius Råproteinhalt 19,2 18,5 18,4 foderstat Kväveförlust, 239* 257* 132 gram per dag Kväveförlust, % 41* 48* 24 * medeltal Tabell 10. Jämförelse egen undersökning och resultat från Wisconsin, mätningar under vintern (Moreira & Satter, 2006). Vinter 2003, Wisconsin Vinter 2007, Skåne Temperatur, grader Celsius Råproteinhalt 19,3 17,8 foderstat Kväveförlust, gram per dag Kväveförlust, % * medeltal Temperaturförhållandena var ganska likartade i de bägge undersökningarna, både på sommaren och vintern. Råproteinhalterna i foderstaterna var i högre i de amerikanska foderstaterna. Det amerikanska kostallet hade hela golv som skrapades. Råproteinhalten i foderstaterna kombinerat med utgödslingssystem indikerar att kväveförlusterna borde vara större i den amerikanska undersökningen. Möjliga felkällor Förutom rena analysfel i både foder och gödsel och att proverna inte varit representativa kan det komma både kväve- och fosforföroreningar från strö och diskmedel som kan påverka resultatet. I den svenska undersökningen är det svårt att tro att sådana föroreningar har någon avgörande betydelse. Slutsatser Kväveförlusterna i lösdriftsstallar för kor är betydligt högre än de förlusthkoefficienter som bland annat används i STANK. Kväveförlusterna är temperaturberoende.

9 Referenser Cnockert, H. & Sonck, B Study of the distribution pattern of the ammonia concentration inside a naturally ventilated dairy house. In; Ammonia Conference abstract book (Eds G-J. Monteny, E.Hartung, M. van der Top & D. Starmans. First Ammonia Conference, Ede. Wageningen Academic Publishers. Länsstyrelsen i Skåne Skånes Miljömål och Miljöhandlingsprogram, Skåne i utveckling nr 2003:62, Moreira, V.R., & Satter, L Effect of scraping frequency in a freestall barn on volatile nitrogen loss from dairy manure. Journal of Dairy Science 89: Muller, H._J., Möller, B. & Gläser, M Determination of ammonia emission from naturally ventilated animal houses. In; Ammonia Conference abstract book (Eds G-J. Monteny, E.Hartung, M. van der Top & D. Starmans. First Ammonia Conference, Ede. Wageningen Academic Publishers. Swensson, C Kan råproteinhalten i mjölkkofoderstater användas som parameter i modellberäkningar av ammoniakavgång från kostallar? Rapport nr 7054-P, Svensk Mjölk. Swensson, C Examples of dairy cow diets to high yielding dairy cows, fed for decreased ammonia emission. In; Ammonia Conference abstract book (Eds G-J. Monteny, E.Hartung, M. van der Top & D. Starmans. First Ammonia Conference, Ede. Wageningen Academic Publishers Swensson, C. & Lindmark-Månsson, H The prospects of obtaining beneficial mineral and vitamin content in cow s milk through feed. Journal of Animal and Feed Sciences 16, Suppl.1, Zhang, G., Strøm,J.S., B. Li,B., Rom, H.B., Morsing, S., P. Dahl, P. & Wang,C Emission of Ammonia and Other Contaminant Gases from Naturally Ventilated Dairy Cattle Buildings. Biosystems Engineering, 92:

10 Bilaga 1 Källa: Skånes Miljömål och Miljöhandlingsprogram, Skåne i utveckling nr 2003:62, Länsstyrelsen i Skåne.

11 Bilaga 2 Kväve och fosfor från foder 1 augusti Foder Mängd kg ts Råprotein, Fosfor, Mängd kväve, kg Mängd fosfor, kg Ensilage,rundbalar ,5 1,2 Ensilage, 1:a ,2 45,6 5,0 skörd HP-massa ,4 10,7 1,4 Halm ,1 0,3 Lutad vete ,7 10,6 2,0 Spannmålskross ,7 11,4 2,2 Premix ,5 56,4 7,5 Total mängd ,3 19,5 Kväve och fosfor från foder 1 augusti Foder Mängd kg ts Råprotein, Fosfor, Mängd kväve, kg Mängd fosfor, kg Ensilage, 1:a ,9 15,0 0,69 skörd Ensilage, 3:e ,9 0,20 skörd Majsensilage ,4 7,9 1,22 HP-massa ,2 6,8 0,9 Halm ,6 0,9 0,2 Vetekross ,7 15,8 2,9 Premix ,8 6,5 Total mängd ,9