Kan råproteinhalten i mjölkkofoderstater användas som en parameter i modellberäkningar av ammoniakavgång från kostallar?

Rapport nr 7054-P 2005-04-21 Kan råproteinhalten i mjölkkofoderstater användas som en parameter i modellberäkningar av ammoniakavgång från kostallar? Christian Swensson Svensk Mjölk Forskning Telefon 0771-191900 E-post fornamn.efternamn@svenskmjolk.se

Kan råproteinhalten i mjölkkofoderstater användas som en parameter i modellberäkningar av ammoniakavgång från kostallar? Förord Föreliggande rapport är resultatet av ett arbete finansierat av Naturvårdsverket. Undertecknad har sammanställt rapporten. Ett speciellt tack till Ann-Kristin Ekstorm, Svensk Mjölk som tagit fram Ramstatistiken och lämnat synpunkter på avsnittet om Ramstatistik. Ett stort tack till Anders H Gustafsson som har granskat det första manuskriptutkastet och har lämnat värdefulla synpunkter. Tack även till Håkan Staaf, Naturvårdsverket, Sven Strömberg, SCB och Janne Linder, SJV, för intressanta diskussioner och värdefulla synpunkter, Lund 2005-04-21 Christian Swensson Svensk Mjölk Forskning, Lund 2

Innehållsförteckning Kan råproteinhalten i mjölkkofoderstater användas som en parameter i modellberäkningar av ammoniakavgång från kostallar?... 2 Förord... 2 Sammanfattning... 4 Projektets syfte... 5 Målsättningar... 5 Inledning... 5 Bildning av ammoniak från kogödsel... 5 Kväve i gödsel... 5 Ammoniakavgång från stallar... 6 Hydrolys av urea... 6 Vilket är viktigast, den totala mängden urea eller ureahalten i urinen?... 7 Förutsägelse av urinvolymen hos mjölkkor... 8 Bestämning av kväveutsöndringen i urinen... 8 Råproteinhaltens i foderstaten betydelse för kvävemängden i urinen - genomgång av försöksdata... 9 Försökt 1 (Frank & Swensson (2002)... 9 Försök 2 (Frank et al., 2002)... 10 Försök 3 (Ohlsson & Kristensen, 1998)... 10 Beräkning av mängden kväve i urinen data från försök 1... 10 Beräkning av mängden kväve i urinen data från försök 2... 11 Beräkning av mängden kväve i urinen och jämförelse med uppmätta värden data från försök 3... 11 Ammoniakemissioner i stallar - litteraturdata... 12 Beräkning av ammoniakavgången i stallar... 13 Ammoniakavgång - jämförelse mellan STANKS emissionsfaktor och försöksresultat... 14 Tilldelning av råprotein till svenska mjölkkobesättningar - RAMSTATISTIK... 15 Jämförelse med kvävebalansberäkningar i STANK... 16 Mjölkekonomi och råproteinhalten... 16 Ändring av ammoniakens emissionsfaktor i mjölkkostallar och påverkan på nationell nivå... 17 Diskussion... 19 Svaga punkter i ammoniakberäkningarna för mjölkkor... 21 Slutsatser... 21 Fördelar och nackdelar med olika sätt att beräkna ammoniakavgången i kostallar... 22 Procentuell avgång av mängden totalkväve i gödseln... 22 Beräkning av ammoniakavgången med hjälp av råproteinhalten... 22 Fördelar... 22 Nackdelar... 22 Beräkning av ammoniakavgången med hjälp av AAT och PBV (ekv. 10)... 22 Nackdelar... 23 Förslag... 23 Referenser... 24 3

Sammanfattning Detta projekt syftar till att ta fram ett kunskapsunderlag som svarar på frågan huruvida indikatorn foderstatens råproteinhalt är en parameter som kan användas i modellberäkningar av ammoniakavgång från stallar och huruvida den kan användas som indikator för att följa upp de miljömål som rör ammoniakemissioner från jordbruket. Tillvägagångssättet har varit dels en relevant litteraturstudie, genomgång av svenska och danska försöksdata och en genomgång av råproteinutfodringen inom mjölkproduktionen med hjälp av Ramstatistik. Litteraturstudien visar att en av de viktigaste faktorerna för att bestämma potentialen för ammoniakavgång i stallar är koncentrationen av urea i urinen. Denna bestäms dels av kons förmåga att utnyttja foderstatens innehåll av kväve dels av urinvolymen. Kons förmåga att utnyttja foderstatens innehåll av kväve beror om den mikrobiella syntesen i våmmen är optimal dvs våmmikroberna har både tillgång på kväve i våmmen och energi till våmmikroberna. Våmmikroberna kan dock inte tillgodose den högavkastande kons hela näringsbehov, resterande proteinbehov tillgodoses av våmstabilt protein. Obalans mellan tillgängliga kväveföreningar och energi för våmmikroberna kan medföra att ureainnehållet i urinen ökar. Även överskott av våmstabilt protein kan medföra ökad mängd urea i urinen. Foderstater med ett överskott av mineraler kan ge ökad urinvolym vilket sänker halten urea i urinen. En genomgång av försöksdata visar att mängden kväve i urinen stiger vid ökad råproteinhalt. Det finns flera ekvationer med kons kväveintag per dag som ingångsparameter per dag som kan användas för att beräkna kvävemängden i urinen. Den bästa förutsägelsen beräknas dock av en ekvation som även tar hänsyn till fördelning mellan våmstabilt och icke våmstabilt protein. Foderstatens råproteinhalt har dock ett stort samband med kvävemängden i urinen. Tillgängliga svenska försöksdata indikerar att ammoniakavgången ökar med ungefär 30% per procentenhets ökning av foderstatens råproteinhalt. Beräkning enligt Stanks emissionsfaktor ger en ökning av ammoniakemissionen med 10-15% per procentenhets ökning av foderstatens råproteinhalt Ramstatistiken (680 besättningar) visar att medelråproteinhalten i svenska mjölkkofoderstater är omkring 17 %. Det finns ett positivt samband mellan besättningarnas medelråproteinhalt och mjölkavkastning. Försöksdata indikerar att kväveförlusterna - ammoniakavgång - i mjölkkostallar är omkring 6% dvs högre än vad som anges i STANK för uppbundna mjölkkobesättningar. Det kan inflikas att emissionsfaktorerna som används i STANK är troligen lägst eller bland de lägsta i världen när det gäller att beräkna emissionen i mjölkkobesättningar. Användning av Ramstatistik ger möjlighet att basera beräkningen på ammoniakemissionen på foderstaternas råproteinhalt. Detta bör medföra en bättre förutsägelse av den verkliga emissionen. Det ger också en möjlighet att följa utvecklingen av besättningarnas medelråproteinhalt. Mycket talar för att den kommer att vara stigande på grund av fortsatt högre mjölkavkastning i svensk mjölkproduktion. På nationell nivå innebär det att ammoniakemissionen underskattas med cirka 1% vilket motsvarar cirka 500 ton ammoniak Det bör betonas att bestämma ammoniakemissionen i mjölkkostallar är svårt, att avgången bestäms av en mängd fysikaliska faktorer och att det fattas forskning inom området. 4

Projektets syfte Att minska jordbrukets ammoniakutsläpp är viktigt för miljömålen Ingen övergödning och Bara naturlig försurning. Detta projekt syftar till att ta fram ett kunskapsunderlag som svarar på frågan huruvida indikatorn foderstatens råproteinhalt är en parameter som kan användas i modellberäkningar av ammoniakavgång från stallar och huruvida den kan användas som indikator för att följa upp de miljömål som rör ammoniakemissioner från jordbruket. Målsättningar 1) Genom en uppdaterad litteraturstudie (nationell och internationell) i vetenskapliga publikationer redovisa och presentera de studier som belyser sambandet mellan råproteinhalten i mjölkfoderstater och kornas utsöndring av kväve i träck och urin. 2) Att diskutera möjligheter/problem med att använda foderstatens råproteinhalt som en parameter när ammoniakavgången beräknas från stall. I detta arbete används data och erfarenheter från olika foderstater som registrerats i Svensk Mjölks IndividRam. Individramprogrammet används för foderstatsberäkning i hela landet och för olika typer av mjölkkobesättningar. Råproteinhalten framgår av foderstaterna i Individram. Inledning Cirka 85 % av ammoniaknedfallet i Sverige kommer från jordbrukssektorn framförallt från gödselhanteringen (SCB, 2003). Nedfallet av ammoniak kan antingen vara i form av torrdeponering ammoniakgas - eller våtdeponering (Asman et al., 1998).Våtdeponering innebär att ammoniakgas reagerar med t.ex. svavelsyra och bildar små vätskedroppar som kan transporteras mycket långt. Nedfall av ammoniak från luften kan medföra följande problem: Bidrar till övergödningen av vattendrag, sjöar och hav. Övergödningen kan medföra algblomning i sjöar (SJV, 1997). Försurning. Ammonium som tillförs marken med gödsel eller genom mineralisering av organisk substans, omvandlas som regel till nitrat nitrifikation. Detta sker med hjälp av nitrifikationsbakterier. Nitrifikationen producerar två vätejoner per ammoniumjon och har således en försurande verkan i marken (SJV, 1997). Det finns även undersökningar som tyder på att utsläpp av växthusgaser ökar vid nedfall av ammoniakföreningar (ammoniumsulfat). Lokalt kan utsläpp av ammoniak påverka växter negativt (torrdeponering) (Asman et al.,1998). Slutligen redan på 1800-talet kände man till ammoniaknedfallet från luften (Bussink & Oenema, 1998). Då ansågs det inte vara ett problem - tvärtom betraktade man nedfallet som ett gödselmedel. Med andra ord handlar det om att återställa balansen. Bildning av ammoniak från kogödsel Kväve i gödsel Gödsel består av en blandning av urin och träck. Tumregeln är att lite mindre än hälften av kvävet återfinns i träcken och resten av kvävet i urinen (Salomonsson, 2002). Träcken innehåller framförallt osmälta foderrester, osmälta cellväggar från våmbakterier, mikrobceller från tarmen och andra metaboliska rester av enzymer, epitelceller m.m. Träckens 5

innehåll av torrsubstans varierar mellan 15-30 %, normalt värde för mjölkkor är 15% (Salomonsson, 2002; SJV, 1995). Kvävet i träcken är organiskt bundet kväve. I urinen återfinns restprodukter från kvävemetabolismen. Den största andelen utgörs av urea, andra ämnen är allantoin, ammoniak, kreatinin, kreatin, urinsyra och hippursyra. Ammoniak i kostallar bildas i huvudsak från urea (urinämne) i urinen hos nötkreaturen (ekv. 1). Mängden urea i urinen har mycket starkt samband med kons intag av kväve med andra ord råprotein. Ett för stort intag av råprotein medför att våmmikroberna inte kan ta hand om kvävet och det kommer att omvandlas till urea i levern och en stor del av detta kväve kommer att utsöndras via urinen. Urea ett annat namn är urinämne kommer i kontakt med enzymet ureas, varvid urinämnet snabbt att omvandlas till ammoniak: CO(NH 2 ) 2 + 3 H 2 O 2NH 4 + + HCO 3 - + OH - 2NH 3 + CO 2 + 2H 2 O (1) Ammoniak och ammonium står i jämvikt med varandra enligt formel 2: NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH (2) Ammoniakavgång från stallar Ammoniaknedfallet sker framförallt i form av ammoniumjoner, NH 4 +. Processen i formel 2 kan påverkas av flera faktorer: NH 4 + (ads) NH 4 + (aq) NH 3 (aq) NH 3 (g) (3) Högre ph, Högre temperatur Ökad vindhastighet kommer att driva processen åt höger. Hydrolys av urea Som ekvation 1 visar är den viktigaste komponenten för avgången av ammoniak innehållet av urea i urinen. Vid hydrolys av urea bildas bland annat ammoniak (ekv. 1). Hydrolysen av urea katalyseras av enzymet ureas. Ureas produceras av mikrober som förekommer rikligt i träck och därmed på ytor som är nedsmutsade av träck (Ketelaars & Rap, 1994). Aktiviteten hos ureas är temperaturberoende. Ovanför fryspunkten är hydrolysen mycket snabb. Enligt Muck & Steinhus (1981) har all urea från urin som fallit ned på gödselbemängt golv hydrolyserats efter 1 dag och Elzing & Monteny (1997a) har visat att all urea från urin som fallit på gödselbemängt spaltgolv har omvandlats efter drygt två timmar när temperaturen har varit över 10 plusgrader. Under praktiska förhållanden är alltså ureasaktiviteten mycket hög och inte den begränsande faktorn (Monteny & Erisman, 1998). 6

Vilket är viktigast, den totala mängden urea eller ureahalten i urinen? Enligt Elzing & Monteny (1997) sker nedbrytning av urea enligt en Michaelis-Menten ekvation d[u] dt där = -S m * [U] K m + [U] (4) [U] = Urea koncentration, mol m -3 -S m = Maximal nedbrytningshastighet vid höga ureakoncentrationer, mol*m -3 s -1 K m = Michaelis konstant, mol m -3 t = tid, s d[u] dt benämns ofta som ureas aktivitet (Monteny et al. 1998). När t = 0 är [U t ] lika med urea koncentrationen i urinen. Ureakoncentrationen i urinen är naturligtvis både beroende av den totala mängden producerad urea som kon producerar och urinvolymen. I litteraturen påpekas ofta, att utfodring med rätt balans mellan protein och energi en av de effektivaste åtgärderna för att sänka ammoniakavgången från kor (Aaes, 2002). Detta minskar kväveinnehållet eller egentligen mängden urea i urinen. Detta kan åstadkommas genom att blanda vallfoder med högt proteininnehåll med foder som har ett lägre proteininnehåll och mer tillgänglig energi, till exempel majs. Konsekvensen av ekvation 4 är att en annan möjlighet är att späda ut urinen, dvs. öka urinvolymen. Enligt Whitehead (1995) varierar urinvolym och frekvensen av urineringar stort hos kor (Tabell 1) Tabell 1. Urinvolym och urineringsfrekvensen hos kor (Whitehead, 1995) Urinvolym, Urineringsfrekvens, liter per dag gånger per dag 10-40 8-12 Det är naturligtvis många faktorer som påverkar urinvolymen, till exempel kons mjölkavkastning och foderstaternas innehåll av mineraler. De Boer et al. (2002) har i ett holländskt försök konstaterat att kor som fick foderstater med stort innehåll av gräsensilage urinerade 35 liter per dag jämfört med kor som fick foderstater med stort innehåll av majsensilage. Kor som fick majsfoderstater urinerade i snitt 22 liter per dag. Förklaringen till detta var att gräsensilaget innehöll en större mängd mineraler, framförallt Na och K jämfört med majsensilage. Njurarna tar hand om ett eventuellt mineralöverskott men kan bara koncentrera mineralerna i urinen till en viss gräns. Foderstater med högt mineralinnehåll kommer att medföra att korna dricker och urinerar mer för att göra sig av med mineralerna (de Boer et al. 2002). Monteny et al. (2002) drar slutsatsen från undersökningen att lantbrukarna kan minska 7

ammoniakemissionen genom att gå från majsdominerade foderstater med höga OEB 1 värden till gräsdominerade foderstater med låga OEBvärden. Förutsägelse av urinvolymen hos mjölkkor För att kunna beräkna koncentrationen av urea i urinen måste man känna till kons dagliga produktion av urin - urinvolymen. Produktionen av urin beror på flera faktorer, de viktigaste är intaget av N och mineralerna Na och K och mjölkproduktionen. I en holländsk undersökning har man utnyttjat data från utfodringsförsök på kor för att ekvation som förutsäger urinvolymen (Bannink et al. 1999). Följande ekvation ansågs förutsäga urinvolymen bäst (ekv. 5): U vol = 1,3441 + DMI + (1,079 * Na% + 0,5380 * K% + 0,1266*N% ) - u Mjölk * (0,126+0,0275 * MP%) (5) där U vol = urinvolym, kg per dag DMI = torrsubstansintag Na% = % av Na i foderstaten K% = % av K i foderstaten N% = % av N i foderstaten U Mjölk = mjölkproduktion, kg mjölk per dag MP% = % protein i mjölken Bestämning av kväveutsöndringen i urinen I litteraturen finns det beskrivningar på olika sätt att beräkna kvävemängden i urin. Enligt Kebreab et al. (2001) är det ett linjärt förhållande mellan kvävemängden i urin och ammoniakavgången. Det är också ett samband mellan mjölkurea och mängden kväve i urinen. Både Castillo et al. (2000) och Kebreab et al. (2001) fann ett exponentiellt samband mellan kväveintaget 2 och mängden kväve i urinen. N urin = 30.4*(e 0.0036Nintag ) (Castillo et al., 2000) (6) N urin = 0.0052*(N intag ) 1.7 (Kebreab et al., 2001) (7) Kohn et al. (2002) beräknade mängden kväve i urinen från MUN "milk urea nitrogen". MUN kan beräknas från mjölkurea som; 28/60 * mjölk urea. N urin = 0,026*BW * MUN (Kohn et al., 2002 ) (8) * = mg/dl Rent teoretiskt bör man veta fördelningen mellan våmstabilt protein och icke-våmstabilt protein i våmmen och tillgången på energi för våmmikroberna för att kunna beräkna hur mycket kväve som utsöndras i urinen. Både det nordiska och det holländska fodervärderingssystemet tar hänsyn till detta (Madsen, 1985; Madsen et al., 1995; Tamminga et al., 1994). De Boer et al. (2002) beräknade kväveutsöndringen i urinen enligt ekv. 9; 1 OEB, används i den holländska fodervärderingen. Jämförbart med PBVi den svenska fodervärderingen för mjölkkor (Salomonsson et al., 2002. 2 Kväveintag inom intervallet 300-600 gram per dag 8

N urin = (OEB + DVE foderstat )/6,25 - mjölkproteinproduktion/6,38 (9) där OEB = Balansen mellan möjlig mikrobiell proteinproduktion i våmmen från icke våmstabilt protein och tillgänglig energi för våmmikroberna (jmf PBV) DVE = Smältbart protein i tunntarmen, består av mikrobprotein och våmstabilt protein 6,25 och 6,38 används för att omvandla protein till kväve. Genom att "översätta" ekv. 9 till det nordiska AAT/PBV-systemet får man följande ekvation (Madsen et al., 1995). Både den holländska och den nordiska proteinvärderingen baserar sig på samma principer. N urin = [(PBV foderstat + AAT foderstat )/6,25 ] N mjölk (10) Råproteinhaltens i foderstaten betydelse för kvävemängden i urinen - genomgång av försöksdata Resultat av tre nordiska försök är utgångspunkten för att validera och beräkna kvävemängden i urin med hjälp av ekvation 10. Försökt 1 (Frank & Swensson (2002) Detta försök utfördes på Mellangård, Alnarp. Fem olika foderstater, A, B, C, D och E jämfördes i försöket (Bilaga 2). Försöket var upplagt som en romersk kvadrat med 20 Holsteinkor i andra eller senare laktation. Stallet har individuell utfodring av alla fodermedel med hjälp av utfodringsvagnar. Grovfodret utfodrades två gånger dagligen och kraftfodret fyra gånger dagligen. Foderrester vägdes varje morgon. Ammoniakavgången bestämdes med en metod som beskrivs av Andersson (1994). Foderstaterna A, B och D hade höga råproteinhalter (17 %) av det totala ts-intaget och foderstaterna C och E hade låga proteinhalter (Tabell 2). Tabell 2. Total mängd av konsumerade näring i de olika foderstaterna (Frank & Swensson, 2002) Behandling A B C D E % råprotein 17 16.6 13.1 17 13.5 Torrsubstans, kg 20.3 20.4 19.9 20.3 19.1 Råprotein, g 3451 3387 2615 3448 2572 Fett, g 893 855 587 911 602 NDF, g 7252 6496 6744 6941 6475 Stärkelse, g 3035 3000 3990 2654 3808 AAT 1,g 2040 1906 1692 1861 1633 PBV 2, g 133 366-173 449-122 Energi, MJ 244 239 234 238 225 1 Aminosyror absorberade i våmmen (Madsen, 1985) 2 Protein balansen i våmmen (Madsen, 1985) Två olika slag av koncentrat tilldelades beroende på mjölkavkastning. Grundkraftkraftfodret bestod av spannmål och den andra av olika proteinfodermedel. I foderstat A användes ett 9

kommersiellt fodermedel. I foderstat B och C användes som proteinfodermedel en blandning bestående av ärtor, värmebehandlad rapsmjöl och rapsexpeller, drav och torkad betfiber. I foderstaterna D och E inkluderades också linfrökaka. Grovfodret var basen i foderstaten och kraftfodret tilldelades efter mjölkavkastning. En mer detaljerad försöksbeskrivning återfinns i Frank & Swensson (2002). Försök 2 (Frank et al., 2002) Detta försök utfördes också på Alnarps Mellangård. Två foderstater beräknades med olika råproteininnehåll och PBVvärden. Foderstaten med högt råproteinhalt höll omkring 19% (H) och foderstaten med låg råproteinhalt hade en råproteinhalt på cirka 14%(L). Två utfodringsprinciper jämfördes dessutom, separat utfodring (S) och fullfoder (M). Foderstaterna jämfördes i en romersk kvadrat. 8 Holsteinkor i början eller i mitten av laktationen användes. En detaljerad försöksbeskrivning återfinns i Frank et al. (2002) Försök 3 (Ohlsson & Kristensen, 1998) Den övergripande målsättningen av denna danska undersökning var att maximera kväveffektiviteten på mjölkgårdar. Utfodringsförsöket bestod av sex olika delar, varje del hade tre olika behandlingar. Antalet kor i de olika leden var 8 eller 9. Utsöndringen av kväve i faeces och urin bestämdes hos 4 olika kor i varje behandling. En detaljerad beskrivning av försöksuppläggningen återfinns Ohlsson & Kristensen (1998). Tabell 3. Innehåll av råprotein, AAT, PBV och kväve i foder, mjölk, faeces och urin per ko och dag( Modifierad från Ohlsson & Kristensen,1998). Behandling Råprotei n % AAT g/ko och dag PBV g/ko och dag g N /ko och dag Foder Mjölk Faeces Urin 1 11.1 1555-660 345 123 161 55 2 12 1705-527 349 128 158 63 3 14.8 1454 50 380 143 155 91 4 12.1 1631-483 382 122 154 74 5 13.2 1752-314 418 144 211 68 6 13.1 1686-295 433 137 183 73 7 14.5 1746-81 446 161 196 88 8 16.1 1701 129 465 157 202 122 9 16.2 1797 103 498 158 174 132 10 17.4 1880 217 508 171 183 131 11 17.5 1897 268 558 172 184 163 12 18.3 2000 346 600 176 192 190 Beräkning av mängden kväve i urinen data från försök 1 Från ekvationerna 5, 6, och 10 erhölls följande värden på mängden kväve i urinen vid användandet av kväveintaget enligt Frank & Swensson (2002) (Tabell 4). 10

Tabell 4.Beräkning av urinkväve, g N/ ko och dag,ekvationer. 1, 2, 3 and 5. Indata från Frank & Swensson (2002). Beh. Kväveintag, g N/ko och dag Beräknad kvävemängd i urinen, g N/ko och dag Ekvation nr 10 (6) (7) (10) A 552 222 239 173 B 542 214 231 189 C 418 137 149 80 D 552 222 238 190 E 412 134 145 71 Alla ekvationer ger samma rangordning av mängden urinkväve i förhållande till kväveintaget. Ekv. (10) ger ett lägre värde av urinkväve jämfört med övriga ekvationer. Ekv. (10) har också större skillnader mellan låga och höga värden. Beräkning av mängden kväve i urinen data från försök 2 Från ekv. (10) beräknades mängden urinkväve. Tabell 5. Beräkning av urinkväve med hjälp av ekv. (10), gram N per ko och dag. Data från Frank et al. (2002). Beh. Kväveintag, gram per ko och dag Beräknad mängd urinkväve, gram per ko och dag LS 409 55 13% LM 446 81 18% HS 563 207 37% HM 601 235 39% Beräkning av mängden kväve i urinen och jämförelse med uppmätta värden data från försök 3 Mängden urinkväve per ko och dag är övervärderade av ekv. (6) och (7) (Tabell 6). Ekv. (10) har en mindre avvikelse mellan uppmätta värden beräknade värden. Korrelationskoefficienten var 0,96 mellan dessa värden (d och e, tabell 6). Ekv. (10) fungerar bättre som prediktor av mängden urinkväve vid en jämförelse av de olika ekvationerna. 11

Tabell 6. Beräkning av urinkväve med hjälp av ekv. (5. Ekv(6) och ekv. (8), gram N per ko och dag. Data från Ohlsson & Kristensen (1998). Jämförelse med uppmätta värden av mängden urinkväve per ko och dag (Ohlsson & Kristensen,1998). Beh. Beräknad kvävemängd i urinen, g N/ko och dag Kväve i urin per ko och dag (från tabell 3) Jämförelse Jämförelse Ekv. (5) Ekv. (6) Ekv. (9) a b d e e- d e - a 1 105 107 20 55 35 50 2 107 109 61 63 3 43 3 119 126 98 91-7 21 4 120 128 62 74 12 38 5 137 149 86 68-18 50 6 145 158 86 73-13 47 7 151 166 105 88-17 73 8 162 178 136 122-14 50 9 183 200 146 132-14 61 10 189 207 166 131-34 68 11 227 243 174 163-11 68 12 264 275 199 190-9 69 Slutsatsen från dessa beräkningar är att ekv. 10, skapad från ekv. 9 har en bättre överensstämmelse med den verkliga mängden urinkväve. Ammoniakemissioner i stallar - litteraturdata 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 7 och 8). Tabell 7. Ammoniakemission i olika typer av stallar, gram NH 3 per ko och dag. Typ av stall Monteny & Groot Koerkamp et Monteny et al. Erisman, 1998 gram NH 3 per ko och dag al. (1998) (2002) gram NH 3 per ko och dag Life- ammonia (2002) gram NH 3 per ko och dag Ref. året Uppbundet stall, 5-14 gödsel i kulvert Uppbundet stall, fastgödsel 27 24 18 Lösdrift, spalt 26-45 17-86 Lösdrift, helt golv, lagring under golvet 25-32 Lösdrift och djupströbädd 30 Första försöksåret 12

Tabell 8. 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) 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) 4.0 17.3-34.3 3.9 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 gödseln efter en balansberäkning. Mängden kväve som återfinns i gödseln (faeces + urin), populärt uttryckt " under svans" hos en ko är en funktion av tsintaget * kvävehalten i fodret m.a.o tsintaget * råproteinhalten i fodret minus det som återfinns i mjölken och ansätts i kroppen. I tabell 9 och 10 finns de procentsiffror som anges vid beräkningar i Sverige (STANK) och Danmark. Tabell 9. Kväveförluster i stall för mjölkkor(stank, 1999) Typ av gödsel N förlust, % Fast 4 Klet 4 Flyt 4 Urin 4 Lösdriftstallar, flytgödsel 7 3 Djupströ 20 Tabell 10. 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 8.0 3 Janne Linder, SJV. Pers. Medd. 13

Ammoniakavgång - jämförelse mellan STANKS emissionsfaktor och försöksresultat Ammoniakavgången i de tidigare refererade försöken 1 och 2 uppmättes på ett standardiserat tillvägagångssätt. Avsikten vid dessa försök var inte att få fram den absoluta ammoniakavgången utan istället de olika försöksfoderstaternas inflytande på ammoniakavgången. Ammoniakavgången uppmättes som mg NH 3 per timme och kvadratmeter. Resultaten från dessa försök kan dock ge underlag för en uppskattad verklig ammoniak avgång per ko och dag. Genom att översätta mg NH 3 per timme och kvadratmeter till ammoniakavgång per ko och dag (A i tabell 11 och 12) beräknas ett värde som kan jämföras med andra undersökningar och ammoniakavgång beräknad enligt STANK 4. I försök 1 och 2 finns kväveintaget per dag registrerat och även den producerade mängden kväve i mjölken per ko och dag. Därmed kan mängden kväve i gödsel beräknad som en enkel balansberäkning. Ingen hänsyn har tagits till eventuell tillväxt. Beräkningarna finns redovisade i tabell 11 och 12. Tabell 11. Data från försök 1. Beh. råproteinhalten inom parentes Kväveintag, gram per dag Kväve i mjölken, gram per dag Kväve i gödsel, gram per dag Uppmätt emission, gram NH 3 per timme och m 2 Justerad emission, gram NH 3 per ko och dag 5 (A) Procentuell emission av kväve från mängden kväve i gödsel, % * Emission enligt STANK, gram NH 3 per ko och dag** (B) Jämförelse A/B*100 LS (14.0) 409 167 242 0.216 11.5 3.9 11.8 98 LM (14.0) 446 164 282 0.218 11.6 3.4 13.7 85 HS (18.8) 563 167 396 0.577 30.6 6.3 19.2 159 HM (18.6) 601 164 437 0.621 32.9 6.2 21.2 156 *Mängden kväve i ammoniak av totala mängden kväve i gödsel ** Omräknat till ammoniak från kväve Tabell 12. Data från försök 2 Beh. råproteinhalten inom parentes Kväveintag, gram per dag Kväve i mjölken, gram per dag Kväve i gödsel, gram per dag Uppmätt emission, gram per timme och m 2 Justerad emission, gram NH 3 per ko och dag 2 (A) Procentuell emission av kväve från mängden kväve i gödsel, % * Emission enligt STANK gram per ko och dag** (B) Jämförelse A/B*100 A (17.0) 552 175 378 0.497 26 5.7 18.4 141 B (16.6) 542 175 367 0.494 26 5.8 17.8 149 C (13.1) 418 163 255 0.223 12 3.9 12.4 97 D (17.0) 552 180 372 0.526 28 6.2 18.1 155 E (13.5) 412 171 241 0.282 15 5.1 11.7 128 *Mängden kväve i ammoniak av totala mängden kväve i gödsel ** Omräknat till ammoniak från kväve 4 Ammoniakavgång i uppbundna stallar är 4% enligt STANK 5 mg NH3 per timme multipliceras med 24 timmaroch 2,2 kvadratmeter (uppskattad yta för en ko i uppbundet stall) 14

Tabellerna visar att foderstatens råproteinhalt har en betydande inverkan på den beräknade ammoniakemissionen. Tabellerna indikerar också att den verkliga ammoniakemissionen vid foderstater med en råproteinhalt omkring 17-19% är cirka 6 % av kväveinnehållet i gödsel (Tabell 11 och 12). Råproteinhalterna i foderstaterna i tabell 11 och 12 varierar mellan 13,1% till 18,8%. Ökningen av ammoniakemissionen per procentenhets ökning av råproteinhalten i foderstaten kommer enligt STANK att vara cirka 10-15%. Försöksresultaten indikerar att den verkliga ökningen av ammoniakemissionen per procentenhets ökning av foderstatens råproteinhalt är 30-40% (bilaga 4). Tilldelning av råprotein till svenska mjölkkobesättningar - RAMSTATISTIK För cirka hälften av de svenska mjölkkorna som är med i kokontrollen beräknas foderstater via managementprogrammet IndividRAM. Cirka 3.200 mjölkkobesättningar var anslutna till IndividRAM under år 2002. Rådgivare och lantbrukare som använder IndividRAMprogrammet kan sända in besättningsresultat till Svensk Mjölk, Hållsta, till databasen IndividRAM Statistik. För kontrollår 2002 uppskattas antal besättningar i IndividRAM Statistik uppgå till i cirka 1.100 besättningar (Ekstorm, 2003, pers. medd.) I IndividRAM-programmet beräknas förutom individuella foderstater även ekonomiska och biologiska nyckeltal, t ex kväveeffektivitet. I tabellerna 12 och 13 och bilaga 2 redovisas statistik från 680 besättningar under perioden september 2000 till augusti 2001 (kontroll år 2001). Mjölkgårdarna är uppdelade i 5 grupper efter råproteinhalten. Varje grupp innehåller resultat från 136 besättningar (680/5). Spridning i råproteinhalt är 3 procentenheter mellan de olika grupperna (Tabell 13). Medeltalet för råproteinhalten är 17,1 %. Avkastningsspridningen kg mjölk per ko och år för dessa grupper är 1300 kg, medelavkastningen för hela gruppen är 8800 kg mjölk. Som framgår av tabellen är dock avkastningsspridningen inte stor i grupperna mellan 16, 6 och 17,6 % råproteinhalt. Ökande råproteinhalt medför stigande avkastning enligt tabell 13. Observera att gruppen med lägst råproteinhalt har störst andel Kravanslutna besättningar eller cirka 20% av antalet besättningar i denna grupp. Denna grupp har också det högsta mjölkpriset. Tabell 13. Antal besättningar, koantal per besättning och avkastning, kg mjölk per ko. Indelning efter råproteinhalten, 5 lika grupper. Grupp 1 2 3 4 5 Medeltal, alla Råproteinhalt i 15.4 16.6 17.1 17.6 18.5 17 totalfoderstaten Antal 136 136 136 136 136 680 besättningar Koantal/bes. 45.5 43.2 44.9 54.1 55.4 48.6 Avkastning, kg 8034 8737 8941 8950 9356 8803 mjölk/ko och år Kravanslutna besättningar 26 1 1 1 1 30 I tabell 14 framgår det totala kväveintaget per ko och dag. Torrsubstansintaget (ts) per ko och dag är 17, 4 kg torrsubstans i genomsnitt. Spridningen i torrsubstansintag är dock inte stor, det är gruppen med en lägsta råproteinhalten som har en avvikande lägre torrsubstansintag. I bilaga 2 redovisas olika foderstatsparametrar, konsumtionen av olika fodermedel och proteintaget per ko och dag uppdelat på de olika grupperna. Kvävebudgeten per ko och år, 15

visar inte överraskande att kväveffektiviteten i medeltal är 28% (Tabell 14). Kvävemängden i gödseln stiger med ökande råproteinhalt, framförallt ökar mängden kväve i urinen (Tabell 14). Jämförelse med kvävebalansberäkningar i STANK Om man jämför kvävemängderna i gödsel med de värden som anges i STANK kan man konstatera att STANKs värden är ungefär 10-15 kg N lägre än de som är beräknade i tabell 14 (Linder, 2002). Hänsyn är tagen till att STANK i kvävebudgeten tar med produktionen av kväve i "kött". Å andra sidan anges i de nationella beräkningarna 123 kg kväve i gödseln (träck + urin) per helårsko för en ko som mjölkar 8529 kg mjölk vilket överensstämmer med resultaten i tabell 14 (SCB, 2003). Överutfodringen av energi enligt Ramstatistiken har varierat mellan 4 och 7% och överutfodringen av AAT mellan 10 och 14%. Tabell 14. Kvävebudget per ko och år. Indelning efter råproteinhalten, 5 lika grupper. Grupp nr (Råproteinhalten 1 (15.4) 2 (16.6) 3 (17.1) 4 (17.6) 5 (18.5) Medeltal (17.0) inom parentes) Giva, kg ts/ko 6200 6394 6442 6379 6388 6361 och år Utfodrad mängd 152.8 169.8 176.3 179.6 189.1 173.0 kväve, kg N/ ko och år Kväveavkastning, 42.4 46.1 47.2 47.3 49.4 46.5 kg N/ko och år Kväve i gödsel, kg 110 124 129 132 140 127 N per ko och år 1 Kväve i urinen, kg 60 64 68 71 76 68 N per ko och år 2 Kväve i faeces, kg 50 60 62 63 64 59 N per ko och år Kväveffektivitet 3, 28 27 27 26 26 27 % Kväveeffektivitet 4, % 32 28 28 28 27 28 1 Utfodrad mängd kväve minus kväveavkastningen per ko och år (kg mjölk * mjölkens kvävehalt) 2 Beräknad enligt ekvation 9 3 Kväveavkastning per ko och år / utfodrad mängd kväve per ko och år 4 Enligt IndividRamstatistik Mjölkekonomi och råproteinhalten Stigande råproteinhalt innebär ökande mjölkavkastning, kg mjölk per ko och år (Tabell 13). Vad innebär detta ekonomiskt? I tabell 15 och figur 1 redovisas olika ekonomiska nyckeltal. Det ekonomiska nyckeltalet mjölk minus foder per ko och år är högst vid högsta råproteinhalten eller cirka 5% bättre än resultatet för den lägsta råproteinhalten. Det ekonomiska resultatet avspeglar mjölkavkastningen och därmed råproteinhalten. Foderkostnaden ökar vid ökande råproteinhalt. 16

Tabell 15. Ekonomiskt resultat. Indelning efter råproteinhalten, 5 lika grupper. Grupp nr (Råproteinhalten inom parentes) 1 (15.4) 2 (16.6) 3 (17.1) 4 (17.6) 5 (18.5) Medeltal (17.0) Mjölk-Foder, 43 44 44 44 45 44 kr/ko och dag Mjölk-Foder, 195 183 181 180 176 183 öre/kg mjölk Mjölk-Foder, 208 194 192 190 187 194 öre/kg levererad mjölk 6 Mjölk foder, kr 15612 15972 16184 16057 16470 16059 per ko och år Foderkostnad, 8779 9367 9654 9793 10343 9587 kr/ko och år Foderkostnad, kr/ko och dag 24 26 26 27 28 26 Realtivtal, mjölk minus foder per ko och år 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 15,4 16,6 17,1 17,6 18,5 Råproteinhalten, % av ts Figur 1. Relation mellan råproteinhalt och mjölk minus foder per ko och år, uppgifter från Individramstatistik kontrollår 2001. Ändring av ammoniakens emissionsfaktor i mjölkkostallar och påverkan på nationell nivå Vad innebär en förändrad emissionsfaktor för ammoniak i mjölkkostallar. Två alternativa beräkningar genomfördes; 6 Levererad mjölk till mejeriet dvs mjölk till kalvar, antibiotikamjölk etc är inte medtagen 17

1. Emissionsfaktorn för mjölkkostallar med fast, klet och flytgödsel ändras från nuvarande 4% till 6%. Det förutsätts att inga mjölkkor finns på djupströbädd 7. 2. Samma som ovanstående plus att det förutsätts att 30% av mjölkkorna vistas i lösdriftsstallar och har emissionsfaktorn 8%. För övriga nötkreatur sker inga förändringar för emissionen i stallarna. Ammoniakförlusterna under lagring och spridning förutsätts vara procentuellt lika som vid nuvarande beräkningar (Tabell 17). Tabell 17. Ammoniakutsläpp i stallar, under lagring och spridning för nötkreatur (exklusive bete). 2001 (SCB, 2002). Källa Ton ammoniak % av utsläpp från nötkreatur exklusive bete Stallventilation 4 500 18 Lagring 9 100 37 Spridning 11 200 45 Summa 24 800 I tabell 18 är kväveutsöndringen på stall beräknad. För att kunna använda rätt emissionsfaktor har andelen djur som går på djupströbädd beräknats från uppgifter i Gödselmedelsundersökningen (SCB, 2002). Tabellerna 19 och 20 beräknar ammoniakförlusterna för olika djurkategorier. Total ammoniakemission från nötkreatur år 2001 är 2689 + 1656 ton = 4345 ton ammoniak (Tabell 18 & 19). Tabell 18. Kväveutsöndring under hela året för nötkreatur som står på stall, hela riket. Djurkategori Antal djur Antal på djupströbädd Kväveutsöndring per år 1, Stallperiod 2, Månader kg N Mjölkkor 418 471 0 123 7,6 78 Dikor 165 738 38 120 63 5,6 29 Nötkreatur > 1 år 573 286 131 856 47 7,25 28 Nötkreatur < 1 år 494 016 113 624 28 7,7 18 Summa 1 651 511 1 SCB, 2003 2 SCB, 2002 Kväveutsöndring under stallperioden, kg N Tabell 19. Ammoniakemission för nötkreatur på stall. Emissionsfaktor 4 %. Djurkategori Antal djur på stall Total kväveutsöndring, ton N per år Ammoniak emission 1 Mjölkkor 418 471 32 641 1 580 Dikor 127 618 3 701 179 Nötkreatur > 1 år 441 430 12 360 598 Nötkreatur < 1 år 380 392 6 847 331 Summa 2 689 1 = total kväveutsöndring per år * 0,04 *1,21 7 Enligt GU finns det inga mjölkkor på djupströbäddar. Detta är naturligtvis felaktigt men har troligen ingen större påverkan på det totala utsläppet. 18

Tabell 20. Ammoniakemission för nötkreatur på djupströbädd. Emissionsfaktor 20 %. Djurkategori Antal djur på djupströbädd Total kväveutsöndring, ton N per år Ammoniak emission 1 Mjölkkor 0 0 Dikor 38120 1105 268 Nötkreatur > 1 år 131856 3692 893 Nötkreatur < 1 år 113624 2045 495 Summa 283599 1656 1 = total kväveutsöndring per år * 0,20 *1,21 I tabell 21 ger en översikt över de olika förlustposterna för ammoniak. Skillnaden mellan de olika alternativen är att ammoniakens emissionsfaktor för mjölkostallar förändrats enligt alternativ 1 och 2. Tabell 21. Kväveförluster hos nötkreatur 2001. Ton N. Alternativ Enligt SCB (2003) 6 % 6% + lösdrift 8% Totala kväveutsöndring, 62 392 62 392 62 392 alla nötkreatur, ton N Förluster stall, ton N 3 598 4 251 4 444 Förlust i % 5.8 6.8 7.1 Kväve kvar i gödsel, ton N 58 794 58 141 57 958 Förluster lager, 7 526 7 442 7 417 ton N Förlust i % 12.8 12.8 12.8 Kväve kvar i gödsel, ton N 51 268 50 699 50 351 Förluster spridning, ton N 9 228 9 126 9 096 Förlust i % 18 18 18 Totala kväveförluster, ton N 20 352 20 819 20 887 Ammoniak-förluster från 24 626 1 25 191 25 273 nötkreatur exkl. bete, ton N Ammoniakförluster nötkreatur 4 350 4 350 4 350 bete, ton N Totala ammoniakförluster 28 976 29 541 29 708 nötkreatur, ton N Ammoniakförluster svin, ton N 6 350 6 350 6 350 Ammoniakförluster övriga djur, 8 000 8 000 8 000 ton N Totala ammoniakförluster 43 326 43 891 44 058 djurhållningen, ton N Övriga ammoniakförluster, ton N 8 580 8 580 8 580 Summa ammoniakförluster, ton N 53 656 54 221 54 388 1 Värdet är något lägre än SBS:s beräkningar, troligen beroende på avrundningsfel. Diskussion Att tilldelad mängd råprotein i kofoderstater har en mycket stor betydelse för mängden urea i gödsel och därmed potentialen för ammoniakavgång är helt klart. Ett enkelt sätt att uttrycka tilldelad mängd protein som råproteinhalt bygger på antagandet att kons konsumtion inte varierar speciellt mycket. Detta påstående stämmer nog generellt, fast det kan finnas fall med mycket stora avvikelser. Enligt de Boer et al. (2002) är det ureakoncentrationen, inte mängden urea som är avgörande för ammoniakemissionen. Det innebär att kornas urinvolym blir en viktig parameter. För att förutsäga den måste man framförallt veta kornas tilldelning av Na och K. de Boer et al.(2002) drog slutsatsen att holländska majsfoderstater hade lågt innehåll 19

av mineraler och därmed en liten mängd urinvolym vilket ger en hög ureakoncentration, alltså bör man undvika dessa foderstater om de dessutom hade höga OEBvärden (PBV). Majsfoderstater är dock inte vanliga i Sverige. Ramstatistiken visar att spridningen i råproteinhalt i svenska mjölkkobesättningar på årsbasis är cirka tre procentenheter och följer mjölkavkastningen. Det oroande med denna statistik är att medeltalet för den högst avkastande gruppen överstiger rekommendationen för råproteinhalt under höglaktation. De högst avkastande korna inom denna grupp har rimligtvis en råproteinhalt närmare 20% vilket bör ge stor potential för hög ammoniakavgång. Dessutom kommer medelmjölkavkastningen fortsätta att stiga vilket medför att även kor i mittlaktation och i slutet av laktationen tilldelas allt högre proteinmängder. Hur mycket högre blir ammoniakavgången vid en ökning av råproteinhalten? Resultaten från tabellerna 11 & 12 indikerar att ammoniakavgången per ko och dag ökar med minst 30% vid en procentenhets ökning av råproteinhalten i foderstaten. Enligt STANK är ökningen av ammoniakavgången vid en procentenhets ökning av råproteinhalten 10 15 %. Detta gäller inom intervallet 14 19% råproteinhalt. Tyvärr finns det ingen tillförlitlig statistik över råproteinhaltens utveckling i svenska mjölkkofoderstater. Den tidigare effektivitetskontrollen inom svensk mjölkproduktion använde nyckeltalet "överutfodring av smältbart råprotein" och det är näst intill omöjligt att räkna baklänges för att få fram den riktiga råproteinhalten i foderstaterna. I början av nittiotalet infördes fodervärderingssystemet AAT och PBV och man övergick till att ange överutfodringen i bl.a. "överutfodring av AAT" (Ekstorm, 2003). Ramstatistiken finns från 2001 och resultaten från 2002 håller på att bearbetas. Det finns dock indikationer på att tilldelningen av protein till svenska mjölkkor under nittiotalet har ökat och att mjölkavkastningen inte har ökat i motsvarande grad, följaktligen kan man misstänka en ökning av ammoniakavgången på grund av detta (Hellstrand, 2002) Dessutom är det mycket som talar för att Stanks emissionsvärden för uppbundna stallar är låga redan från början. En jämförelse med danska emissionsvärden och resultat från Lifeammonia projektet antyder att Stanks emissionsvärden är i underkant (tabell 11 och 12). En svensk "medelemissionsfaktor" bör vara 6% istället för 4% för uppbundna stallar. Foderstatens råproteinhalt påverkar naturligtvis ammoniakemissionen även i lösdriftsstallar. Tyvärr är det svårare att definiera ett typiskt lösdriftsstall så det är möjligt att spridning mellan olika stalltyper är stor, t.ex. mellan varm lösdrift med spaltgolv och kall lösdrift med skrapad gödselyta. Det helt avgörande är hur läge urinen får ligga kvar i lösdriftsstallet. I medeltal är ammoniakemissionen större i lösdriftsstallet jämfört med uppbundna stall för mjölkkor (Tabell 7 & 8). En förändring av emissionsfaktorn för mjölkkostallar från 4% till 6% för fast, klet och flytgödsel medför att det totala ammoniakutsläppet i Sverige ökar med cirka 1%. I och med att ammoniakutsläppen i stallarna ökar kommer ammoniakförlusterna från lager och under spridning att sjunka något beroende på att kvävemängden i stallgödseln minskat. Om hänsyn tas till att en del av Sveriges mjölkkor står i lösdriftsstallar och om man antar att emissionsfaktorn är 8% i dessa stallar kommer ammoniakemissionen att öka ytterligare något. Uttryckt i ton ammoniak handlar det om cirka 600-700 ton NH 3 (Tabell 21). Resonemanget innebär också att de förväntade sänkningarna av ammoniakförlusterna vid sänkta råproteinhalter har överskattats något av Gustafsson (2001). I denna rapport har ingen hänsyn tagits till påverkan på senare led. Att förutsäga ammoniakemissionen är som Ross et al. (2002) uttrycker det; "the large numbers of processes involved in ammonia volatilisation and the complexities of their interaction are responsible for the wide calculations in the total emissions calculated". Den mest ambitiösa simuleringsmodellen hittills är nog den holländska modellen beskriven av de 20

Boer et al. (2002) och Monteny et al.(2002). I denna model beräknas ureakoncentrationen i urinen från ekv. 8 och en beräkning av urinvolymen enligt ekv. 10. Tyvärr behövs både ph i urinen och TAN (total mängd ammoniak + ammonium, kg N/m 3 ) i den översta delen av flytgödseln för att förutsäga ammoniakemissionen. Modellen är utvecklad för ett lösdriftsstall med spaltgolv. TAN och urinph är ingångsvärden som inte är helt lätta att ta reda på. Ross et al. (2002) har utvecklad en något enklare modell för en mjölkgård (MAST), anpassad för engelska förhållanden. Modellen tar dock ej hänsyn till foderstats parametrar, något som modellutvecklarna själva anser vara en nackdel. Ross et al.(2002) påpekar att det är få experiment som har studerat sambandet foderstatsparametrar och ammoniakemission. Svaga punkter i ammoniakberäkningarna för mjölkkor 1. Ammoniakemissionen beräknas från kvävebalansberäkningar från kofoderstater. Uppgifter från Ramstatistiken antyder att dessa kvävemängderna i gödsel är för låga, åtminstone vid jämförelse med värden beräknade i STANK. 2. Ingen hänsyn tas till råproteinhalten (eg. tilldelning av råprotein till mjölkkorna). Troligen underskattas ammoniakemissionen hos högavkastande besättningar. Detta är ett problem då mjölkavkastningen stiger hela tiden och det finns en tendens till stigande råproteinhalt i mjölkkofoderstater. 3. Ammoniakemissionen från stallar förekommer även vid betesdrift då korna mjölkas inomhus. Det kan innebära att korna står inomhus över fyra timmar per dygn. 4. Ammoniakemissionen från hårdgjorda ytor utomhus är dåligt kända. Troligen är ammoniakemissionen högre från dessa ytor då urin och gödsel kan tränga ned i jorden vid betesdrift. 5. Ammoniakemissionen från betesdrift i allmänhet är dåligt kända. Det finns få eller inga svenska undersökningar. Slutsatser 1. Ammoniakavgången från gödsel beror framförallt på hydrolys av urea som finns i urinen. Denna reaktion katalyseras av enzymet ureas. 2. Under praktiska förhållanden i ett stall är ureasaktiviteten tillräckligt stor för att bryta ner urea snabbt. 3. Hur mycket kväve som återfinns i urinen som urea beror på kons intag av kväve (råprotein), fördelningen mellan våmstabilt och icke-våmstabilt protein och våmmikrobernas tillgång på energi. 4. Ökad koncentration av urea i urinen ökar ammoniakavgången 5. Ureakoncentrationen i urinen beror på kväveutsöndringen i urinen och urinvolymen 6. Urinvolymen ökar vid ökat intag av Na, K och N. 7. Ökat kväveintag medför ökade kväveförluster som alltså återfinns i gödseln 8. Ökat kväveintag medför att andelen urinkväve av den totala mängden kväve i gödseln ökar 9. Ökat kväveintag medför att potentialen för ammoniakavgång ökar. 10. Ammoniakavgången i svenska mjölkkostallar troligen är underskattad 11. På nationell nivå innebär det att ammoniakemissionen underskattas med cirka 1% vilket motsvarar 500 ton ammoniak 21

Fördelar och nackdelar med olika sätt att beräkna ammoniakavgången i kostallar Procentuell avgång av mängden totalkväve i gödseln Fördelar 1. Lätt att räkna ut. 2. Det finns relativt mycket försöksdata där man beräknat mängden kväve från gödsel under olika försöksförhållanden. Nackdelar 1. Ammoniakavgången sker framförallt från urea enligt ekv.1. STANK (Tabell 9) tar hänsyn till fördelningen med en fast schablon men det är 4% oavsett om fast eller urin (Linder,pers. medd., 2003). 2. Enligt de Boer (2002) är den viktigaste prediktorn för ammoniakavgången i stallet, ureakoncentration i urinen. Tabell 9 (STANK) tar inte hänsyn till detta. Ammoniakavgången i stallet kommer att påverkas av flera fysikaliska faktorer enlig ovan som t.ex. temperaturen i stallet och vindhastigheten i stallet. 3. Faktaunderlaget till tabell 9 är osäkert. Enligt Gustafsson (2001) och Jeppsson (pers. medd., 2002) grundar sig tabellen på mycket osäkra uppskattningar. Beräkning av ammoniakavgången med hjälp av råproteinhalten Fördelar 1. Råproteinhalten i foderstaten kommer att avgöra hur mycket kväve som kommer att återfinnas i urinen - den största delen som urea (Tabell 3). 2. Det är ureahalten i urinen som är avgörande för gödselns (urinens) potential att avge ammoniak. 3. Foderstatens råproteinhalt är ett nyckeltal som används internationellt. Nackdelar 1. Kor med mycket hög avkastning är mer beroende av ett våmstabilt protein, dvs protein som går relativt opåverkat förbi våmmen. Detta protein eller egentligen aminosyrorna i detta protein borde rimligtvis utnyttjas mycket bra och förutsatt att kon har en optimal våmsyntes dvs tillgång på lättlösligt råprotein i våmmen samtidigt med tillgång på lättlösliga kolhydrater i våmmen så borde en hög tilldelning av våmstabilt råprotein utnyttjas utan att det "spilldes" över mycket kväve i urinen. Lyckas man med utfodringen av högt avkastande kor borde de kunna utnyttjas det våmstabila proteinet mycket effektivt. Denna hypotes stöds av resultaten i Kröber et al. (2000). Om man å andra sidan är tvungen att utfodra en ko med stora mängder lättlösligt protein borde resultatet bli mycket nedslående ur ammoniaksynpunkt. 2. Det viktiga är inte råproteinhalten utan mängden tilldelad protein. Halten är ju utfodrad mängd protein/ totalt tilldelad mängd foder. Beräkning av ammoniakavgången med hjälp av AAT och PBV (ekv. 10) Fördelar 1. Detta beräkningssätt tar hänsyn till fördelningen mellan våmstabilt och ickevåmnedbrytbart protein. 2. Jämförbart med holländska beräkningar. 22

Nackdelar 1. Beräkningssättet (Ekv. 10) utnyttjar parametrar som finns i den holländska fodervärderingen för mjölkkor. Denna fodervärdering påminner om det nordiska AAT/PBV-systemet men hur stor överensstämmelsen är mellan dessa system är inte utrett i dagsläget (Gustafsson, 2003. pers. medd.) Förslag Kväveförlustvärden i stallet baseras på råproteinhalten enligt nedanstående tabell. Lösdriftsstallar "bestraffas" med 2 % påslag över alla kategorier. Tabell 16. Kväveförluster i stallet, baserade på medelråproteinhalten i foderstaten, kor i uppbundna stallar. Medelråproteinhalt, 15 16 17 18 > 19 % Kväveförlust, % 4 5 6 7 8 Genom att varje år gå igenom Ramstatistiken bör man få en rimlig uppskattning av fördelning av mjölkkornas foderstaters råproteinhalt i Sverige. Då kan man också följa trenden i den genomsnittliga råproteinhaltens utveckling. 23

Referenser Aaes, O. 2002. Förbättrad kväveeffektivitet hos nötkreatur via utfodring. Dansk kvaeg, Landbrugets rådgivningscenter. Amon, B., Amon,Th., Boxberger, J. & Alt.Ch. 2001. Emissions of NH3, N2O and CH4 from dairy cows housed in a farmyard manure tying stall (housing, manure storage, manure spreading). Nutrient cycling in agroecosystems 60, 103-113. Andersson, M. 1994. A climate chamber for measuring ammonia emission. Proceedings XII World Congress on Agricultural Engineering, Merelbeke. Belgium. 499 506. Asman, W., Sutton,M. & Schjörrin, J.K. 1998. Ammonia: emission, atmospheric transport and deposition. New phytologist, 139, 27-48. Bannink, A., Valk, H.& van Vuuren, A.M. 1999. Intake of exretion of sodium, potassium and nitrogen and the effects on urine production by lactataing dairy cows. Journal of dairy science 82, 1008-1018. Bussink, D.W. & Oenema, O. 1998. Ammonia volatilisation from dairy farming systems in temperate areas: a review. Nutrient cycling in agroecosystems 51, 19 33. Butler, W.R. 1998. Review: Effect of protein nutrition on ovarian and uterine and physiology in dairy cattle. Journal of Dairy Science Vol. 81:2533-2539 Castillo, A.R., Kebreab, E. Beever, D.E. & France, J. 2000. A review of efficiency of nitrogen utilisation in lactating dairy cows and its relationship with environmental pollution. Journal of animal and feed science 9, 1 32. de Boer,J.M., Smits,M.C., Mollenhurst,H., van Duinkerken, G. & Monteny,G.J. 2002. Prediction of ammonia emission from dairy barns using feed characteristics part 1: Relation between feed characteristics and urinary urea concentration. Journal of Dairy Science 85, 3382-3388. Elzing, A. & Monteny, G.J. 1997. Modeling and experimental determination of amonia emissions from a scale model dairy-cow house. Transactions of ASAE, 40 (3), 721-726. Frank, B., Gustafsson, G. & Persson, M. 2002. Feeding dairy cows for decreased ammonia emission. Livestock production science. In press. Frank,B. & Swensson,C. 2002. Relationship between content of crude protein in rations for dairy cows and milk yield, concentrationof urea in milk and ammonia emissions. Journal of Dairy Science, 85, 1829 1838. Groot Koerkamp, P.W.G., Metz,J.H.M., Uenk, G.H., Phillips,V.R., Holden,M.R., Sneath, R.W., Short, J.L., White,R.P., Hartung, J., Seedorf, J., Schröder, M., Pedersen, S., Takai, H., Johnsen, J.O., Wathes,C.M. 1998. Concentrations and emissions of ammonia in livestock buildings in northern Europé. Journal of agricultural research, 70: 79-95. Jordbruksverket. 1995. Gödselproduktion, lagringsbehov och djurtäthet vid nötkreaturshållning. Rapport 10. Jordbruksverket. 1997. Förslag till åtgärdsprogram för att reducera ammoniakavgången från jordbruket. Rapport 16. Kebreab, E. France, J. Beever, D.E. & Castillo, A.R. 2001. Nitrogen pollution by dairy cows ad its mitigation by dieatary manipulation. Nutrient cycling in agroecosystems 60, 275 281. Ketelaars, J.J.J.M.H & Rap,H. 1994. Ammonia volatilization from urine applied to the floor of a dairy barn.grassland and society, Wageningen press, Wageningen, 413-417. 24