Växthusgasförluster vid hantering av stallgödsel

En presentation över ämnet: "Växthusgasförluster vid hantering av stallgödsel"— Presentationens avskrift:

1 Växthusgasförluster vid hantering av stallgödsel
1. Jordbruket genererar ca 13 % av Sveriges utsläpp av växthusgaser, och det är växthusgaserna: Metan (CH4) främst från kornas metabolism (90 % ”rapning”, 10 % flatulens dvs. fisningar) och från anaerob lagring av flytgödsel. Lustgas (N2O), som bildas när kväve bryts ner av mikroorganismer vilket sker i mark och i fastgödsel, men kan också ske i porösa svämtäcken i flytgödselbehållare. Från jordbruket släpps också ut koldioxid (CO2) från mulljordar och vid energiförbrukning. Detta ingår inte i denna presentation. JTI-rapport 402 redovisar på svenska en litteraturgenomgång av vad forskningen kommit fram till rörande växthusgaser från stallgödsel. Praktiskt råd nr 22, 2014 ” Minska utsläppen av växthusgaser från stallgödsel” sammanfattar hur man kan påverka utsläppen av växthusgaser från stallgödsel med olika åtgärder ( Optimal gödselhantering ur klimatsynpunkt Lena Rodhe, JTI

2 Vad är växthusgaser? Vilken typ av organismer som producerar metan respektive lustgas i gödsel?
(Baserat på Nordberg, 1996) 2. Växthusgaser: gaser som i atmosfären släpper igenom solljus, som värmer upp mark och vatten. Gaserna hindrar en del av värmen från att stråla ut i rymden igen som infraröd strålning eftersom växthusgaserna delvis absorberar värmen. Därmed blir det en nettouppvärmning. Uppvärmningseffekten under kommande 100 år (Global Warming Potential; GWP100) för respektive växthusgas räknas om till koldioxidekvivalenter (CO2 ekv.) där metan ger 25 ggr högre uppvärmning än koldioxid och lustgas 298 ggr högre (2007). Värdena uppdateras kontinuerligt av IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) och 2013 har värdena ändrats till 28 för CH4 och 265 för N2O. Myndigheter (i Sverige Naturvårdsverket) använder ofta samma värden år efter år för att kunna jämföra klimatpåverkan för olika år. Metan (CH4): Under syrefria (anaeroba) förhållanden bildas CH4 från biologiskt nedbrytbart material. Den mikrobiella produktionen av CH4 påverkas främst av tillgången på omsättbart organiskt material och olika miljöfaktorer. Temperaturen har stor betydelse och produktionen stimuleras vid temperaturhöjning, något som utnyttjas för att öka metangasproduktionen vid rötning. Vid hantering av stallgödsel är det främst från flytgödsellager, som CH4 avgår. Bildning av CH4 sker av s.k. metanogener. Dessa kan indelas i två grupper: - hydrogenotrofa metanogener, där CH4 bildas från vätgas och CO2 - acetotrofa metanogener, där metan bildas från ättiksyra. Produktionen av metan bygger dock på en nedbrytningsprocess som sker i flera steg där olika mikroorganismer samverkar. Komplexa material (t.ex. cellulosa) spjälkas till enklare sockerarter som i sin tur fermenteras till organiska syror (t.ex. propionsyra). De organiska syrorna ombildas därefter till ättiksyra, vätgas och CO2, som används av metanogenerna. Metanogener finns naturligt i syrefria miljöer, t.ex. sjöar, sediment myrar, jordar samt i våmmen hos idisslare, vilket gör att de även förekommer i gödsel. Lustgas (N2O): Lustgas bildas biologiskt av bakterier och svamp i marken genom främst två processer; nitrifikation och denitrifikation. Under nitrifikation, som är en aerob dvs. syrekrävande process, mineraliseras organiskt bundet kväve och kan sedan oxideras till nitrat. Nitrifikation: Organiskt N→ NH4+ → nitrit (NO2-) → nitrat (NO3-) N2O kan bildas som en biprodukt i nitrifikationsprocessen. Under denitrifikation, som är en anaerob dvs. syrefri process, omvandlas eller reduceras nitrat först till N2O och sedan till kvävgas (N2). Se stegen i denitrifika­tionen nedan: Denitrifikation: NO3-→ NO2- → NO → N2O → N2 Referenser Nordberg, Å One- and two-phase anaerobic digestion of ley crop silage with and without liquid recirculation. Doktorsavhandling. Rapport 64, Institutionen för mikrobiologi, SLU, Uppsala.  ISBN Firestone M.K. & Davidson E.A., Microbial basis of NO and N2O production and consumption in soil. pp 7-21 i Andreae, M.O. & Schimel D.S. (Eds) Exchange of trace gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere. John Wiley & Sons Ltd., Chichester. Sylvia D.M., Fuhrmann J.J., Hartel P.G. & Zuberer D.A. (Eds), Principles and applications of soil microbiology. pp Prentice Hall, Upper Saddle river, New Jersey. ISBN (Baserad på Firestone & Davidson, 1989, samt Sylvia m.fl., 1998)

3 Lagring av flytgödsel 3. Lagring av flytgödsel – lagstiftning finns redan Ca 79 % av stallgödseln lagras som flytgödsel och 4 % som urin (SCB, 2013). Idag finns redan många regler kring hantering lagring av stallgödsel t.ex. minsta lagringskapacitet, fyllning under täckning och täckning av flytgödsellager. Ur ammoniaksynpunkt är det också fördelaktigt att utforma lagret så att temperaturen hos flytgödseln hålls så låg som möjligt t.ex. genom att ha det delvis nedgrävt, ha så liten yta som möjligt i förhållande till djup, minimera luftrörelser över gödsel och minimera omrörningstiden. Täckning av flytgödselbehållare är en effektiv åtgärd för att minimera ammo­niakavgången, då täckningen skapar ett övergångsmotstånd, så att ammoniaken som bildas i ytan inte har förmåga att övergå i gasform och avdunsta. Flytgödsel lagras anaerobt (syrefri miljö), dvs. i en sådan miljö där metan (CH4) bildas (i hela gödselvolymen). Metan kan oxidera i ett poröst svämtäcke så att metanet därmed övergår till CO2. Detta sker när det är negativ vattenbalans, dvs. sväm­täcket är delvis uttorkat. Forskning visar att tjockleken hos perme­abla svämtäcken (halm, kutterspån, majsstjälkar, Leca) påverkar på så sätt att minskningen av metanemissionerna var lägre för tunnare skikt än för tjockare skikt. Utsläpp av lustgas från gödsellager sker från flytgödsel med svämtäcke. För lagrad flytgödsel med ett naturligt svämtäcke, anger IPCC emissionsfaktorn för N2O-N till 0,5 % av total­kväve (total-N) i gödseln, samma som för fastgödsel. Utmaningen är att hitta metoder som både minskar ammoniakavgång och utsläpp av växthusgaser. T.ex. täckning av lager med olika material: vilket är bäst? SCB, Gödselmedel i jordbruket 2012/13. Mineral- och stallgödsel till olika grödor samt hantering och lagring av stallgödsel. Statistiska meddelanden MI 30 SM Statistiska centralbyrån, Stockholm. ISSN

4 Metan från flytgödsellager, vilka faktorer påverkar?
4. Metan (CH4) bildas i mikrobiologiska processer i syrefri miljö främst i flytgödsel i stall och lager. Metanbildningen styrs av olika faktorer som: Egenskaper som hur lätt kolet bryts ned (andel lättillgängligt kol), pH: Lågt pH hämmar metanbildning och minskar därmed metanemissionerna (pH <5,5) Temperatur (begränsad produktion vid temperaturer under 10 °C), ”Uppehållstid” i lager (eller rötkammare), Ymp dvs. finns det gammal gödsel där metanbildarna är uppförökade och aktiva, kommer metanbildningen snabbt igång i ”färsk” gödsel som förs ut i lagret. Kolet kan vara mer eller mindre lättnedbrytbart. Förhållandet mellan avgiven metan och koldioxid från organisk substans beror på temperaturen. Vid låga temperaturer förloras kolet främst som koldioxid, medan vid högre ökar metanandelen av förlusten.

5 Gödselns temperatur spelar mycket stor roll för metanbildning Exempel på temperaturvariationer i ett gödsellager i Halland 5. Metanemissionerna är starkt beroende av temperaturen. Figuren visar lufttemperaturen, medeltemperaturen i gödseln uppmätt på två nivåer (0,5 och 1,5 m under gödselytan) under ca 1,5 års lagring och uppmätt nivå i behållaren (4 m djup). Temperaturvariationen i gödseln är betydligt mindre än hos luften. Gödselnivån i lagret (4 m djup behållare) visas också. I detta fall är lagret alltid fyllt upp till minst 1 m. Enligt många forskare ökar metanemissionerna exponentiellt med temperaturen. Vid temperaturer under 10 °C är emissionerna begränsade och ju lägre gödseltemperatur desto mindre metanbildning och därmed metanemissioner. Referenser: Rodhe m.fl., JTI-rapport 370. Rodhe m.fl., JTI-rapport 413. Rodhe m.fl., JTI-rapp.370

6 Täckning av lager kan påverka mängden växthusgaser
A) Gödsel utan strö B) Halmsvämtäcke C) Plastduk N 6. Metangasförluster vid lagring av flytgödsel – olika täckningsmaterial Täckning av flytgödselbehållare är en effektiv åtgärd för att minimera ammo­niakavgången, då täckningen skapar ett övergångsmotstånd, så att ammoniaken som bildas i ytan inte har förmåga att övergå i gasform och avdunsta. Frågan är vilken effekt olika täckningsmaterial har på emissionerna av växthusgaser? I svenska försök utförda i Sverige mättes växthusgaser under ett år från nöt- respektive svinflytgödsel i småskaliga lager placerade utomhus, med och utan olika täckning, nämligen: Utan svämtäcke Med halmsvämtäcke Med flytande plastduk (se foton). Anläggningen konstruerades så att förhållandena i försökslagren skulle efterlikna de i storskaliga gårdslager när det gäller gödsel­temperatur, klimat, fyllning och tömning. Referens: Rodhe L., Ascue J., Tersmeden M., Ringmar A., Nordberg Å., JTI-rapport Lantbruk & Industri 370, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. & Nordberg, Å., 2012a. Växthusgaser från stallgödsel – Litteraturgenomgång och modellberäkningar. Rapport 402, Lantbruk & Industri.

7 Slutsatser växthusgaser från flytgödsellager, nöt och svinflyt
Under kalla delen av året (okt-april) låga emissioner från alla behållare: Lagra gödseln svalt! Under varmare delen av året (maj-oktober) : Lägre metanemissioner vid täckning med plastduk jämfört med inget svämtäcke resp. täckning med halm Ingen skillnad i metanemissioner mellan behållare utan svämtäcke och med halmsvämtäcke Avgången av metan ökade mycket kraftigt direkt efter omrörning jämfört med före omrörning speciellt från gödselbehållare med halmsvämtäcke. Lustgasemissionerna var mycket låga för nötflyt, med enstaka mättillfällen signifikant högre emissioner från nötgödsel med svämtäcke av halm än övriga led. I lager med svinflyt med halmsvämtäcke avgick ca. 0,7 % av total-N som N2O-N. Övriga led inga lustgasemissioner. 7. Metanemissioner från flytgödselbehållare Under kalla delen av året (okt-april): Låga emissioner under kalla delen av året från alla behållare. Det betyder att låg temperatur hos gödseln är ett effektivt sätt att begränsa metanemissionerna. Under varmare delen av året (maj-okt) : Lägre metanemissioner vid täckning med plastduk jämfört med inget svämtäcke resp. täckning med halm. Ingen skillnad i metanemissioner mellan behållare utan svämtäcke och med halmsvämtäcke. För svinflytgödsel bildades dock avsevärda mängder lustgas från gödseln med halmsvämtäcke och lustgasens effekt på den globala uppvärmningen översteg metanets för dessa lager. Andelen av kvävet som avgick som N2O under lagringen av svin­gödseln med halmsvämtäcke, 0,74 %. Litteraturen visar också att permeabla täckningar som halm ökade lustgasemissionerna vid uttorkning, men ger i vissa fall också mindre förluster av metan jämfört med gödsel utan täckning. Danska studier förklarar detta med att metan kan oxiderar i ett poröst svämtäcke och att metanet därmed övergår till CO2. Detta sker när det är negativ vattenbalans, dvs. sväm­täcket är delvis uttorkat. Avgången av metan ökade mycket kraftigt direkt efter omrörning jämfört med före omrörning speciellt från gödselbehållare med halmsvämtäcke. Under tiden efter omrörning sjunker emissionerna och i kanadensiska studier påverkades inte de totala metanförlusterna av omrörning. Däremot innebär omrörning totalt högre ammoniakemissioner, så minimera omrörningen! Under varma perioder bildades synbara gasbubblor under plastduken. När och hur den inneslutna gasen avgick är okänt. Om gasen pös ut kontinuerligt fångas det in av de momentana mätningarna, men om gasen avgick under mycket kort tid så kan mätningarna ha missat detta. En förklaring till minskade CH4-emissioner under sommaren med täckning med plastduk kan vara att kon­centrationen för gaser som hämmar CH4-bildningen t.ex. svavelväte (H2S) har ökat genom täckningen. Referenser: Rodhe L., Ascue J., Tersmeden M., Ringmar A., Nordberg Å., JTI-rapport Lantbruk & Industri 370, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. & Nordberg, Å., Rapport 402, Lantbruk & Industri. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Rodhe L.K.K., Abubaker J., Ascue J., Pell M. & Nordberg Å., 2012b. Greenhouse gas emissions from pig slurry during storage and after field application in northern European conditions. Biosystems engineering 113,

8 Metanemissioner från kostall + lager i Italien och Sverige, 50 kor (Sommer, Olesen, Petersen, Weisbjerg, Valli, Rodhe & Béline, 2009) 8. Metan från stall och lager – påverkan av gödselhantering och klimat. System­analys av lagring av nötflytgödsel i stall och utomhuslager i Sverige respektive Italien (Sommer m.fl., 2009). Beräkningarna är utförda på mjölkkogårdar med 50 kor och avser metanemissioner från lager i kostall och utomhus. Övre figurer: I de övre figurerna visas mängden organiskt material (VS=Volatile solids=glödförlust=organiskt material) i nötflytgödsel i stall respektive i lager för mjölkkogården i Italien (överst till vänster) och för svenska gården (överst till höger). I Italien gödslar de ut endast var tredje månad, och tömmer lagret regelbundet. I Sverige daglig utgödsling, tömning av lager 2 ggr per år. Nedre figurer: En system­analys av lagring av nötflytgödsel i stall och lager i Sverige respektive Italien visade på mer än fyra gånger högre CH4-emissioner från lagrad nötflytgödsel i Italien än i Sverige (Sommer m.fl., 2009). Förklaringen till detta var lägre tempera­tur hos lagrad gödsel i Sverige än i Italien, vilket berodde dels på svalare klimat, dels att stallarna gödslades ut dagligen, till skillnad från Italien där det skedde en gång i kvartalet. Referens: Sommer S.G., Olesen J.E., Petersen S.O., Weisbjerg M.R., Valli L., Rodhe L. & Beline F., Region-specific assessment of greenhouse gas mitigation with different manure management strategies in four agroecological zones. Global Change Biology 15(12), 8

9 Lagring av fastgödsel Vilka faktorer påverkar avgången av växthusgaser från fastgödsellager? Åtgärder för att minska avgången? 9. Lagring av fastgödsel Ca 13 % av stallgödseln lagras som fast och kletgödsel. Dessutom tillkommer en mindre mängd djupströgödsel, ca 3 % av totala gödselmassan (beräkning baserad på SCB, 2013). Ca 79 % av stallgödseln lagras som flytgödsel och 4 % som urin (SCB, 2013). Idag finns regler kring hantering lagring av stallgödsel t.ex. minsta lagringskapacitet och utformning lager (Jordbruksverket, Gödsel och miljö 2011). Det vi kallar fastgödsel kan ha mycket varierande egenskaper bl.a. beroende av djurslag, utfodring, stallsystem och användning av strömedel. Fastgödsel från mjölkkor är idag oftast mer kletig till följd av hög avkast­ning, och inne i gödselhögarna finns både anaeroba och aeroba partier. I fastgödsel finns både partier med syre och syrefria partier vilket ger förutsättningar både för lustgas och metanemissioner. NH4 nitrifieras och N2O bildas både vid nitrifiering och senare vid denitrifiering. Kletgödsel är mer anaerob (syrefri), vilket kan ge metanbildning. Vid kompostering ökar gödseltemperaturen, som kan gynna mikrobiell aktivitet (lustgas- och metanproduktion). Generellt bör man sträva efter så kort lagringstid som möjligt. Djupströgödseln behöver dock brytas ned innan den kan användas i odlingen vilket tar viss tid. Referens: SCB, Gödselmedel i jordbruket 2012/13. Mineral- och stallgödsel till olika grödor samt hantering och lagring av stallgödsel. Statistiska meddelanden MI 30 SM Statistiska centralbyrån, Stockholm. ISSN Jordbruksverket, Gödsel och miljö 2011, - lagring och spridning av gödsel, -höst- och vinterbevuxen mark.

10 Växthusgasförluster från fast- och kletig stallgödsel
Risk för höga lustgasemissioner, speciellt från djupströgödsel (2,5-9,8 % av total-N). Metanavgång från nötkletgödsel. Täckning av fastgödselhögar med plastduk minskar effektivt lustgasemissionerna. 10. Växthusgaser från fastgödsel inklusive klet- och djupströgödsel JTI-rapport 402 redovisar på svenska en litteraturgenomgång av vad forskningen kommit fram till rörande växthusgaser från stallgödsel. Medeltal för lustgasemissioner är baserade på relativt få studier och det rör mest djup­strö eller fastgödsel med halm från nötkreatur. I stort varnar man för höga lustgasemissioner, speciellt från djurströgödsel från svin (2,5-9,8 % av total-N). Emissionerna från fast- och djupströgödsel från nötkreatur har legat i medeltal mellan 0,2 och 0,9 % av total-N. För att förhindra att syre diffunderar in i fastgödseln studerades i Danmark täckning med plast av fasta fasen efter separering av flytgödsel. Lustgas­emissionerna var utan täckning 5 % av total-N, medan täckning minskade för­lusterna till mindre än 0,1 % av total-N. Även i Storbritannien har man fått liknande effekt av att täcka fastgödselhögar. Metanemissioner från fastgödsel uppträder endast om det lokalt finns anaeroba partier i gödseln. Sammanställningen av emissionsdata visar på få mät­ningar av CH4 från lagrad fastgödsel, dvs. det är stor osäkerhet i resultaten. Därför är det också svårt att ta fram samband mellan emissioner och påverkande faktorer. Känt är att tempera­turen har stor påverkan och genom att täcka stacken så att det inte blir någon stor temperaturhöjning till följd av kompostering, så visade en dansk studie att CH4 kunde minskas. Effektiv täckning minskade CH4 emissionerna från högen från 3,5 till 0,17 % av det ursprungliga kolinnehållet (Hansen m.fl., 2007) antagligen genom att förhindra temperaturökning till följd av kompostering. Chadwick (2005) redovisar CH4 emissioner från 0,5 till 0,97 % av ursprungligt kolinnehåll i gödseln där lägst emissioner kom från PVC-täckta högar och högst från packade högar.

11 Åtgärder för att minska utsläpp från stallgödsellager
Lagra gödsel svalt genom att ha lite gödsel i lager under sommaren och om möjligt se till att behållarna är nedgrävda och beskuggade. Val av täckningsmaterial för flytgödsel har betydelse. Utsläpp av metan var lägre med täckning med plastduk jämfört med inget svämtäcke eller med halmsvämtäcke. Så liten omrörning som möjlig av flytgödsel i lager för att minimera ammoniakemissionerna. Täckning av fastgödselhögar med plastduk minskar effektivt lustgasutsläpp. Surgörning av flytgödsel minskar metan- och ammoniakemissioner. Kan vara en framtida teknik för Sverige. 11. Lagra gödsel svalt genom att ha lite gödsel i lager under sommaren och om möjligt se till att behållarna är nedgrävda och beskuggade. Täckningsmaterial har betydelse: Utsläpp av metan är lägre med täckning med plastduk jämfört med inget svämtäcke eller med halmsvämtäcke. Porösa svämtäcken t.ex. halm bör undvikas eftersom risken är stor att lustgas bildas. Avgången av metan ökade mycket kraftigt direkt efter omrörning jämfört med före omrörning speciellt från gödselbehållare med halmsvämtäcke. Under tiden efter omrörning sjunker emissionerna och i kanadensiska studier påverkades inte de totala metanförlusterna av omrörning. Däremot innebär omrörning totalt högre ammoniakemissioner, så minimera omrörningen! Täckning av fastgödselhögar med plastduk minskar effektivt lustgasutsläpp eftersom syre inte kan tränga in i ytan, vilket är förutsättning för nitrifikationen. Surgörning: Genom att sänka pH i gödseln är det möjligt att både minska ammoniakavgången som utsläpp av växthusgaser enligt tyska och svenska studier. Berg m.fl. (2006) fann vid tillsats av mjölksyra i kombination med flytande täckning i svinflytgödsel en minskning av både CH4 och N2O emissioner. Vid försök utförda i Sverige (Rodhe m.fl., 2005, JTI-rapport 333) sjönk pH till < 5,4 och metanbildningen avstannade helt vid tillsats av fosforsyra till nötflytgödsel. I Danmark finns gårdsanläggningar ( där svavelsyra tillsätts i en separat tank före lagret tills pH 5,5 uppnås. Den surgjorda gödseln returspolas sedan till stallet, så att gödseln under spalt också blir sur. Enligt mätningar minskar ammoniakavgången i stallarna med 70 % vid surgörning. Det finns också teknik för att tillsätta syran i lager alternativt vid spridning. I Danmark är surgörning godkänd metod för att minska ammoniakavgången vid spridning, jämförbar med myllningsteknik (JTI-rapport 412). Referenser: Berg W., Brunsch R., Pazsiczki, I., Greenhouse gas emissions from covered slurry compared with uncovered during storage. Agric. Ecosyst. Environ. 112(2-3), Rodhe L., Mathisen B., Wikberg A. , Malgeryd J., Tillsatsmedel för flytgödsel – litteraturöversikt och utveckling av testmetod. Rapport Lantbruk & Industri nr 333. JTI - Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.

12 Spridning av flytgödsel
Vilka faktorer påverkar avgången av växthusgaser från mark gödslad med flytgödsel? Åtgärder för att minska avgången? 12. Spridning av flytgödsel (jmfr bild 19) Lustgasbildningen i mark styrs främst av: Markens innehåll av kväve och kol, Markförhållanden som fukt, syretillgång och temperatur. Vid spridning av stallgödsel tillförs marken både kväve och kol, vilket kan stimulera lustgasbildningen. För att inte det ska finnas överskott av lättlösligt kväve i marken är det viktigt att behovsanpassa givan efter grödans behov, sprida med precision och sprida vid rätt tidpunkt. Kvävets form (organiskt eller ammoniumkväve) har stor betydelse vid val av lämplig gödslingsstrategi. Största andelen av kvävet i flytgödsel är i form av ammoniumkväve. Grödan kan ta upp det direkt, men det kan också nitrifieras och denitrifieras, varvid lustgas bildas. Flytgödsel kan spridas med god precision med hjälp av spridare utrustade med styr- och kontrollutrustning av gödselmängd (giva) och med rampspridare, vilket i stort ger jämn spridning i sidled med känd arbetsbredd (se Praktiska råd Nr 22, 2014). På hösten då marken är fuktigare är det ännu viktigare att anpassa givan, så att det inte blir överskott på lättlösligt kväve i marken. Referens: Årliga gödslingsrekommendationer ”Riktlinjer för gödsling och kalkning”, Jordbruksverket (

13 Lustgasbildning i mark
Jordbrukets utsläpp av lustgas främst från mark med tillgängligt kväve Både vid nitrifiering (syretillgång) och denitrifiering (syrebrist) Tillskott av extra kol och kväve stimulerar lustgasbildning Förändring i markförhållanden stimulerar – från fuktigt till torrt och vise versa, tining – frysning 13. Lustgasbildning i mark Nitrifikation oxiderar ammonium till nitrat och processen kan utföras av bakterier eller svampar. Vid denitrifikation bildas lustgas (N2O), NO, och N2 Metan från mark endast från torvmarker, risodlingar etc. Vid stallgödsel­hantering är den stora utsläppskällan av N2O från gödslad mark. I marken förekommer kväve både som nitratjon (NO3-) och ammoniumjon (NH4+) i marklösningen. Humus/organiska materialet representerar markens egentliga kväveförråd och kan genom mikrobiella processer göras tillgängligt för växterna genom mineralisering. Genom mineralisering bryts det organiska materialet ner och kvävet frigörs som ammonium. Det är stora mängder kväve som kan frigöras under ett år, kg kväve, men detta påverkas av hur intensivt jorden bearbetas samt på årsmånen. Både N2 och N2O försvinner till atmosfären. Avgången av kvävgas är betydligt större än avgången av N2O och bidrar till de största kväveförlusterna i marken. Bildande av N2O istället för kvävgas gynnas om pH är lågt och om det finns en begränsad tillgång till syre. Syrebrist kan uppstå i mark då markporerna är fulla med vatten, eller då mark­porerna har kompakterats av ex. tunga maskiner. Nedbrytning av organiskt material kan också sänka syrekoncentrationen i marken genom de nedbrytande aeroba mikroorganismernas respiration. Detta bidra till att anaeroba processer som denitrifikation kan ske i marken. Nitrifikationen bromsas upp om det finns mycket ammonium och lite syre, då kan istället för nitrit och nitrat bildas N2O och kväve­oxid. Lustgasbildningen i marken styrs främst av : Markens innehåll av kväve/kol Markförhållanden som fukt, syretillgång och temperatur.

14 Spridningstekniker svinflytgödsel: kväveförluster
14. Totala kväveförlusterna efter spridning av svinflytgödsel (ammoniak, lustgas, nitratutlakning) Den sammanlagda kväveförlusten mättes efter spridning av svinflytgödsel till stråsäd. Spridningen skedde antingen på våren före sådd av vårkorn eller före höstsådd av rågvete på en sandjord, Mellby, Halland. Figuren visar de olika spridningsteknikerna som användes, nämligen: Bandspridning (kontroll) Öppen ytmyllning Bandspridning med omedelbar nedharvning Läs mer: Svensson L. & Linden, B., Utnyttjande och förluster av kväve vid ytmyllning av flytgödsel. Teknik för lantbruket Nr 65, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.

15 Kväve vid spridning av svinflyt - 2 tillfällen
15. Totala kväveförlusterna efter spridning av svinflytgödsel (ammoniak, lustgas, nitratutlakning) Den sammanlagda kväveförlusten mättes efter spridning av svinflytgödsel till stråsäd. Spridningen skedde antingen på våren före sådd av vårkorn eller före höstsådd av rågvete på en sandjord, Mellby, Halland. Resultatet för spridningen vid två olika tillfällen: Den största kväveförlusten sker via nitratutlakningen och där har spridningstidpunkten stor betydelse. Höstspridning gav ca dubbelt så stor utlakning jämfört med vårspridning. Den andra största kväveförlusten var ammoniakavgång, där bandspridningen gav störst förlust, medan myllningarna minskade förlusterna. Emissionerna av lustgas var i storleksordningen 10 gånger lägre än för ammoniak. Skillnaderna mellan de olika behandlingarna var små, men en tendens till större förluster av lustgas när ammoniakemissionerna var små. Referens: Svensson L. & Linden, B., Utnyttjande och förluster av kväve vid ytmyllning av flytgödsel. Teknik för lantbruket Nr 65, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.

16 Svinflytgödsel i vårbruk respektive höstbruk
16. Svenska försök utlagda på en mellanlera: spridning av svinflytgödsel på vår eller höst. Bandspridning av flytgödseln, med eller utan nedharvning efteråt. Fotona visar före och efter nedharvning på våren (torr såbädd). Vid finfördelning av flytgödseln i den torra såbädden minskade de sammanhängande våta partierna. Fuktigheten har betydelse för lustgasemissionerna. Svinflytgödselns kväveinnehåll: Vår:  Tot-N 3,8 kg/ton, NH4-N 2,7 kg/ton Sensommar: Tot-N 5,0 kg/ton, NH4-N 3,5 kg/ton Referens: Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. & Nordberg, Å., 2012a. Växthusgaser från stallgödsel – Litteraturgenomgång och modellberäkningar. JTI-Rapport 402, Lantbruk & Industri. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. ISSN Rodhe L.K.K., Abubaker J., Ascue J., Pell M. & Nordberg Å., 2012b. Greenhouse gas emissions from pig slurry during storage and after field application in northern European conditions. Biosystems engineering 113, Bandspridning Bandspridning med nedharvning

17 Kväveemissioner i form av N2O
Tid Behandling Kg N20-N/ha % av tot-N % av NH4-N Vårbruk Ingen stallgödsel 0,04 - Bandspridning, 30 ton/ha 1,57 1,35 1,89 Bandspr. + harv 0,56 0,46 0,65 Höstbruk 0,30 Bandspridning 28 ton/ha 1,36 0,77 1,08 1,63 0,97 17. Svenska försök utlagda på en mellanlera: spridning av svinflytgödsel på vår eller höst. Bandspridning av flytgödseln, med eller utan nedharvning efteråt, före sådd. Resultat I svenska försök utlagda på en mellanlera var förlusten av N2O vid vår- eller höst­spridning av svinflytgödsel mellan 0,5 och 1,4 % av kvävet utspritt med svinflyt­gödsel under de följande två månaderna efter spridning (Rodhe m.fl., 2012a). Minst N2O avgick då gödseln harvades ner direkt efter bandspridningen på våren då jorden var relativt torr. Emissionsfaktorn* var då 0,46 %, medan den var 1,35 % med enbart bandspridning. För metanet fungerade jorden som en kolsänka, även om den blev mindre efter flytgödselspridning. För N2O hade jordens fuktighet stor betydelse, vilket även bekräftades i labbförsök. Under hösten då jorden var blötare skiljde det inte mycket mellan spridningsstrategierna. Slutsatsen blev att våta förhållanden ska undvikas vid flytgödselspridning vare sig de skapas av naturen eller av tekniken. *IPCC anger emissionsfaktorn för lustgasförluster som lustgaskväve i procent av tillfört total­kväve (total-N) i gödseln. Bakgrundsemissionerna från marken räknas inte in. I IPCC Guidelines anges som schablonvärde 1 % för stallgödsel utspridd på åkermark (IPCC, 2006), vilket är lägre än de 2,5 % som Naturvårdsverket har använt i sin rapportering. Referens: Rodhe L.K.K., Abubaker J., Ascue J., Pell M. & Nordberg Å., 2012a. Greenhouse gas emissions from pig slurry during storage and after field application in northern European conditions. Biosystems engineering 113, Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. & Nordberg, Å., 2012b. Växthusgaser från stallgödsel – Litteraturgenomgång och modellberäkningar. JTI-Rapport 402, Lantbruk & Industri. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. ISSN

18 Bandspridning vs Täckt ytmyllning
NH3 och N2O Bandspridning vs Täckt ytmyllning 18. Jämförelse bandspridning med ytmyllning av nötflytgödsel i vall Vid myllning av flytgödsel i vall krävs speciella billar, som kan placera flyt­gödseln i vallen, under hårda markförhållanden utan att skada grödan. I stort kan utformningen indelas efter principerna täckt eller öppen ytmyllning (Rodhe & Pell, 2005). I svenska försök gav täckt ytmyllning till 5 cm djup i vall efter första skörd högre emissioner än om nötflytgödseln bandspreds i vallen. Figuren visar emissionerna av NH3 och N2O vid spridning med de två teknikerna. Metan och lustgas mättes under sju veckor efter spridning. I detta fall blir påverkan på den globala uppvärmningen ungefär densamma för teknikerna när hänsyn tas till indirekt N2O från NH3 emissionerna och utsläpp från tillverkning och användning av kompletterande mineralgödsel. Med myllningen kvarstår att den minimerar ammoniakavgången och därmed ammoniakens bidrag till övergöd­ning och försurning. I Bilaga 2 i JTI-rapport nr 402 finns en sammanställning över uppmätta emissioner vid spridning av nötflytgödsel främst till vall. Sammanställningen visar att EF baserade på total-N oftast är under 1 % av total-N tillfört med flytgödseln. De högsta EF kommer från försök utförda i Spanien (Vallejo m.fl., 2005), där EF-värdena var så hög som 2,95 % vid myllning av flytgödsel i vall. Genomgående är det högre EF vid myllning än vid spridning på markytan. Trots höga kväve­givor till vallen i Nederländerna (Velthof & Mosquera, 2011) har EF för N2O-emissionerna begränsats till 0,1-0,5 % i en odling med fem skördar per år. Rodhe L. & Pell M., Täckt ytmyllning av flytgödsel i vall – teknikutveckling, ammoniakavgång, växthusgaser och avkastning. JTI-rapport Lantbruk & Industri nr 337. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. & Nordberg, Å., Växthusgaser från stallgödsel – Litteraturgenomgång och modellberäkningar. Rapport 402, Lantbruk & Industri. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. ISSN Dessutom: NH3 indirekt N2O, påverkan tillverkning min-N, min-N i mark N2O-N i % av tot-N: Bandspridn 0,3%, täckt ytmyllning 1,1% (Rodhe & Pell, 2005)

19 Spridning av fastgödsel
Vilka faktorer påverkar avgången av växthusgaser från stallgödslad mark, fastgödsel? Åtgärder för att minska avgången? 19. Spridning av fastgödsel Lustgasbildningen i mark styrs främst av: Markens innehåll av kväve och kol, Markförhållanden som fukt, syretillgång och temperatur. Vid spridning av stallgödsel tillförs marken både kväve och kol, vilket kan stimulera lustgasbildningen. För att inte det ska finnas överskott av lättlösligt kväve i marken är det viktigt att behovsanpassa givan efter grödans behov, sprida med precision och sprida vid rätt tidpunkt. Kvävets form (organiskt eller ammoniumkväve) har stor betydelse vid val av lämplig gödslingsstrategi. Största andelen av kvävet i fastgödsel är i organisk form, vilket måste mineraliseras för att kunna tas upp av grödan. Därför sprids många gånger fastgödsel på hösten för att kvävet ska kunna mineraliseras till våren. Det finns fastgödselspridare (två-stegs; sönderdelningsvalsar+spridartallrikar) som kan sprida givor med god precision ned till givor om 10 ton/ha. Tyvärr har däremot många enklare fastgödselspridare dålig precision vilket kan innebära ojämn spridning över fältet, stora klumpar och dessutom både i genomsnitt och fläckvis mycket höga givor. Fuktiga klumpar kan innebära höga lustgasemissioner, men än så länge är kunskapen kring detta väldigt dålig. För fjäderfägödsel där rekommenderad giva kan vara 2-3 ton/ha finns ingen bra spridningsteknik dvs. det är lätt att det blir överskott på kväve i marken. På hösten då marken är fuktigare är det ännu viktigare att anpassa givan, så att det inte blir överskott på lättlösligt kväve i marken.

20 Spridning av fastgödsel Mindre antal försök
Litteraturgenomgång visar medeltal för EFN2O för nötfastgödsel på 2,2 % av total-N utan nedbrukning och 1,3 % med nedbrukning. För svinfastgödsel var lustgasemissionerna lägre än för nötflytgödseln och relationen den omvända dvs. högre vid nedbrukning än utan nedbrukning. Lågt för fjäderfägödsel. 20. Spridning av fastgödsel emissioner av växthusgaser (= lustgas) Litteraturgenomgången över fastgödsel och utsläpp av växthusgaser är baserad på få studier, och det varierar stort i datamaterialet (JTI-rapport 402). Ts-halt nötfastgödsel 20 %, svinfastgödsel 25 %, fjäderfägödsel? Lustgas: Minskade emissioner med nedbrukning av fastgödsel från nöt, men tvärt om dvs. ökade lustgasemissioner vid nedbrukning av svinfastgödsel respektive fjäderfägödsel. För svinflytgödseln endast angivet förlust per kg ammoniumkväve tillfört. Metan: Få studier, men emissionerna uppträde främst under de två första dagarna efter spridning av stallgödsel från köttdjur. (JTI-rapport 402).

21 Se kedjorna! Växthusgaser från lager och efter spridning
av rötad respektive icke rötad nötflytgödsel 21. Växthusgaser från rötad och orötad nötflytgödsel vid lagring och efter spridning (JTI-rapport 413) Växthusgaserna metan (CH4) och lustgas (N2O) mättes från lager med orötad och rötad nötflytgödsel vid lagring under sommar respektive under vinter. Den rötade nötflytgödseln studerades med och utan tak. Växthusgaser från mark med utspridd nötflytgödsel (orötad respektive rötad) studerades vid vår- respektive höstsprid­ning. Den totala påverkan på klimatet beräknades genom att ta fram koldioxid­ekvivalenter för sommarlagring med höstspridning respektive vinterlagring och vårspridning. I figuren visas hanteringskedjorna. Vid vårspridning ingick även mätning av ammoniakavgång och avkastningen för korngröda. Referens: Rodhe L., Ascue J., Tersmeden M., Willén A., Nordberg Å., Salomon E. & Sundberg M., Växthusgaser från rötad och orötad gödsel i lager och utspridd på mark samt ammoniakavgång och kornskörd. JTI-rapport Lantbruk & Industri nr 413. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Finansiär: SLF Mjölkprogrammet År Även studier av NH3 och kväveutnyttjande hos gröda!

22 Sommarlagring +höstspridning Vinterlagring +vårspridning
Klimatpåverkan vid lagring och spridning av flytgödsel och rötad flytgödsel, lagring och spridning under två säsonger Sommarlagring +höstspridning Vinterlagring vårspridning 22. Växthusgaser från rötad och orötad nötflytgödsel vid lagring och efter spridning (JTI-rapport 413) Resultat Diagrammet visar totala klimatpåverkan (GWP100) i CO2-ekvivalenter per m3 gödsel eller rötad gödsel in i lager för lagring och spridning av orötad nötflytgödsel respektive rötad flytgödsel för två olika säsonger. I ena fallet lagras gödseln under vintern och sprids på våren, och i det andra fallet sker lagringen över sommaren och spridningen sker sedan på hösten. Störst påverkan på klimatet har lagringen under sommaren (blåa staplar), speciellt vid lagring av rötad gödsel. Under sommaren var metanemissionerna ca tre gånger så höga per m3 från den rötade gödseln jämfört med den orötade gödseln. Täckning av lager med rötad gödsel under sommaren minskade metan­emissioner­na, men innebar istället en del N2O-emissioner, vilket omräknat i CO2e resulterade i samma klimatpåverkan. Under vinterlagring var emissionerna genomgående låga med något högre emissioner från orötad gödsel. Täckning av rötad gödsel hade därmed ingen effekt pga. de obetydliga emissionerna. Emissionerna av N2O från fält var måttliga efter gödsling med orötad eller rötad gödsel på hösten och mycket låga efter gödsling på våren. På våren avgick det en del ammoniak som ger en indirekt N2O, vilket gjorde att klimatpåverkan var högst för vanlig gödsel För båda tillfällena var emissionsfaktorn för N2O högre för orötad gödsel än för rötad gödsel, och för vårspridningen var skillnaden signifikant. Referens: Rodhe L., Ascue J., Tersmeden M., Willén A., Nordberg Å., Salomon E. & Sundberg M., Växthusgaser från rötad och orötad gödsel i lager och utspridd på mark samt ammoniakavgång och kornskörd. JTI-rapport Lantbruk & Industri nr 413. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. JTI-rapport 413

23 Lagring och vårspridning av svinflytgödsel: kg CO2ekv per gris
23. Klimatpåverkan för olika lagrings- och spridningsstrategier för svinflytgödsel. Emissionerna av metan och lustgas omräknat till koldioxidekvivalenter (GWP100). Flytgödseln lagras med: Utan täckning, med halmsvämtäcke eller med flytande plastduk. Svinflytgödseln bandspreds (BA) på våren, med nedbrukning (finfördelning) i såbädden genom harvning (BA+HA) eller utan (BA) omedelbar nedbrukning. Sådd efter 4 h. Totalt sett ger lagring med halmsvämtäcke i kombination med bandspridning utan finfördelning av flytgödseln i såbädden på våren högst klimatpåverkan. Lustgasavgången från lager med halmsvämtäcke ökar påverkan. Totalt sett lägst klimatpåverkan vid lagring med täckning med plastduk och bandspridning med nedharvning (BA+HA) i såbädden direkt efter spridning. Eftersom både metan-och lustgasbildning styrs av många faktorer, så kan under andra förhållanden resultatet bli annorlunda. Metanbildningen styrs av olika faktorer som: Egenskaper som hur lätt kolet bryts ned (andel lättillgängligt kol), pH: Lågt pH hämmar metanbildning och minskar därmed metanemissionerna (pH <5,5) Temperatur (begränsad produktion vid temperaturer under 10 °C), ”Uppehållstid” i lager (eller rötkammare), Ymp dvs. finns det gammal gödsel där metanbildarna är uppförökade och aktiva, kommer metanbildningen snabbt igång i ”färsk” gödsel som förs ut i lagret. Lustgasbildningen i marken styrs av olika faktorer som: Markens innehåll av kväve/kol Markförhållanden som fukt, syretillgång och temperatur. Referens: Rodhe L.K.K., Abubaker J., Ascue J., Pell M. & Nordberg Å., Greenhouse gas emissions from pig slurry during storage and after field application in northern European conditions. Biosystems engineering 113, Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. & Nordberg, Å., Växthusgaser från stallgödsel – Litteraturgenomgång och modellberäkningar. Rapport 402, Lantbruk & Industri. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. ISSN BA=Bandspridning BA+HA=Bandspridning med omedelbar nedharvning Rodhe m.fl., 2012

24 Sammanfattning Lagra gödsel svalt.
Val av täckningsmaterial för flytgödsel har betydelse. Täckning av fastgödselhögar med plastduk minskar effektivt lustgasutsläpp. Lite lättlösligt kväve i marken på hösten och gödsla när grödan har N-behov, samt dosera efter behov. Finfördela fuktiga partier av flytgödsel eller fasta gödselklumpar i marken. Rötad gödsel kan ge stora metanutsläpp under lagring. Se hela kedjan, så att t.ex. inte metanreducerande åtgärder medför förhöjda utsläpp av lustgas eller ökad energiförbrukning. 24. Lagra gödsel svalt genom att ha lite gödsel i lager under sommaren och om möjligt se till att behållarna är nedgrävda och beskuggade. Täckningsmaterial har betydelse: Utsläpp av metan är lägre med täckning med plastduk jämfört med inget svämtäcke eller med halmsvämtäcke. Porösa svämtäcken t.ex. halm bör undvikas eftersom risken är stor att lustgas bildas. Täckning av fastgödselhögar med plastduk minskar effektivt lustgasutsläpp eftersom syre inte kan tränga in i ytan, vilket är förutsättning för nitrifikationen. ”Goda råd” för att nå liten kväveutlakning gäller även för att minska utsläpp av lustgas från marken dvs. lite lättlösligt kväve i marken på hösten och gödsla när grödan har N-behov. Markfukten har stort inflytande på lustgasutsläpp, så neutralisera fuktiga partier av flytgödsel eller fasta gödselklumpar i marken genom att finfördela och blanda in gödseln i marken. Rötad gödsel kan ge stora metanutsläpp under lagring. Små utsläpp av lustgas kan ge betydligt större klimatpåverkan än stora metanutsläpp. Se hela kedjan, så att t.ex. inte metanreducerande åtgärder medför förhöjda utsläpp av lustgas eller ökad energiförbrukning.

25 Litteratur med länkar JTI-rapport 402: JTI-rapport 337: JTI-rapport 370: JTI-rapport 413: JTI-rapport 412 (processteknik gödsel): JTI Teknik för lantbruket nr 65: Greppa Näringen Praktiska råd Nr 22, oktober 2014: Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. & Nordberg, Å., 2012a. Växthusgaser från stallgödsel – Litteraturgenomgång och modellberäkningar. Rapport 402, Lantbruk & Industri. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. ISSN Rodhe L. & Pell M., Täckt ytmyllning av flytgödsel i vall – teknikutveckling, ammoniakavgång, växthusgaser och avkastning. JTI-rapport Lantbruk & Industri nr 337, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Rodhe L., Ascue J., Tersmeden M., Ringmar A., Nordberg Å., Växthus­gasemissioner från lager med nötflytgödsel – Förhållanden i gårdsbehållare, metodikutveckling av gasmätning samt bestämning av emissioner från nötflytgödsel. JTI-rapport Lantbruk & Industri 370, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Rodhe L., Ascue J., Tersmeden M., Willén A., Nordberg Å., Salomon E. & Sundberg M., Växthusgaser från rötad och orötad gödsel i lager och utspridd på mark samt ammoniakavgång och kornskörd. JTI-rapport Lantbruk & Industri nr 413. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Sindhöj, E. & Rodhe L. (Eds), Examples of Implementing Manure Processing Technology at Farm Level. Knowledge report, WP3 Innovative technologies for manure handling, Baltic Forum for Innovative Technologies for Sustainable Manure Management (Baltic Manure; JTI-rapport Lantbruk & Industri nr 412. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Svensson L. & Linden, B., Utnyttjande och förluster av kväve vid ytmyllning av flytgödsel. Teknik för lantbruket Nr 65, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala. Rodhe L.K.K., Abubaker J., Ascue J., Pell M. & Nordberg Å., 2012b. Greenhouse gas emissions from pig slurry during storage and after field application in northern European conditions. Biosystems engineering 113,