| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Frivillige dyrkningsaftaler i indsatsområder

7 Beregning i praksis

For at illustrere de viste redskabers anvendelse i praksis, og diskutere nogle af de grundlæggende forskelle som N-regnskabet og modeltilgangen repræsenterer, er der i det følgende kapitel valgt at illustrere et praktisk eksempel ved beregning af N-balancer og N-udvaskning på markniveau for 4 kvægbedrifter og 2 svinebedrifter ved Lemvig.

7.1 Materiale og metode

Beregningerne er dels gennemført med den DAISY-baserede SKEP-model og dels som en opgørelse af N-regnskaber. Metoderne ved beregningerne er nærmere beskrevet i afsnit 7.2 (SKEP) og i afsnit 7.3 (N-regnskab). Sluttelig er der foretaget sammenligninger mellem resultater fra simuleringerne med SKEP og bedrifts- og markbalancer fra N-regnskabet.

Nøgletal for produktionerne er givet i tabel 3 (kvægbedrifter) og tabel 4 (svinebedrifter). Kvægbedrifterne har fungeret som studielandbrug fra og med 1998 og svinebedrifterne fra og med 2000. Bedrifterne er ikke udvalgt ud fra kendskab til deres N-omsætning og N-balancer. De ligger i et geografisk område med særlige drikkevandsinteresser, hvor krav om tilpasning af landbrugsdriften i forhold til kvælstof kan komme på tale i fremtiden.

Kvægbedrifterne er forskellige med hensyn til areal, men parvis relativt ens med hensyn til belægningsgrad (nr. 1 og 2, hhv. nr. 3 og 4, tabel 3). Bedrift nr. 2 producerer godt 2500 slagtesvin årligt. I forhold til bedriftens samlede belægningsgrad på 1,5 DE/ha bidrager svinene med 87 DE svarende til 0,5 DE/ha. Derfor adskiller bedrift nr. 2 sig med en relativt høj andel af arealet med afgrøde til modenhed (~50 %) på grund af det lavere antal køer per hektar. Alle kvægbedrifterne har kvæg af racen SDM med et ydelsesniveau på omkring 7500 kg EKM/årsko, dog lidt mere end 8000 kg EKM/årsko på bedrift nr. 4. Svinebedrifterne er harmoniske med 1,3-1,4 DE/ha.

Jorden på alle bedrifterne veksler mellem grovsand, finsand og lerjord. Kvægbedrifternes sædskifter er præget af grovfoderproduktion med kløvergræs, helsæd og til dels majs. Selvom området er nordligt, dyrkes der majs med udbytter fra 60 til 100 a.e./ha. Byg-ært og ren ært til helsæd er udbredte. Udbytterne varierer inden for det normale. Svinebedrifterne har udelukkende korn og raps til egen opfodring og salg.

Tabel 3:
Nøgletal for produktionen på fire konventionelle kvægbedrifter (studielandbrug). besætningsdata er fra majåret 1999/2000 og markdata fra høståret 1999.

1) Energi Korrigeret Mælk
2) 2/3 hidrører fra kvæg, 1/3 hidrører fra svin

Tabel 4:
Nøgletal for produktionen på to konventionelle svinebedrifter (studielandbrug). besætningsdata er fra majåret 2000/2001 og markdata fra høståret 2000.

Der er foretaget beregninger for 1 år for de to svinebedrifter og for 3 år for de 4 kvægbedrifter.

Beregningerne er for begge beregningsmetoder udført både på enkel-markniveau og dels ved at summere markbalancer inden for bedriften. De summerede markbalancer er gennemsnit af alle bedriftens marker. Bedriftsbalancer beregnet med N-regnskab er ikke vist, idet SKEP-modellen kun forholder sig til markniveau. Tabel 2 skitserer opgørelsen af N-balancen for de ovennævnte systemer.

Forskellene ved beregningen af N-balancer med modellen SKEP og N-regnskab fremgår af tabel 5. Atmosfærisk deposition og N i høstede afgrøder simuleres i SKEP, mens der regnes med registrerede høstudbytter i N-regnskabet. N-fikseringen simuleres i SKEP, mens det i N-regnskabet beregnes ud fra oplysninger om høstet nettoudbytte eller bælgsædens andel.

Tabel 5:
Forskel på beregning af poster ved opgørelse af N-balancen i N-regnskab og med SKEP

7.2 Modelberegninger

7.2.1 Metode og principper

Programmet SKEP er et analyseværktøj, der estimerer effekten af gødskningspraksis, jordtyper, klima, afgrødesammensætning, kvælstofbalance og tørstofudbytte (Børgesen & Heidmann, 2002). Simmelsgaards modeller (Simmelsgaard, 1991; Simmelsgaard, 1998), deriblandt N-LES (Simmelsgaard, 2000), er også indbygget i SKEP-programmet, så det er muligt at få resultater fra forskellige modeller i én kørsel. I eksemplet er der dog kun vist resultater fra modellen baseret på DAISY-beregninger.

I beregningen af udbytte og kvælstofbalance anvendes grundlæggende beregninger gennemført med DAISY-modellen (Hansen et al., 1990, Hansen et al., 1991). De grundlæggende modelberegninger består af en række standardkombinationer af klima, jordtyper og sædskifter. For hver standardkombination er der blevet gennemført modelberegninger ved forskellige gødningsniveauer (varierende husdyr- og handelsgødningsmængder). Der er indbygget forskellige kvæg- og svinebrugssædskifter i modelsystemet.

De mest almindelige afgrøder indgår (vinterhvede, vårbyg, ært, vinterraps, roer, kartofler byg/ært helsæd, vårbyg med udlæg, slætgræs og vedvarende græs). N-fiksering i kløvergræs og i byg/ært helsæd beregnes ud fra en angivet kløver/ærte procent. Det er muligt at reducere udbyttet som følge af faktorer som ukrudt, sygdomme og skadedyr. Det er dog muligt at angive, hvor stor en andel ammoniakfordampningen udgør af ammonium-N i den tilførte husdyrgødning.

Resultaterne fra SKEP-programmet beregnes ved lineær interpolation ud fra de standardkombinationerne af tilført husdyrgødning og handelsgødning for en given afgrøde, der ligger tættest på den anvendte gødningspraksis. Der skelnes kun mellem husdyrgødningstyperne svine- og kvæggylle. Der indgår 4 jordtyper i SKEP: JB1, JB3, JB4 og JB6. Desuden er det muligt at kombinere flere jordtyper.

Følgende trin indgår, når SKEP anvendes ved modellering af N-udvaskning i et drikkevandsområde:

	opstilling af sædskifter på markerne
	opstilling af gødningsplan til sædskiftet
	beregning af kvælstofbalance og N-udvaskning på baggrund af grundlæggende DAISY-beregninger.

Til opstilling af gødningsplaner kan der tages udgangspunkt i oplysninger om dyretæthed og dyreart på bedriftsniveau fra FRJOR eller det Centrale Husdyr Register (CHR). Den producerede husdyrgødning på bedriften beregnes ud fra dyretætheden. Der tages udgangspunkt i Plantedirektoratets N-normer for de enkelte afgrøder ved fordelingen af gødningen på markerne. Handels- og husdyrgødningen kan fordeles efter forskellige valgte kriterier ud fra et agronomisk kendskab. Eksempler på, hvordan det kan gøres kan findes i Børgesen & Heidmann (2002) og Heidmann (2001).

Ved beregningerne med SKEP-modellen i nærværende rapport beregnes ammoniakfordampningen fra den husdyrgødning, der er udbragt eller afsat under afgræsning således som 15% af ammonium-N indholdet.

7.2.2 Resultater

N-udvaskningen og N-balancen beregnet med SKEP på de to svinebrug og de 4 kvægbrug fremgår af henholdsvis tabel 6 og tabel 7. N-udvaskningen fra de 4 kvægbedrifter blev beregnet til gennemsnitligt 60-73 kg N/ha. Der blev fundet en stor forskel i N-udvaskning fra år til år, som især skyldes forskel i vejrforhold. Hvis N-udvaskningen beregnes som gennemsnit over mange år (10-30 år), udlignes effekten af klimaforskellene. N-udvaskningen på de to svinebedrifter i 2000 var på henholdsvis 74 og 45 kg N/ha. Forskellen i N-udvaskning skyldes her hovedsagelig forskel i jordtyper på de to bedrifter.

Da N-udvaskningen kun udgør en del af N-balancen, er N-balancen som forventet lidt højere end N-udvaskningen. Dette gælder dog ikke bedrift nr. 3. Det skyldes især, at DAISY ikke håndterer N-fiksering i kløvergræsmarker optimalt, og at der på bedrift nr. 3 er fikserende afgrøder på 94% af arealet. DAISY er derfor bedst egnet til anvendelse på svine- og planteavlsbedrifter, hvor andelen af de fikserende afgrøder som regel er lav. Desuden er det et generelt problem, at DAISY simulerer N-udbytterne for højt i forhold til udbytterne i praktisk landbrug.

Der findes i dag endnu ikke modeller, der er velegnede til at håndtere kvægbrug og især marker med kløvergræs og afgræsning, men der er igangsat flere projekter bl.a. ved Danmarks JordbrugsForskning, der arbejder på sagen. Indtil disse modeller er færdigudviklede, er det muligt at forbedre beregningerne ved at korrigere tallene. Dette kan gøres ved at justere udbytterne ned, så de passer bedre til de målte udbytter eller tilfører ekstra handels- eller husdyrgødning som kompensation for underestimering af N-fikseringen. I Heidmann et al. (2002) indgik disse korrektionsmetoder.

Tabel 6:
N-udvaskning beregnet med SKEP på kvæg- og svinebedrifterne.

Tabel 7:
De summerede markbalancer beregnet med SKEP på kvæg- og svinebedrifterne.

7.3 N-regnskab

7.3.1 Metode og principper

N-balancen beregnes som beskrevet i Hansen & Kristensen (1998). Beregningsmetoden ved N-regnskab følger beskrivelserne i figur 7 og tabel 2.

Beregningerne er foretaget i et almindeligt regnearksprogram (MS-Excel). Idet de seks bedrifter er studielandbrug er der adgang til data af en kvalitet og en detaljeringsgrad, der ikke normalt vil forekomme på en bedrift. Ammoniakfordampning fra udbragt husdyrgødning er beregnet som 15 % af NH₄-N. Samme princip er valgt for beregning af ammoniakfordampning fra husdyrgødning afsat under afgræsning. Her er det endvidere antaget, at NH₄-N udgør 61 % af total-N i kvæggylle (Anonym, 2001). For en kvægbedrift på lerjord er der indregnet en denitrifikation på 45 kg N/ha for kløvergræs og 30 kg N/ha for øvrige afgrøder.

7.3.2 Resultater

For at illustrere beregning af N-balancer på enkelt-marksniveau er posterne vist for bedrift nr. 3 i høståret 1999 i tabel 8. Trækkes de luftformige tab fra N-balancen fås et estimat for summen af N-udvaskning og ændringen i jordpuljen. Dette er illustreret i tabel 9. Beregningen svarende til tabel 9 er ikke gennemført for de øvrige bedrifter.

Den gennemsnitlige N-balance på bedrift nr. 3 udgør 185 kg N/ha (tabel 8). Den restmængde, der er til rådighed for udvaskning og ændring i jord-N-puljer, udgør i gennemsnit 130 kg N/ha ved anvendelse af antagelser om størrelsen af de luftformige tab (tabel 9).

N-balancen svinger mellem –28 og +501 kg N/ha, hvilket meget godt illustrerer den enorme variation, der ofte fremkommer ved beregninger på et så detaljeret niveau (den enkelte mark). Der kan være flere forklaringer på den negative N-balance (-28 kg N/ha), der ses på en enkelt mark med ært til helsæd. N-fikseringen kan være underestimeret. N bortført med afgrøde kan være overestimeret, selvom der for grovfoderafgrøder er anvendt analyseværdier for proteinindhold. Endelig kan det i teorien være udtryk for et nettobidrag fra jordens organiske N-puljer.

Tabel 8:
N-balancer på markniveau, mark nr. 1-14, bedrift nr 3, høstår 1999.

Se her!
       

Tabel 9:
Fordeling af kvælstof på tabsposter ud fra N-balancer på markniveau, bedrift nr 3, høstår 1999.

De summerede markbalancer er vist for de enkelte bedrifter og år i tabel 10. Den højere belægningsgrad på bedrift 3 og 4 synes at afspejle sig i en højere N-balance i marken.

Tabel 10:
Summerede mark-massebalancer for de enkelte år på kvæg- og svinebedrifterne, kg N/ha

7.4 Sammenligning af værktøjer og beregning af N-balance

De to værktøjer, N-regnskab og SKEP, der blev anvendt i eksemplet, afviger på flere punkter, hvilket har indflydelse på resultaterne.

Alle poster i N-regnskabet estimeres ud fra målinger eller standardværdier, hvorimod modellerne, herunder SKEP, simulerer en del af dem, som vist i tabel 5. N-regnskabet inddrager indirekte jord- og klimaforhold gennem deres effekter på udbytter og andre poster i regnskabet, mens jordbunds- og klimaforhold har en direkte effekt på modelberegningerne.

N-regnskabet er en statisk opgørelse, der udtrykker det samlede tab af N til miljøet. N-udvaskningen kan beregnes ved fastsættelse af de øvrige tabsposter som denitrifikation, ammoniakfordampning og ændring i jordens N-pulje ud fra systemafhængige normværdier og antagelser, hvorefter N-udvaskningen kan beregnes ved differens. Modellerne beregner derimod N-udvaskningen direkte, eventuelt som en nitratkoncentration i det afstrømmende vand, idet modellen også inddrager vandkredsløbet.

For begge tilgange gælder det, at en række data ikke er tilgængelige eller usikre, idet de ikke registreres på bedriften, og der må anvendes anslåede værdier. F.eks. er N-fikseringen både vanskelig at modellere og fastsætte ved normtal, idet bælgplanteandelen i græsmarker typisk ikke kendes. Et andet eksempel er N-indholdet i husdyrgødningen, som normalt ikke måles og må fastsættes ud fra antagelser om staldsystemet trods store variationer i praksis.

Analyser af N-indholdet i husdyrgødningen samt N-indholdet i tørstofudbyttet vil forbedre beregningerne. I N-regnskabet vil det få direkte betydning, men også modelberegningerne vil kunne forbedres, idet modellen kan kalibreres til de målte N-udbytter. For begge metoder gælder således, at de kan anvendes på flere detaljeringsniveauer, idet en forbedring af input-data vil øge sikkerheden af resultaterne.

Figur 8:
Sammenligning mellem N-balancer på enkeltmarkniveau (kg N/ha) beregnet i N-regnskabet og med SKEP.

I det følgende sammenlignes resultater beregnet med N-regnskabet og modellen SKEP på enkeltmarkniveau. Der blev fundet en korrelation mellem markbalancer beregnet med henholdsvis SKEP og N-regnskab, men markbalancerne beregnet med N-regnskabet var betydeligt højere end beregnet med SKEP (figur 8). Det skyldes sandsynligvis især de forskellige måder N-fikseringen og N-udbyttet er opgjort på. Som nævnt ovenfor er beregningen af N-fikseringen usikker ved anvendelse af begge værktøjer, men det vurderes, at SKEP generelt undervurderer N-fikseringen i kløvergræs. Indtil modellen er forbedret på dette punkt, anbefales det, at beregne N-fikseringen ved en indirekte metode svarende til N-regnskabets samt at tilføre modellen ekstra N (f.eks. via handelsgødningen) svarende til den resterende N-fiksering. På svine- og planteavlsbrug, er betydningen af denne usikkerhed dog mindre end på kvæggårde med stor kløvergræsandel og afgræsning.

Figur 9:
Sammenhæng mellem registrerede værdier af bortført N med afgrøden og simulerede med SKEP.

Der er en tildens til, at N-udbyttet simuleret med SKEP er højere end N-udbyttet registreret i N-regnskabet ud fra målinger (figur 9). I dette eksempel er der i N-regnskabet anvendt analyser af N i tørstofudbyttet, hvilket er en forbedring sammenlignet med anvendelse af standardværdier. Det er muligt at justere udbytterne i SKEP til målte værdier. I det viste eksempel blev alle udbytter dog nedjusteret med 10%, svarende til en potentiel reduceret vækst ved sygdom og konkurrence fra ukrudt. Det ser dog ud til at være for lidt i eksemplet, og modelberegningerne kunne forbedres ved en yderligere nedjustering.

Figur 10:
Sammenhæng mellem N-balancen beregnet ud fra N-regnskabet og N-udvaskningen beregnet med SKEP.

Plottes N-balancen fra N-regnskabet mod N-udvaskningen beregnet med SKEP, forventes det, at N-udvaskningen stiger med stigende N-overskud. Dette var også tilfældet i eksemplet (figur 10). Der er dog stor spredning i resultaterne, hvilket også forventes på grund af forskellene i værktøjer og detaljeringsgrad. Således har forskellige jordbundsforhold sandsynligvis større betydning ved modelberegningen, end gennem den indirekte effekt registreret via udbytterne i N-regnskabet. Derudover er modelberegningerne, som tidligere nævnt, ikke justeret for N-fiksering og målte N-udbytter, mens disse indgår i N-regnskabet.

Figur 11:
Sammenhæng mellem N-balance beregnet med et N-regnskab og N-udvaskning beregnet med SKEP (fra Heidmann et al., 2002).

Ovenfor er sammenligningerne foretaget på enkeltmarkniveau. På bedriftniveau er sammenhængen mellem bedriftsbalancen beregnet med N-regnskab og den simulerede N-udvaskning beregnet med SKEP på bedriftsniveau ofte dårligere, især når det drejer sig om kvægbedrifter. I et område med 41 bedrifter i nærheden af Bjerringbro blev der foretaget en sådan sammenligning på bedriftniveau (Heidmann et al., 2002) (figur 11). N-fikseringen var i dette tilfælde ens i modelleringen og beregnet i N-regnskabet. I dette område var der omtrent lige mange kvæg-, svine og planteavlsbedrifter. Her blev der også fundet en korrelation mellem N-balancen beregnet med N-regnskab og den summerede N-udvaskning på bedriftsniveau.

7.5 Igangværende udvikling af værktøjer

Der sker en fortsat videreudvikling af disse værktøjer. Ved DJF er der udviklet en bedriftsmodel kaldet FASSET (http://www.fasset.dk), som forbinder helhedssynet på bedriften med dynamisk modellering. Med FASSET kan N-tabene, udbytter og økonomi simuleres på svine- og planteavlsbedrifter gennem en dynamisk simulering af bedriftens samlede N-omsætning, herunder jord-processerne (Berntsen et al., 2002). Derved kan der ske en mere sikker fordeling af de interne tabsposter på bedriften. I regi af flere forskningsprojekter er modellen under videre udvikling til også at kunne håndtere kvægbedrifter og økologiske bedrifter. Endvidere bliver der udviklet en brugerflade rettet mod anvendelse af modellen i miljøforvaltningen og i landbrugets rådgivning.

FASSET og DAISY baserer sig p.t. på den samme omsætningsmodel for N i jorden. Denne er for nylig vist ikke at repræsentere omsætningen under danske forhold (Bruun et al., 2002). Derfor pågår der et forskningsprojekt, hvor Den Kgl. Veterinær- og Landbohøjskole (KVL) og DJF i samarbejde udvikler et forbedret N-omsætningsmodul til disse to modeller.

Ligeledes er der i et samarbejde mellem DHI, KVL, DJF m.fl. igangsat en videreudvikling af modellen DAISY, så den bliver mere brugervenlig og bliver bedre til at håndtere N-fikserende afgrøder.

7.6 Sammenfatning

De to værktøjer, der blev anvendt i eksemplet har forskellige styrker og svagheder, og da den ene metodes svaghed ofte er den andens styrke, vil en kombination af de to metoder være hensigtsmæssig.

Fordelen ved at anvende N-balancer er, at udgangspunktet for beregningerne er målinger på bedriften og standardværdier, som landmanden umiddelbart kan forholde sig til. N-balancen giver et udtryk for bedriftens samlede tab af N til miljøet.

Fordelen ved modelberegninger er, at N-udvaskningen beregnes direkte som kg N/ha. Da modeller også beregner vandbalancen, fås en koncentration af nitrat i det vand, der når frem til grundvandet. Dette tal er særlig interessant i forhold til grundvandsbeskyttelse.

Anvendelse af begge metoder på samme tid vil styrke beregningerne. Således vil det være muligt at justere modelberegningerne med målinger og estimater fra N-regnskabet, eksempelvis N-fiksering og N-udbytter. Modelberegninger, der er kalibreret til disse målinger og estimater vil efterfølgende kunne levere beregninger for N-udvaskning, der kan være svær at estimere i N-regnskabet. Der er planlagt en videre udvikling af værktøjerne, som går i retning af at kombinere N-regnskab og dynamisk modellering samt større brugervenlighed af modellerne.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |