|
Ukrudtsstriglingens effekter på dyr, planter og ressourceforbrug Bilag D 1 Model til beregning af fossilt energiforbrug i jordbrugssystemer med og uden mekanisk ukrudtsbekæmpelseTommy Dalgaard og Randi Dalgaard Danmarks JordbrugsForskning, Forskningscenter Foulum 1.1 Dokumentation af energiforbrugsmodellenI dette bilag beskrives energiforbrugsmodellen som anvendes i forskningsprojektet ”Ukrudtsstriglingens effekt på markfladens naturlige plante- og dyreliv samt landbrugets ressourceforbrug”, under Miljøstyrelsens Pesticidforskningsprogram 2003-2006. Formålet er at: 1) Dokumentere energiforbrugsmodellen og dens parameterisering, 2) Definere typeafgrøder og typebedrifter, som kan anvendes ved senere konsekvensanalyser af scenarier for ændret energiforbrug ved mekanisk ukrudtsbekæmpelse, og 3) Diskutere de mulige konsekvensanalyser af ændret energiforbrug ved mekanisk ukrudtsbekæmpelse, samt forudsætningerne for modelberegningerne ved en gennemgang af litteraturen. Modellen er afgrænset til opgørelser af energiinput og -output i den primære landbrugsdrift. Dvs. det energiinput, der medgår til forarbejdning og transport, efter produkterne har forladt landbrugsbedrifterne, medregnes ikke, mens den energi, der går til at fremstille input, som anvendes på bedriften, samt den energi der går til indengårds transport, medregnes. I lighed med metoderne i Refsgaard et al. (1998) og Dalgaard et al. (2001) opgøres energiforbruget ved hjælp af nøgletal for energiforbrug ved forskellige operationer og ressourceforbrug. I Tabel 2 er vist nøgletal for brændstofforbrug ifølge litteraturen. Der er opdelt i fem kategorier af operationer, hvorunder normer (D) for enkelt-operationer er valgt ud fra litteraturen suppleret med egne målinger af brændstofforbrug på private gårde, i et tidligere forskningsprojekt. Normerne for harvning, jordbearbejdning og såning kan korrigeres for jordtypen ved på sandede jorde at multiplicere med en faktor 0,9 og på lerede jorde ved at multiplicere med en faktor 1,1 (Dalgaard et al. 2001). Tabel 3 og Tabel 4 viser nøgletal for øvrige energiforbrugsposter i henholdsvis afgrøde- og husdyrproduktionen. Det bør bemærkes, at specielt nøgletallene for indirekte energiforbrug er behæftet med stor usikkerhed. Tabel 2. Oversigt over nøgletal/normer (D) for dieselforbrug ved enkeltoperationer i afgrødeproduktionen. Lav-høj er de laveste og højeste værdier for dieselforbrug ved den enkelte operation fundet hhv. i litteraturen (se referencer i tabellen), eller målt på private kvæggårde ifølge Dalgaard 1996 (N er antal målinger bag hver af de viste gennemsnit, Gns.). De viste normer (D) er ikke korrigeret for jordtype.
a) 1: Nielsen 1987, 2: Nielsen 1989, 3: Nielsen and Sørensen 1994, 4: Stout et al. 1982, 5: McFate 1983, 6: Vitlox and Pletinckx 1989, 7: Brown1988, 8: Pick and Netik 1989, 10: White 1974, 11: Frith and Pomersberger 1974, 12: Pick 1984, 13: Nielsen 1985, 14: Nielsen 1991, 15: Cunney 1982. 16: Norén 1984. Tabel 3. Oversigt over nøgletal for andet energibrug end diesel i afgrødeproduktionen. Lav-høj er det laveste og højeste normtal fundet i den refererede litteratur.
a) 1: Refsgaard 1992, 2: Dalgaard 1996, 3: Pimentel 1980, 4: Leach 1976, 5: Andersen et al. (1995), 6: Cunney 1982, 7: Sonesson 1993, 8: Kristensen 1995, 9: Bowers 1992, 11: Hjortshøj and Rasmussen 1977, 12: Bøckman et al 1991, 14: Åbyholm 1995, 15: Refsgaard 1992, 16: Stout et al. 1982, 17: Green 1987, 18: Fluck 1992. Tabel 4. Oversigt over nøgletal for energiforbrug i hhv. konventionel og økologisk kvæg- og svineproduktion. (1 DE= 1 Dyreenhed svarer 1 malkeko af stor race I 1 år eller 30 producerede slagtesvin. 1 FE= 1 foderenhed= 12 MJ metaboliserbar energi).
a) 1: Refsgard et al. (1998), 2: The Danish Producers of Electricity (1994), 3: Søgaard (1999), 4: Cederberg (1998), 5: Kristensen (1995), 6: Refsgaard (1992), 7: Dalgaard et al. (1999), 8: Dalgaard et al (2001). 1.2 Definition af typebedrifter og typeafgrøderDe energimæssige konsekvenser af mekanisk ukrudtsbekæmpelse afhænger i høj grad bedriftstypen og af de ændringer i afgrødevalg og produktionsstrategi der følger med overgang til en ændret mekanisk ukrudtsbekæmpelsesstrategi. Det giver således ikke mening at opgøre energimæssige konsekvenser af mekanisk ukrudtsbekæmpelse isoleret set for den enkelte afgrøde eller på den enkelte mark, hvor den mekaniske ukrudtsbekæmpelse finder sted. Derfor defineres en række typebedrifter, hvorpå konsekvenserne af mekanisk ukrudtsbekæmpelse kan illustreres. I tabel 5 er vist eksempler på en sådan bedriftstypologisering foretaget på baggrund af Fødevareøkonomisk Instituts Regnskabsstatistik (www.foi.dk). Tabel 5. Eksempler på bedriftstyper, hvorpå energimæssige konsekvenser af mekanisk ukrudtsbekæmpelse kan opgøres.
For hver af disse typebedrifter kendes afgrødersammensætningen, høstudbyttet af de enkelte afgrødetyper, husdyrproduktionen, handels- og husdyrgødningsforbruget mv. På baggrund af disse oplysninger kan opstilles en model for energiforbruget. I tabel 6 er således vist en tilpasset model for norm-dieselforbruget ved forskellige markoperationer på lerjord og sandjord. Der skelnes mellem ”faste normer”, der er defineret ved antallet af markoperationer for en række typeafgrøder (Tabel 7 og Tabel 8), og ”variable normer”, der afhænger af den høstede mængde, eller mængden og typen af husdyrgødning, der ifølge ovenstående bedriftstypeoplysninger er udbragt på den aktuelle afgrødetype på den aktuelle bedriftstype. Tabel 6. Norm dieselforbrug for markoperationer på lerjord og sandjord, og indikation af hvilke normer der er hhv. faste (jf. Tabel 7 og Tabel 8) eller variable for den enkelte afgrødetype og bedriftstype.
Tabel 7. Oversigt over de antagelser der ligger bag de „faste“ normer for dieselforbrug for de enkelte afgrødetyper på konventionelle bedriftstyper i Tabel 5.
Tabel 8. Oversigt over de antagelser der ligger bag de „faste“ normer for dieselforbrug for de enkelte afgrødetyper på de økologiske bedriftstyper i Tabel 5.
1.3 DiskussionDet er hensigten at anvende ovenstående model til konsekvensanalyser af ændret energiforbrug ved mekanisk ukrudtsbekæmpelse. I markforsøget sammenlignes det fossile energiforbrug ved produktion af vårhvede med ingen eller flere ukrudtsstriglinger med afgrødeudbyttet i form af halm og kerne. Derved kan bl.a. opstilles en energibalance hvor de marginale ændringer i det fossile energiforbrug ved ekstra striglinger sammenlignes med de marginale ændringer i energiproduktionen - dels i form af metaboliserbar energi (foderenheder), og dels i form af brændværdien i den marginale udbytteændring i kerne og halm (Pykh and Pykh 2002). Desuden vurderes de energimæssige konsekvenser af mekanisk ukrudtsbekæmpelse for de forskellige afgrødetyper og bedriftstyper. Opgørelserne kan sammenlignes med lignende opgørelser i litteraturen (fx LandboCentrum 2003), og DJF’s nyeste målinger af energiforbruget ved mekanisk ukrudtsbekæmpelse mv. (fx Nielsen et al., 2004). 2 LitteraturlisteAndersen, B., Birkkjær, K.O., Jørgensen, K., Laursen S.W., Mogensen, J., Nielsen, A., Nørgaard, E., Sørensen, P., 1995. Miljø- og ressourcestyring på landbrugsbedrifter -en håndbog (Environmental and ressource management on farms). Miljøgruppen på Landbrugets Rådgivningscenter. Landbrugets Informationskontor. Aarhus, Denmark . ISBN 87-7470-601-2. 69 s. Boo, W. de, 1993. Environmental and Energy Aspects of Liquid Biofuels. Centrum voor energisparing en shone technologie. Delft, Holland. Bowers, W., 1992. Agricultural Field Equipment. In: Fluck R.C. (ed). Energy in Farm Production. Elsevier, Amsterdam. ISBN: 0-444-88681-8. 10, 117-29. Brown, R.H., 1988. Handbook of Engineering in Agriculture. Volume I: Crop Production Engineering. CRC Press. Boca Raton, Florida: ISBN 0-8493-3861-1. 261 pp. Bøckman, O.C., Kaarstad, O., Lie, O.H., 1991. Landbruk og gjødsling. Mineralgjødsling i perspektiv (Agriculture and fertilisation. Mineral fertilisation in perspective). Norsk Hydro. Oslo. ISBN:82-90861-01-x. 248 pp. Cederberg, C., 1998. Life Cycle Assessment of Milk Production. The Swedish Institute for Food and Biotechnology, Gothenburg. ISBN 91-7290-189-6. rep. 643. 86 pp. Cleveland, C.J., 1995. The direct and indirect use of fossil fuels and electricity in USA agriculture, 1910-1990. Agric. Ecosys. and Environ. 55, 111-21. Cunney, M.B., 1982. Energy aspects of harvesting and drying. In: Robinson, D.W., Mollan, R.C. (eds). Energy Management in Agriculture. Royal Dublin Society, Dublin. 11: p.143-154. Dalgaard, T., 1996. Ressource Management of Fossil Energy in Crop Production. M.Sc. (Agric) Thesis. Royal Veterinary and Agricultural University, Copenhagen. 116 pp. Dalgaard, T., Halberg, N. & Jørgensen, M.H., 2004. Status for energiinput og -output i økologisk jordbrug samt muligheder for energibesparelser. I: Jørgensen, U. & Dalgaard, T. (red.). Energi i økologisk jordbrug. Reduktion af fossilt energiforbrug og produktion af vedvarende energi. FØJO-rapport 19, 25-45. Dalgaard T, Halberg N & Porter JR. 2001. A model for fossil energy use in Danish agriculture used to compare organic and conventional farming. Agriculture, Ecosystems & Environment 87(1) 51-65. Dalgaard, T., Halberg, N., Fenger, J., 1999. Fossil-based energy use and emission of greenhouse gasses in three scenarios for conversion to 100% organic farming in Denmark. Danish Research Centre for Organic Farming (FØJO), Foulum. Report. 57 pp. Danish Farmers Unions (“De Danske Landboforeninger”), 1998. Landøkonomisk Oversigt. (Agricultural Statistics). De Danske Landboforeninger, Copenhagen. ISSN 0107-7163. 127 pp. Edwards, C.A., Grove, T.L., Harwood, R.R., Colfer, C.J.P., 1993. The role of agroecology and integrated farming systems in agricultural sustainability. Agric. Ecosyst. Environ. 46, 99-121. Fluck, R.C., 1992. Energy in Farm Production. Elsevier. Amsterdam: ISBN 0-444-88681-8. 367pp. Frith, R.R., Promersberger, W.J., 1974. Estimates of fuel consumption for farming and ranching operations under typical North Dacota conditions In: Nielsen, V. 1985. Energiforbruget ved håndtering og behandling af grovfoder (udredningsprojekt). Statens Jordbrugstekniske Forsøg. Horsens, Denmark. rep. 40. 35 pp. Green, M., 1987. Energy in Pesticide Manufacture, Distribution and Use. In: Helsel, Z.R. (ed). Energy in Plant Nutrition and Pest Control. Elsevier, Amsterdam. ISBN 0-444-42753-8. 7: p.165-177. Halberg, N. 1999. Indicators of ressource use and environmental impact for use in a decision aid for Danish livestock farmers. Agric. Ecosys. Environ. 76, 17-30. Hitzhusen, F.J., 1993. Land degradation and sustainability of agricultural growth: some economic concepts and evidence from selected developing countries. Agric. Ecosys. Environ. 46, 69-79. Hjortshøj, A., Rasmussen, S., 1977. En kortlægning af den primære jordbrugssektors energiforbrug (Mapping the energy use of the primary sector). Økonomisk Institut, Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole. Copenhagen. rep.7. 119 pp. Hulscher, W.S., 1991. Basic Energy Concepts. In: Energy for sustainable rural development projects. FAO, Rome. vol.1. p.5-26. International Federation of Institutes for Advanced Study (IFIAS). 1974. Energy Analysis. Slesser, M. (eds.). International Federation of Institutes for Advanced Study. Stockholm. rap.nr.6. 89 pp. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 1997. Greenhouse Gas Inventory Reference Manual. Houghton J.T, et al. (eds.). Vol. 3. IPCC Technical Support Unit, London. Kristensen, E.S.,1995. Forskning i økologisk landbrug ved Statens Husdyrbrugsforsøg (Research on organic farming at The Danish Institute of Animal Sciences). Statens Husdyrbrugsforsøg, Foulum, Denmark. Internal Report 42.105-112. Kuemmel, B., Langer, V., Magid, J., de Neergaard, A., and Porter, J.R., 1998. Energetic, economic and ecological balances of a combined food and energy system. Biomass and Bioenergy 15 (4/5) 407-416. LandboCentrum, 2003. Rapport over pesticidfri dyrkning 1998-2002. Leach, G., 1976. Energy and Food Production. IPC Science and Technology Press Limited. Guilford, Surrey: 151 pp. Madsen I., Petersen D. 1981. Hjemkundskab Grundbog (Cooking – a primer). 9.udg. Aschehoug Forlag, Copenhagen. ISBN 87-11-02770-3. 181 pp. McFate, K.L., 1983. Farm Energy Analysis. A Programe aimed at fostering a team approach for implementing wise energy management and efficient energy use practices on American Farms. The National Food and Energy Council. Columbia, Missouri. Ministry of Environment and Energy, 1995. Danmarks Energifremtider (Danish energy futures). The Danish Energy Agency, Copenhagen. 214 pp. Mörschner, J., Bärbel, G., 1999. Direct and indirect energy use in arable farming - an example on winter wheat in Northern Germany. In: Weidema, B., Meeusen, M. (eds). Agricultural data for life cycle assessments. Proceedings of The Second European Invitational Expert Seminar on Life Cycle Assessments of Food Products, Den Haag 25th to 26th January 1999. Institute for Product Development, Lyngby, Denmark. Nielsen, V., 1985. Energiforbruget ved håndtering og behandling af grovfoder (Energy use for management and treatment of roughage). Statens Jordbrugstekniske Forsøg. Horsens, Denmark. rep. 40. 35 pp. Nielsen, V., 1987. Energiforbrug og arbejdsbehov ved direkte såning og traditionel jordbehandling (The need for energy and labour for direct sowing and conventional soil treatments). Statens Jordbrugstekniske Forsøg. Horsens, Denmark. rep.77. 35 pp. Nielsen, V., 1989. Specific Fuel Consumption in European Countries. Denmark. In: Pick, E., Noren, O., Nielsen, V. (eds). Energy Consumption and Input-Output Relations of Field Operations. REUR Tecnical Series. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome. rep.10. p.36-52. Nielsen, V. 1991. Energiforbrug ved håndtering af græs (Energy use for management of grass). Statens Jordbrugstekniske Forsøg. Horsens, Denamrk. rep. 47. 86 pp. Nielsen, V., Mortensen H., og Sørensen K., 2004. Brændstofforbrug, arbejdsforbrug og kapacitet ved reduceret jordbearbejdning og direkte såning. DJF rapport markbrug nr. 105. Nielsen, V., Sørensen, C.G., 1994. "Drift". Et program til beregning af arbejdsbehov, arbejdskapacitet, arbejdsbudget og arbejdsprofil (A programme to calculate the need for labour). Statens Jordbrugstekninske Forsøg. Horsens, Denmark. rep. 53.124 pp. Norén, O., 1984. Different methods of forage harvesting from an energy point of view. FAO-meeting, Bruxelles, February 1984. In: Nielsen, V. 1985. Energiforbruget ved håndtering og behandling af grovfoder (udredningsprojekt). Statens Jordbrugstekniske Forsøg. Horsens, Denmark. rep. 40. 35 pp. Pick, E. (1984): Rationalisation of energy demands in field operations. FAO-meeting, Bruxelles, February 1984. In: Nielsen, V. 1985. Energiforbruget ved håndtering og behandling af grovfoder (udredningsprojekt). Statens Jordbrugstekniske Forsøg. Horsens, Denmark. rep. 40. 35 pp. Pick, E. and Netik, O. (1989): Specific fuel consumption in European Countries. Czechoslovakia. In: Pick, E., Noren, O., Nielsen, V. (eds). Energy Consumption and Input-Output Relations of Field Operations. REUR Tecnical Series. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome. rep.10. Pimentel, D. 1980. Handbook of Energy Utilization in Agriculture. CRC Press. Boca Roton, Florida: ISBN:0-8493-2661-3. 475 pp. Pimentel D., Pimentel M., 1996. Food, Energy and Society. ISBN 08-70-81386-2 Pimentel, D., Beradi, G., Fast, S., 1983. Energy efficiency of farming systems: organic and conventional agriculture. Agric. Ecosyst. Environ. 9, 359-372. Pimentel, D., Brown, N., Vecchio, F., La Capra, V., Hausman, S., Lee, O., Diaz, A., Williams, J., Cooper, S., Newburger, E., 1992. Journ. Agric. Environ. Ethics 5(2), 113-146. Pimentel, D., Hurd, L.E., Bellotti, A.C., Forster, M.J., Oka, I.N., Sholes, O.D., Whitman, R.J., 1973. Food Production and the Energy Crisis. Science. 182(4111), 443-449. Plentinger, M.C., Penning de Vries, F.W.T., 1996. CAMASE. Register of Agro-ecosystems Models. Camase (Concerned Action for the development and testing of quantitative Methods for research on Agricultural Systems and the Environment). rep.II. Wageningen, Holland. 411 pp. Pykh IG and Pykh YA., 2002. Sustainable Energy: Resources, Technology and Planning. WIT press. ISBN 1-85312-939-9. 351 p. Refsgaard, K. 1992. Grundlag for beregning af energiindsatsen ved fremstilling af hjælpestoffer på primære landbrugsbedrifter (Tables for calculation of energy use on primary farms). Working paper, Danish Institute of Animal Sciences. Refsgaard, K., Halberg N., Kristensen, E.S., 1998. Energy Utilization in Crop and Dairy Production in Organic and Conventional Livestock Production Systems. Agric. Systems 57(4) 599-630 Sensi, A., 1999. Agriculture and climate change. In: Agriculture, Environment, Rural development: Facts and Figures - A Challenge for Agriculture. EU Comission, DG VI, DG XI, and EUROSTAT. http://europa.eu.int/comm/dg06/envir/report/en/index.htm Slesser, M.,1977. Energy Analysis. Science 196, 259-61. Sonesson, U., 1993. Energianalyser av biobränslen från Höstvete, Raps och Salix (Energy analysis of biofuels from Winter wheat, Rape seed and Salix). Sveriges Lantbruksuniversitet. Uppsala, Sweden. rep. 174. 54 pp. Soddy F. 1933. Welth, virtual welth and dept. Allen and Unwin, London. 57 pp. Statistics Denmark (1996) Danish Agricultural Statistics. ISBN 87-501-1034-9. 310 pp. Stout, B.A., Myers, C., Schwab, G., et al., (1982): Energy Management in US Production Agriculture. In: Robinson, D.W., Mollan, R.C. (eds). Energy Management and Agriculture. Royal Dublin Society, Dublin. 5: p.67-84. Strudsholm, F., Nielsen, E.S., Flye, J.C. (1997) Fodermiddeltabel 1997 (fodder stuff table 1997). Danish Extension Service, Skejby. 69: 1-53. Søgaard, J., 1999. Energiforbrug i landbruget (Agricultural energy use). Bygnings- og Maskinkontoret, Viborg, Denmark. Report, chapter 1, 7 pp. The Danish Energy Agency. (1997) Energistatistik 1996. (Energy Statistics 1996). ISBN 87-7844-065-3. 36 pp. The Danish Producers of Electricity (“De Danske Elværker”). 1994. Energirådgivning – Landbrug (Energy advise – agriculture). De Danske Elværkers Forening, Frederiksberg, Copenhagen. ISBN 87-87071-47-9. 225 pp. The European Commission. 1997. Harmonisation of environmental life cycle assessment for agriculture. Audsley, E (eds.) Final Report Concerted Action AIR3-CT94-2028. European Commission DG VI Agriculture, Brussels. Tsatsarelis, C.A. 1993. Energy inputs and outputs for soft winter wheat production in Greece. Agric. Ecosyst. Environ. 43, 109-118. Tuthill Corporation. 1994. Fill-Rite Fluid Measurement Technology. Parts and Technical Service Guide for models 806B, 807B. Tuthill Corporation. Fort Wayne, Indiana, USA. Uhlin, H. 1998. Why Energy Productivity is Increasing: An I-O Analysis of Swedish Agriculture. Agric. Ecosys. Environ. 56(4) 443-465. Vester, J., 1995. Energibalancer (Energy balances). In: Olesen, J.E., Vester, J. (eds). Næringsstofbalancer og energiforbrug i økologisk jordbrug- fokus på kvægbedrifter og planteavl. Statens Planteavlsforsøg, Lyngby. rep. 8: p.106-116. Vitlox, M., Pletinckx, 1989. Specific fuel consumption in European Countries: Belgium. In: Pick, E., Noren, O., Nielsen, V. (eds). Energy Consumption and Input-Output Relations of Field Operations. REUR Tecnical Series. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome. rep.10. p.12-17. Weidema, B., Meeusen, M. 1999. Agricultural data for life cycle assessments. Proceedings of The Second European Invitational Expert Seminar on Life Cycle Assessments of Food Products, Den Haag 25th to 26th January 1999. Institute for Product Development, Lyngby, Denmark White, R.G., 1974. Fuel requirements for selected Farming Operations. Bulletin E-780. Michigan State University. Åbyholm, P.I., 1995. Important Questions on Fertilizers and the Environment. Hydro Agri Europe. Bruxelles. 54 pp.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||