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

Miljøvurdering af konventionel og økologisk avl af grøntsager

1 Dataindsamling og miljøvurdering af væksthusgrøntsager

• 1.1 Valg af produktionssystem og teknologisk afgrænsning
• 1.2 Dataindsamling og modellering
  • 1.2.1 Model for produktion af kraftvarme samt udledninger efter katalysator
  • 1.2.2 Konventionelle væksthusgartnerier
  • 1.2.3 Økologiske væksthusgartnerier
• 1.3 Miljøpåvirkning pr. kg tomater og agurker

Projektet fokuserer på Danske grøntsager i væksthus og på friland. Inden for væksthusgrøntsager er tomater og agurker de to største og dominerende kulturer. Der produceres ca. 20.000 tons tomater og ca. 40 mio. stk. agurker om året i Danmark og stort set hele produktionen afsættes på hjemmemarkedet. Som det fremgår af tabel 1.1 (andel af den samlede produktion) er størstedelen af produktionen centreret på ganske få, meget store gartnerier hvoraf de 10 største væksthusgrøntsagsgartnerier har arealer på mellem 25.000 og 100.000 m² under glas. Dataindsamlingen er sket i et samarbejde mellem DEG og DJF og baseret på besøg i udvalgte gartnerier. (Se bilag). Det blev konstateret at der er forskel imellem gartnerierne mht. varme-kilden, CO₂-gødskning, brug af jord vs. dyrkningsmåtter med stenuld, recirkulering af vand og næringssalte samt typen af tomater, som dyrkes. I det følgende redegøres for de vigtigste valg vedr. valg af produktionssystem, dataindsamling og modellering af tomat- og agurkeproduktion og resultaterne i form af miljøvurdering følger derefter. 

Tabel 1.1 De største væksthusgartneriers andel af den samlede tomat- og agurkeproduktion i Danmark (DEG, 2004).

1.1 Valg af produktionssystem og teknologisk afgrænsning

På baggrund af statistik over produktionens fordeling på forskellige producenter og de hyppigst anvendte driftsmetoder er det valgt at fokusere på produktion af almindelige tomater (dvs. fravalg af cherrytomater, blommetomater og andre special-produkter) samt agurker i konventionel og økologisk drift. Traditionelt har en del af væksthusproduktionen været lokaliseret i områder med adgang til fjernvarme fra kraftvarmeværker i tilknytning til bysamfund. I stigende grad bygger gartnerierne egne kraftvarmeværker baseret på naturgas, hvorved de både kan sælge el samt udnytte CO₂-udledningen til at fremme plantevæksten ved at rense røggassen med brug af katalysator. Det er derfor valgt at fokusere på denne type varmeforsyning i alle modellerne. Stort set alle gartnerier, som ikke leverer certificerede økologiske produkter, dyrker planterne i stenuldsmåtter og tilfører gødning opløst i vandingsvandet. Dette er ikke tilladt for økologisk produktion, hvorfor det er valgt at lade dette være en systematisk forskel på disse to produktionsmetoder, som det fremgår af tabel 1.2.

Tabel 1.2. Oversigt over modellerede systemer.

Vanding styres i mange væksthuse med avanceret computer-teknologi i kombination med fugtighedsmålere i måtterne og anden klimatisk information. Gartnerne forsøger at ramme en balance mellem tilstrækkelig saftspændthed i planterne til optimal vækst og risikoen for angreb af plantesygdomme mm. ved overvanding og gødskning. Derfor vandes og afdrænes på en måde, som medfører at ikke alle næringsstoffer i vandet optages af planterne. En del af næringsstofferne udledes til det omgivende miljø og der er pt. ikke så mange gartnerier, som recirkulerer gødningsvandet. Dette er dog en teknologi som findes i praksis og som kunne udbredes mere. Derfor er der opstillet modeller for tomater og agurker med og uden recirkulering af gødningsvand, for at vise forskellen i miljøeffekt pr. kg grøntsager.

Den funktionelle enhed er: '1 kg alm. tomater leveret ab væksthus” hhv. '1 kg agurk leveret ab væksthus”.

1.2 Dataindsamling og modellering

Data er indsamlet fra en række gartnerier ved personlige besøg samt efterfølgende kontakt til konsulenter mm. Da gartnerierne er ret forskellige som følge af deres individuelle historie og lokalitet mm. og desuden ofte består af både ældre og nyere væksthuse, energiforsyninger, CO₂-anlæg mm. har det ikke været hensigtsmæssigt at opstille miljøvurderingen alene på baggrund af et gennemsnit af gartnerierne eller ved at vælge ét bestemt gartneri som eksempel. I stedet er der opstillet en række modeller, som repræsenterer typiske, moderne tomat- og agurkegartnerier med eget gasfyret kraft-varme anlæg med katalysator. Det er antaget, at det økologiske gartneri har samme varmebehov pr. m² og samme relative energiforbrug via kraftvarme som de større konventionelle gartnerier.

For hver af de modellerede væksthusproduktioner med tilhørende forbrug af ressourcer er opstillet en proces i LCA-værktøjet Simapro. Disse processer er koblet til relevante processer for energiproduktion (kraftvarme og CO₂-rensning), gødning, produktion af stenuldsmåtter osv.

I de følgende gives flere detaljer om de forskellige modeller for tomat- og agurkegartnerierne.

1.2.1 Model for produktion af kraftvarme samt udledninger efter katalysator

Der er opstillet en simpel model for kraftvarme-produktion med efterfølgende rensning af røggassen med katalysator med henblik på at kunne anvende CO₂ til gødskning af kulturerne, tabel 1.3. Modellen tager udgangspunkt i en normberegning af varmebehovet i et standardvæksthus igennem sæsonen på 702 Mwh pr. m². Af det samlede varmebehov på 42.000 Mwh for hele væksthuset er 85% antaget dækket af et kraftvarmeanlæg og resten af et kedelanlæg, begge dele fyret med naturgas. Der er regnet med en totalvirkningsgrad på 85% og en el-virkningsgrad på 39% i kraftvarmeanlægget, hvilket giver et samlet gasforbrug på 7.546.000 m³ og en el-produktion på knap 30.000 Mwh (tabel 1.3). På baggrund af oplysninger fra konkrete kraftvarme anlæg etableret i gartnerier er der i modellen anvendt et anlæg med en indfyret effekt på 12.000 Kw med tilhørende røggasudvikling på 26.000 Nm³ pr. time i 6.300 timer pr. år. I beregningerne af miljøbelastningen er indholdet af NO_x, UHC og CO i den urensede røggas antaget at være på niveau med grænseværdierne. Det er desuden antaget, at der er anvendt katalysator med Urea på halvdelen af kraftvarmeanlæggene og at katalysatorerne kan reducere Nox-, UHC- og CO-udledningerne med hhv. 95, 50 og 99% ift. urenset røggas. Den resulterende model for energiforbrug er vist i tabel 1.3, som indeholder de samlede udledninger fra både kedelanlæg og kraftvarmeanlæg.

Tabel 1.3. Varmeforsyningsproces, kraftvarme inkl. katalysator.

I tabellen er anført de samlede udledninger (emissioner) samt den producerede el. Ved beregning af miljøbelastningen pr. kg grøntsager er inkluderet emissioner svarende til forholdet mellem den producerede el og varme, såkaldt allokering. Dvs. at 59% af emissionerne tillægges grøntsags produktionen mens resten tillægges den samproducerede elektricitet. Der er desuden anvendt følgende energiværdier: 41,5 MJ/m³ gas og 11 MJ energi pr. kWh el.

1.2.2 Konventionelle væksthusgartnerier

Der er taget udgangspunkt i et væksthus på 60.000 m² med samme kultur (dvs. enten tomater eller agurker), brug af Grodan stenuldsmåtter, 3 planter pr. måtte med 2,1 planter pr. m² og et udbytte på 57 kg tomater, hhv. 140 stk. agurker pr. m², hvilket svarer til ca. 47 kg. pr. m². Der regnes med omplantning af agurker en gang i løbet af sæsonen hvorfor planteforbrug for agurker udgør ca. 4,2 planter pr. m². Vandforbrug svarer til oplysninger fra gartnerne (bilag på byvand samt oplysninger om opsamlet regnvand) og gødningsforbrug er antaget at være på niveau med Plantedirektoratets normer for N og P til tomater og agurker. Tabel 1.4 giver et overblik over ressourceforbrug og produktion i modelgartnerierne. De væsentligste ressource inputs er varme, gødning, dyrkningsmåtter og plastik til bunddække. Halvdelen af vandforbruget antages dækket af opsamlet regnvand. I nogle gartnerier udgør indkøb af CO₂ i flydende form en væsentlig post, men i stigende grad dækkes behovet for CO₂ af egen produktion via renset røggas. Det er denne forsyningsmåde, som er antaget brugt i modellerne her.

Tabel 1.4. Årlig produktion og ressourceforbrug i tomat- og agurkevæksthus.

1) Normtal

2) Oplyst fra gartnerier

3) Opsamlet fra drivhustag

4) Fra formeringsgartneri

5) Uforgængelig type

6) Produceres ved rensning af røggas med katalysator (se denne proces)

7) Egen beregning

Tabel 1.5 og 1.6 viser forbrug af kvælstof (N) og fosfor (P) pr. ha væksthus for tomater hhv. agurker med og uden recirkulering af vand tilført stenuldsblokkene samt det høstede N og P i tomater. Som det fremgår nyttiggøres 38 og 40% af henholdsvis N og P tilført under standardbetingelser mens denne andel øges til ca. 50% ved recirkulering. Resten er enten tabt ved denitrifikation (antaget 5%), ved henfald af planterester samt udledning med vandingsvand. Det sidste er den største post og antages udvasket (næringsstofberigelse). Det er muligt at en større del af N-overskuddet tabes som denitrifikation, hvilket ville reducere næringsstofberigelsen pr. kg tomater men muligvis samtidigt øge drivhusgasudledningen (i form af lattergas). Det har ikke været muligt at finde gode estimater for denitrifikation i stenuldsmåtter og det kan anbefales at undersøge dette nærmere.

Tabel 1.5. Næringsstofbalancer for tomater i væksthus.

1) Standard tomat model uden recirkulering, gødning efter norm fra Plantedirektoratet

2) Recirkulering af vand antages at spare 35% af vand og 25% af gødningsmængde

3) Økologisk produktion, der antages et vandtab på linie med anlæg med recirkulering

4) Efter udbringning af kompost

Tabel 1.6. Næringsstofbalancer for agurker i væksthus.

1) Standard agurk model uden recirkulering, gødning efter norm

2) Recirkulering af vand antages at spare 35% af vand og 23% gødningsmængde ift. norm.

Ved at recirkulere vand efter afdræning af dyrknings-blokkene kan der spares gødning og ved den antagne besparelse på 23% af gødningen bliver næringsstofoverskuddet reduceret med ca.1/3 svarende til 500 kg N pr. ha. Den anvendte reduktion bygger på oplysninger om gødningsforbrug hos en agurkeavler, som har været pioner indenfor recirkuleringsanlæg. Den relativt beskedne besparelse skyldes formentligt, at det har været nødvendigt at skifte vand flere gange igennem sæsonen og der derved er tabt gødning (bl.a. fordi gødningens relative sammensætning på næringsstofniveau ikke forbliver konstant igennem flere recirkuleringscykler, mens tilførsel af ny gødning sker som en færdigblanding ift. ledningstallet, der angiver en sum af forskellige næringsstoffer). Det forventes at denne teknik vil kunne forbedres i fremtiden (Thorup-Kristensen, pers. komm.). Derfor har vi testet effekten af en endnu større besparelse på gødningsforbruget, nemlig op til 40% af N og P tilført. Herved øges andelen af optagede næringsstoffer til op mod 66% og derved reduceres overskuddet og dermed tabet væsentligt.

1.2.3 Økologiske væksthusgartnerier

Data stammer overvejende fra ét økologisk tomatgartneri på i alt 16.000 m², heraf 5.000 m² med alm. tomater dyrket i jord. Gartneriet har eget kraftvarmeværk men bruger desuden fuel olie i en kedel som supplement og indkøber en del CO₂. Imidlertid er varmeforbruget pr. m² samt produktion af energi og CO₂ antaget at være af samme type og effektivitet som i den konventionelle model for at sikre en systematisk sammenligning mellem økologisk og konventionel produktionsmåde (der er som nævnt også forskellige energisystemer indenfor konventionelle huse).

Gødningsforsyningen er beregnet ud fra oplysninger fra gartneriet samt antagelser om ammoniaktab og fremgår af tabellen med næringsstofbalancerne. Gartneriets gødningsforsyning er baseret på en hjemmeblandet kompost bestående af dybstrøelse fra et kvægbrug iblandet Binadan og Vinasse (tabel 1.7).

Tabel 1.7. Kvælstofforsyning til økologisk gartneri.

Gartneriet modtager næsten frisk dybstrøelse, som komposteres før udspredning i væksthuset. Udover det medregnede ammoniaktab på 5% af det udbragte N i komposten er der fradraget et standard ammoniaktab under komposteringsprocessen. Da dette ville ske under alle omstændigheder, uanset hvor dybstrøelsen blev lagret, er dette ikke medregnet som en udledning fra gartneriet.

Det er vanskeligt at udnytte total N-indholdet i kompost og der vil være et vist tab uanset hvilken afgrøde komposten anvendes på. Samtidig vil en del N i komposten blive indbygget i jordens organiske pulje. Nitrattabet i forbindelse med dyrkning af økologiske tomater er modelleret efter to principper. I modelleringerne er der for 'øko tomat' regnet med en N-opbygning i den organiske pulje svarende til 29 kg N pr. hektar pr. år. For 'øko tomat, korrektion for husdyrgødning' er mer-udvaskningen som følge af anvendelsen af dybstrøelse til økologiske tomater tillagt husdyrproduktionen efter en metode anvendt generelt for livscyklusvurdering af fødevarer i databasen LCAfood.dk . Den anvendte proces ligestiller anvendelsen af husdyrgødning og handelsgødning til planteavlssædskifter med hensyn til udvaskning, såfremt husdyrgødningen anvendes efter normer, dvs. min. 60% udnyttelse af total N.

Der er beregnet et dieselforbrug på i alt 880 liter pr. år til jordbehandling i væksthuset samt transport og håndtering af gødningen i det økologiske system idet dette anses for at være en konsekvens af dyrkningsmetoden. Det økologiske gartneri anvender nu nylonsnor til opbinding i lighed med de konventionelle, hvilket bevirker at planterne ikke kan bruges som kompost på marker. Derfor anses kvælstofindholdet i planterne for tabt.

1.3 Miljøpåvirkning pr. kg tomater og agurker

Tabel 1.4 viser produktion, ressourceforbrug og emissioner for modellerne af tomat og agurkeproduktion i væksthusene til brug for beregning af miljøbelastningen pr. kg produkt. Data vedr. produktion i væksthusene er koblet til processer for gødningsproduktion, varme, stenuldsmåtter mm. i Simapro og de samlede emissioner er sat i forhold til tomaterne (som dermed er eneste produkt). Emissionerne fra selve væksthuset er beregnet ud fra næringsstofbalancer og anslået tab ved denitrifikation.

Figur 1.1 viser at de væsentligste bidrag til næringsstofberigelse pr. kg tomater stammer fra tab af gødning ved dyrkning (overskuddet i tabel 1.5 og 1.6) samt energi fra kraftvarmeproduktion (afbrænding af naturgas giver emission af kvælstofforbindelser som afsættes i miljøet siden hen). En væsentlig forskel på dyrkningen af økologiske og konventionelle tomater er brugen af hhv. kunstgødning og husdyrgødning. Næringssaltbelastning pr. kg. økologisk tomat fra dyrkning er lidt lavere da en væsentlig del (29 kg N pr. ha pr. år) af N i husdyrgødning indbygges i jordpuljen og dermed ikke tabes til miljøet. Hvis der korrigeres for husdyrgødningen således at tabet fra husdyrgødning tilskrives husdyrproduktionen og ikke de økologiske tomater bliver tabet fra dyrkningen næsten 0. Dette skyldes at N-udnyttelsen i den økologiske tomatproduktion er ganske høj (tabel 1.5), sammenlignet med de nøgletal, der er anvendt til korrektion, som bygger på almindelig landbrugsafgrøder.

Varmeproduktionen er også den væsentligste årsag til forsuring (stort set den eneste årsag hertil i konventionelle væksthuse, idet der antages ikke at ske en ammoniakfordampning), se figur 1.2. I det økologiske system sker der en ammoniakfordampning, som også bidrager til forsuring, dog med en væsentlig mindre andel end bidraget fra varmeproduktionen.

Figur 1.1. Næringsstofberigelse ved produktion af konventionelle og økologiske tomater.

Figur 1.2. Forsuring ved produktion af konventionelle og økologiske tomater.

Figur 1.3. Drivhusgasudledning ved produktion af konventionelle og økologiske tomater.

Figur 1.3 viser tilsvarende de forskellige bidrag til drivhusgasemissionen pr. kg tomat fra de mest betydelige processer. Ikke overraskende udgør varmeproduktionen (efter proportional fordeling af emissionerne fra kraftvarme-processen mellem varme og el) den største del af bidraget til emissionen af drivhusgasser (næsten 90%). Produktion af gødning bidrager med under 2%.

Den ekstra planteproduktion som følge af CO₂-gødskning antages nedbrudt med en kort tidshorisont, hvorfor det ikke anses for relevant at fradrage denne mængde CO₂ fra emissionen af drivhusgasser.

Tabel 1.8 og 1.9 viser resultaterne i form af fire miljøbelastningskategorier, drivhuseffekt, forsuring, næringsstofberigelse og fotokemisk smog for de forskellige produktionsmetoder af tomater og agurker. Energiforbruget til opvarmning af drivhuse i Danmark er årsagen til en relativt høj udledning af drivhusgasser pr. kg tomater og agurker (f.eks. sammenlignet med mark-grøntsager, se næste kapitel). Der sker en relativt højere udledning af drivhusgasser pr. kg økologiske tomater og en større forsuring sammenlignet med konventionelle, idet varmeforbruget pr. m² væksthus er det samme i modellerne mens udbyttet er lavere. Den højere næringsstofberigelse for økologiske tomater skyldes udelukkende det højere energiforbrug pr. kg. tomat, da næringsstofberigelsen ved selve dyrkningen er lavere end for de konventionelle tomater (jf. figur 1.1).

Tabel 1.8. Miljøpåvirkning ved produktion af ét kg tomater.

Tabel 1.9. Miljøpåvirkning ved produktion af ét kg tomater.

Pesticidanvendelse:

I miljøvurderingen indgår ikke forbrug af pesticider i væksthusgartnerierne af datamæssige og metodiske årsager. På de besøgte gartnerier har der ikke været anvendt pesticider i de senere år efter avlernes oplysninger, men dette er formentlig ikke typisk for de konventionelle gartnere som helhed. Ifølge IP reglerne, som de fleste tomat-gartnere følger, må der bruges en begrænset liste af pesticider.

Imidlertid anslår Kirsten Jensen udvalget ^[1] at der er et relativt højt behandlingsindex i væksthuse, men uden at kunne skelne mellem prydplanter (som udgør det største væksthusareal i Danmark) og grøntsagskulturer. Det blev anslået, at der var en ”behandlingshyppighed” på 43 Std.-sprøjtninger pr. sæson i væksthuse i 1999, hvoraf vækstregulering udgjorde 25. Dette er imidlertid et gennemsnit over alle væksthuskulturer og prydplanter sprøjtes væsentligt mere end grøntsager. Både udvalget og siden hen Miljøstyrelsen (April 2005) anfører, at der ikke findes specifikke statistikker eller andre opgørelser for forbruget af pesticider i væksthuse med grøntsager. Kirsten Jensen udvalget anslår desuden, at der anvendtes hhv. 1,44 og 2,57 kr. pr. m² til pesticider i hhv. tomater og agurker og fortsætter: ”For både tomater og agurker er omkostningerne til biologiske bekæmpelsesmidler langt højere end til pesticiderne, men omkostningerne til pesticider i agurker er i forhold til såvel arealet som bruttoudbyttet større end til tomater. Omkostningerne i % af bruttoudbyttet er dog på et lavt niveau sammenlignet med frilandsgrøntsager, frugt og bær.” (s. 50).

Tabel 1.10. Pesticider som ifølge IP-regler må anvendes til tomatdyrkning.

1) Nye formuleringer, der ikke indeholder østrogenlignende stoffer.

2) Må kun benyttes ved kulturafslutning.

3) Må anvendes som sprede- og klæbemiddel.

4) Må bruges så længe lager haves.

5) Må anvendes, når brugeren er i besiddelse af en off label-brugsanvisning.

6) Må anvendes i konc. på 0,006%. Behandlingsfrist 3 døgn.

Tabel 1.11. Pesticider som ifølge IP-regler må anvendes til agurkedyrkning.

1) Må bruges så længe lager haves.

2) Nye formuleringer, der ikke indeholder østrogenlignende stoffer.

3) Må anvendes som sprede- eller klæbemiddel.

4) Må anvendes, når brugeren er i besiddelse af en off label-brugsanvisning.

5) Udsprøjtes i konc. på 0,05%. Behandlingsfrist 3 døgn.

6) Udsprøjtes i konc. på 0,15%. Behandlingsfrist 3 døgn.

Det er under alle omstændigheder vanskeligt at beregne den toksiske effekt af forbruget i væksthusene, men den antages i rapporten at være meget lille for de ansatte i grøntsags væksthuse, bl.a. på grund af tilbageholdelsesfristerne (dvs. de dage som der skal gå fra sprøjtning til konsum –og dermed plukning af grøntsagerne). Desuden antager udvalget, at der ikke slipper pesticid-rester af betydning ud fra væksthuse, hvorfor der ikke her regnes med noget egentlig miljøeffekt. Der anvendes midler til at desinficere væksthusene en gang om året efter sæsonen og hertil anvendes bl.a. formalin. En evt. miljøeffekt af denne anvendelse er ikke medtaget.

Følsomheder:

Eftersom modellerne over væksthus med recirkulering samt den økologiske produktion bygger på få observationer er betydningen af andre antagelser vedr. næringsstofforsyning undersøgt. Enkelte gartnere har ment at vandbesparelsen ved recirkulering er større end her antaget, måske op til 50%. Det har dog ikke været muligt at få dette til at passe med beregninger af næringsstofforbruget (som i så fald skulle have været væsentligt lavere) baseret på fakturaer. Med hensyn til kvælstof kunne det tænkes at luftformigt tab af N via denitrificering er væsentligt større end antaget (som omtalt ovenfor) men det er ikke let at forklare, hvor overskydende P bliver af, såfremt det ikke tabes med vand (se næringsstofbalancer ovenfor). Imidlertid må det understreges at der hersker stor usikkerhed om den potentielle forbedring ved recirkuleringsanlæg samt størrelsen af denitrifikation.

Såfremt det antages at recirkulering kan videreudvikles til at spare 40% af N og P i forhold til normerne vil miljøbelastningen pr. kg tomater reduceres fra 20 til 17 g NO₃-ækvivalenter pr. kg tomat. Dette svarer til en reduktion på 15% i forhold til den nuværende model for recirkulering og på 30% sammenlignet med standard tomat produktion.

Tilsvarende fremhæver den økologiske producent at der ifølge deres opfattelse sker en meget begrænset afdræning til omgivelserne (drænrør opleves tørre). Dette harmonerer ikke med beregningerne af næringsstofoverskuddet og det er muligt at der også her sker et større luftformigt N-tab en antaget eller at komposten indeholder mindre N per ton. En forbedring af næringsstofudnyttelsen i kompost i det økologiske system (modelleret ved at reducere N-indholdet i dybstrøelsen fra 8,5 kg N pr. tons til 6,5 kg N) medføre en reduktion i næringsstofberigelse fra 28,0 g NO₃-ækv. til 24,6 g NO₃-ækv. pr. kg tomat. Årsagen til at virkningen er begrænset er at en del af næringsstoftabet ved anvendelse af husdyrgødning tilskrives husdyrproduktionen, som forklaret ovenfor. Desuden udgør varmeproduktionens bidrag til næringsstofberigelsen omkring 50%, som vist i figur 1.1 og denne mindskes ikke ved en bedre udnyttelse af husdyrgødningen.

Fodnoter

[1] Kirsten Jensen udvalget var et udvalgt nedsat af Miljø- og Energi ministeren i 2001 til analyse af reduktionsmuligheder i pesticidanvendelsen i gartnerierhvervet. Rapporten kom i 2003: Bekæmpelsesmiddelforskning fra Miljøstyrelsen, Nr. 70 2003.

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

Version 1.0 Februar 2006, © Miljøstyrelsen.