Talajvíz. 10. kötet Alsó-Szászország modellje és kísérleti projekt
A talajvíz mennyisége 10 Alsó-Szászország Vízgazdálkodási, Partvédelmi és Természetvédelmi Ügynöksége
A felszín alatti vizek mennyisége 10 Alsó-Szászország Vízgazdálkodási, Partvédelmi és Természetvédelmi Állami Ügynökség
kedves kollégánknak és barátunknak, Hinrich Speckmannnek, 2009. november Weser Ems Szerkesztő: Alsó-Szászország Vízgazdálkodási, Partvédelmi és Természetvédelmi Ügynöksége Am Sportplatz 23 26506 Norden Ezt a jelentést készítette: Mezőgazdasági és Környezetvédelmi Műszaki Egyesület IGLU: Dr. agr. Christine von Buttlar Dipl. Ing. agr. Birgit Kräling Dipl. Földrajzi Andreas Rode Dipl. Ing. agr. Henning Mund NLWKN Aurich iroda: Dipl. Ing. Andreas Roskam 1. kiadás: 2010. június, 1000 darab Referencia: Alsó-Szászország Állami Hivatala vízgazdálkodáshoz, parti és természetvédelemhez Am Sportplatz 23 26506 Norden www.nlwkn.de 100% -ban újrahasznosított papírra nyomtatva
32. táblázat: Rövid értékelés: kukorica-napraforgó vegyes termesztés. 96 33. táblázat: Rövid értékelés: Szudáni fű és cirok bicolor. 97 34. táblázat: Áttekintés: víztakarékos intézkedések a cirok termesztésére. 98 35. tábla: Rövid értékelés: két kultúra használata. 100 36. táblázat: Rövid értékelés: Teljes kiőrlésű gabonaszilázs (GPS). 101 37. tábla: Rövid értékelés: Alulvetett fű a téli gabonafélékben. 102 38. tábla: Rövid értékelés: szántóföldi fű használata. 104 39. táblázat: Rövid értékelés: állandó gyep. 106 40. táblázat: Áttekintés: Az energianövények vízvédelmi teljesítményének értékelése. 107 41. táblázat: Áttekintés: Optimalizálási intézkedések és a vízvédelem lehetőségei. 108 42. tábla: Számítási példa az energia vetésforgó vízvédelmi teljesítményének értékelésére világos helyeken. 109 6
4. ábra: A biogázüzemek, a felhasznált szubsztrátok és az inst. elektromos teljesítmény az alsó-szászországi járásokban (ML, 3N forrás és saját felmérések 2008-tól, valamint Cloppenburg és Friesland 2009-től, valamint saját számítások), 5. ábra: Állattenyésztésből származó trágyatermelés [kg N/ha] (LSKN 2007 szerint) és az emésztőrendszer felhalmozódása [t N/kerület] Alsó-Szászországban (saját számítások) 20
6. ábra: Alsó-Szászország ivóvízgyűjtő területei, amelyeket a megújuló erőforrások termesztése érint. Zöld: szükséges növénytermesztési terület, a növény teljesítményétől függően, az egyes megújuló biogázüzemek körzetében, 500 ha/mw el teljesítmény mellett és hároméves vetésforgó. Világoszöld: 6 km sugár az energianövények termesztésére és a BGA 22 körüli emésztett kijuttatására
7. ábra: A kukorica termesztési terület szükségességének fedezésének sugara háromoldalú vetésforgóval és három vízgyűjtő terület elhelyezkedésével A 7. ábrán már vizuálisan egyértelmű, hogy ezen feltételezések mellett a szántóterületek nagy hányada van túlnyomva az egyes ivóvízgyűjtő területeken. A vízvédelmi területen a Sandelermöns z. B. aritmetikailag a vízvédelmi területen lévő szántóterületek több mint 50% -át érinti a biogáz-kukorica termesztése (5. táblázat). 5. táblázat: Az energianövények termesztése a kiválasztott vízvédelmi területek szántóterületén aritmetikailag Egels 1217 756 62% A biogázüzemek helyigényének fedezéséhez szükséges, hogy a kerületeken belül minden szántóföld rendelkezésre álljon biogázkukorica termesztésére. Mivel ez a gyakorlatban nem lesz így, várható, hogy a rendszerek tovább sugározzák a környező területet. A biogázüzemek meghatározott vízgyűjtő területei szintén átfedik egymást. T. jelentősen. Ez az egyik oka annak, hogy feltételezhető, hogy még hosszabb utak lesznek, és így nagyobb hatások lesznek a vízvédelmi területeken. 24.
Következtetés a földigény tervezéséről: A bemutatott példa egyértelműen azt mutatja, hogy az energianövények termesztése a vízvédelmi területeken már helyben jelentős területet foglal el, és meghatározó felhasználási irányzá válik. A biogázüzemben az energianövények lebomlásához szükséges terület nem számolható át. A növények teljesítménye, a szubsztrát NawaRo-aránya, az erdő aránya, a környező területen egymással versengő felhasználások és a talaj hozamteljesítménye további fontos tényezők, amelyek szerepet játszanak a szállítási útvonalak meghatározásában. A példában egy 1 MW-os biogázüzem területi sugara legalább
3.3.2 Gyepek elvesztése Alsó-Szászországban körzetenként Az alábbi 10. ábra az Alsó-Szászország gyepeinek elvesztését mutatja 1999 és 2007 között járási szinten. A 11. ábrán szereplő értékelések nemcsak a gyep csökkenését mutatják, hanem az energia kukorica növekedését is a járási szinten. Világossá válik, hogy a nagy gyepveszteséggel rendelkező megyékben általában az energia kukorica területének magas aránya is hozzáadódott. Az energiakukorica-termesztés hozzájárul a gyepszántás irányának erősödéséhez is. Az a tény, hogy a gyep statisztikai növekedésének nem kell mindig együtt járnia az új gyepterületek létrehozásával, a Soltau-Fallingbostel kerületben mutatkozik meg, ahol 4000 hektár gyepnövekedés a korábbi gyepek átkódolása révén következett be. A tényleges cölöpterületet ezért magasabbra kell állítani. 10. ábra: A gyepek arányának változásai 1999 és 2007 között Alsó-Szászország körzeteiben és a vízgyűjtő területek elhelyezkedése (kék) (adatbázis: LSKN betakarítási jelentések 2008, saját ábra) 28
A gyepek és a szántók arányának változása 1999 és 2007 között [ha] WTM BRA VEC OS OL LER NOH FRI EM S CLP AUR WST WHV OS OL EM D DEL VER UE STD SFA ROW OHZ LG DAN WL CUX CE SHG NI HOL HI HM DH H WF PE OHA NOM HE GS GÖ GF WOB SZ BS Gyepszilázs kukorica -12000 -9000 -6000-3000 0 3000 6000 9000 12000 11. ábra: A legelő és a silókukorica területének változása Alsó-Szászország kerületei szerint 1997 és 2007 között 29
Következtetés gyepszántás: A gyepszántás elkerülése az ebből eredő N-kimosódással a vízgazdálkodás központi kérdése. A gyepek elvesztése Alsó-Szászországban 1999 és 2007 között körülbelül 50 000 ha volt; milyen N kiadás
14. ábra: A beáramló területek elhelyezkedése és átlagos áramlási időtartama (telítetlen zóna és talajvíz) a vizsgált mérési pontokhoz, példaként A következő lépésben a használati információkat el kell keverni a talajvíz információival. Ideális esetben ezeket a kiválasztott mérési pontok vízgyűjtőjén kell összegyűjteni. Ha ezek az információk nem állnak rendelkezésre, a mezőgazdasági statisztikák adatait és az empirikus értékeket felhasználhatjuk az áttekintő értékeléshez. 3.4.2 Az energianövények termesztésének hatása a szivárgó víz minőségére A Cloppenburgi járás felhasználásának változását az agrárstatisztikák segítségével követték nyomon. Az átlagos őszi N min értékeket az M&P projekt részeként összegyűjtött adatokból származtatták, és ebből számították ki a szivárgó víz minőségét (9. táblázat). Például a silókukorica termesztése kezdetben kissé csökkent 2003-ra. Ehhez több szemes kukoricát termesztettek takarmányozásra. A szilázs kukorica termesztésének 2003 óta tartó erőteljes növekedése elsősorban a biogáz felhasználásának tudható be (LSKN 2007). A termesztés bővítése a gabonakukorica-termesztés, valamint más gyümölcsök és gyepek rovására ment végbe. A VTI 2009 (Nitsch et al. 2009) szerint a legelők felszántása után leggyakrabban termesztett gyümölcs a silókukorica. 35
15. ábra: A jelenleg rögzített biogázüzemek elhelyezkedése és elektromos teljesítménye, valamint az összes üzem kibocsátása körzetenként (forrás: 3N, saját felmérések) Következtetés: Biogázüzemek adatbázisa: Jelenleg nincsenek egységes adatbázisok a biogázüzemekről, amelyek megfelelnek a vízipar követelményeinek Alsó-Szászország, ahol különösen a térbeli elosztás és a felhasznált aljzatok jelentenek gyenge pontokat. A jelenleg rendelkezésre álló adatokkal létrehozott adatbázis továbbra is felhasználható a biogázüzemek állami szintű egységes nyilvántartásának alapjául. Jelenleg még nem teljes, és fokozatosan kell befejezni. Évente egyszer frissíteni kell. Az adatbázisban tárolt adatok mellett ajánlott összekapcsolni egy földrajzi információs rendszerrel. 39
15. táblázat: Példa vízvédelemorientált trágyázásra kukoricához és tápanyagellátáshoz 30 m 3 emésztett anyagból Példa: Vízvédelemorientált trágyázás NP 2 O 5 K 2 O [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] Műtrágya cél 140 80 250 -Nmin 25 fogott növény 25 - altalajtrágyázás (
1dt DAP) 18 46 = szükséglet az emésztett anyagtól: 72 34 250 tápanyag tipikus N (MDÄ P 2 O 5 K 2 O emésztett dózis 30 m³ 80%) [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] 1 Nawaro 73 37 137 Digestate 2: Nawaro 82 40 103 Digestate 3: Nawaro + iszap 116 58 151 Digestate 4: Nawaro + iszap + HTK 127 54 128 Digestate 5: Cofermente + Nawaro + iszap + HTK 110 56 77 Green: Emésztési maradék korrigálva; Narancs: Túl magas emésztési maradék 16. táblázat: Példa célérték-orientált trágyázásra kukoricához és tápanyagellátáshoz 30 m 3 emésztett anyaggal Példa: Célérték-orientált trágyázás NP 2 O 5 K 2 O [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] trágyázási cél 180 80 250 -Nmin 25 -fogó növény 25 -föld alatti trágyázás (
13 300 m³ emésztett anyag kerül a területekre. Egyéni gazdaságok szintje: 2007-ben a projektgazdaság 16 hektár kukoricát és 5 hektár gabona GPS területet művelt a biogázüzem számára. Az összes 1170 t belépő mennyiség emésztett anyagként (880 m³) visszafolyt a társaságba. A sertéstrágya és a HTK erjedése miatt a megművelt terület hektárjára jutó visszatérő tápanyagterhelés nő. A 21 ha nagyságú NawaRo termőterülethez viszonyítva 190 kg N/ha (80% MDÄ-vel) vagy több mint 42 m³/ha fermentációs maradék kerülne vissza. Trágyázáskor a célérték módszer szerint vagy a talajvíz védelme szerint 51
20. táblázat: Emésztési elosztási terv (a) 740 kwel-re. Biogázüzem, tároló helyiségek vízmegtakarító (b) és szokásos (c) emésztett kiosztási (a) roncselosztási terv, ha az őszi alkalmazást nem alkalmazzák.
17 900 t FM/év szubsztrát kimenet a veszteségek levonása után (fugátfaktor):
13 300 t FM/év (320 hektár termőterületről) átlagos N-tartalom az emésztett ásványban 4,3% -os emésztőanyag-elosztási terv őszi alkalmazás nélkül Gyümölcsterület Emésztett anyagmennyiség [m³/ha] Teljes mennyiség [m³ növényenként] [ha] augusztus-szept. Február-május június-július aug./szept. Február/március április/május május/július. Őszi búza (piaci) 140 20 2800 GPS rozs 60 20 1200 Silókukorica 230 30 6900 Napraforgó 30 30 900 Fogott növény 100 15 1500 Összesen 320 hektár energianövény 13 300 (b) A töltési szint és a szükséges tárhely éves ciklusa, ha az őszi alkalmazást nem alkalmazzák az őszi alkalmazáson (további tároló felhasználásával)
új növényeket teszteltek, mint napraforgó, kukorica-napraforgó vegyes termesztésben és cirokfajok. A termesztés fő veteményként fogott növényekkel (zöld rozs, füvek) és anélkül, valamint példaként a két termény hasznosítási rendszerben zajlott. Ezenkívül a felszántott területek későbbi felhasználását kísérték, és különféle talajművelési intézkedéseket vizsgáltak az őszi N min csökkentésére. 22. táblázat: Információ a teszt végrehajtásáról Tesztkérdések Intézkedés és megvalósítás Optimalizált műtrágya-ellenőrzés: Cél: N túlnyúlások elkerülése Felszín alatti vizek számára kedvező N szint (
Az energianövények vízbarát termesztése és a biogázüzemek működtetése Kukorica alulvetett növényekkel: A korai vörös császár alulvetett növények és a későbbi széles gyepes vetés nem volt negatív hatással a szárazanyag-hozamra. Az N mérleg mindkét tesztváltozat esetében viszonylag azonos szinten van (
-75 kg N/ha) negatív. A talajművelés és a teleléssel történő művelés miatt az őszi vetés várható pozitív hatása az Nmin nem jött be. Következtetés az osnabrücki járásban található helyről: A szilázs kukorica 165 kg N/ha N-es trágyázási szintjével már elértük az optimális hozamot, és az őszi Nmin értékek jelentősen csökkennek. A nyár folyamán hosszú távú szerves trágyázással és lejtős helyeken korai alulvetett növények ajánlottak a nitrogén megkötésére és a hajózhatóság javítására. 11. kép: LK Osnabrück, kukoricában alul vetett füves csenkesz, 9/2007. Kép 12: LK Osnabrück, kukoricában alul vetett vörös csenkesz, 9/2007. Kép 13: Alulvetett fű talajjal a gyökérgömbnél 70
DM/ha magasabb hozamot értek el az alacsony N-szinthez képest (195 dt 176 DM/ha-hoz képest). Az őszi N min-t a csökkentett N-szinten 10 kg N/ha-val (40 kg N min/ha-ra) csökkenteni lehet. Az emésztett műtrágyázást 2009-ben összehasonlítottuk egy tisztán ásványi N műtrágyával. A fermentációs maradék trágyázása (30 m³ 69 kg N/ha-val) közvetlenül a kukorica tenyésztése előtt történt, húzótömlő alkalmazásával. A 4 leveles stádiumban a tisztán ásványi N trágyázás történt. A szennyvízöntözéssel mindkét vizsgálati változathoz további 40 kg N/ha-t adtak. Mindkét tesztváltozat ugyanolyan magas, 190 dt DM/ha biomassza-hozamot ért el. Az esővíz miatt az őszi N min értékek összességében magasak. Az ásványi N műtrágyázáshoz képest a fermentációs maradék az első évben 25 kg N min/ha-val magasabb őszi N min értékeket eredményezett. Az első eredmények konszolidálása érdekében célszerű a tesztsorozatot több évig folytatni. Kukorica-napraforgó vegyes termesztés: Vegyes termesztésben 143 dt DM/ha termésszint érhető el. A napraforgó hozamának aránya
112 dt DM/ha kevesebb, mint a kukorica hozama (
12 dt/ha fölött (28. ábra). Ha nincs öntözés, magas N-ellátás biztosítja a terméspotenciált (maximális hozamkülönbségek), míg az alacsony trágyázású növények száraz időszak után összeomlottak. Ezen a gyenge, víz- és tápanyagszegény talajon a mikrobiológiai talaj aktivitását vízhiány korlátozza, így nem elegendő tápanyag szabadul fel. Ha azonban öntözést alkalmaznak, akkor látható, hogy a csökkent N-szint összehasonlítható vagy még jobb hozamokat is eredményez (2009). Az évek során átlagosan mindhárom N műtrágya magasság negatív N egyenleget mutatott. 74.
60% -kal kevesebb NS) és magas hozam, 139 dt DM/ha öntözés nélkül. A gabona GPS lehetővé tette a szinte kiegyensúlyozott N egyensúlyt és az alacsony őszi N min 26 kg N/ha-t. 19. ábra: LK Hannover, második termésű napraforgó és cirok öntözéssel készült új burgonya után, 2009. augusztus 28. 75