Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im
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Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im
Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Tobias Siegerist November 2010 Fachbericht im Rahmen des obligatorischen Berufspraktikums im Masterstudium für Umweltingenieurwissenschaften an der ETH Zürich Leitung: Dr. Peter Maly, Interkantonales Labor, IKL, Kanton Schaffhausen Impressum Auftraggeber Interkantonales Labor (IKL), Schaffhausen Fachexperten M. Keck, ART Tänikon T. Kupper, SHL Zollikofen H. Menzi, SHL Zollikofen S. Schrade, ART Tänikon F. Stadelmann, lawa Luzern A. Zehnder, Landwirtschaftsamt Schaffhausen Kontakt P. Maly Interkantonales Labor Postfach 8201 Schaffhausen [email protected] www.interkantlab.ch Titelbild T. Siegerist, zunhammer.de (oben rechts), joskin.com (unten links), bigdutchman.de (Mitte) Schaffhausen, November 2010 Inhalt Inhalt Zusammenfassung für den Schnellleser ............................................................................. 8 Entstehung und Verminderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft ............. 8 Emissionsminderung ......................................................................................................... 8 Die wirkungsvollsten Massnahmen zur erfolgreichen NH3-Reduktion ................................ 11 Hofdüngerausbringung.................................................................................................... 11 Hofdüngerlager ............................................................................................................... 11 Rindvieh ..........................................................................................................................11 Schweine.........................................................................................................................11 Geflügel ...........................................................................................................................11 Emissionsberechnungen für den Kanton Schaffhausen ..................................................... 12 Ist-Zustand ......................................................................................................................12 Minderungspotential ........................................................................................................ 13 1. Einleitung .......................................................................................................................16 2. Entstehung und Verminderung von NH3-Emissionen aus der Landwirtschaft ....... 17 3. 2.1. Definitionen .............................................................................................................. 17 2.2. Entstehung und Entwicklung der schweizerischen NH3-Emissionen ....................... 18 2.3. Emissionsminderung ................................................................................................ 20 2.3.1. Stall / Laufhof .................................................................................................... 20 2.3.2. Hofdüngerlagerung ........................................................................................... 21 2.3.3. Hofdüngerausbringung ..................................................................................... 22 2.3.4. Pralltellerverbot in Deutschland ........................................................................ 24 Agrammon .....................................................................................................................25 3.1. Modell Agrammon .................................................................................................... 25 3.1.1. Einzelbetriebsmodell ......................................................................................... 25 3.1.2. Regiomodell ...................................................................................................... 26 3.1.3. Einzelbetriebsmodell mit kantonalen Anpassungen ......................................... 27 3.1.4. Anwendung von Agrammon ............................................................................. 27 4. Emissionsberechnungen für den Kanton Schaffhausen .......................................... 28 5. Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben....... 30 5.1. Übersicht der berechneten Betriebstypen ................................................................ 31 5.2. Betriebstypenübersicht nach GVE ........................................................................... 32 5.3. Betriebstypenübersicht nach Aufstallung ................................................................. 33 5.4. Erklärung der Resultatdarstellung ............................................................................ 34 5.5. A1 Milchbetrieb ........................................................................................................ 36 3 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.6. A2 Milch- und Rindviehmastbetrieb ......................................................................... 38 5.7. A3 Rindviehmastbetrieb ........................................................................................... 40 5.8. A4 Rindviehmastbetrieb (mit Biogasanlage) ............................................................ 42 5.9. A5 Mutterkuhbetrieb................................................................................................. 44 5.10. B1 Milch-, Rindviehmast- und Schweinemastbetrieb ............................................... 46 5.11. B2 Rindvieh- und Schweinemastbetrieb .................................................................. 48 5.12. B3 Milch- Rindvieh- und Schweinemastbetrieb ....................................................... 50 5.13. B4 Rindviehmast- und Schweinebetrieb .................................................................. 52 5.14. C1 Schweinebetrieb ................................................................................................. 54 5.15. C2 Schweinebetrieb ................................................................................................. 56 5.16. D1 Geflügelbetrieb ................................................................................................... 58 5.17. D1a Geflügelbetrieb mit Mastpoulets statt Legehennen .......................................... 60 5.18. D2 Milch-, Geflügel- und Schweinemastbetrieb ....................................................... 62 5.19. D3 Milch- und Geflügelbetrieb ................................................................................. 64 5.20. Zusammenfassung der Resultate, die wirkungsvollsten Massnahmen zur erfolgreichen NH3-Reduktion im Überblick ......................................................................... 66 6. 7. 5.20.1. Hofdüngerausbringung .................................................................................. 66 5.20.2. Hofdüngerlager ............................................................................................. 66 5.20.3. Rindvieh ........................................................................................................ 66 5.20.4. Schweine....................................................................................................... 66 5.20.5. Geflügel ......................................................................................................... 66 Die effektivsten Massnahmen in Beispielbetrieben dargestellt ............................... 67 6.1. E1 Milch-Beispielbetrieb .......................................................................................... 68 6.2. E2 Rindvieh-Beispielbetrieb ..................................................................................... 69 6.3. E3 Schweine-Beispielbetrieb ................................................................................... 70 6.4. E4 Geflügel-Beispielbetrieb ..................................................................................... 71 Kostenabschätzung ...................................................................................................... 72 7.1. Kosten von Massnahmen im Stall ............................................................................ 72 7.1.1. Laufstall Milchkühe ........................................................................................... 72 7.1.2. Mastschweinestall............................................................................................. 73 7.1.3. Zuchtschweinestall ........................................................................................... 73 7.2. Kosten von Massnahmen bei der Hofdüngerlagerung ............................................. 74 7.2.1. 7.3. 8. Kosten von Massnahmen bei der Hofdüngerausbringung ....................................... 75 Umsetzbarkeit der Minderungsmassnahmen ............................................................. 76 8.1. Ausbringung ............................................................................................................. 76 8.1.1. 4 Güllebehälter-Abdeckungen ............................................................................. 74 Techniken der Kategorie 1 ................................................................................ 76 Inhalt 8.1.2. Techniken der Kategorie 2 ................................................................................ 77 8.1.3. Schlussfolgerung Ausbringung ......................................................................... 77 8.2. 8.2.1. Techniken der Kategorie 1 ................................................................................ 77 8.2.2. Techniken der Kategorie 2 ................................................................................ 77 8.2.3. Schlussfolgerung Lagerung .............................................................................. 78 8.3. 9. Lagerung .................................................................................................................. 77 Stall und Laufhof ...................................................................................................... 78 8.3.1. Rindviehställe ................................................................................................... 78 8.3.2. Schweineställe .................................................................................................. 78 8.3.3. Geflügelställe .................................................................................................... 78 Minderungspotential Kanton Schaffhausen ............................................................... 80 10. Literatur ......................................................................................................................83 11. Anhang .......................................................................................................................85 11.1. Emissionsraten und Korrekturfaktoren ..................................................................... 86 11.1.1. Stall, Emissionsraten ..................................................................................... 86 11.1.2. Stall, Korrekturfaktoren ................................................................................. 86 11.1.3. Laufhof, Emissionsraten................................................................................ 87 11.1.4. Laufhof, Korrekturfaktoren ............................................................................ 88 11.1.5. Hofdüngerlager, Emissionsraten ................................................................... 88 11.1.6. Hofdüngerlager, Korrekturfaktoren ................................................................ 88 11.1.7. Hofdüngerausbringung, Emissionsraten ....................................................... 89 11.1.8. Hofdüngerausbringung, Korrekturfaktoren .................................................... 89 11.2. Notizen aus Besprechungen und Telefongesprächen ............................................. 90 11.2.1. Besprechung lawa Luzern, Sursee ............................................................... 90 11.2.2. Besprechung SHL Zollikofen ......................................................................... 92 11.2.3. Telefongespräch LA Schaffhausen ............................................................... 95 11.2.4. Telefongespräch SHL Zollikofen ................................................................... 97 11.2.5. Besprechung ART Tänikon ........................................................................... 97 11.3. Einzelbetrieb-Berechnungen: Eingabedaten und alle Berechnungen ................... 100 11.3.1. Referenzszenario (keine emissionsmindernde Massnahmen) ................... 101 11.3.2. A1 Milchbetrieb ........................................................................................... 102 11.3.3. A2 Milch- und Rindviehmastbetrieb ............................................................ 104 11.3.4. A3 Rindviehmastbetrieb .............................................................................. 108 11.3.5. A4 Rindviehmastbetrieb (mit Biogasanlage) ............................................... 110 11.3.6. A5 Mutterkuhbetrieb .................................................................................... 112 11.3.7. B1 Milch-, Rindviehmast- und Schweinemastbetrieb .................................. 114 5 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 11.3.8. B2 Rindvieh- und Schweinemastbetrieb ..................................................... 118 11.3.9. B3 Milch-, Rindvieh- und Schweinemastbetrieb .......................................... 120 11.3.10. B4 Rindviehmast- und Schweinebetrieb ..................................................... 124 11.3.11. C1 Schweinebetrieb .................................................................................... 126 11.3.12. C2 Schweinebetrieb .................................................................................... 128 11.3.13. D1 Geflügelbetrieb ...................................................................................... 130 11.3.14. D1a Geflügelbetrieb mit Mastpoulets statt Legehennen ............................. 132 11.3.15. D2 Milch-, Geflügel- und Schweinemastbetrieb .......................................... 134 11.3.16. D3 Milch- und Geflügelbetrieb ..................................................................... 136 11.3.17. E1 Milch-Beispielbetrieb .............................................................................. 138 11.3.18. E2 Rindvieh-Beispielbetrieb ........................................................................ 140 11.3.19. E3 Schweine-Beispielbetrieb ...................................................................... 142 11.3.20. E4 Geflügel-Beispielbetrieb ......................................................................... 144 11.4. Berechnung Minderungspotential Kanton Schaffhausen: Eingabedaten ............... 146 11.4.1. Alle Eingabedaten aus Datenerhebung, Region Ostschweiz ...................... 146 11.4.2. geänderte Daten für Szenario "keine Minderung" ....................................... 153 11.4.3. geänderte Daten für Szenario "mögliche Minderung" ................................. 154 11.4.4. geänderte Daten für Szenario "maximal mögliche Minderung" ................... 155 11.5. Detaillierte NH3-Emissionen pro Tierkategorie für den gesamten Kanton ............. 158 11.6. Erste Berechnungen Gesamtkanton, Vergleich verschiedener Tierzahl-Daten ..... 160 11.6.1. Modellierung mit Daten von der Emissionsberechnung der Schweiz 2007 160 11.6.2. Vergleich Modellierung mit Daten SHL und LA Schaffhausen .................... 161 11.7. Detailliertes Vorgehen GIS-Analyse ...................................................................... 162 6 Abstract Über 90% der schweizerischen Ammoniak-Emissionen stammen aus der Landwirtschaft. AmmoniakDepositionen führen zur Überdüngung und belasten so Wälder, Moore und artenreiche Ökosysteme, welche auf stickstoffarme Böden angewiesen sind. Berechnungen mit der Software "Agrammon" zeigen, dass erhebliche Reduktionen von NH3Emissionen eines landwirtschaftlichen Betriebes möglich sind, diese jedoch je nach Betriebstyp sehr unterschiedlich effektiv ausfallen bezüglich Durchführbarkeit und Kosteneffizienz. Im Stall und im Auslauf von Rindvieh ist es vor allem wichtig, dass die verschmutzten Flächen so klein wie möglich gehalten werden. Ausserdem verringert eine rasche Trennung von Kot und Harn die Ammoniakbildung. Die Emissionen aus Offenställen für Rindvieh oder auch Mastschweine sind im Winter geringer, da die Temperatur tief bleibt. Bei grossen Geflügelställen könnte eine Abluftreinigung in Erwägung gezogen werden, ist jedoch mit erhöhten Kosten und eventuell dem Einsatz von Säure verbunden. Wäscher hätten allerdings eine sehr grosse Minderungswirkung. In der Hofdüngerlagerung können die Emissionen durch Abdecken reduziert werden. Für offen gebaute Güllesilos wäre z.B. die Schwimmfolie eine effektive und nicht so teure Massnahme. Um Gülle verlustarm auszubringen eignen sich Verfahren wie der Schleppschlauch- oder der Schleppschuhverteiler. Gülledrill-Verfahren oder Tiefeninjektion hätten ein noch grösseres Minderungspotential, sind aber auf den steinigen und tonhaltigen Böden des Kantons Schaffhausen vermutlich schwierig einsetzbar. Eine billige und effektive Möglichkeit bietet sich in der Mistausbringung an: Wird der auf Äckern ausgebrachte Mist sofort eingearbeitet, so können diese Ausbringemissionen um 90-95% gesenkt werden. Die meisten Massnahmen im Stall können nur bei Neu- oder Umbauten umgesetzt werden, Techniken wie sofortige Einarbeitung des Mists oder sauber halten des Laufhofbodens sind grundsätzlich für alle Betriebe machbar. 7 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Zusammenfassung für den Schnellleser Entstehung und Verminderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft Über 90% der gesamtschweizerischen Ammoniak-Emissionen (NH3-N) stammen aus der Landwirtschaft (Kupper, et al., 2010). Auch bei den totalen Stickstoff-Emissionen (Ntot) ist die Landwirtschaft mit rund 60 % der grösste Schadstoffemittent (EKL, 2005). Gemäss früheren Berechnungen (Reidy & Menzi, 2006) und Berechnungen mit Agrammon liegen die durchschnittlichen Emissionen im Kanton Schaffhausen im Jahr 2007 bei ca. 27 kg NH3-N/ha*a landwirtschaftlicher Nutzfläche. Das liegt deutlich unter dem schweizerischen Durchschnitt von 46.2 kg NH3-N/ha*a. 1 Die Reduktion von NH3-Emissionen trägt jedoch nicht nur dazu bei, dass die Biodiversität erhalten bleibt (kleinere Eutrophierung empfindlicher Ökosysteme), sondern durch kleinere NH3-Emissionen bleibt auch mehr Stickstoff im Hofdünger erhalten. Der Ackerbaukanton Schaffhausen produziert zu wenig Hofdünger mit einer Nutztierdichte von 0.7 DGVE (Düngergrossvieheinheiten) statt den benötigten 1.7 DGVE für eine ausreichende Düngung. Emissionsminderung Möglichkeiten zur Minderung der Emissionen sind auf verschiedenen Stufen des landwirtschaftlichen Betriebs vorhanden: Stall / Laufhof • Verschmutzte Flächen klein halten • Laufhof nur bei Bedarf benutzen, kein Laufhof, wenn die Weide genutzt wird • Falls Laufhof nicht im Stallsystem integriert: keine Fütterung im Laufhof • Rindvieh und Mastschweine: Offen- / Kaltställe • Schweine- und vor allem Geflügelställe (Neubauten): Säure- oder Biowäscher zur Abluftreinigung • Legehennen: Kotbandentmistung, häufige Entmistung 1 schweizerischer Durchschnitt der Schweiz gemäss DYNAMO-Berechnungen 2005: 38 kg NH3-N/ha*a (DYNAMO ist der Vorgänger von Agrammon, vgl. Kapitel 3) 8 Zusammenfassung für den Schnellleser Hofdüngerlagerung: Abdeckung von Güllelager ergibt 40%-90% Emissionsminderung und mehr Stickstoffdünger Emissionen von Gülleabdeckungen Lageremissionen relativ zur ungedeckten Lagerung 0% 20% 40% 60% 80% 100% ungedeckt perforierte Abdeckung Abdeckung natürliche Schwimmschicht Folien / Folienzelt Schwimmfolie Blähtonkugel-Schwimmschicht feste Abdeckung (Beton / Holz) Abbildung 1: Emissionen verschiedener Güllelagerabdeckungen relativ zu den Lageremissionen bei ungedeckter Güllelagerung. Natürliche und Blähtonkugel-Schwimmschichten müssen 10 -15 cm mächtig sein, damit die dargestellte Minderung erreicht wird. (SHL, 2010c), (Van Caenegem, Dux, & Steiner, 2005) Gezielte Hofdüngerausbringung ergibt 30%-80% Emissionsminderung und bessere Düngung Emissionen der Gülleausbringung Ausbringemissionen relativ zur Ausbringung mittels Prallteller / Werfer 0% 20% 40% 60% 80% 100% Ausbringverfahren Prallteller / Werfer Schleppschlauch Schleppschuh Gülledrill Tiefe Injektion Abbildung 2: Emissionen verschiedener Gülle-Ausbringverfahren relativ zu den Ausbringemissionen bei der Gülleausbringung mittels Prallteller / Werfer Weitere wichtige Massnahmen sind die sofortige Einarbeitung von ausgebrachtem Mist (vgl. Abbildung 3) und die Gülleverdünnung. Die Lufttemperatur während der Ausbringung hat ebenfalls einen Einfluss auf die Höhe der Ammoniakemissionen. 9 Ausbringemissionen relativ zur Ausbringung ohne Einarbeitung Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Emissionen bei der Misteinarbeitung 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 12 24 36 48 60 72 Zeit innerhalb welcher der Mist eingearbeitet wird (h) Rindermist Geflügelmist Abbildung 3: Reduktion der Ausbringemissionen in Abhängigkeit der Einarbeitungszeit bei der Mistausbringung. Eine Einarbeitung innerhalb von 4 Stunden ergäbe eine Reduktion der Ausbringemissionen von 70% (Rindermist) bzw. 80% (Geflügelmist). 10 Zusammenfassung für den Schnellleser Die wirkungsvollsten Massnahmen zur erfolgreichen NH3-Reduktion In der nachfolgenden Auflistung sind die Resultate aus den Einzelbetriebsberechnungen und einige zusätzliche Hinweise zusammengefasst. Hofdüngerausbringung • Schleppschlauch- und insbesondere Schleppschuhverteiler sind effektiv, wenn hauptsächlich Gülle produziert wird • Einarbeitung des Mists innerhalb weniger Stunden, vor allem an warmen Tagen Hofdüngerlager • Lageremissionen können vermieden werden, in dem die Lager abgedeckt werden • Für Güllelager ist eine feste Abdeckung die effektivste Variante, eine Schwimmfolie oder eine Blähton-Schwimmschicht ist ebenfalls sehr empfehlenswert • Geflügelmist soll abgedeckt werden • Mistlager könnten beschattet oder abgedeckt werden, um weniger Emissionen zu erzeugen (Keck & Schrade, 2010) Rindvieh • verschmutzte Flächen möglichst klein halten • möglichst keine Fütterung im Laufhof, ausser wenn der Laufhof mehrmals pro Tag gereinigt wird • in Stallsystemen integrierte Laufhöfe mehrmals täglich reinigen • bei Ställen mit Tiefstreu oder Tretmist: rasche Einarbeitung des Mists, weil die Lager- und Ausbringemissionen nur vom Mist ausgehen • bei Ställen mit Vollgülleproduktion: Ausbringemissionen durch bodennahe Verteilsysteme wie Schleppschlauch- oder Schleppschuh-Verteiler reduzieren Schweine • der grösste Teil der Emissionen entsteht im Stall und im Auslauf • es entsteht praktisch nur Gülle, somit sind bodennahe Gülleverteiler wirkungsvoll • keine ungedeckten Güllelager, da sich keine natürliche Schwimmschicht bildet • Wäscher haben ein sehr hohes Reduktionspotential • Kaltställe oder Ställe mit Auslauf als Offenfront reduzieren die Emissionen Geflügel • wenn möglich Kotbandentmistung (mit Kotbandtrocknung) einsetzen • häufige Kotbandentmistung (mehrmals pro Woche) • Wäscher haben ein sehr hohes Reduktionspotential • Mist innerhalb weniger Stunden einarbeiten 11 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Emissionsberechnungen für den Kanton Schaffhausen Ist-Zustand Das Rindvieh macht einen sehr grossen Teil der GVE aus und stellt somit auch die grösste Ammoniakquelle dar. GVE nach Tierkategorie 5000 45% 42% 4500 40% 4000 Anzahl GVE 3500 30% 3000 2500 2000 13% 1500 8% 1000 7% 35% Milchkühe 30% Übriges Rindvieh 25% Mastschweine 20% Zuchtschweine 15% Geflügel 10% 500 5% 0 0% Abbildung 4: Grossvieheinheiten (GVE) der wichtigsten Tierkategorien im Kanton Schaffhausen von 2007. Die NH3-Emissionen stehen in direktem Zusammenhang mit der GVE der Tierkategorie. 200 NH3-Emissionen der Tierproduktion Kanton Schaffhausen nach Tierkategorie 50% 180 140 45% 41% 160 40% 33% 35% Milchkühe 30% Übriges Rindvieh t N/a 120 100 80 60 40 12% 8% 6% 25% Mastschweine 20% Zuchtschweine 15% Geflügel 10% 20 5% 0 0% Abbildung 5: NH3-Emissionen der Landwirtschaft des Kantons Schaffhausen, aufgeteilt auf die wichtigsten Tierkategorien. Die Prozentwerte beziehen sich auf die totalen Emissionen aus der Tierproduktion, welche 93% der gesamten Emissionen aus der Landwirtschaft ausmachen (Vgl. Abbildung 6) Je nach Betriebstyp kann die Verteilung stark vom Durchschnitt abweichen. Die Gesamtemissionen des Kantons Schaffhausen belaufen sich auf ca. 419 t NH3-N /a. Das ergibt bei einer totalen landwirtschaftlichen Nutzfläche von 15'524 ha ca. 27 kg NH3-N/ha*a. Der Kanton Schaffhausen liegt mit 27 kg NH3-N/ha*a deutlich unter dem schweizerischen Durchschnitt von 46.2 kg NH3-N / ha*a (Reidy & Menzi, 2006). 12 Zusammenfassung für den Schnellleser Totale NH3-Emissionen der Schaffhauser Landwirtschaft nach Emissionsstufe 200 44% 180 45% 40% 160 34% 140 35% Weide 30% Stall und Laufhof 25% Hofdüngerlagerung 20% t N/a 120 100 80 13% 60 7% 40 20 0 2% Hofdüngerausbringung 15% landwirtschaftliche Nutzfläche 10% 5% 0% Abbildung 6: NH3-Emissionen der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausens in den Stufen Weide, Stall/Laufhof, Hofdüngerlagerung und -ausbringung und landwirtschaftliche Nutzfläche. Minderungspotential Das Minderungspotential im Kanton Schaffhausen wird mit 4 Szenarien dargestellt: keine Minderung, Ist-Zustand 2007, mögliche Minderung und maximal mögliche Minderung. Der Zustand "keine Minderung" wurde mit den Annahmen berechnet, dass alle Tiere des Rindviehs ausschliesslich im Laufhof gefüttert werden, alles Geflügel mit Bodenhaltung gehalten wird, 100% der Gülle mittels Prallteller ausgebracht, und kein Mist eingearbeitet wird. Beim Zustand der möglichen Minderung (R) wird davon ausgegangen, dass 20% der Gülle mit Prallteller ausgebracht wird, keine ausschliessliche Fütterung im Laufhof stattfindet (20% teilweise, 60% nicht im Laufhof und 20% ohne Laufhof), Schweinen ausschliesslich stickstoffreduziertes Futter verabreicht wird, der Mist innerhalb von 1h bis maximal 3 Tagen eingearbeitet wird 2 und alle Legehennen mehr als einmal pro Woche mittels Kotband entmistet werden. Das Szenario "maximal mögliche Minderung" (V) enthält alle technisch möglichen Minderungsmassnahmen zu 100% umgesetzt. 2 Anteil der eingearbeiteten Menge Mist: 5% innerhalb 1 h, 10% innerhalb 4 h, 45% innerhalb 8 h, 20% innerhalb 1 d, 20% innerhalb 3 d 13 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen kg N/Jahr*GVE t N/Jahr 500 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 450 41 400 36 350 32 300 27 250 23 200 18 150 14 100 9 50 5 0 0 KM GZ R V kei ne Mi nderung Inputpa ra meter Durchs chni tt Os ts chwei z mögl i che Mi nderung ma xi ma l mögl i che Mi nderung Alle Angaben in t N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 5.8 219.0 54.5 33.4 21.1 189.4 158.9 30.5 6.4 141.3 54.6 33.2 21.4 185.7 150.0 35.7 6.1 123.4 43.6 23.0 20.6 136.5 112.2 24.3 6.1 56.2 44.9 23.2 21.8 93.0 88.5 4.5 Total Tierproduktion 468.8 388.0 309.5 200.2 Emissionen relativ zu KM Emissionen relativ zu GZ 100% 83% 100% 66% 80% 43% 52% Abbildung 7: Minderungspotential der NH3-Emissionen nach Emissionsstufen im Kanton Schaffhausen. KM entspricht den Emissionen, wenn keine mindernden Massnahmen umgesetzt würden, GZ ist der Zustand, welcher aufgrund der Umfragedaten von 2007 (Kupper, et al., 2010) momentan herrschen müsste. R ist das Potential, welches ungefähr möglich sein sollte, V ein Vergleich, was möglich wäre bei 100% Umsetzung der bekannten Massnahmen. 14 Zusammenfassung für den Schnellleser t N/Jahr 500 450 400 Geflügel 350 Zuchtschweine 300 Mastschweine 250 Übriges Rindvieh Milchkühe 200 150 100 50 0 KM GZ R V kei ne Mi nderung Inputpa ra meter Durchs chni tt Os ts chwei z mögl i che Mi nderung ma xi ma l mögl i che Mi nderung Alle Angaben in t N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Milchkühe Übriges Rindvieh Mastschweine Zuchtschweine Geflügel 166.2 187.1 52.1 32.6 30.8 129.0 158.5 45.0 31.3 24.2 97.1 128.4 40.1 26.1 17.8 75.6 96.5 13.7 9.6 4.9 Total Tierproduktion 468.8 388.0 309.5 200.2 Emissionen relativ zu KM Emissionen relativ zu GZ 100% 83% 100% 66% 80% 43% 52% Abbildung 8: Minderungspotential nach Tierkategorien im Kanton Schaffhausen. KM entspricht den Emissionen, wenn keine mindernden Massnahmen umgesetzt würden, GZ ist der Zustand, welcher aufgrund der Umfragedaten von 2007 (Kupper, et al., 2010) momentan herrschen müsste. R ist das Potential, welches ungefähr möglich sein sollte, V ein Vergleich, was möglich wäre bei 100% Umsetzung der bekannten Massnahmen. 15 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 1. Einleitung Über 90% der gesamtschweizerischen Ammoniak-Emissionen (NH3-N) stammen aus der Landwirtschaft. (Kupper, et al., 2010) Auch bei den totalen Stickstoff-Emissionen (Ntot) ist die Landwirtschaft mit rund 60 % der grösste Schadstoffemittent. (EKL, 2005) Die Schweiz und Deutschland zählen mit ca. 35 (CH) bzw. 27 kg NH3-N/ha*a (D) im Jahr 2000 im europäischen Vergleich zu den Ländern mit sehr hohen NH3-Emissionen. (EKL, 2005) Ammoniakverluste aus der Landwirtschaft entweichen in die Atmosphäre, in Böden und Oberflächengewässer. Schon niedrige Konzentrationen können eine wesentliche zusätzliche Düngungswirkung haben. (IBK/INFRAS/econcept, 2006) Die stickstoffhaltigen Schadstoffemissionen belasten vor allem Ökosysteme, die auf stickstoffarme Bedingungen angewiesen sind, wie Wälder, Moore und artenreiche Wiesen. (BAFU und BLW, 2008) Eine Reduktion der NH3-Emissionen trägt jedoch nicht nur dazu bei, dass die Biodiversität erhalten bleibt (kleinere Eutrophierung empfindlicher Ökosysteme), sondern durch kleinere NH3-Emissionen bleibt auch mehr Stickstoff im Hofdünger erhalten, was wichtig ist für einen Ackerbaukanton wie den Kanton Schaffhausen, der mit einer Nutztierdichte von 0.7 DGVE (Düngergrossvieheinheiten) statt den benötigten 1.7 DGVE zur ausreichenden Düngung im Prinzip zu wenig Hofdünger produziert. Zur Berechnung der Ammoniakemissionen von Landwirtschaftsbetrieben wurde die webbasierte Software "Agrammon" entwickelt, mit welcher im Rahmen dieser Arbeit Berechnungen für verschiedene Betriebstypen und den gesamten Kanton Schaffhausen gemacht wurden. Im vorliegenden Bericht werden diese Berechnungen dokumentiert und die Auswirkungen verschiedener Techniken zur Emissionsreduktion veranschaulicht. Ausserdem werden die Umsetzbarkeit und die Probleme dieser Massnahmen erläutert und Empfehlungen gemacht, welche Techniken weiterverfolgt und angewandt werden sollten. Der Bericht soll als Nachschlagewerk dienen, um bei Entscheidungen bezüglich AmmoniakEmissionen einen Überblick über das Thema zu erhalten. Deshalb sind nebst den Resultaten aus Berechnungen auch eine grobe Auflistung der Kosten einiger Massnahmen, sowie Emissions- und Korrekturfaktoren der Eingabeparameter von Agrammon (vgl. Anhang) enthalten. Um das erforderliche Wissen für diese Arbeit zu erhalten, konnten Besprechungen mit verschiedenen Personen gemacht werden: • • • • Herbert Neukomm und Andreas Zehnder, Landwirtschaftsamt Schaffhausen Franz Stadelmann, Landwirtschaft und Wald (lawa) Luzern Thomas Kupper und Harald Menzi, Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft (SHL) Zollikofen Margret Keck und Sabine Schrade, Agroscope Reckenholz Tänikon (ART) Herzlichen Dank allen, die sich für diese Arbeit Zeit genommen haben! 16 2 Entstehung und Verminderung von NH3-Emissionen aus der Landwirtschaft 2. Entstehung und Verminderung von NH3-Emissionen aus der Landwirtschaft 2.1. Definitionen Harnstoffhydrolyse: Reaktion, die Ammoniak erzeugt: CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2, die Reaktion wird durch das Enzym Urease katalysiert. Reduzierte und oxidierte Stickstoffverbindungen: Reduzierte Stickstoffverbindungen sind Ammoniak (NH3) und Ammonium (NH4+). Oxidierte Stickstoffverbindungen sind NO, NO2, NO3-, N2O. Critical Loads (kritische Eintragsraten): "Critical Loads sind ein Mass für längerfristig tolerierbare Schadstoffeinträge in ein Ökosystem." (EKL, 2005) Sie werden angegeben als Deposition pro Flächeneinheit, z.B. kg ha-1 ⋅a-1 (BUWAL, 2002) Da sie wie die Immissionsgrenzwerte der schweizerischen Luftreinhalte-Verordnung nach dem Stand des Wissens festgelegt werden, sind sie von der Bedeutung her gleichwertig (EKL, 2005). Nebst Ammoniak-Depositionen tragen aber auch oxidierte Stickstoffverbindungen zum Stickstoffeintrag und somit zu einer allfälligen Überdüngung eines Ökosystems bei. N-Depositionen entstehen aus Gasen, Staub und Niederschläge, welche Stickstoffverbindungen enthalten. Depositionen lassen sich nicht direkt aus den Emissionen berechnen, die Depositionsfrachten müssen über modellierte Konzentrationen zusammen mit Depositionsgeschwindigkeiten hergeleitet werden. (Bucher, 2010) Critical Levels (kritische Konzentrationen): "Konzentrationen von Luftschadstoffen in der Atmosphäre, oberhalb derer nach dem Stand des Wissens direkte schädliche Auswirkung auf Rezeptoren, wie Menschen, Pflanzen, Ökosysteme oder Materialien, zu erwarten sind." (BUWAL, 2002) "Bei den empfindlichsten Flechten und Moosen führt bereits eine Konzentration von μg/m³ 1 im Mittel über mehrere Jahre zu Veränderungen im Artenspektrum, während für die übrige Vegetation der kritische Konzentrationsbereich bei 2– 4 μg/m³ liegt. Dies üh f rte zur Festlegung eines Critical Levels von 3 μg/m³ (Jahresmittel) zum Schutz der höheren Pflanzen." (EKL, 2010) Critical Loads für Wälder: Gemässigte und boreale 3 Wälder haben einen Critical Load von 10-20 kg N/ha*a (EKL, 2005). Schweizerische Ammoniakemissionen: Im Jahr 2007 wurden in der Schweiz insgesamt 52.3 kt NH3-N/a als Ammoniak emittiert, davon sind 49 kt NH3-N/a aus der Landwirtschaft. (Kupper, et al., 2010) Das entspricht 46.2 kg NH3-N/ha*a (bei einer totalen landwirtschaftlichen Nutzfläche von 1'060'278 ha im Jahr 2007, Daten BFS) Schweizerische ökologisch tolerierbare Ammoniakemissionen: Damit die Critical Loads eingehalten werden können, müssten die Gesamtschweizerischen NH3Emissionen auf 25 kt NH3-N/a gesenkt werden. (BAFU und BLW, 2008) 3 Boreale Zone: zwischen dem 50. und dem 70. Breitengrad auf der Nordhalbkugel 17 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Schaffhauser Emissionsrate: Gemäss früheren Berechnungen (Reidy & Menzi, 2006) und Berechnungen mit Agrammon (vgl. Kapitel 4) liegen die durchschnittlichen Emissionen im Kanton Schaffhausen im Jahr 2007 bei ca. 27 kg NH3-N/ha*a landwirtschaftlicher Nutzfläche. Das liegt deutlich unter dem schweizerischen Durchschnitt von 46.2 kg NH3-N/ha*a. 2.2. Entstehung und Entwicklung der schweizerischen NH3-Emissionen Die Ammoniakemissionen der Landwirtschaft entstehen vor allem durch die Nutztierhaltung. Ammoniak wird gebildet, wenn Eiweiss oder Harnstoff in den Ausscheidungen der Tiere zersetzt wird. Hauptquellen auf einem landwirtschaftlichen Betrieb sind die Ställe und die Ausbringung sowie die Lagerung von Flüssig- oder Festmist. Durch die tierschutzgerechtere Haltung der Nutztiere entstehen höhere Stallemissionen als dies in konventionellen Ställen üblich war. Es werden jedoch Massnahmen für die neuen Stallkonzepte entwickelt, welche die erhöhten Emissionen eindämmen sollten. Minderungsmassnahmen sind auch bei der Lagerung (durch Abdeckung der Hofdüngerlager) und bei der Ausbringung (emissionsarme Ausbringverfahren wie Schleppschlauch oder Schleppschuh und rasche Einarbeitung des Mists) möglich. Viele Massnahmen sind jedoch mit erhöhtem Aufwand, Mehrkosten oder auch mit einem Umstellen der landwirtschaftlichen Praxis verbunden. Die Minderung der Ammoniakemissionen bewirkt aber auch eine Erhöhung des Stickstoffgehalts im Hofdünger, was einen höheren Düngewert und damit eine Kosteneinsparung für den Betrieb bedeutet. Der richtige Umgang mit dem Hofdünger kann somit einiges bewirken. Abbildung 9 zeigt die Entwicklung der landwirtschaftlichen Ammoniakemissionen zwischen 1990 und 2007. Folgende Änderungen sind zu beobachten: • • • 18 Zunahme der Stall-/Laufhof-Emissionen: Der Grund ist, wie oben erwähnt, die tierfreundlichere Stallbauweise, welche zu grösseren verschmutzten Flächen führte. Neue Rindviehställe werden nicht mehr als Anbindeställe, sondern als Laufställe gebaut, in denen sich die Tiere frei bewegen können. Auch Schweineställe haben vermehrt Ausläufe, was ebenfalls erhöhte Emissionen erzeugt. Zunahme der Güllelager-Emissionen: Aufgrund der Zunahme von Stallsystemen mit Produktion von Vollgülle entstanden vermehrt Güllelager-Emissionen. Das erklärt zugleich den Rückgang der Mistlager-Emissionen. Die Lageremissionen sind jedoch oft kein signifikanter Teil der Gesamtemissionen. Ausserdem sind - zumindest im Kanton Schaffhausen - sehr viele Güllelager bereits als fest abgedeckte Güllegruben gebaut. Abnahme der Ausbringemissionen: Für alle Änderungen auf den verschiedenen Stufen ist natürlich auch die landwirtschaftliche Produktionstechnik, welche sich laufend verändert, verantwortlich. So kann eine veränderte Fütterung zu erhöhter oder verminderter StickstoffAusscheidung führen, was sich auf alle nachfolgenden Emissionsstufen (Weide, Stall/Laufhof, Lagerung, Ausbringung) auswirkt. Die Abnahme der Ausbringemissionen könnte seinen Grund aber auch im Stickstofffluss haben: Da die Stall- und Laufhofemissionen zunahmen, ist bereits ein grösserer Teil des Stickstoffs vor der Ausbringung aus dem Hofdünger entwichen und stand somit bei der Ausbringung nicht mehr zur Verfügung. Genauere Beschreibungen zum Stickstoffflussmodell sind in Kapitel 3 zu sehen. 2 Entstehung und Verminderung von NH3-Emissionen aus der Landwirtschaft Abbildung 9: Entwicklungen der Ammoniakemissionen aus der Tierproduktion von 1990 bis 2007 nach Emissionsstufe Weide, Stall/Laufhof, Hofdüngerlager und Hofdüngerausbringung (Kupper, et al., 2010) Die restlichen 4-5 % der Ammoniakemissionen stammen aus nicht-landwirtschaftlichen Zweigen (Kupper, et al., 2010). Ein Teil, welcher ziemlich konstant blieb, stammt aus Industrie und Gewerbe, ein grösserer Teil aus dem Verkehr. Die Ammoniakemissionen im Verkehr haben sich während der Zeit von 1990 bis 2007 ungefähr verdoppelt, was auf den Einsatz des Katalysators zurückzuführen ist. Ammoniakemissionen aus Haushalten machen einen weiteren Teil der nicht-landwirtschaftlichen Emissionen aus. Des Weiteren stammt ein Teil, welcher seit 1990 halbiert werden konnte, aus der Abfallbewirtschaftung. (Kupper, et al., 2010) 19 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 2.3. Emissionsminderung Im Folgenden werden Möglichkeiten zur Minderung der NH3-Emissionen auf den unterschiedlichen Stufen aufgelistet. 2.3.1. Stall / Laufhof Ammoniak-Reduktionsmassnahmen im Stall oder Laufhof unterscheiden sich je nach Tierkategorie und Stallsystem (vgl. Abbildung 10 - Abbildung 13). Abbildung 10: automatischer Schieber, häufige Reinigung des Laufhofs (Rindvieh) (UFA, 2008) Abbildung 11: Abluftreinigung (Schweine- oder Geflügelstall) (Globogal AG, 2010) Abbildung 12: Kotbandentmistung (Geflügel) (Big Dutchman, 2010) Abbildung 13: Kalt- bzw. Offenställe (Rindvieh und Schweinemast) 20 2 Entstehung und Verminderung von NH3-Emissionen aus der Landwirtschaft 2.3.2. Hofdüngerlagerung Um die Lageremissionen einzudämmen, sind Güllelager abgedeckt, oder als gedeckte Grube zu bauen. Abbildung 14: feste Abdeckung (gedeckte Grube) (IBK, 2010) Abbildung 15: Schwimmfolie auf Güllesilo (FAT Tänikon, 2004) Abbildung 16: Folienzelt (Dux, Van Caenegem, Steiner, & Kaufmann, 2005) Abbildung 17: Blähtonkugel-Schwimmschicht (Dux, Van Caenegem, Steiner, & Kaufmann, 2005) Emissionen von Gülleabdeckungen Lageremissionen relativ zur ungedeckten Lagerung 0% 20% 40% 60% 80% 100% ungedeckt Abdeckung perforierte Abdeckung natürliche Schwimmschicht Folien / Folienzelt Schwimmfolie Blähtonkugel-Schwimmschicht feste Abdeckung (Beton / Holz) Abbildung 18: Emissionen verschiedener Güllelagerabdeckungen relativ zu den Lageremissionen bei ungedeckter Güllelagerung. Natürliche und Blähtonkugel-Schwimmschichten müssen 10 -15 cm mächtig sein, damit die dargestellte Minderung erreicht wird. (SHL, 2010c), (Van Caenegem, Dux, & Steiner, 2005) 21 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Gemäss Massnahmenplan Lufthygiene werden im Kanton Schaffhausen folgende Massnahmen bereits umgesetzt: (IKL, 2010) • • • Neue Güllesilos werden nur noch mit Abdeckung bewilligt Bestehende Schweinegüllesilos müssen abgedeckt werden Die feste Schwimmdecke bei Rindergüllelager darf nicht zerstört werden, sonst wird eine Abdeckung notwendig Ausserdem wird beantragt, dass Geflügelmist gedeckt und trocken gelagert werden muss und keine Zwischenlager ausserhalb des Hofes bestehen dürfen. (IKL, 2010) Anteil Güllelagerabdeckung 90% Anteile der verschiedenen Abdeckungen für Güllelager (Vergleich Schweiz, Ostschweiz) 80% 69% 70% 76% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 10% 13% 6% 12% 0% ungedeckt 0% 0.1% 0.2% Folienzelt Schwimmfolie 0.1% feste Abdeckung Beton, Holz perforierte Abdeckung 7% 5% natürliche Schwimmschicht Abdeckung Mittelwert CH Mittelwert Ost-CH Abbildung 19: Anteile der verschiedenen Abdeckungen für Güllelager in der Schweiz, verglichen mit den Werten der Ostschweiz. Es wird angenommen, dass die Verteilung im Kanton Schaffhausen derjenigen der Ostschweiz entspricht (Quelle: Umfragedaten 2007 der gesamtschweizerischen NH3-Berechnungen (Kupper, et al., 2010)). 2.3.3. Hofdüngerausbringung Bei der Hofdüngerausbringung können Emissionen reduziert werden, in dem die Gülle bodennah oder direkt in den Boden ausgebracht wird (Abbildung 20 - Abbildung 23). In der Schweiz wird ca. 87% der Gülle mittels Prallteller oder Werfer ausgebracht, ca. 12% mit dem Schleppschlauchverteiler und ungefähr 1% mit dem Gülledrill. Die Werte für die Ostschweiz entsprechen ziemlich genau dem schweizerischen Durchschnitt. Für den Massnahmenplan Lufthygiene des Kantons Schaffhausen wird beantragt, dass die Massnahme "Gülleaustrag mit Schleppschlauch oder vergleichbare Verfahren (Schleppschuh- oder Schlitzdrillverfahren)" umgesetzt werden. (IKL, 2010) 22 2 Entstehung und Verminderung von NH3-Emissionen aus der Landwirtschaft Abbildung 20: Schleppschlauchverteiler (Vakutec, 2010) Abbildung 21: Schleppschuhverteiler (Zunhammer GmbH, 2010) Abbildung 22: Gülledrill-Verfahren (Veenhuis Machines B.V., 2010) Abbildung 23: Tiefe Injektion (Joskin, 2010) Emissionen der Gülleausbringung Ausbringemissionen relativ zur Ausbringung mittels Prallteller / Werfer 0% 20% 40% 60% 80% 100% Ausbringverfahren Prallteller / Werfer Schleppschlauch Schleppschuh Gülledrill Tiefe Injektion Abbildung 24: Emissionen verschiedener Gülle-Ausbringverfahren relativ zu den Ausbringemissionen bei der Gülleausbringung mittels Prallteller / Werfer 23 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Ausbringemissionen relativ zur Ausbringung ohne Einarbeitung Weitere wichtige Massnahmen sind die sofortige Einarbeitung von ausgebrachtem Mist (vgl. Abbildung 25) oder die Gülleverdünnung. Die Lufttemperatur während der Ausbringung hat ebenfalls einen Einfluss auf die Höhe der Ammoniakemissionen. Emissionen bei der Misteinarbeitung 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 12 24 36 48 60 72 Zeit innerhalb welcher der Mist eingearbeitet wird (h) Rindermist Geflügelmist Abbildung 25: Reduktion der Ausbringemissionen bei der Mistausbringung in Abhängigkeit der Einarbeitungszeit. Eine Einarbeitung innerhalb von 4 Stunden ergäbe eine Reduktion der Ausbringemissionen von 70% (Rindermist) bzw. 80% (Geflügelmist). 2.3.4. Pralltellerverbot in Deutschland Die Düngeverordnung (DüV) von Deutschland legt die Art von Gülle-Ausbringung fest: § 3 Abs. 10: Geräte zum Ausbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten oder Pflanzenhilfsmitteln müssen den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Das Aufbringen von Stoffen nach Satz 1 mit Geräten nach Anlage 4 ist ab dem 1. Januar 2010 verboten. Geräte, die bis zum 14. Januar 2006 in Betrieb genommen wurden, dürfen abweichend von Satz 2 noch bis zum 31. Dezember 2015 für das Aufbringen benutzt werden. Wobei Anlage 4 folgende Aufzählung enthält: Anlage 4 (zu § 3 Abs. 10) Geräte zum Ausbringen von Düngemitteln, die nicht den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechen 1. Festmiststreuer ohne gesteuerte Mistzufuhr zum Verteiler, 2. Güllewagen und Jauchewagen mit freiem Auslauf auf den Verteiler, 3. zentrale Prallverteiler, mit denen nach oben abgestrahlt wird, 4. Güllewagen mit senkrecht angeordneter, offener Schleuderscheibe als Verteiler zur Ausbringung von unverdünnter Gülle, 5. Drehstrahlregner zur Verregnung von unverdünnter Gülle. Ein Prallteller-Verteiler ist somit in Deutschland ab 2010 bzw. 2015 verboten. Ein Breitverteiler, welcher die Gülle nach hinten oder nach unten verteilt, ist immer noch erlaubt. 24 3 Agrammon 3. Agrammon 3.1. Modell Agrammon Mit dem Simulationsmodell Agrammon können die Ammoniakemissionen von landwirtschaftlichen Betrieben berechnet werden. Durch Verändern der Betriebsdaten können die Auswirkungen auf die Emissionen abgeschätzt werden. Dazu werden die Ammoniakverluste auf der Basis des Stickstoffflusses berechnet. Für die Emissionsstufen Weide, Stall/Laufhof, Hofdüngerlager, Hofdüngerausbringung und übrige Quellen werden die Verluste mittels Emissionsraten als Anteil des durchfliessenden löslichen Stickstoffs berechnet. Wichtige produktionstechnische Einflussgrössen wie Fütterung, Stallsystem, Abdeckung der Güllelager oder emissionsmindernde Ausbringungssysteme werden dabei als Korrekturfaktoren für die Emissionsraten berücksichtigt. (SHL, Oetiker + Partner, BAFU, 2010) Die Emissionsraten und Korrekturfaktoren für alle in Agrammon modellierbaren Einflussgrössen sind im Dokument "Technische Parameter Modell Agrammon" (SHL, 2010c) aufgelistet. Die Dokumentation zu dieser Auflistung "Dokumentation Technische Parameter Modell Agrammon" (SHL, 2010b) liefert Angaben zu Quellen, Annahmen und Expertenschätzungen für die einzelnen Emissionsraten oder Korrekturfaktoren. Eine Übersicht der wichtigsten Korrekturfaktoren befindet sich im Anhang. Agrammon ist ein webbasiertes Programm, welches kostenlos benutzbar ist. Es wurde von der Schweizerischen Hochschule für Landwirtschaft (SHL) und von den Firmen Bonjour Engineering GmbH sowie Oetiker+Partner AG mit Unterstützung des Bundesamts für Umwelt (BAFU) entwickelt (SHL, Oetiker + Partner, BAFU, 2010). Agrammon ist zurzeit in drei unterschiedlichen Versionen vorhanden (Einzelbetriebsmodell, Regiomodell und Einzelbetriebsmodell mit kantonalen Anpassungen), wobei die Berechnungen bei allen drei Modellen dieselben sind. Der Unterschied der drei Versionen ist die Eingabe, welche für bestimmte Bedürfnisse angepasst wurde. 3.1.1. Einzelbetriebsmodell Der Aufbau der verschiedenen Agrammon-Versionen ist überall identisch, deshalb gelten die Erläuterungen für das Einzelbetriebsmodell auch für die nachfolgenden beiden. Abbildung 26 zeigt die Benutzeroberfläche von Agrammon. Zum Erfassen der Betriebsdaten werden Kategorien erstellt. Jede Tierart wird einer Kategorie zugewiesen, in welcher die Anzahl, Aufstallung und weitere betriebliche Parameter eingegeben werden. Für die Hofdüngerlagerung und -ausbringung sind schon Kategorien vorhanden, die ausgefüllt werden müssen. Für jedes Güllelager, welches sich nicht unter einem Stall befindet, muss unter "Gülle" eine Kategorie erstellt werden. Güllelager unter den Ställen werden in den Stall- und Laufhofemissionen schon berücksichtigt. Um die Berechnung zu starten, nachdem alle Daten eingegeben sind, wird vom Reiter "Eingabe" auf "Resultate als Tabelle" oder "Resultate als Grafik" gewechselt. Dort können verschiedene Darstellungen der Resultate - geordnet nach Emissionsstufe oder Tierkategorie - ausgewählt werden. Die Tabellendarstellung kann als Excel-Datei heruntergeladen werden, womit eigene Darstellungen und Vergleiche verschiedener Massnahmen möglich sind. 25 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen Abbildung 26: Benutzeroberfläche von Agrammon. Links die Spalte mit den einzelnen Kategorien (gruppiert in Tierhaltung, Hofdüngerlagerung und -ausbringung, Pflanzenbau) und rechts die Eingabeparameter mit den zugewiesenen Werten 3.1.2. Regiomodell Agrammon Regio hat genau die gleichen Eingabeparameter wie das Einzelbetriebsmodell. Das Regiomodell ist jedoch für die Berechnung von mehreren Betrieben zusammen gedacht. Weil dann sehr viele unterschiedliche Kategorien entstehen, hat Agrammon Regio Vereinfachungen, so dass alle Tiere einer einzelnen Kategorie erfasst, und z.B. die Anteile der verschiedenen Aufstallungen mit Prozentwerten angegeben werden können. Es kann im Regiomodell beispielsweise eine Kategorie "Milchkühe" definiert werden, in der 40% der Tiere in Anbindeställen mit Produktion von Vollgülle, 10% in Anbindeställen mit Produktion von Gülle und Mist, 45% in Laufställen mit Produktion von Vollgülle und 5% in Laufställen mit Produktion von Gülle und Mist zugeordnet sind. Im Einzelbetriebsmodell hätte man für jede einzelne Aufstallung eine eigene Kategorie machen müssen, im Regiomodell kann dies mit der Funktion "flatten" in einem Arbeitsgang gemacht werden. Bei Erstellen einer neuen Kategorie kann für bestimmte Eingabeparameter ausgewählt werden, ob diese "einfach", "flatten" oder "branch" sein sollen. Wird "einfach" gewählt, entspricht es der Einstellung im Einzelbetriebsmodell. Mit der Einstellung "flatten" für einen Eingabeparameter werden alle möglichen Auswahlwerte, statt in einer Drop-down-Liste, als einzelne Parameter dargestellt, bei denen der Anteil der Tiere, welche diesem Parameter entsprechen, eingefüllt werden kann. Für die Einstellung "branch" müssen zwei Eingabeparameter beim Erstellen der Kategorie mit "branch" markiert werden. Dann werden diese beiden Parameter mit ihren Auswahlwerten in einer Matrix dargestellt und die Prozentwerte der Anzahl Tiere, welche jeweils für diese beiden Werte kombiniert vorkommen, kann dort angegeben werden. Beispielsweise kann kombiniert werden, welcher Anteil der Tiere in einem bestimmten Stallsystem und einem bestimmten Laufhoftyp 26 3 Agrammon vorkommen. So ist es möglich, in einer Tabelle jede mögliche Kombination dieser beiden Parameter anzugeben. 3.1.3. Einzelbetriebsmodell mit kantonalen Anpassungen Das Einzelbetriebsmodell mit kantonalen Anpassungen wurde vom Kanton Luzern initiiert und in Zusammenarbeit mit dem BAFU in Auftrag gegeben. Das Ziel dieser Version ist, nur emissionsmindernde Massnahmen modellieren zu können, die als Auflagen in Baubewilligungen einsetzbar sind. Massnahmen, die nicht kontrolliert werden können, wurden entfernt. Bei diesen deaktivierten Eingabedaten verwendet Agrammon Standardwerte für die Berechnung. Zudem wurden einige neue Massnahmen im Bereich der Aufstallungen hinzugefügt. So gibt es emissionsmindernde Massnahmen im Stallklima, bei der Belüftung und zusätzliche Massnahmen im Laufhof. Datensätze vom Modell mit kantonalen Anpassungen (Einzelbetriebsmodell) verwendet werden und umgekehrt. können nicht im Basismodell Eine detailierte Bedienungsanleitung zu Agrammon ist in Arbeit. (Kupper, 2010) 3.1.4. Anwendung von Agrammon Das Regiomodell von Agrammon eignet sich sehr gut für regionale Berechnungen, z.B. Emissionsberechnungen eines ganzen Kantons. Für Einzelbetriebsberechnungen wird das Einzelbetriebs-Basismodell oder das Modell mit kantonalen Anpassungen verwendet. Die Massnahmen, welche im Modell mit den kantonalen Anpassungen zusätzlich eingeführt wurden, wären auch im Basis-Einzelbetriebs- und im Regiomodell wünschenswert. Diese neuen (oft baulichen) Massnahmen sind eine gute Ergänzung zum Basismodell. Die Massnahmen aus dem Basismodell, welche im kantonalen Modell fehlen, sollten aber auch in die Berechnungen miteinbezogen werden können, weil sie zum Teil sehr effektiv und zudem oftmals kostengünstiger als bauliche sind. Deshalb wäre ein Basismodell mit den zusätzlichen Massnahmen des kantonal angepassten Modells eine gute Lösung zur differenzierten Betrachtung möglicher Minderungsmassnahmen eines einzelnen Betriebs. 27 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 4. Emissionsberechnungen für den Kanton Schaffhausen In den nachfolgenden Grafiken ist der heutige Zustand der NH3-Emissionen im Kanton Schaffhausen abgeschätzt. Dazu wurden Berechnungen mit Agrammon Regio gemacht, wobei als Inputparameter die Daten aus der Umfrage von 2007 (Kupper, et al., 2010) für die Ostschweiz und die Tierzahlen von 2007 des Kantons Schaffhausen verwendet wurden. Es wurde getrennt nach Tal- und Hügelregion gerechnet und am Ende die Resultate addiert. Die dargestellten Gesamtemissionen stammen ausschliesslich aus der Tierhaltung, wobei nur Milchkühe, Rindvieh, Schweine und Geflügel berücksichtigt wurden. Die Anteile der Emissionen von Pferden, anderer Equiden und Kleinwiederkäuer sind vernachlässigbar. Die Gesamtemissionen des Kantons Schaffhausen belaufen sich auf ca. 419 t NH3-N / a mit den oben beschriebenen Inputparametern. Das ergibt bei einer totalen landwirtschaftlichen Nutzfläche von 15'524 ha ca. 27 kg NH3-N / ha*a. Diese Zahl liegt ca. 9% über dem Wert, welcher Reidy und Menzi (Reidy & Menzi, 2006) mit dem Programm "DYNAMO" berechnet hatten. Um 10-20% höhere Emissionen gegenüber DYNAMO sind üblich, wenn die Berechnungen mit Agrammon gemacht werden. Abbildung 27 zeigt die Tierzahlen des Kantons Schaffhausen, ausgedrückt als Grossvieheinheit (GVE), wobei ersichtlich wird, dass Rindvieh einen sehr grossen Teil der GVE und somit auch der Gesamtemissionen ausmacht (aus Abbildung 27 und Abbildung 28 wird klar, dass die Emissionen direkt von der Anzahl der GVE abhängig sind.). GVE nach Tierkategorie 5000 45% 42% 4500 40% 4000 Anzahl GVE 3500 30% 3000 2500 2000 1500 1000 13% 8% 7% 35% Milchkühe 30% Übriges Rindvieh 25% Mastschweine 20% Zuchtschweine 15% Geflügel 10% 500 5% 0 0% Abbildung 27: Grossvieheinheiten (GVE) der wichtigsten Tierkategorien im Kanton Schaffhausen von 2007. 28 4 Emissionsberechnungen für den Kanton Schaffhausen 200 NH3-Emissionen der Tierproduktion Kanton Schaffhausen nach Tierkategorie 50% 180 140 45% 41% 160 40% 33% 35% Milchkühe 30% Übriges Rindvieh t N/a 120 100 25% Mastschweine 20% Zuchtschweine 15% Geflügel 10% 80 60 12% 40 8% 6% 20 5% 0 0% Abbildung 28: NH3-Emissionen der Landwirtschaft des Kantons Schaffhausen, aufgeteilt auf die wichtigsten Tierkategorien. Die Prozentwerte beziehen sich auf die totalen Emissionen aus der Tierproduktion, welche 93% der gesamten Emissionen aus der Landwirtschaft ausmachen (Vgl. Abbildung 29) Der Kanton Schaffhausen liegt mit 27 kg NH3-N / ha*a unter dem schweizerischen Durchschnitt von 46.2 kg NH3-N / ha*a (Reidy & Menzi, 2006). Abbildung 28 zeigt die NH3-Emissionen auf den verschiedenen Stufen der landwirtschaftlichen Produktion. Je nach Betriebstyp kann die Verteilung stark vom Durchschnitt abweichen (vgl. Kapitel 5). Totale NH3-Emissionen der Schaffhauser Landwirtschaft nach Emissionsstufe 200 44% 180 45% 40% 160 34% 140 35% Weide 30% Stall und Laufhof 25% Hofdüngerlagerung 20% t N/a 120 100 80 13% 60 7% 40 20 0 2% Hofdüngerausbringung 15% landwirtschaftliche Nutzfläche 10% 5% 0% Abbildung 29: NH3-Emissionen der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausens in den Stufen Weide, Stall/Laufhof, Hofdüngerlagerung und -ausbringung und als Vergleich diejenigen der landwirtschaftlichen Nutzfläche. 29 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5. Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben Grundlage für die Berechnungen der Referenzbetriebe waren Baugesuche aus den Jahren zwischen 2003 und 2010. Alle Daten, die in den Bewilligungen vorhanden waren wurden übernommen. Zudem stand eine Auflistung der Güllelager von 2006 zur Verfügung. Um zu überprüfen, ob die gewählten Betriebe nach 2006 noch ein neues Güllelager gebaut hatten, konnten die Abnahmeprotokolle der Güllelager vom Gewässerschutz durchgesehen werden. Ebenfalls vorhanden ist die produzierte Menge Vollgülle pro Jahr. Mit den Daten des Hofdünger-Erhebungsbogens vom Kanton Schaffhausen (Kanton Schaffhausen, 2010), konnte - je nach gewähltem Stallsystem - verglichen werden, wie viel Vollgülle theoretisch produziert wird. Da aus der Güllelager-Auflistung nicht ersichtlich war, ob sich ein Lager unterhalb oder neben einem Stall befindet, wurden alle Güllelager modelliert. Lager unterhalb des Stalls dürften in Agrammon eigentlich nicht eingegeben werden, da dessen Emissionen in den Stallemissionen einberechnet werden. Weil jedoch für die meisten Lager eine feste Abdeckung angenommen wurde, ist der Fehler vernachlässigbar. Da die Tierproduktion (inkl. Hofdüngerlagerung und -ausbringung) keine Auswirkung auf die Emissionen der Pflanzenproduktion hat, wurden die Resultate der Pflanzenproduktion nicht dokumentiert. Somit mussten keine Daten über Mineral- und Recyclingdünger, so wie die landwirtschaftliche Nutzfläche abgeschätzt werden. Als Vergleich zu allen berechneten Szenarien jedes Betriebes wurde nebst dem Grundzustand (geschätzter Ist-Zustand) auch ein Zustand ohne Minderungsmassnahmen für jeden Betrieb gerechnet. Dieses Szenario ("keine Minderung") ist für jeden Betrieb gleich, natürlich unter Berücksichtigung der Tierzahlen und der Aufstallung. Kleine Differenzen gab es bei den Betrieben, welche mit dem Agrammon-Modell mit kantonalen Anpassungen berechnet wurde, weil da gewisse Parameter nicht definiert werden können, sondern als Standardwert implementiert sind. Die Unterschiede sind jedoch sehr klein. Eine genaue Definition jedes Eingabewertes für den Zustand "keine Minderung" ist im Anhang ersichtlich. 30 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.1. Übersicht der berechneten Betriebstypen Tabelle 1: Übersicht aller Referenzbetriebe (GVE-Verteilung und kurze Beschreibung), welche variiert und mit Agrammon berechnet wurden. 98 4 Milchbetrieb, Verabreichung Grundfutter ausschliesslich im Laufhof A2 80 25 Milchbetrieb mit etwas Rindviehmast, kein Laufhof A3 145 Rindviehmast, Tretmist A4 77 Rindviehmast, Tretmist, Szenarien mit Biogasanlage 25 Mutterkuhbetrieb, Mehrraumlaufstall (Verabreichung Grundfutter ausschliesslich im Laufhof, perforierter Laufhofboden mit darunterliegendem Güllelager) 61 51 Milch-, Rindviehmast- und Schweinemastbetrieb, 1/3 der GVE sind Schweine, Schleppschlauch im Grundzustand, Stallsysteme mit hoher Gülleproduktion 40 85 Rindviehmast- und Schweinemastbetrieb, 2/3 der GVE sind Schweine, Rindvieh auf Tretmist A5 B1 36 B2 B3 70 B4 Mastschweine Geflügel Übriges Rindvieh A1 Betriebes-Nr. Zuchtschweine Milchkühe GVE Beschreibung 8 17 Milch-, Rindvieh- und Schweinebetrieb, 3/4 der GVE sind Milchkühe (Gülle und Mist im Laufstall) 40 27 Rindviehmast- und Schweinebetrieb, GVEVerhältnis Rindvieh - Schweine ca. 60% - 40%, Schweine im konventionellen Stall C1 57 56 Reiner Schweinebetrieb C2 75 4 Reiner Schweinebetrieb, Vergleich Labelstall mit Kaltstall / Offenfrontstall D1 180 Legehennenbetrieb D1a 72 Gleicher Betrieb wie D1 mit gleich vielen Mastpoulets statt Legehennen 72 Geflügelbetrieb mit wenigen Mutterkühen und einigen Mastschweinen 3/4 der GVE sind Geflügel 72 Milch- und Geflügelbetrieb, 3/4 der GVE sind Geflügel D2 D3 10 22 14 31 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.2. Betriebstypenübersicht nach GVE Rindvieh A2 (5.6) Milchkühe A1 (5.5) Schweine B3 (5.12) Geflügel Milchkühe A3 (5.7) Rindvieh A3 (5.7), A5 (5.9) Schweine B4 (5.13) Geflügel Milchkühe B2 (5.11) Schweine C1 (5.14), C2 (5.15) Rindvieh B2 (5.11) Geflügel Milchkühe D3 (5.19) Geflügel D1 (5.16), D1a (5.17) grün = mit diesem GVEVerhältnis modellierter Betrieb orange = zu diesem GVEVerhältnis ähnlicher Betrieb Rindvieh D3 (5.19) Schweine D2 (5.18) Schweine Geflügel Rindvieh B3 (5.12) Geflügel Rindvieh Schweine Schweine Geflügel Milchkühe B1 (5.10) Geflügel Milchkühe Schweine Rindvieh B2 (5.11) Geflügel Milchkühe B2 (5.11) Geflügel Milchkühe Rindvieh Rindvieh D3 (5.19) Schweine Milchkühe D3 (5.19) Schweine Milchkühe D2 (5.18) Rindvieh D2 (5.18) Abbildung 30: Betriebstypenübersicht nach GVE. Vorgehen: Von links nach rechts: zuerst die Kategorie wählen, welche die meisten GVE besitzt, danach, falls eine zweite Kategorie vorhanden ist, diejenigen mit der zweitgrössten GVE-Zahl und falls noch eine dritte Kategorie besteht, die dritte wählen. Die Bezeichnungen neben dem Kategoriennamen sind die Betriebsnummern, mit zugehöriger Kapitelnummer in Klammer. 32 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.3. Betriebstypenübersicht nach Aufstallung Laufstall mit Vollgülle A1 (5.5), B1 (5.10) Milchkühe / Rindvieh Laufstall mit Gülle und Mist A2 (5.6), A5 (5.9), B3 (5.12), B4 (5.13) Laufstall mit Tretmist / Tiefstreu A3 (5.7), A4 (5.8) konventioneller Stall A3 (5.7), A4 (5.8) Schweine Labelstall mit Auslauf (B2 (5.11)), C1 (5.14), C2 (5.15) Labelstall mit Offenfront / Kaltstall C2 (5.15) Kotbandentmistung D1 (5.16), D1a (5.17) Geflügel Bodenhaltung D2 (5.18), D3 (5.19) Kotgrube gleich wie Bodenhaltung Abbildung 31: Betriebstypenübersicht nach Aufstallung. Die Bezeichnungen neben dem Kategoriennamen sind die Betriebstypen, mit zugehöriger Kapitelnummer in Klammer. 33 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.4. Erklärung der Resultatdarstellung Tabelle 2: Betriebsdatentabelle des jeweiligen Referenzbetriebes. Die Bilder links von der Tabelle symbolisieren die Stufen Stall/Laufhof (dunkelgrüner Rahmen), Hofdüngerlager (oranger Rahmen) und Hofdüngerausbringung (hellgrüner Rahmen). Annahmen für Betriebsdaten sind rot, sichere Betriebsdaten (aus Datenerhebungen, GIS-Orthofotos etc.) schwarz gedruckt. Nummer und Betriebstyp Tierkategorie mit Anzahl der Tiere (in Klammer: Anzahl GVE) E-Massnahmen sind emissionsmindernde Massnahmen, wie wärmegedämmtes Dach, Verneblung, gezahnter Kotschieber auf gerilltem Boden etc. Gülle: Lagerdaten Volumen der einzelnen Güllelager, alle Güllelager wurden modelliert. Tiefe, Rührhäufigkeit, Gülleart (Schweine- oder Rindergülle) Gülle: Ausbringdaten Ausbringmethoden (Prallteller, Schleppschlauch etc.) Mist: Lagerdaten Anteil direkt ausgebrachte Menge Anteil gedeckte gelagerte Menge Mist: Ausbringdaten Einarbeitung innerhalb bestimmter Zeit Bsp.: "Einarbeitung 1 d" = der Mist wird innerhalb einem Tag eingearbeitet. LN: landwirtschaftliche Nutzfläche (ha), wird aber nicht benötigt in den Berechnungen kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 6000 Die Balkengrafik zeigt die Teilemissionen 48 der Stufen Weide, Stall / Laufhof, Lagerung und Ausbringung. 38 5000 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 4000 Rechte Ordinate: Emissionen pro GVE für den Vergleich der Betriebe miteinander 3000 2000 1000 0 GZ R1 R3 R7 R8 R9 R11 Grundzus ta nd, Ba uges uch Wert kleiner als GZ 100% Heu i m So, Ma i s s i l a ge So/Wi , Gra s s i l a ge Wi 100% Heu So, La ufhof: Ma i s s i l a ge kei ne So/Wi KEINE Fütterung Gra s s i l a ge + (bei Kra ftfutter Mi l chkühen 2.5/4 s ta tt und Kä l bern) 1.5/2.5 Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 96 2980 224 175 49 1494 1429 65 85 2651 224 175 49 1344 1279 65 78 2439 224 175 49 1248 1183 65 Total Tierproduktion 4794 4304 3989 Emissionen relativ zu GZ 100% 90% 83% R13 La ufhof: Laufhof: keine kei ne Fütterung + Fütterung + Verdünnung 1:3 Verdünnung statt 1:1 + 45 1:3 s ta tt 1:1 + m3 /Gabe + Alle Angaben in kg N/Jahr Wert gleich wie GZ 19 10 0 Wert grösser als GZ 29 Unterhalb sind die La ufhof: der LaBalkengrafik ufhof: kei ne kei ne DatenFütterung der Grafik aus den Agrammon+ Fütterung + Schlepp45 m /Ga be Schl eppVerdünnung Berechnungen zu sehen.s ta ttEin farbiger schlauch + nie 30 s chl a uch 1:3 s ta tt 1:1 an heissen be + Kreis links von der Zahlm3/Ga zeigt an, Tagen ob +der 50% Schl eppnach 18:00 s chl a uch Wert grösser (rot), gleich (gelb) oder 96 96 96 96 96 kleiner (grün) 1492 als derjenige im 1492 1492 1492 1492 230 230 (GZ) 230 230 230 Grundzustand ist. 3 175 175 175 175 175 55 55 55 55 55 Eine grüne Spalte zeigt1041mögliche 2257 1601 1645 779 Reduktionsmassnahmen, eine rote 2185 1530 1573 969 707 72 72 72 72 Spalte zeigt Massnahmen oder Zustände72 als Reduktionen. 4075Vergleich 3420 zu den 3464 2860 85% 71% 72% 60% 2597 54% Abbildung 32: Resultate der Berechnungen für den Referenzbetrieb, verwendetes Agrammon-Modell. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 34 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.4.1. Erläuterungen Hier werden jeweils die Erläuterung der einzelnen Berechnungsvariationen gemacht und interessante Feststellungen dokumentiert. 5.4.2. Empfehlungen In diesem Kapitel werden die wichtigsten Erkenntnisse und Empfehlungen für den beschriebenen Betriebstyp aufgelistet. 35 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.5. A1 Milchbetrieb Tabelle 3: die wichtigsten Betriebsdaten des Milchbetriebs A1 A1 Milchbetrieb 98 Milchkühe (98 GVE) Milch: 6500 kg/a Laufstall mit Vollgülle Keine E-Massnahmen Laufhof: 270 d/a, Fütterung ausschliesslich im Laufhof, planbefestigt Weide: 180 d/a, 8.5 h/d Gülle 90 m3 235 m3 525 m3 39 Kälber (4 GVE) Laufstall mit Tretmist Keine E-Massnahmen Laufhof: 60 d/a, Fütterung ausschliesslich im Laufhof, planbefestigt Keine Weide 1150 m3 542 m3 2.5 m tief, feste Abdeckung, 7-12 x Rühren pro Jahr, nur Rindergülle Gülle Prallteller Verdünnung 1:1, 30 m3/ha⋅Gabe, 20% nach 18:00 Mist 25% direkt ausgebracht Mist Einarbeitung 1 d LN: 76.61 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 6000 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 5000 48 4000 38 3000 29 2000 19 1000 10 0 0 GZ R1 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Wert kleiner als GZ R3 R7 R8 100% Heu i m Sommer, 100% Heu i m Ma i s s i l a ge La ufhof: Sommer, Sommer/ kei ne Ma i s s i l a ge Wi nter KEINE Fütterung Sommer/ Gra s s i l a ge + (bei Wi nter, Kra ftfutter 2.5 Mi l chkühen Gra s s i l a ge bzw. 4 kg/d und Kä l bern) Wi nter s ta tt 1.5 bzw. 2.5 kg/d R9 La ufhof: kei ne Fütterung + Schl epps chl a uch R11 La ufhof: kei ne Fütterung + Verdünnung 1:3 s ta tt 1:1 R13 Laufhof: keine Laufhof: keine Fütterung + Fütterung + Verdünnung 1:3 Verdünnung 1:3 statt 1:1 + 45 statt 1:1 + 45 m3 /Gabe + m3 /Gabe statt 30 m3/Gabe + Schleppschlauch Schleppschlauch + nie an heissen Tagen + 50% nach 18:00 Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 96 2980 224 175 49 1494 1429 65 85 2651 224 175 49 1344 1279 65 78 2439 224 175 49 1248 1183 65 96 1492 230 175 55 2257 2185 72 96 1492 230 175 55 1601 1530 72 96 1492 230 175 55 1645 1573 72 96 1492 230 175 55 1041 969 72 96 1492 230 175 55 779 707 72 Total Tierproduktion 4794 4304 3989 4075 3420 3464 2860 2597 Emissionen relativ zu GZ 100% 90% 83% 85% 71% 72% 60% 54% Abbildung 33: Resultate der Berechnungen für den Betrieb A1, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen 36 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.5.1. Erläuterungen Bei Betrieben mit Laufställen sind vermutlich oft die Stall- und Laufhof-Emissionen der grösste Anteil an den Gesamtemissionen. Werden alle Kühe im Laufhof gefüttert, bewirkt das Umstellen auf Fütterung im Stall eine Emissionsreduktion von 15% total und 50% im Stall (R7). Die Ausbringemissionen steigen dadurch natürlich massiv an, weil mehr Stickstoff im Hofdünger zur Verfügung steht. Hohe Ausbringemissionen können bei Stallsystemen mit Vollgülle durch Schleppschlauch- oder andere emissionsmindernde Verteilsysteme effektiv reduziert werden. Eine Verdünnung der Gülle kann fast dieselbe Wirkung haben wie ein Schleppschlauchverteiler als Ersatz des Pralltellers. Eine Verdünnung von 1:3 erzeugt jedoch auch doppelt so viel Gülle und somit mehr Transporte. Mit der Fütterung nicht im Laufhof, Schleppschlauch und einigen einfachen Massnahmen bei der Gülleausbringung (Verdünnung und Ausbringungszeitpunkt) können die Gesamtemissionen um knapp 50% gesenkt werden (R13) Eine weitere einfache Massnahme ist die regelmässigere Reinigung der Laufflächen. Ausserdem können die verschmutzten Flächen klein gehalten werden, in dem organisatorische Massnahmen getroffen werden, z.B. keinen Zutritt zum Laufhof für die Tiere während der Weidezeit. 5.5.2. Empfehlungen • Fütterung sollte möglichst nicht im Laufhof stattfinden 4 • Wenn kein Schleppschlauchverteiler eingesetzt werden kann, wäre die Gülleverdünnung eine ähnlich effektive Massnahme, beides kombiniert wäre natürlich noch besser. 4 Das gilt nicht, wenn der Laufhof im Stallsystem integriert ist und dadurch die verschmutzten Flächen verkleinert werden können. Der Zugangsweg zu den Liegeboxen könnte beispielsweise nur über den Laufhof möglich sein und nicht auch noch über einen separaten Laufgang. 37 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.6. A2 Milch- und Rindviehmastbetrieb Tabelle 4: die wichtigsten Betriebsdaten des Milch- und Rindviehmastbetriebs A2 A2 Milch- und Rindviehmastbetrieb 80 Milchkühe (80 GVE) 6500 kg Milch /a, Laufstall mit Gülle und Mist Keine E-Massnahmen Kein Laufhof Weide: 180 d/a, 8.5 h/d 10 Aufzuchtrinder 1. Jahr, je 15 2. und 3. Jahr, 10 Kälber, 15 Mastrinder (25 GVE) Laufstall mit Gülle und Mist Keine E-Massnahmen Kein Laufhof Weide: Aufzuchtrinder: 140 d/a, 12 h/d (1. Jahr), 170 d/a, 17 h/d (2. Jahr), 160 d/a, 15 h/d (3. Jahr) Gülle 340 m3 2.5 m tief, 7-12 x Rühren pro Jahr Feste Abdeckung Nur Rindergülle 3 986 m 2.5 m tief, 7-12 x Rühren pro Jahr Feste Abdeckung Nur Rindergülle Gülle Prallteller Verdünnung 1:1 Mist 25% direkt ausgebracht ungedeckt gelagert Mist Einarbeitung 1 d LN: 69.52 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 5000 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 4500 43 4000 38 3500 33 3000 29 2500 24 2000 19 1500 14 1000 10 500 5 0 0 GZ R1 R2 R3 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Wert kleiner als GZ Mi l chkühe: Heu i m Sommer + Ma i s s i l a ge So/Wi Schl epps chl a uch R5 V4 V6 Geri l l ter Boden und geza hnter Kots chi eber + Mi s t i nnerha l b 1 h Mi l chkühe: kei ne Wei de Heu und s ta tt 1 d für a l l e ei na rbei ten Ma i s s i l a ge + Schl epps chl a uch + Mi s t 1 h V7 mi t La ufhof mi t La ufhof pl a npl a nbefes ti gt, befes ti gt, Ta ge i m Ta ge i m La ufhof La ufhof gemä s s gemä s s Agra mmon, Agra mmon, kei ne Fütterung i m Fütterung i m La ufhof La ufhof Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 104 1123 554 116 438 1963 1387 576 93 1003 508 116 392 1761 1246 515 104 1123 554 116 438 1547 971 576 104 1123 554 116 438 1476 1387 89 93 752 532 116 416 1008 924 84 0 1263 662 116 545 2454 1738 716 104 2960 292 116 176 1314 1083 231 104 1463 507 116 391 1840 1326 514 Total Tierproduktion 3743 3365 3327 3256 2386 4379 4670 3914 Emissionen relativ zu GZ 100% 90% 89% 87% 64% 117% 125% 105% Abbildung 34: Resultate der Berechnungen für den Betrieb A2, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 38 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.6.1. Erläuterungen Diese Modellierung ging davon aus, dass im Grundzustand kein Laufhof vorhanden ist da die Tiere Auslauf auf eine Weide haben. Deshalb sind die Stallemissionen tief. In V6 ist ersichtlich, wie hoch sie sein könnten, wenn ein Laufhof vorhanden wäre, in welchem das Grundfutter verabreicht wird. Es wird aber auch klar, dass ein Laufhof nicht unbedingt die Stall- und Laufhof-Emissionen in die Höhe schnellen lässt. V7 zeigt, wenn die Fütterung nicht im Laufhof stattfindet, bewirkt sogar ein planbefestigter Laufhof keine viel grösseren Gesamtemissionen. Weidehaltung wirkt sich positiv auf die Emissionen aus. Wären die Tiere immer im Stall, würden die Emissionen um knapp 20% zunehmen (V4). Grosse Wirkung zeigen die Massnahmen bei der Ausbringung. Ein Betrieb mit Produktion von Gülle und Mist (wie in diesem Fall angenommen wurde), kann bei der Ausbringung von Gülle oder Mist Minderungsmassnahmen einsetzen, um die Ausbringemissionen zu senken (R2, R3), die Kombination bewirkt dann natürlich noch einiges mehr. Ausserdem zeigt sich nochmals (vgl. A1, Kapitel 5.5), dass die Fütterung der Milchkühe ebenfalls eine Rolle spielt (R1, R5). Da 80 von total 105 GVE Milchkühe sind, wirkt sich diese Massnahme natürlich umso mehr aus. Die Abdeckung des Mistlagers bewirkt eine Halbierung der Mistlager-Emissionen, was in diesem Fall die gesamten Lageremissionen fast halbieren könnte, da von der Güllelagerung keine hohen Emissionen vorhanden sind. 5.6.2. Empfehlungen • Ein Laufhof führt nicht unbedingt zu höheren Emissionen, wenn die Verabreichung von Grundfutter nicht im Laufhof stattfindet. • Weidehaltung senkt die Emissionen und sollte somit nicht verhindert werden • Wenn ein Güllelager fest abgedeckt ist, spielt es keine Rolle, wie oft die Gülle gerührt wird, da die Emissionen sowieso schon tief sind und somit nicht mehr stark variieren. Gleiches müsste für Abdeckungen mit ähnlich hohen Wirkungsgraden gelten, z.B. für die Schwimmfolie. 39 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.7. A3 Rindviehmastbetrieb Tabelle 5: die wichtigsten Betriebsdaten des Rindviehmastbetriebs A3 A3 Rindviehmastbetrieb 44 Mastkälber (4 GVE) 176 Aufzuchtrinder 1. Jahr 242 Mastrinder (97 GVE) (44 GVE) Laufstall Tiefstreu oder Tretmist, keine E-Massnahmen, Laufhof planbefestigt Laufhof: 60 d/a, keine Fütterung im Laufhof, Keine Weide Gülle 180 m3 Laufhof: 230 d/a, keine Fütterung, im Laufhof, Weide: 140 d/a, 12 h/d 670 m3 Laufhof: 140 d/a, Fütterung nur im Laufhof, Keine Weide Mist 25 % Rindermist direkt ausgebracht 580 m3 2.5 m tief, feste Abdeckung, 7-12 x Rühren pro Jahr pro Jahr, nur Rindergülle Gülle Prallteller Selten Ausbringung an heissen Tagen Mist Einarbeitung 1 d LN: 58.9 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 6000 41 5000 34 4000 28 3000 21 2000 14 1000 7 0 0 GZ R1 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Wert kleiner als GZ R3 R8 a l l e La ufhofböden perfori ert Ma s tti ere La ufs ta l l mi t s ta tt a uch Gül l e und Wei dema s t pl a nbefes ti gt Mi s t* s ta tt (170 d / 16 h + Gül l el a ger Ti efs treu 670 m3 s ta tt 0 / 0) perfori erte Abdeckung R11 R12 R13 R14 La ufs ta l l Gül l e und Mi s t* + Schl epps chl a uch + Mi s t 1 h + Ma s tti ere kei ne Fütterung La ufhof Ma s tti ere kei ne Fütterung La ufhof + Mi s t 1 h La ufs ta l l mi t Vol l gül l e* s ta tt Ti efs treu La ufs ta l l mi t Vol l gül l e* s ta tt Ti efs treu + Schl epps chl a uch Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 42 2222 1175 125 1049 1537 159 1378 166 2018 886 125 761 1158 159 999 42 1509 1468 419 1049 1732 353 1378 42 2222 878 67 812 1782 716 1066 42 1579 1085 67 1019 597 392 206 42 1579 1381 125 1256 254 0 254 42 2222 699 67 633 1946 1115 831 42 2222 699 67 633 1612 781 831 Total Tierproduktion 4976 4227 4750 4925 3304 3256 4910 4576 Emissionen relativ zu GZ 100% 85% 95% 99% 66% 65% 99% 92% 3 * für Kälber und Aufzuchtrinder, Güllelager 670 m unter Stall = kein Volumen für die Berechnung mit Agrammon Abbildung 35: Resultate der Berechnungen für den Betrieb A3, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen. Die Farben bei R8 - R14 markieren vom Grundzustand abweichende Aufstallungssysteme. 40 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.7.1. Erläuterungen Tretmistställe produzieren hauptsächlich Mist, eine Reduktion in der Gülleausbringung ist somit nicht sinnvoll. Die Gesamtemissionen sind bei allen drei Laufhoftypen (Tretmist / Tiefstreu, Gülle und Mist, Vollgülle) ungefähr gleich hoch. Die Massnahmen mit dem grössten Reduktionspotential sind "keine Fütterung im Laufhof" und die sofortige Einarbeitung des Mists. Der Unterschied der Reduktion zwischen Einarbeitung innerhalb einem Tag und einer Stunde ist viel grösser als zwischen drei Tagen und einem Tag. Ein Laufhofboden, der nicht planbefestigt ist, kann die Stall- und Laufhofemissionen merklich senken. 5.7.2. Empfehlungen • die Fütterung im Laufhof sollte möglichst umgangen werden4 • Rindermist sollte möglichst rasch nach dem Ausbringen eingearbeitet werden, einige Stunden warten erhöht die Emissionen bereits massiv. • Laufställe mit Gülleproduktion vermindern die Lageremissionen, da viele Güllelager gedeckt, die Mistlager jedoch offen sind. 41 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.8. A4 Rindviehmastbetrieb (mit Biogasanlage) Tabelle 6: die wichtigsten Betriebsdaten des Rindviehmastbetriebs (mit geplanter Biogasanlage) A4 A4 Rindviehmastbetrieb 255 Aufzuchtrinder 1. Jahr (64 GVE), 45 Mastkälber (5 GVE), 19 Mastrinder (8 GVE) Laufstall mit Tiefstreu / Tretmist, keine E-Massnahmen Laufhof planbefestigt, keine Fütterung im Laufhof, Zutritt: 230 d/a, 60 d/a, 140 d/a (je nach Tierkategorie) Keine Weide Gülle 429 m3 2.5 m tief, feste Abdeckung Nur Rindergülle Mist 25% direkt ausgebracht (verändert für BiogasModellierung) 16 m3 2.5 m tief, feste Abdeckung Nur Rindergülle Gülle Prallteller Verdünnung 1:2 Mist Einarbeitung 1 d LN: 76.06 ha kg N/Jahr*GVE 53 kg N/Jahr 4000 3500 46 3000 39 Lagerung 2500 33 Stall + Laufhof 2000 26 Weide 1500 20 1000 13 500 7 Ausbringung 0 0 GZ R1 R4 R6 Grundzus ta nd, Ba uges uch 205 Aufzuchtri nder 1.Ja hr werden zu Ma s tri ndern, Res t bl ei bt Grundzus ta nd, Bi oga s (korrigiert) R8 R10 V1 V7 kei n La ufhof vorha nden, Aus l a uf a uf Wei de Grundzus ta nd, Bi oga s kei ne di rekte Aus bri ngung Ri ndermi s t Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ GZ Bi oga s + Mi s t geri l l ter i nnerha l b 1 h Boden und ei ngea rbei tet geza hnter s ta tt 1 d Kots chi eber (korrigiert) Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 0 1016 817 39 778 1047 25 1022 0 1169 1006 39 967 1290 19 1271 0 1016 143 39 104 785 25 760 0 1016 143 39 104 142 25 117 0 808 864 39 825 1109 25 1084 0 833 876 39 837 1099 0 1099 0 1016 143 39 104 1729 25 1704 0 1016 1076 39 1037 785 25 760 Total Tierproduktion 2880 3466 1944 1301 2780 2808 2888 2877 Emissionen relativ zu GZ 100% 120% 68% 45% 97% 98% 100% 100% Abbildung 36: Resultate der Berechnungen für den Betrieb A4, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. Blau markiert den Zustand mit Biogasanlage, wobei dazu die Lageremissionen von V1 (gelb) und die Ausbringemissionen von V7 (orange) verwendet wurden. 42 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.8.1. Erläuterungen Mit den Berechnungen für diesen Betrieb, wurde versucht, den Einfluss einer Biogasanlage auf die Ammoniak-Emissionen darzustellen. Die einzige Annahme, welche dazu gemacht wurde, ist, dass 90% des Mists direkt ausgebracht wurde. Damit soll erreicht werden, dass die Lageremissionen sehr klein werden, weil der Mist in die Biogasanlage geht und somit abgeschlossen gelagert ist. Das Problem war dann aber, dass die Ausbringemissionen aufgrund des erhöhten N-Flusses massiv anstiegen (vgl. V1). Um den Zustand zu umgehen, wurde zusätzlich ein Szenario gerechnet, bei dem kein Mist direkt ausgebracht wurde (vgl. V7). Für die Gesamtemissionen mit der Biogasanlage (R4, R6) konnten dann die Ausbringemissionen von V7 (ohne direkt ausgebrachten Mist) und die Lageremissionen von V1 (90% direkte Ausbringung) übernommen werden. So können Einsparungen im Lager und in der Ausbringung gemacht werden, wie das beim Einsatz einer Biogasanlage sein müsste. (Die Annahmen sind natürlich sehr grob - es wird einfach davon ausgegangen, dass der Stickstoff, welcher in die Biogasanlage fliesst, aus dem System heraus geht, also nicht mehr Emissionsquelle des Betriebes ist.) Wenn angenommen werden kann, dass eine Biogasanlage den Stickstoff im Hofdünger umweltfreundlich umwandelt, ist das eine Reduktionsmassnahme mit hohem Potential (über 30% Reduktion der Gesamtemissionen) Schieberanlagen reduzieren die Gesamtemissionen nicht stark, wenn hohe Lager- und Ausbringemissionen vorhanden sind. Das gleiche gilt für Weideauslauf anstelle eines Laufhofs. Diese Massnahmen wirken erst dann in höherem Umfang, wenn die Lager- und Ausbringemissionen ebenfalls reduziert werden. Ohne Biogasanlage würde bei einem Tretmiststall eine Abdeckung des Mistlagers Sinn machen, da diese die Mistlager-Emissionen um 50% senken könnte (nicht dargestellt). Bei so einem grossen Anteil der Lageremissionen an den Gesamtemissionen, könnten damit ca. 10% der Emissionen eingespart werden. Wie bei anderen Berechnungen konnte auch bei diesem Betrieb wieder festgestellt werden, dass die Einarbeitung innerhalb von 1 Tag im Vergleich zur Einarbeitung innerhalb von 3 Tagen nur wenig bringt, die Einarbeitung innerhalb 1 h im Vergleich zur Einarbeitung innerhalb von 1 Tag, jedoch sehr viel (vgl. Abbildung 25, S.24). Gärgülle hat ungefähr die gleiche Emissionsrate wie Rindergülle. Somit müssten bei deren Ausbringung wiederum die gleich hohen Emissionen entstehen. 5.8.2. Empfehlungen • Für Biogasanlagen liegen uns keine Daten vor, deshalb muss noch abgeklärt werden, wie viel Ammoniak eine Biogasanlage produziert. Mit den obigen Annahmen wäre es jedoch eine sehr gute Reduktionsmöglichkeit. • Mist innerhalb weniger Stunden einarbeiten (Vgl. Abbildung 25, S. 24) • Bei diesen grossen Mengen von Mist, welche bei einem Tretmist- / Tiefstreustall anfallen, entstehen hohe Lageremissionen. Eine möglichst direkte Ausbringung des Mists bewirkt - in Kombination mit der sofortigen Einarbeitung - ebenfalls eine merkliche Reduktion. • Die Abdeckung des Mistlagers würde bei so grossem Mistanfall merkliche Reduktionen der Gesamtemissionen bewirken. 43 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.9. A5 Mutterkuhbetrieb Tabelle 7: die wichtigsten Betriebsdaten des Mutterkuhbetriebs A5 A5 Mutterkuhbetrieb 24 Mutterkühe + 1 Stier (20 GVE), 10 Mutterkuhkälber, 10 Aufzuchtrinder 1. Jahr (5 GVE) Laufstall mit Gülle und Mist Keine E-Massnahmen Laufhof: perforiert, Fütterung ausschliesslich im Laufhof (Futtertenn vorhanden), 210 d/a (230 d/a für Aufzuchtrinder) Weide: 170 d/a, 16 h/d, (140 d/a, 12 h/d für Aufzuchtrinder) Gülle 370 m3 Perforierte Abdeckung Nur Rindergülle Mist 25% direkt ausgebracht Gülle Prallteller Mist Einarbeitung 3 d LN: 0 ha (keine Angaben) kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 1000 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 900 38 800 33 700 29 600 25 500 21 400 17 300 13 200 8 100 4 0 0 GZ R1 R2 R6 R9 V1 V5 V6 Alle Angaben in kg N/Jahr keine Fütterung Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Mi s t i nnerha l b 1 h ei ngea rbei tet Schl epps chl a uch Wert kleiner als GZ La ufs ta l l mi t im Laufhof + La ufs ta l l mi t Ti efs treu / La ufhof gerillter Boden kei ne Tretmi s t + Vol l gül l e + und gezahnter pl a nbefes ti gt Fütterung i m Kotschieber + + Gül l el a ger Mi s t Schl eppLa ufhof Güllelager i nnerha l b 1 h s chl a uch gedeckt gedeckt + tiefe ei ngea rbei tet Injektion Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 39 295 269 237 32 290 245 45 39 295 269 237 32 251 245 6 39 295 269 237 32 216 171 45 39 295 237 237 0 228 228 0 39 295 311 237 74 152 137 15 39 232 313 237 75 277 170 107 39 177 120 40 81 172 58 114 39 598 71 40 32 235 190 45 Total Tierproduktion 892 854 819 799 797 860 508 943 100% 96% 92% 90% 89% 96% 57% 106% Emissionen relativ zu GZ Abbildung 37: Resultate der Berechnungen für den Betrieb A5, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. Die Farben bei R6 und R9 markieren vom Grundzustand abweichende Aufstallungssysteme. 44 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.9.1. Erläuterungen Die Verabreichung von Grundfutter ausschliesslich im Laufhof wird nur bei Mehrraumlaufställen mit integriertem Laufhof - wie in diesem Fall - gemacht. Da sich der Futtertenn (Gebäude, in dem das Futtermittel maschinell abgeladen und verteilt werden kann) gegenüber dem Liegebereich, auf der anderen Seite des Laufhofs befindet, muss in diesem Fall die Fütterung ausschliesslich im Laufhof stattfinden. Der perforierte Laufhofboden ist die beste Lösung bezüglich der Emissionen im Laufhof (Auslauf auf Weide wäre noch besser (SHL, 2010d, S. 11)). Ein planbefestigter Boden hat, auch wenn er mit Schieber, Harnabfluss etc. ausgerüstet wäre (Modell Agrammon mit kantonalen Anpassungen), immer noch die höheren Emissionen wie ein perforierter. Ein perforierter Boden im Laufhof ist die beste Emissionsminderungsmöglichkeit im Laufhof, setzt aber voraus, dass das Güllelager direkt unter dem Laufhof ist. Somit ist die Abdeckung des Güllelagers ebenfalls perforiert und ausserdem wird sich keine ausgeprägte Schwimmschicht bilden, da die Ausscheidungen andauernd hineinfallen. Die perforierte Abdeckung des Lagers bewirkt aber erheblich mehr Emissionen als ein gedecktes Güllelager. Bezüglich der Gesamtemissionen ist diese Lösung jedoch besser als ein planbefestigter Laufhof (in dem das Grundfutter ebenfalls ausschliesslich verabreicht wird) kombiniert mit einer festen Abdeckung des Güllelagers (vgl. GZ mit V6). Die Ausbringung mit Schleppschlauch oder die möglichst sofortige Einarbeitung des Mists bringen vor allem etwas, wenn die Aufstallung ausschliesslich Gülle oder Mist produziert. Bei einer Aufstallung wie in diesem Fall mit Gülle und Mist, bringen beide Massnahmen einzeln nur wenige Prozente Reduktion (vgl. GZ mit R6 und R9). Alle drei Laufstalltypen haben sehr ähnlich hohe Gesamtemissionen. Der Laufstall mit Tiefstreu oder Tretmist bewirkt ca. 15% mehr Lageremissionen, diese könnten mit der Abdeckung des Mistlagers eingedämmt werden, allerdings nicht weiter als die Lageremissionen des Grundzustands. Das lässt darauf schliessen, dass der Hauptteil der Lageremissionen bei allen Stalltypen vom Güllelager unter dem Laufhof kommt. Ein Massnahmen-Paket wie Fütterungsbuchten + gerillter Boden und gezahnter Kotschieber + Wärmedämmung des Daches und Verneblung + gut gesteuerte Lüftung bringen total eine Reduktion der Gesamtemissionen von ca. 6% (Modell Agrammon mit kantonalen Anpassungen). Keine Fütterung im Laufhof würde die Emissionen nur wenig senken, im Vergleich zu anderen Betrieben (z.B. A1, Kapitel 5.5). Ausserdem ist die ausschliessliche Fütterung im Laufhof Teil des Konzepts eines Mehrraumlaufstalls. Mit der Fütterung ausschliesslich im Laufhof rechnet Agrammon mit einem Anfall von 60% der Ausscheidungen im Laufhof und einer Reduktion der Stallemissionen von 30%. Die Aufenthaltsdauer im Laufhof beträgt über 10 h/d (SHL, 2010b, S. 6). 5.9.2. Empfehlungen • Soll ein Mehrraumlaufstall mit integriertem Laufhof gebaut werden, in welchem auch die Fütterung stattfindet, ist ein Güllelager unter dem Laufhof und somit ein perforierter Laufhofboden am ehesten geeignet. • Integrierte Laufhöfe sollten mehrmals täglich gereinigt werden (z.B. mit automatischer Schieberanlage) • um die Ausbringemissionen spürbar senken zu können, ist ein Laufstall mit Vollgülle oder mit Tiefstreu / Tretmist besser geeignet als ein Laufstall mit Gülle und Mist • dieser Betriebstyp hat ein kleines Reduktionspotential 45 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.10. B1 Milch-, Rindviehmast- und Schweinemastbetrieb Tabelle 8: die wichtigsten Betriebsdaten des Milch-, Rindviehmast- und Schweinemastbetriebs B1 B1 Milch-, Rindviehmast- +Schweinemastbetrieb 36 Milchkühe (36 GVE) Laufstall mit Vollgülle Weide 180 d/a, 8.5 h/d 36 Aufzuchtrinder 1. Jahr, 130 Mastrinder (61 GVE) Laufstall mit Gülle + Mist, keine Weide Keine E-Massnahmen Laufhof planbefestigt, keine Fütterung im Laufhof, 270 d/a (Milchkühe), 230 d/a (Aufzuchttiere), 140 d/a (Mastrinder) Gülle 195 m3 Nur Rindergülle 291 m3 Nur Rindergülle 535 m3¨ Nur Schweinegülle 2.5 m tief, feste Abdeckung Gülle 300 Mastschweine (51 GVE) Labelstall mit Auslauf Durchmast Keine E-Massnahmen 580 m3 Nur Rindergülle ungedeckt Mist 25% direkt ausgebracht ungedeckt gelagert Mist Einarbeitung 1 d Schleppschlauch! LN: 67.64 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 6000 41 5000 34 4000 27 3000 20 2000 14 1000 7 0 0 GZ R2 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch (mit Schleppschlauch!) R10 R11 R12 V1 Ri ndvi eh: Mi s t 1 h + Pa ket F* + Mi s t gedeckt Mi s t 1 h + Mi s t 1 h + gel a gert + Mi s t gedeckt Mi s t gedeckt Gül l el a ger 4 Gül l el a ger 4 Pra l l tel l er gel a gert + gel a gert + Schwi mmSchwi mms ta tt Schl eppGül l el a ger 4: Gül l el a ger 4 fol i e + fol i e s chl a uch Schwi mmSchwi mmSchwei ne: fol i e + fol i e Chemi eSchwei ne: wä s cher Pa ket E* V2 V3 65 s ta tt 36 Mi l chkühe (30% mehr GVE i m Vol l gül l es ta l l ) kei ne Schwei ne Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 36 2385 633 458 175 1648 1322 326 36 2385 351 176 175 1739 1413 326 36 2385 263 176 87 1467 1413 54 36 1852 263 176 87 1316 1261 54 36 920 272 176 96 1765 1705 60 36 2385 633 458 175 2214 1888 326 65 2818 633 458 175 2116 1790 326 36 1201 633 458 175 1293 967 326 Total Tierproduktion 4701 4510 4151 3467 2992 5268 5632 3163 Emissionen relativ zu GZ 100% 96% 88% 74% 64% 112% 120% 67% * E= Auslauf-Emissionsminderung + Chemiewäscher + mit Güllekanal / geneigten Seitenwänden / Metallspaltenboden + Verneblung + impulsarme Zuluftführung; F= Fütterungsbuchten + geneigter planbefestigter Boden, mittige Harnabflussrinne und Schieber alle 2 h + Verneblung + gut gesteuerte Lüftung Abbildung 38: Resultate der Berechnungen für den Betrieb B1, berechnet mit dem kantonal angepassten Modell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 46 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.10.1. Erläuterungen Für einen Betrieb wie diesen, der sehr viel Gülle produziert, lohnt sich ein Schleppschlauchverteiler auf jeden Fall (vgl. mit V1: Gülleausbringung mit Prallteller). Mit der Abdeckung des ungedeckten Güllelagers können die Gesamtemissionen nicht stark gesenkt werden. Gleiches gilt für die sofortige Einarbeitung oder die gedeckte Lagerung von Mist. Alle Massnahmen kombiniert ergeben jedoch eine beachtliche Reduktion von 12%. Es kann also auch mit relativ einfachen Massnahmen eine erhebliche Reduktion der Gesamtemissionen erbracht werden. Obwohl der Hauptteil aller GVE Rindvieh ist, bringt eine Reduktion im Mastschweinestall einiges (vgl. R11). Sehr aufwändige Massnahmen im Stall führen schlussendlich wieder zu erhöhten Ausbringemissionen, welche in diesem Fall höchstens mit einem noch effektiveren Gülleverteilsystem (z.B. Schleppschuh, Gülledrill oder tiefe Injektion) gemindert werden könnten. Wird der Milchkuhbestand erhöht, so dass 30% mehr GVE auf dem Betrieb vorhanden sind, erhöhen sich lediglich die Stall- und Ausbringemissionen. Wenn keine neuen Lager gebaut werden, gibt es keine erhöhten Lageremissionen. Ausserdem steigen die Emissionen nicht proportional zur Erhöhung der GVE (V2). Würde der Hoftierbestand um die 300 Mastschweine verringert, das entspricht einer Reduktion von ca. 34% der GVE, verringern sich die Emissionen ebenfalls um diese Grössenordnung. 5.10.2. Empfehlungen • einfache Massnahmen, wie Lager abdecken und rasche Einarbeitung sind wirkungsvoll • Schleppschlauch- oder ähnliche bodennahe Gülleausbringung sollte auf Betrieben mit grosser Güllemenge angewendet werden. 47 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.11. B2 Rindvieh- und Schweinemastbetrieb Tabelle 9: die wichtigsten Betriebsdaten des Rindvieh- und Schweinemastbetriebs B2 B2 Rindvieh- und Schweinemastbetrieb 100 Mastrinder (40 GVE) Tretmist Keine E-mindernde Massnahmen Laufhof: 140 d/a, keine Fütterung, planbefestigt, keine Weide Gülle 540 m3 2.5 m Feste Abdeckung nur Schweinegülle 500 Mastschweine (85 GVE) Labelstall Keine E-mindernde Massnahmen Durchmast, 155 g RP/kg, 13.5 MJ VES/kg 1200 m3 6m Keine Abdeckung leer 80 m3 2.5 m Feste Abdeckung Nur Rindergülle Gülle Prallteller Verdünnung 1:2 Mist 25 % direkt ausgebracht ungedeckt gelagert Mist Einarbeitung 1 d LN : 67.17 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 5000 40 4500 36 4000 32 Ausbringung 3500 28 Lagerung 3000 24 Stall + Laufhof 2500 20 Weide 2000 16 1500 12 1000 8 500 4 0 0 GZ R3 R4 R6 R7 R8 R11 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Schl epps chl a uch Mi s t i nnerha l b 1 h s ta tt 1 d ei na rbei ten Schwei ne: Bi owä s cher Schwei ne: Chemi ewä s cher Schwei ne: E2* (ohne Abl uftrei ni gung) Wert kleiner als GZ V1 Ri ndvi eh: E1* + Schwei ne: zus ä tzl i ch E2* + Chemi e1200 m 3, 6 m wä s cher + hohes Mi s t 1 h + Gül l el a ger 100% ungedeckt gedeckter mi t Schwei neRi ndermi s t + gül l e Schl epps chl a uch Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 0 2388 330 70 260 1282 797 485 0 2388 330 70 260 1043 558 485 0 2388 330 70 260 872 797 75 0 1698 330 70 260 1529 1044 485 0 1500 330 70 260 964 479 485 0 1159 330 70 260 1721 1236 485 0 508 212 70 142 914 826 88 0 2388 914 654 260 1072 587 485 Total Tierproduktion 4000 3761 3590 3556 2795 3211 1634 4374 Emissionen relativ zu GZ 100% 94% 90% 89% 70% 80% 41% 109% * E1= Fütterungsbuchten, geneigter, planbefestigter Boden mit mittiger Harnabflussrinne und stationärem Schieber im Laufstall (Reinigung alle 2 h), Wärmedämmung des Daches + gut gesteuerte Lüftung, E2 = Auslauf mit Teilspaltenboden oder planbefestigter Boden mit stationärem Schieber (Reinigung alle 2 Stunden) in Kombination mit Windschutz, Beschattung und einer Schweinedusche im Kotbereich, mit Güllekanal geneigten Seitenwänden, Metallspaltenboden, Wärmedämmung des Daches, Impulsarme Zuluftführung, KEINE Abluftreinigung Abbildung 39: Resultate der Berechnungen für den Betrieb B2, berechnet mit dem kantonal angepassten Modell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 48 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.11.1. Erläuterungen Die wirkungsvollen Reduktionsmassnahmen bei diesem Mischbetrieb liegen vor allem beim Schweinestall und dessen Lager- und Ausbringemissionen. Ein ungedecktes Lager sollte auf jeden Fall vermieden werden (V1). Die vielen Massnahmen im Rindviehstall nützen nicht sehr viel, da die Emissionen von Anfang an nicht sehr hoch sind im Vergleich zu den Stallemissionen des Schweinestalls. Ein Biowäscher reduziert die Stallemissionen beträchtlich, ein Chemiewäscher hat ein noch höheres Reduktionspotential. Ausserdem entfernt der Chemiewäscher den Stickstoff aus dem System, wogegen der Biowäscher eine Erhöhung der Ausbringemissionen zur Folge hat (Waschwasser kann zur Gülle gegeben werden), was jedoch wiederum mit geeigneten Massnahmen gemindert werden könnte. Beim Chemiewäscher hingegen muss Säure eingesetzt und das Waschwasser entsorgt werden. Die sofortige Einarbeitung des Mists bringt in diesem Fall mehr als der Einsatz eines Schleppschlauchverteilers, da Gülle und Mist in beachtlichen Mengen produziert wird und das Reduktionspotential bei der sofortigen Einarbeitung sehr viel grösser ist als beim Schleppschlauchverteiler (-90% der Ausbringemissionen bei der sofortigen Einarbeitung im Vergleich zu -30% der Ausbringemissionen beim Schleppschlauchverteiler, (SHL, 2010b, S. 14)) Beide Massnahmen sind jedoch sinnvoll und empfehlenswert. 5.11.2. Empfehlungen • Das grösste Reduktionspotential haben die Stall- und Laufhofemissionen: Stallemissionen primär im Schweinestall senken, nicht im Rindviehstall • Wäscher haben ein grosses Reduktionspotential für diesen Betrieb • Mist möglichst sofort einarbeiten und Schleppschlauchverteiler benützen bringt vor allem etwas, wenn die Stallemissionen reduziert werden • Auf keinen Fall ein ungedecktes Schweinegüllelager verwenden 49 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.12. B3 Milch- Rindvieh- und Schweinemastbetrieb Tabelle 10: die wichtigsten Betriebsdaten des Milch-, Rindvieh- und Schweinemastbetriebs B3 B3 Milch-, Rindvieh- + Schweinemastbetrieb 70 Milchkühe (70 GVE) Laufstall mit Gülle + Mist Laufhof planbefestigt, keine Fütterung im Laufhof Weide 180 d/a, 8.5 h/d Keine E-Massnahmen 10 Aufzuchtrinder 2.Jahr, 4 Aufzuchtrinder > 2.Jahr, 16 Kälber (8 GVE) Laufstall mit Gülle + Mist Zutrittszeiten gemäss Agrammon Gülle 571 m3 2.5 m tief ,7-12 x Rühren pro Jahr Schweine- + Rindergülle 68 Mastschweine, 12 Galtsauen, 5 säugende Sauen (17 GVE) Labelstall mit Auslauf Durchmast / Daten Agrammon Keine E-Massnahmen 757 m3 2.5 m tief, 7-12 x Rühren pro Jahr Nur Rindergülle Gülle Prallteller Mist 25% Rindermist direkt ausgebracht Mist Einarbeitung 1 d LN: 37.15 ha kg N/Jahr*GVE 42 kg N/Jahr 4000 3500 37 3000 32 Lagerung 2500 26 Stall + Laufhof 2000 21 Weide 1500 16 1000 11 500 5 Ausbringung 0 0 GZ R4 R5 R8 Schl epps chl a uch Mi s t i nnerha l b 1 h s ta tt 1 d ei ngea rbei tet R9 R12 R14 V1 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Mi l chkühe: Heu und Ma i s s i l a ge Schl epps chl a uch + Mi s t 1 h Wert kleiner als GZ Mi l chkühe: Heu und Mi s t Ma i s s i l a ge + i nnerha l b 3 d Verdünnung Verdünnung s ta tt 1 d 1:3 s ta tt 1:1 1:3 + Schl eppei na rbei ten s chl a uch + Mi s t 1 h Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 80 1552 420 119 301 1580 1185 396 80 1552 420 119 301 1225 829 396 80 1552 420 119 301 1246 1185 61 70 1414 385 119 265 1419 1071 348 80 1552 420 119 301 890 829 61 80 1552 420 119 301 1230 835 396 70 1414 385 119 265 581 527 54 80 1552 420 119 301 1611 1185 426 Total Tierproduktion 3632 3276 3297 3288 2942 3282 2450 3662 Emissionen relativ zu GZ 100% 90% 91% 91% 81% 90% 67% 101% Abbildung 40: Resultate der Berechnungen für den Betrieb B3, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 50 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.12.1. Erläuterungen Da der Anteil der Schweine an der totalen GVE-Summe klein ist, wurden die Emissionen des Schweinestalls nicht untersucht. Wie üblich für einen Betrieb, der Gülle und Mist in grösseren Mengen produziert, bringen der Schleppschlauch-Verteiler und eine Misteinarbeitung innerhalb von 1 h ungefähr gleich viel. Beide Massnahmen reduzieren die Gesamtemissionen um ca. 10% (R4, R5). Sehr gross ist der Unterschied zwischen der Differenz bei einer Einarbeitung innerhalb 3 Tagen zu innerhalb 1 Tag (V1 - GZ) und innerhalb 1 Tag zu innerhalb 1 Stunde (GZ - R5): es spielt fast keine Rolle, ob der Mist innerhalb von 3 Tagen, oder innerhalb 1 Tag eingearbeitet wird, aber es macht sehr viel aus, wenn er sofort eingearbeitet wird. Eine weitere bemerkenswerte Reduktionsmassnahme ist die Fütterung der Milchkühe mit Heu und Maissilage im Sommer und Maissilage im Winter. Das ist deshalb von Bedeutung, weil durch die veränderte Fütterung weniger Stickstoff ins System hineinfliesst, was Auswirkungen auf die Ausscheidungen hat, wobei das eine Reduktion in allen nachfolgenden Stufen zur Folge hat. Deshalb sollte die Fütterung ebenso beachtet werden wie eine Ausbringreduktionsmassnahme. Ausserdem bringt eine weitere "einfache" Massnahme merkliche Reduktionen: die Verdünnung der Gülle von 1:3 statt 1:1. Das ergibt natürlich eine doppelt so grosse Güllemenge zum Ausbringen, kann die Emissionen aber im selben Ausmass senken, wie der Schleppschlauchverteiler (vgl. R12 mit R4). Mit einer Kombination aus oben genannten Massnahmen können die Gesamtemissionen des Grundzustands um über 30% gesenkt werden. 5.12.2. Empfehlungen • Fütterungsmassnahmen müssen auf einem Betrieb mit hauptsächlich Rindvieh auch beachtet werden. • Der Unterschied zwischen einer Einarbeitung des Mists innerhalb von 3 oder innerhalb von 1 Tag ist sehr gering. Ein grosser Unterschied macht es jedoch, wenn innerhalb von wenigen Stunden bzw. möglichst sofort eingearbeitet wird. 51 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.13. B4 Rindviehmast- und Schweinebetrieb Tabelle 11: die wichtigsten Betriebsdaten des Rindviehmast- und Schweinebetriebs B4 B4 Rindviehmast- + Schweinebetrieb 100 Mastrinder (40 GVE) Laufstall mit Gülle und Mist Laufhof planbefestigt mit Schieber und Harnabflussrinne, Fütterung ausschliesslich im Laufhof, 140 d/a Keine Weide Gülle 120 m3 2.5 m tief Rindergülle 63 m3 2.5 m tief Schweinegülle 40 säugende Sauen, 30 Mastschweine (27 GVE) Konventioneller Stall (ohne Auslauf) Durchmast bei Mastschweinen Keine E-Massnahmen 468 m3 4.13 m tief leer Gülle Prallteller 113 m3 2.5 m tief Schweinegülle Mist 25% direkt ausgebracht Mist Einarbeitung 1 d LN: 34.11 ha kg N/Jahr*GVE 37 kg N/Jahr 2500 2000 30 1500 22 1000 15 500 7 0 0 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide GZ R1 R2 R3 R5 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch kei ne Vera brei chung von Grundfutter i m La ufhof Schwei ne: Chemi ewä s cher Schl epps chl a uch Wert kleiner als GZ R7 kei ne Fütterung La ufhof + Chemi ewä s cher + Schl epps chl a uch + Mi s t 1 h R9 Emi s s i ons mi ndernde Ma s s na hmen* + Schl epps chl a uch + Mi s t 1 h V3 keine Fütterung Laufhof + kei n Mi s t Emissionsdi rekt mindernde Massnahmen* a us gebra cht + Chemie+ Mi s t wäscher + gedeckt Schleppgel a gert schlauch + Mist 1h Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 0 942 115 31 84 1022 865 157 0 729 143 31 112 1088 879 208 0 650 115 31 84 1022 865 157 0 942 115 31 84 763 606 157 0 437 143 31 112 647 615 32 0 566 125 31 94 724 697 27 0 284 152 31 121 741 706 35 0 942 106 31 75 999 865 134 Total Tierproduktion 2079 1960 1788 1820 1228 1415 1178 2047 Emissionen relativ zu GZ 100% 94% 86% 88% 59% 68% 57% 98% * Rindvieh: geneigter planbefestigter Boden, mittige Harnabflussrinne und stationärer Schieber (alle 2 h) + Verneblung + gut gesteuerte Lüftung, Schweine: mit Güllekanal / geneigten Seitenwänden / Metallspaltenboden + Verneblung + impulsarme Lüftung Abbildung 41: Resultate der Berechnungen für den Betrieb B4, berechnet mit dem kantonal angepassten Modell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 52 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.13.1. Erläuterungen Obwohl Mist entsteht, sind die Lageremissionen dieses Betriebes nicht von Bedeutung. Mit einer Abdeckung des Mistlagers können die Emissionen nur um wenige Prozente gesenkt werden. Die direkte Ausbringung von Mist würde die Gesamtemissionen nur merklich reduzieren, wenn die Lageremissionen einen grösseren Anteil an den Gesamtemissionen ausmachen würden, in diesem Beispiel spielt es keine grosse Rolle. 70% der Emissionen stammen von den Mastrindern, 30% von den Schweinen. Trotzdem kann mit einem Chemiewäscher im Schweinestall eine beachtliche Reduktion der Gesamtemissionen erzielt werden. Die Fütterung der Mastrinder im Laufhof hat in diesem Beispiel eine nicht so grosse Auswirkung auf die Gesamtemissionen (R1). Ausserdem reduziert der Schieber und die Harnabflussrinne im Laufhof die Gesamtemissionen nicht stark, weil die Tiere nur 140 Tage pro Jahr im Laufhof sind (was bei einer Verabreichung des Grundfutters ausschliesslich im Laufhof wahrscheinlich keine realistische Zahl ist). In der Ausbringung haben die Minderungsmassnahmen bei der Gülle mehr Auswirkungen als beim Mist. Gesamtbetrieblich betrachtet ist ein nennenswertes Reduktionspotential vorhanden (R5 - R9). Es ist jedoch zu beachten, dass die emissionsmindernden Massnahmen im Stall (vgl. Fussnote unter Abbildung 41) in Kombination mit Chemiewäscher und keine Fütterung im Laufhof nicht mehr sehr viel zusätzliche Reduktion bringt. Werden diese Massnahmen aber nur in Kombination mit dem Schleppschlauchverteiler ergriffen, kann ebenfalls eine Reduktion auf ca. 68% der Gesamtemissionen erzielt werden. Das ungedeckte Güllelager darf nicht ungedeckt verwendet werden. Wenn es gebraucht wird, soll eine feste Abdeckung oder eine Schwimmfolie eingesetzt werden. Ungedeckt erhöhen sich die Gesamtemissionen um 7 %. 5.13.2. Empfehlungen • Schleppschlauch oder andere emissionsmindernde Verteilsysteme haben in diesem Mischbetrieb hohes Reduktionspotential • Ein Wäscher im Schweinestall bringt - trotz geringerem Anteil der Schweineemissionen bemerkenswerte Reduktionen. • mit der Kombination von Massnahmen im Stall und in der Gülleausbringung können grosse Emissionsreduktionen erzielt werden. • keine ungedeckten Güllelager verwenden 53 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.14. C1 Schweinebetrieb Tabelle 12: die wichtigsten Betriebsdaten des Schweinebetriebs C1 C1 Schweinebetrieb 32 säugende Sauen, 78 Galtsauen, 320 abgesetzte Ferkel, 2 Eber (57 GVE) Labelstall, mit Mehrflächenbucht und Auslauf Keine E-Massnahmen Gülle 1080 m3 ungedeckt, 4.4 m tief nur Schweinegülle 330 Mastschweine (56 GVE) Durchmast, NPr-Futter Labelstall mit Mehrflächenbucht und Auslauf Keine E-Massnahmen Mist 0% direkt ausgebracht 0% gedeckt gelagert 120 m3 gedeckt, 2.5 m tief nur Schweinegülle Gülle Prallteller Mist Einarbeitung 1 d LN: 40.54 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 4500 40 4000 35 3500 31 3000 27 2500 22 2000 18 1500 13 1000 9 500 4 0 0 GZ R1 R2 R6 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Gül l el a ger 1 Schwi mmfol i e Schl epps chl a uch Wert kleiner als GZ R7 R8 mi t Gül l eka na l / genei gten Emi s s i ons Sei tenmi ndernde wä nden / Ma s s na hmen Meta l l Aus l a uf s pa l tenboden R10 Chemi ewä s cher R12 Ma s s na hmenPa ket E* + Ma s s na hmen- Gül l el a ger 1 Schwi mmPa ket E* fol i e + ti efe Injekti on Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 0 2662 731 731 0 827 827 0 0 2662 157 157 0 1031 1031 0 0 2662 731 731 0 579 579 0 0 2129 731 731 0 1016 1016 0 0 1797 731 731 0 1135 1135 0 0 1464 731 731 0 400 400 0 0 290 731 731 0 1363 1363 0 0 290 157 157 0 313 313 0 Total Tierproduktion 4219 3850 3971 3876 3662 2594 2384 761 Emissionen relativ zu GZ 100% 91% 94% 92% 87% 61% 57% 18% * E= Auslauf-Emissionsminderung + Chemiewäscher + mit Güllekanal / geneigten Seitenwänden / Metallspaltenboden + Verneblung + impulsarme Zuluftführung Abbildung 42: Resultate der Berechnungen für den Schweinebetrieb C1, berechnet mit dem kantonal angepassten Modell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen 54 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.14.1. Erläuterungen Labelställe produzieren gemäss Agrammon keinen Mist, sondern nur Gülle. Massnahmen beim Mistlager oder der Mistausbringung bringen somit nichts. Ein offenes Güllelager mit Schweinegülle emittiert ziemlich stark, so dass Abdecken sicherlich sinnvoll ist. Eine Schwimmfolie als Abdeckung reduziert die Lageremissionen um 80% (SHL, 2010c), wirkt somit fast gleich effizient wie eine feste Abdeckung und müsste optisch unauffällig sein. Laut Massnahmenplan des Kantons Schaffhausen müssen offene Schweinegüllelager abgedeckt werden. (IKL, 2010) Die grössten Emissionen stammen aus Stall und Laufhof. Mit vielen Massnahmen können diese um einen sehr grossen Teil reduziert werden (R10). Das erfordert aber bauliche Änderungen und ist somit vor allem für Neubauten denkbar. Ein Chemiewäscher alleine reduziert die Stallemissionen auch schon um knapp 50% 5. Kombiniert mit der Abdeckung des Güllelagers und einer Ausbringung mittels Schleppschlauch können die Gesamtemissionen um über die Hälfte gesenkt werden. Der Einsatz von Schleppschlauch-Verteilern lohnt sich bei Labelställen vor allem dann, wenn im Stall und im Laufhof Reduktionsmassnahmen vorgenommen werden und somit mehr Stickstoff in den Hofdünger geht. Die Ausbringung der Gülle mittels tiefer Injektion reduziert die Ausbringemissionen um 80% statt 30% wie beim Schleppschlauch. (SHL, 2010c) Für einen Betrieb, der fast ausschliesslich Ackerland und kein Grasland besitzt, wäre diese Art von Gülleausbringung vorteilhaft, wenn die Bodenbeschaffenheit geeignet ist. Das Minderungspotential eines Schweinestalls ist sehr gross (vgl. R12), es gibt viele Massnahmen, die (vor allem) bei Neubauten umgesetzt werden können. 5.14.2. Empfehlungen • Ungedeckte Schweinegüllelager müssen abgedeckt werden (Vgl. Massnahme C1 im Massnahmenplan (IKL, 2010)), am besten feste Abdeckung, Schwimmfolie, oder eine Blähtonkugel-Schwimmschicht verwenden • Bei Labelställen müssen vor allem die Stall- und Laufhofemissionen gesenkt werden. • Schleppschlauch lohnt sich am meisten in Kombination mit Reduktionsmassnahmen in Stall und Laufhof • Kaltställe oder Labelställe mit Offenfront bringen ebenfalls eine merkliche Reduktion- (für ausführlichere Resultate mit Kaltställen vgl. Kapitel 5.15.1). • Ein Chemiewäscher alleine bringt schon sehr grosse Reduktionen, es muss jedoch beachtet werden, dass bei Labelställen nur ca. 50% der Stallemissionen geführt abgeleitet werden können, da die andere Hälfte der Stallemissionen im Laufhof anfällt, die Effektivität des Wäschers ist somit nicht so gross wie in einem Stall ohne Auslauf. • Ein Chemiewäscher macht nur Sinn bei geführten Emissionen aus zwangsbelüfteten Ställen 5 Korrekturfaktor Chemiewäscher: -90%, da jedoch bei einem Labelstall ca. die Hälfte der Emissionen im Auslauf anfallen, können diese nicht über die Abluftreinigung reduziert werden. (SHL, 2010d, S. 12) 55 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.15. C2 Schweinebetrieb Tabelle 13: die wichtigsten Betriebsdaten des Schweinebetriebs C2 C2 Schweinebetrieb 34 säugende Sauen, 104 Galtsauen, 500 Ferkel, abgesetzt (75 GVE) Labelstall, mit Mehrflächenbucht und Auslauf Keine E-Massnahmen 26 Mastschweine (4 GVE) Durchmast, NPr-Futter Labelstall, mit Mehrflächenbucht und Auslauf Keine E-Massnahmen Gülle 560 m3 gedeckt, 2.5 m tief nur Schweinegülle Mist 0% direkt ausgebracht 0% gedeckt gelagert Gülle Prallteller Mist Einarbeitung 1 d LN: 40 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 3000 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 38 2500 32 2000 25 1500 19 1000 13 500 6 0 0 GZ R1 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Wert kleiner als GZ R2 R3 R4 R5 Ka l ts ta l l + mi t mi t Gül l eka na l / Gül l eka na l / La bel s ta l l Ka l ts ta l l + genei gten Emi s s i ons genei gten mi t Aus l a uf Emi s s i ons Sei tenmi ndernde Sei tenals mi ndernde wä nden / Ma s s na hmen wä nden / Offenfront / Ma s s na hmen Meta l l Aus l a uf Meta l l Ka l ts ta l l Aus l a uf s pa l tens pa l tenboden boden R6 R15 Chemi ewä s cher Ma s s na hmenPa ket E* ohne Chemi ewä s cher Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 0 1891 65 65 0 749 749 0 0 1323 65 65 0 951 951 0 0 1512 65 65 0 884 884 0 0 1059 65 65 0 1046 1046 0 0 1276 65 65 0 968 968 0 0 893 65 65 0 1105 1105 0 0 1040 65 65 0 446 446 0 0 684 65 65 0 1179 1179 0 Total Tierproduktion 2705 2340 2462 2170 2310 2063 1551 1929 Emissionen relativ zu GZ 100% 87% 91% 80% 85% 76% 57% 71% Emissionen relativ zu R1 100% 93% 88% * E= Auslauf-Emissionsminderung + Chemiewäscher + mit Güllekanal / geneigten Seitenwänden / Metallspaltenboden + Verneblung + impulsarme Zuluftführung Abbildung 43: Resultate der Berechnungen für den Betrieb C2, berechnet mit dem kantonal angepassten Modell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen. Gelb markierte Reduktionsmassnahmen sind Szenarien mit Kaltstall statt normalem Labelstall. 56 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.15.1. Erläuterungen Ein Kaltstall, oder ein Labelstall mit Auslauf als Offenfront hat im Vergleich zum normalen Labelstall 13% weniger NH3-Emissionen (R1). Die emissionsmindernden Massnahmen reduzieren die Stallemissionen zusätzlich um etwa den gleichen Anteil wie beim normalen Labelstall. Ein Offenoder Kaltstall ist also zu bevorzugen. Beim Kaltstall bewirken einige Reduktionsmassnahmen, dass die Ausbringemissionen ungefähr gleich gross werden wie die Stall- und Laufhof-Emissionen. Dann wird eine Reduktionsmassnahme bei der Gülleausbringung sehr wirkungsvoll im Bezug auf die Gesamtemissionen (Vgl. R3, R5). Weiter gelten die gleichen Schlussfolgerungen wie für den Betrieb C1 (vgl. 5.14). Die Anteile an den Gesamtemissionen der verschiedenen Emissionsstufen sind bei beiden Betrieben ungefähr gleich gross. Einzig die Lageremissionen sind bei diesem Betrieb kleiner, weil das gesamte Güllelager als fest abgedeckt angenommen wurde. Die anderen Parameter des Grundzustands waren jedoch übereinstimmend mit Betrieb C1 und so kann daraus geschlossen werden, dass die verschiedenen Kategorien bei den Schweinen keinen grossen Einfluss auf die Verteilung der Emissionen hat. Für einen Ferkelbetrieb gelten die gleichen Erkenntnisse wie für einen Mastschweinebetrieb. 5.15.2. Empfehlungen • ein Kaltstall oder ein Labelstall mit Auslauf als Offenfront ist zu bevorzugen • beim Einsatz von emissionsmindernden Massnahmen im Stall sollten auch die Ausbringemissionen reduziert werden 57 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.16. D1 Geflügelbetrieb Tabelle 14: die wichtigsten Betriebsdaten des Geflügelbetriebs D1 D1 Geflügelbetrieb 18'000 Legehennen (180 GVE) Weidezugang Kotbandentmistung ohne Kotbandtrocknung, Entmistung 3-4 mal pro Monat Tränkenippel Keine Abluftreinigung Gülle Kein Lager Spielt keine Rolle, weil bei Geflügel keine Gülle anfällt Mist 12% direkt ausgebracht 100% abgedeckt Gülle Prallteller Spielt keine Rolle, weil bei Geflügel keine Gülle anfällt Mist Einarbeitung 1 d LN: 26.42 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 6000 33 5000 28 4000 22 3000 17 2000 11 1000 6 0 0 GZ R1 R3 R5 R7 R8 V1 V2 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch kei n Wei dezuga ng Chemi ewä s cher Wert kleiner als GZ 50% di rekt Kotgrube weni ger a l s 2 a us ge 50% di rekt Mi s t oder Bodenma l pro a us gei nnerha l b 4 h bra chter Mi s t ha l tung s ta tt Mona t bra chter Mi s t ei ngea rbei tet + Mi s t 1 h + Kotba ndentmi s ten Chemi es ta tt 12% s ta tt 1 d entmi s tung s ta tt 3-4 ma l wä s cher Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 557 1728 807 0 807 434 0 434 0 1728 912 0 912 491 0 491 557 173 807 0 807 434 0 434 557 1728 459 0 459 463 0 463 557 1728 807 0 807 193 0 193 557 173 459 0 459 51 0 51 557 3456 579 0 579 312 0 312 557 2592 693 0 693 373 0 373 Total Tierproduktion 3526 3131 1971 3206 3285 1240 4904 4215 Emissionen relativ zu GZ 100% 89% 56% 91% 93% 35% 139% 120% Abbildung 44: Resultate der Berechnungen für den Betrieb D1, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 58 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.16.1. Erläuterungen Die effektivste Massnahme bei Geflügel überhaupt ist die Kotbandentmistung. Bodenhaltung oder Kotgrube bewirken doppelt so hohe Stallemissionen wie die Kotbandentmistung. Die Kotbandentmistung kann jedoch nicht bei jeder Geflügelkategorie eingesetzt werden. Bei Legehennen sollte sie aber auf jeden Fall zur Anwendung kommen. Das Entmistungsintervall spielt eine sehr grosse Rolle. Je häufiger entmistet wird, umso kleiner werden die Stallemissionen, wobei die Differenzen sehr gross sind (Vgl. V2 mit GZ) Die Kotbandtrocknung hat eine zusätzliche Reduktion der Stallemissionen von 60% zur Folge, was in diesem Fall die Gesamtemissionen um ca. 30% sinken lässt, ohne dass eine andere Massnahme ergriffen werden muss. Die Freilaufhaltung erhöht die Gesamtemissionen, weil im Stall keine Reduktion stattfindet (verschmutzte Fläche ist im Stall immer noch gleich gross, (SHL, 2010c)) Die Weideemissionen sind aber nicht übermässig hoch. Ein Wäscher (Bio oder Chemie) reduziert die Stall- und Laufhof-Emissionen beträchtlich. Der Chemiewäscher erhöht ausserdem die Lager- und Ausbringemissionen nicht, weil der Stickstoff im Wäscher aus dem System austritt und somit für nachfolgende Schritte nicht mehr verfügbar ist. Das ist natürlich auch ein Nachteil, weil dann weniger Stickstoff für die Düngung zur Verfügung steht. Die Lageremissionen sind schwierig zu senken. Es ist auf jeden Fall der gesamte Geflügelkot bzw. -mist abzudecken. Die Emissionen zusätzlich senken kann man, in dem die Menge des direkt ausgebrachten Mists oder Kots erhöht wird. 6 Die Gesamtemissionen können dadurch aber nicht sehr stark reduziert werden (Vgl. R5). Die Einarbeitung ist der wichtigste Faktor bei der Ausbringung. Es gilt: je schneller desto besser, und zwar nichtlinear - in den ersten Stunden nach der Ausbringung kann am meisten bewirkt werden (Abbildung 25, S.24). Auch Geflügelställe haben ein hohes Reduktionspotential, wenn Wäscher und rasche Einarbeitung umgesetzt wird (Vgl. R8). 5.16.2. Empfehlungen • Wenn immer möglich Kotbandentmistung mit Kotbandtrocknung einsetzen • häufige Kotbandentmistung • Wäscher haben sehr hohes Reduktionspotential • Kot- oder Mistlager unbedingt abdecken • ausgebrachten Kot oder Mist sofort einarbeiten 6 Unter der Bedingung, dass der ausgebrachte Geflügelmist schnell eingearbeitet wird 59 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.17. D1a Geflügelbetrieb mit Mastpoulets statt Legehennen Tabelle 15: die wichtigsten Betriebsdaten des Geflügelbetriebs D1a D1a Geflügelbetrieb 18'000 Mastpoulets (72 GVE) Weidezugang Bodenhaltung Tränkenippel, keine Abluftreinigung Gülle Kein Lager Spielt keine Rolle, weil bei Geflügel keine Gülle anfällt Mist 12% direkt ausgebracht 100% abgedeckt Gülle Prallteller Spielt keine Rolle, weil bei Geflügel keine Gülle anfällt Mist Einarbeitung 1 d LN: 26.42 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof 2400 33 2000 28 1600 22 1200 17 800 11 400 6 Weide 0 0 GZ R1 R3 R5 R7 R8 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd* kei n Wei dezuga ng Chemi ewä s cher Wert kleiner als GZ Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest Total Tierproduktion 50% di rekt a us ge 50% di rekt Mi s t a us gei nnerha l b 4 h bra chter Mi s t bra chter Mi s t ei ngea rbei tet + Mi s t 1 h + Chemi es ta tt 12% s ta tt 1 d wä s cher 104 972 197 0 197 628 0 628 0 972 205 0 205 653 0 653 104 97 197 0 197 628 0 628 104 972 112 0 112 643 0 643 104 972 197 0 197 279 0 279 104 97 112 0 112 71 0 71 1902 1830 1027 1831 1553 385 Emissionen relativ zu GZ 100% 96% 54% 96% 82% * Mastpoulets werden nur mit Bodenhaltung gehalten, deshalb Bodenhaltung statt Kotbandentmistung 20% Abbildung 45: Resultate der Berechnungen für den Betrieb D1a, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen 60 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.17.1. Erläuterungen Der Betrieb D1a ist ein fiktiver Betrieb, dessen Daten denjenigen des Geflügelbetriebs D1 entsprechen, nur dass er statt Legehennen Mastpoulets hält. Somit ist auch die Aufstallung Bodenhaltung statt Kotbandentmistung (Mastpoulets werden nur mit Bodenhaltung gehalten). Mastpoulets erzeugen knapp die Hälfte der Gesamtemissionen der Legehennen (haben aber auch nur 40% der GVE von Legehennen). Die Anteile der Emissionen der verschiedenen Stufen an den Gesamtemissionen variieren jedoch: während der Anteil der Stall- und Laufhofemissionen bei beiden Geflügelkategorien ungefähr gleich gross ist, ist der Anteil der Lageremissionen bei Mastpoulets kleiner, derjenige der Ausbringemissionen grösser als bei Legehennen. Ein direkter Vergleich ist jedoch komplex. Wichtig scheint zu sein, dass die Verhältnisse der einzelnen Minderungsmassnahmen gegenüber dem Grundzustand ungefähr gleich bleiben. Das heisst, die einzelnen Massnahmen haben bei beiden Geflügelkategorien ähnliche Wirkung. Die schnellere Einarbeitung hat bei den Mastpoulets eine noch grössere Wirkung, da die Ausbringemissionen im Grundzustand prozentual höher sind als bei den Legehennen. 5.17.2. Empfehlungen • Wäscher haben sehr hohes Reduktionspotential • Kot- und Mistlager abdecken • ausgebrachten Kot oder Mist sofort einarbeiten, bringt hier noch mehr als bei Legehennen 61 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.18. D2 Milch-, Geflügel- und Schweinemastbetrieb Tabelle 16: die wichtigsten Betriebsdaten des Geflügel-, Milch- und Schweinemastbetriebs D2 D2 Geflügel-, Milch- + Schweinemastbetrieb 10 Mutterkühe + 10 Kälber (10 GVE) Laufstall mit Gülle und Mist Laufhof planbefestigt, keine Fütterung, 210 d/a Keine E-Massnahmen Weide 170 d/a, 16 h/d Gülle 240 m3 Nur Schweinegülle 82 Mastschweine (14 GVE) Konventioneller Stall Durchmast Keine E-Massnahmen 125 m3 Nur Schweinegülle Mist 12% Geflügelmist direkt ausgebracht 25% Rindermist direkt ausgebracht 100% Geflügelmist gedeckt gelagert 125 m3 Nur Rindergülle 2.5 m tief, 7-12 x Rühren pro Jahr, feste Abdeckung Gülle Prallteller 18'000 Mastpoulets (72 GVE) Bodenhaltung Tränkenippel Keine Weide Keine Abluftreinigung Mist Einarbeitung 1 d LN: 48.94 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 3000 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 2500 26 2000 21 1500 16 1000 10 500 5 0 0 GZ R1 R3 Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Gefl ügel : Chemi ewä s cher Wert kleiner als GZ R5 Schwei ne: Chemi ewä s cher + mi t Ei na rbei tung Gül l eka na l , genei gten Mi s t Sei teni nnerha l b 1 h wä nden und s ta tt 1 d Meta l l s pa l tenboden R6 R7 V1 V2 Schwei ne: Chemi ewä s cher Ei na rbei tung Mi s t i nnerha l b 1 h + Chemi ewä s cher Gefl ügel + Schwei ne: Chemi ewä s cher Schwei ne: La bel s ta l l Ei na rbei tung Mi s t i nnerha l b 3 d s ta tt 1 d Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 18 1257 164 54 110 1005 285 719 18 383 164 54 110 1005 285 719 18 1257 164 54 110 367 285 82 18 1101 164 54 110 1044 325 719 18 1112 164 54 110 1005 285 719 18 237 164 54 110 367 285 82 18 1419 164 54 110 943 224 719 18 1257 164 54 110 1382 285 1097 Total Tierproduktion 2443 1568 1805 2326 2297 785 2543 2821 Emissionen relativ zu GZ 100% 64% 74% 95% 94% 32% 104% 115% Abbildung 46: Resultate der Berechnungen für den Betrieb D2, berechnet mit dem kantonal angepassten Modell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 62 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.18.1. Erläuterungen Über 70% der Emissionen dieses Betriebes stammen vom Geflügel. Reduktionsmassnahmen haben den grössten Effekt, wenn im Geflügelstall reduziert wird. Ausserdem stammt somit der grösste Teil des Mists von den Mastpoulets. Damit ist klar, dass ein Schleppschlauchverteiler oder andere Massnahmen bei der Gülleausbringung keinen grossen Einfluss haben werden. Da sehr viel Geflügelmist vorhanden ist, gibt es bereits einen bemerkenswerten Unterschied zwischen der Einarbeitung des Mists innerhalb von drei, und innerhalb von einem Tag. Bei Rindermist ist dieser Unterschied nicht so gross, es entstehen deshalb oft nicht viel mehr Emissionen, wenn innerhalb von drei statt einem Tag eingearbeitet wird. Beim Geflügelmist gilt aber: eine Einarbeitung innerhalb von einem Tag kann die Ausbringemissionen des Mist bereits um über 50% senken im Vergleich zu keiner Einarbeitung7 (SHL, 2010b, S. 15). Ein Chemiewäscher hat - wie schon oft festgestellt - grosse Auswirkungen und somit ein hohes Reduktionspotential. Ausserdem ist die Abluftreinigung die einzige Reduktionsmassnahme, die in einem Mastpouletstall vorgenommen werden kann, da Mastpoulets ja nur mit Bodenhaltung gehalten werden können. Trotz dem kleinen Anteil (14%) der Gesamtemissionen der Schweine, können interessante Feststellungen gemacht werden: Obwohl bei R5 eine zusätzliche emissionsmindernde Massnahme (Güllekanal und Metallspaltenboden) eingesetzt wurde, sind die Gesamtemissionen höher, als, wenn diese Massnahme nicht genutzt wird (gilt nur in Kombination mit dem Chemiewäscher - die Massnahme alleine erzeugt allerdings eine Reduktion im Vergleich zum Grundzustand). Das erklärt sich mit dem Flussmodell: Durch die Massnahme im Stall steigen die Ausbringemissionen an. Die Massnahme alleine senkt die Stallemissionen um einen grösseren Teil, als die Ausbringemissionen ansteigen. Werden die Stallemissionen aber durch den Chemiewäscher massiv gesenkt (und die Ausbringemissionen beim Chemiewäscher ja nicht erhöht), können diese scheinbar in einem Stall ohne bestehenden Reduktionsmassnahmen um den gleichen Teil gesenkt werden, wie im Stall mit einer zusätzlichen Massnahme, nur dass beim Einsatz des Chemiewäschers alleine keine erhöhten Ausbringemissionen entstehen, was zu tieferen Gesamtemissionen führt. Hingegen muss beim Chemiewäscher das N-haltige Wasser speziell entsorgt werden. Ein Vergleich von konventionellem Stall zum Labelstall zeigt, dass in diesem Fall die Gesamtemissionen nicht stark steigen würden (V1), wenn der Labelstall statt dem konventionellen vorhanden ist. Ausserdem können die Emissionen ebenfalls um einige Prozent gesenkt werden mit dem Chemiewäscher. Im Moment (Oktober 2010) gibt es bezüglich dem Schweine-Labelstall Unterschiede zwischen Agrammon Basismodell und Agrammon mit den kantonalen Anpassungen. Deshalb bewirkt ein Labelstall mit Chemiewäscher im Basismodell die tieferen Gesamtemissionen als im kantonalen Modell. Das kantonale Modell entspricht aber eher der Wirklichkeit, womit dieser Punkt in den Berechnungen uninteressant wird. 5.18.2. Empfehlungen • Die möglichst rasche Einarbeitung ist bei einem Betrieb mit vorwiegend Geflügel eine der effektivsten Massnahmen 7 • Da Mastpoulets nur Bodenhaltung als Aufstallung haben, können die Emissionen nicht mit einer Kotbandentmistung reduziert werden. Deshalb wäre ein Wäscher die einzige Reduktionsmassnahme, um die hohen Stallemissionen einzudämmen 7 Bei Geflügelmist ist der Effekt der Emissionsminderung durch sofortige Einarbeitung beim Ausbringen im Vergleich zu Rindermist noch grösser (Vgl. Abbildung 25, S.22). Korrekturfaktoren der Ausbringemissionen bei Geflügelmist: -95% innerhalb von 1 Stunde, -80% innerhalb von 4 Stunden, -55% innerhalb von 1 Tag, -30% innerhalb von 3 Tagen (SHL, 2010c, S. 15) 63 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.19. D3 Milch- und Geflügelbetrieb Tabelle 17: die wichtigsten Betriebsdaten des Mischbetriebs mit Mastpoulets D3 D3 Milch- und Geflügelbetrieb 22 Milchkühe (22 GVE) Milch: 8800 kg / Jahr Heu, Mais- und Grassilage Anbindestall mit Gülle & Mist Keine E- Massnahmen Laufhof: 100d/a, keine Fütterung, planbefestigt Weide: 150 d/a, 2.5 h/d Gülle 120 m3 2.2 m Feste Abdeckung Nur Rindergülle 2 Aufzuchttiere Laufstall mit Tiefstreu oder Tretmist Keine E- Massnahmen Kein Laufhof Keine Weide 3 405 m 3m Natürliche Schwimmschicht Nur Rindergülle Gülle Prallteller Keine Gärgülle Verdünnung 1:3, Ausbringmenge:45 m3/ha⋅Gabe 18'000 Mastpoulets (72 GVE) Kein Weidezugang Bodenhaltung Tränkenippel Keine Abluftreinigung Mist 30% Geflügelmist direkt ausgebracht 100% Geflügelmist gedeckt gelagert 25% Rindermist direkt ausgebracht Mist Einarbeitung 1 d (30% 4 h, 70% 1 d) (30% / 70% Sommer/Winter) LN : 48.19 ha kg N/Jahr*GVE 32 kg N/Jahr 3000 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 2500 27 2000 21 1500 16 1000 11 500 5 0 0 GZ R1 R2 R7 R8 R9 V2 VB Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Grundzus ta nd, Ba uges uch Bi owä s cher Chemi ewä s cher Wert kleiner als GZ Mi s t i nnerha l b 1 Mi s t 1 h + Stunde s ta tt 4 Gül l el a ger 2 h (30%) + 1 fes t Ta g (70%) a bgedeckt ei na rbei ten Mi s t 1 h + Gül l el a ger 2 Wa s s erfes t Zus ta nd vor behä l ter s ta tt a bgedeckt + Ba uges uch Trä nkeni ppel Chemi ewä s cher Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 5 1090 458 180 278 829 152 677 5 410 487 180 306 925 152 773 5 215 458 180 278 829 152 677 5 1090 458 180 278 249 152 97 5 1090 318 40 278 288 192 97 5 215 318 40 278 288 192 97 5 1284 450 180 269 801 152 649 6 118 294 180 113 276 150 125 Total Tierproduktion 2382 1826 1507 1802 1700 826 2541 693 Emissionen relativ zu GZ 100% 77% 63% 76% 71% 35% 107% 29% Abbildung 47: Resultate der Berechnungen für den Betrieb D3, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 64 5 Möglichkeiten zur Emissionsreduktion an Beispielen von Referenzbetrieben 5.19.1. Erläuterungen Eine Tierbestandsaufstockung um 18'000 Mastpoulets ist eine grössere Veränderung und erhöht die Gesamtemissionen natürlich beträchtlich (vgl. VB vs. GZ: ca. dreimal höhere Emissionen danach). Wie auch schon in D2 erwähnt (Kapitel 5.18), ist die Abluftreinigung die einzige Möglichkeit, die hohen Stallemissionen von Mastpoulets zu senken. Diese ist dann jedoch sehr effektiv (R1, R2). Eine zweite, bereits mehrmals erwähnte Massnahme, welche bei Geflügel sehr viel bringt, ist die möglichst rasche Einarbeitung des Mists. Das ungedeckte Güllelager des Milchviehstalls hat auf die Gesamtemissionen keine grossen Auswirkungen mehr, es senkt sie um einige Prozent, wenn es abgedeckt wird, statt nur eine natürliche Schwimmschicht zu haben. 5.19.2. Empfehlungen • Tränkenippel sind hinsichtlich der Emissionen immer zu bevorzugen • Wäscher können die Emissionen sehr stark eindämmen • Mist möglichst rasch einarbeiten • Massnahmen primär beim Geflügel ergreifen 65 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 5.20. Zusammenfassung der Resultate, die wirkungsvollsten Massnahmen zur erfolgreichen NH3-Reduktion im Überblick In der nachfolgenden Auflistung sind die Resultate aus den Einzelbetriebsberechnungen und einige zusätzliche Hinweise zusammengefasst. 5.20.1. Hofdüngerausbringung • Schleppschlauch- und insbesondere Schleppschuhverteiler sind effektiv, wenn hauptsächlich Gülle produziert wird • Schleppschuh, Gülledrill oder Tiefeninjektion sind noch effektiver als ein Schleppschlauch • Bei Betrieben mit Schleppschlauchverteilern muss beachtet werden, dass schon im Grundzustand eine erhebliche Reduktion der maximal möglichen Gesamtemissionen vorliegt. • Einarbeitung des Mists innerhalb weniger Stunden, vor allem an warmen Tagen 5.20.2. Hofdüngerlager • Lageremissionen können vermieden werden, in dem die Lager abgedeckt werden • Für Güllelager ist eine feste Abdeckung die effektivste Variante, eine Schwimmfolie oder eine Blähton-Schwimmschicht ist ebenfalls sehr empfehlenswert • Die Abdeckung von Rindermist ist bei Betrieben mit viel Tiefstreu- oder Tretmist wirkungsvoll. Ansonsten ist diese Massnahme nicht sehr effektiv. • Geflügelmist soll abgedeckt werden (grösserer Effekt als bei Rindermist (SHL, 2010b, S. 13)). Das wird im Kanton Schaffhausen bereits verlangt, nebst den NH3-Emissionen auch wegen der Geruchsentwicklung von ungedecktem Geflügelkot. Als Abdeckung gilt ein geschlossener Behälter oder eine Folie (SHL, 2010b) • Mistlager könnten beschattet oder abgedeckt werden, um weniger Emissionen zu erzeugen (Keck & Schrade, 2010) 5.20.3. Rindvieh • verschmutzte Flächen möglichst klein halten • möglichst keine Fütterung im Laufhof, ausser wenn der Laufhof mehrmals pro Tag gereinigt wird • in Stallsystemen integrierte Laufhöfe mehrmals täglich reinigen • bei Ställen mit Tiefstreu oder Tretmist: rasche Einarbeitung des Mists, weil die Lager- und Ausbringemissionen nur vom Mist ausgehen • bei Ställen mit Vollgülleproduktion: Ausbringemissionen durch bodennahe Verteilsysteme wie Schleppschlauch- oder Schleppschuh-Verteiler reduzieren 5.20.4. Schweine • der grösste Teil der Emissionen entsteht im Stall und im Auslauf • es entsteht praktisch nur Gülle, somit sind bodennahe Gülleverteiler wirkungsvoll • keine ungedeckten Güllelager, da sich keine natürliche Schwimmschicht bildet • Wäscher haben ein sehr hohes Reduktionspotential • Kaltställe oder Ställe mit Auslauf als Offenfront reduzieren die Emissionen 5.20.5. Geflügel • wenn möglich Kotbandentmistung (mit Kotbandtrocknung) einsetzen • häufige Kotbandentmistung (mehrmals pro Woche) • Wäscher haben ein sehr hohes Reduktionspotential • Mist innerhalb weniger Stunden einarbeiten 66 6 Die effektivsten Massnahmen in Beispielbetrieben dargestellt 6. Die effektivsten Massnahmen in Beispielbetrieben dargestellt In diesem Kapitel werden vier fiktive Betriebe dargestellt, welche dazu dienen, die Auswirkungen der effektivsten Massnahmen für die jeweilige Tierkategorie aufzuzeigen. Es handelt sich um einen Milch-, einen Rindviehmast-, einen Schweinemast- und einen Legehennenbetrieb. Die Darstellungsart ist dieselbe wie bei den Berechnungen in Kapitel 5. 67 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 6.1. E1 Milch-Beispielbetrieb Tabelle 18: Betriebsdaten des Milch-Beispielbetriebs E1 E1 Milch-Beispielbetrieb 100 Milchkühe (100 GVE) Milch: 6500 kg / Jahr Laufstall mit Vollgülle Keine E- Massnahmen Laufhof: 270 d/a, planbefestigt, Fütterung ausschliesslich im Laufhof Weide: 180 d/a, 8.5 h/d Gülle 2000 m3 2.5 m Natürliche Schwimmschicht Nur Rindergülle Mist 0% Rindermist direkt ausgebracht Gülle Prallteller Häufige Ausbringung an besonders heissen Tagen Mist Keine Einarbeitung LN : 0 ha 6000 kg N/Jahr*GVE 60 kg N/Jahr 5000 50 4000 40 Stall + Laufhof 3000 30 Weide 2000 20 1000 10 Ausbringung Lagerung 0 0 GZ Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Grundzus ta nd, Vol l gül l e, na türl i che Schwi mms chi cht, Fütterung i m La ufhof R1 R2 R3 R4 Vol l gül l e + fes te Abdeckung Vol l gül l e + fes te Abdeckung + kei ne Fütterung La ufhof Vol l gül l e + fes te Abdeckung + kei ne Fütterung La ufhof + Verdünnung 1:3 s ta tt 1:1 R5 Vol l gül l e + Vol l gül l e + fes te fes te Abdeckung + Abdeckung + kei ne kei ne Fütterung Fütterung La ufhof + La ufhof + Verdünnung Schl epp1:3 + Schl epps chl a uch s chl a uch Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 98 2962 1051 1051 0 1147 1147 0 98 2962 175 175 0 1667 1667 0 98 1462 175 175 0 2556 2556 0 98 1462 175 175 0 1840 1840 0 98 1462 175 175 0 1789 1789 0 98 1462 175 175 0 1288 1288 0 Total Tierproduktion 5259 4902 4291 3576 3525 3024 Emissionen relativ zu GZ 100% 93% 82% 68% 67% 58% Abbildung 48: Resultate der Berechnungen für den Beispiel-Betrieb E1, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 68 6 Die effektivsten Massnahmen in Beispielbetrieben dargestellt 6.2. E2 Rindvieh-Beispielbetrieb Tabelle 19: Betriebsdaten des Rindvieh-Beispielbetriebs E2 E2 Rindvieh-Beispielbetrieb 100 Mastrinder (40 GVE) Laufstall mit Tretmist Keine E- Massnahmen Laufhof: 140d/a, planbefestigt, Fütterung ausschliesslich im Laufhof Keine Weide Gülle 120 m3 2.5 m Natürliche Schwimmschicht Nur Rindergülle Mist 0% Rindermist direkt ausgebracht Gülle Prallteller Häufige Ausbringung an besonders heissen Tagen Mist Keine Einarbeitung LN : 0 ha kg N/Jahr*GVE 50 kg N/Jahr 2000 1800 45 1600 40 Ausbringung 1400 35 Lagerung 1200 30 Stall + Laufhof 1000 25 800 20 600 15 400 10 200 5 0 0 Weide GZ Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest R1 Grundzus ta nd, Tretmi s t, na türl i che Schwi mms chi cht, Fütterung La ufhof R2 Tretmi s t + Tretmi s t + Mi s t Mi s t i nnerha l b 3 d i nnerha l b 1 d ei ngea rbei tet ei ngea rbei tet R3 R4 R5 Tretmi s t + Mi s t 1 d + kei ne Fütterung La ufhof Tretmi s t + Mi s t 1 h + kei ne Fütterung La ufhof V1 V2 Tretmi s t + Tretmi s t + Tretmi s t + kei ne Mi s t Mi s t 1 h + Ei na rbei tung i nnerha l b 1 h 100% di rekt + 100% di rekt ei ngea rbei tet a us gebra cht a us gebra cht 0 681 412 63 349 454 62 393 0 681 412 63 349 337 62 275 0 681 412 63 349 317 62 255 0 416 526 63 463 339 0 339 0 416 526 63 463 52 0 52 0 681 412 63 349 101 62 39 0 681 63 63 0 155 62 94 0 681 63 63 0 997 62 935 Total Tierproduktion 1547 1430 1410 1280 993 1194 900 1741 Emissionen relativ zu GZ 100% 92% 91% 83% 64% 77% 58% 113% Abbildung 49: Resultate der Berechnungen für den Beispiel-Betrieb E2, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 69 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 6.3. E3 Schweine-Beispielbetrieb Tabelle 20: Betriebsdaten des Schweine-Beispielbetriebs E3 E3 Schweine-Beispielbetrieb 100 Mastschweine (17 GVE) 155 g RP/kg, 13.5 MJ VES/kg Labelstall Keine E-Massnahmen Gülle 100 m3 2.5 m ungedeckt Nur Schweinegülle Mist 0 % Schweinemist direkt ausgebracht Gülle Prallteller Manchmal Ausbringung an besonders heissen Tagen Mist Keine Einarbeitung LN : 0 ha kg N/Jahr*GVE 47 kg N/Jahr 800 700 41 600 35 Lagerung 500 29 Stall + Laufhof 400 24 Weide 300 18 200 12 100 6 0 0 Ausbringung GZ R1 R2 R3 R4 R5 R10 R16 konventi onel l er Sta l l s ta tt La bel s ta l l , Gül l e ungedeckt NPr-Futter + konventi onel l + fes te Abdeckung + Chemi ewä s cher + Schl epps chl a uch Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Grundzus ta nd, La bel s ta l l , Gül l e ungedeckt NPr-Futter (155 g/kg s ta tt 170 g/kg bei Durchma s t) NPr-Futter + Gül l el a ger fes te Abdeckung NPr-Futter + fes te Abdeckung + Bi owä s cher NPr-Futter + NPr-Futter + fes te fes te Abdeckung + Abdeckung + Bi owä s cher + Chemi eSchl eppwä s cher s chl a uch Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 0 442 117 117 0 139 139 0 0 394 117 117 0 120 120 0 0 394 12 12 0 157 157 0 0 256 12 12 0 206 206 0 0 217 12 12 0 94 94 0 0 256 12 12 0 144 144 0 0 221 117 117 0 218 218 0 0 20 12 12 0 159 159 0 Total Tierproduktion 698 631 563 474 322 412 556 191 100% 90% 81% 68% 46% 59% 80% 27% Emissionen relativ zu GZ Abbildung 50: Resultate der Berechnungen für den Beispiel-Betrieb E3, berechnet mit dem Basismodell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 70 6 Die effektivsten Massnahmen in Beispielbetrieben dargestellt 6.4. E4 Geflügel-Beispielbetrieb Tabelle 21: Betriebsdaten des Geflügel-Beispielbetriebs E4 E4 Geflügel-Beispielbetrieb 1000 Legehennen (10 GVE) Bodenhaltung, Weidezugang Wasserbehälter Gülle Keine Gülle Mist 12% direkt ausgebracht 0% gedeckt gelagert Gülle Keine Gülleproduktion Mist Keine Einarbeitung LN : 0 ha kg N/Jahr*GVE kg N/Jahr 400 40 350 35 Ausbringung 300 30 Lagerung 250 25 Stall + Laufhof 200 20 Weide 150 15 100 10 50 5 0 0 GZ Alle Angaben in kg N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ R1 Grundzus ta nd, Bodenha l tung, Wa s s erbehä l ter, Wei deha l tung R2 R3 R4 R5 R7 R9 Kotba ndentmi s tung + Kotba ndKotba ndKotba ndKotba ndentmi s tung (3entmi s tung + entmi s tung + Trä nkeni ppel Bodenentmi s tung + + gedeckt 4 x pro Trä nkeni ppel Trä nkeni ppel ha l tung + Trä nkeni ppel gel a gert + Mona t) + + Chemi e+ gedeckt Trä nkeni ppel + Bi owä s cher Ei na rbei tung Trä nkeni ppel wä s cher gel a gert 1d Kotba ndentmi s tung + Trä nkeni ppel + gedeckt gel a gert + Ei na rbei tung 1 h + Chemi ewä s cher Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 31 288 33 0 33 21 0 21 31 240 43 0 43 28 0 28 31 96 75 0 75 48 0 48 31 29 90 0 90 57 0 57 31 10 75 0 75 48 0 48 31 96 45 0 45 53 0 53 31 96 45 0 45 24 0 24 31 10 45 0 45 3 0 3 Total Tierproduktion 372 342 250 207 163 225 196 88 100% 92% 67% 56% 44% 60% 53% 24% Emissionen relativ zu GZ Abbildung 51: Resultate der Berechnungen für den Beispiel-Betrieb E4, berechnet mit dem kantonal angepassten Modell von Agrammon. GZ = Grundzustand, R = Reduktionsmassnahmen, V = Vergleichsszenarien. 71 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 7. Kostenabschätzung Das Ziel des Kapitels über die Kostenabschätzung ist, einen Überblick der ungefähren Investitionskosten verschiedener Minderungsmassnahmen zu erhalten. Die Zahlen stammen teilweise aus älteren Quellen und könnten deshalb nicht mehr dem Stand von heute entsprechen. Trotzdem kann damit ein Grundgefühl erhalten werden, welche Massnahmen eher teuer und welche billig zu realisieren sind. Es wurde bewusst auf die Erwähnung der Jahreskosten jeder Massnahme verzichtet, welche aus Abschreibungen, Reparaturen, Versicherungen und Zinsen resultiert, da zum Teil die zusätzlichen Kosten, teilweise jedoch auch die Kosten gesamter Anlagen inklusive der mindernden Massnahme vorhanden sind. So würde ein Vergleich der Jahreskosten - einerseits einer ganzen Anlagen, andrerseits nur eines bestimmten Teils - das Verständnis eher erschweren, als den angestrebten Überblick zu verschaffen. 7.1. Kosten von Massnahmen im Stall Die Zahlen dieses Kapitels wurden der FAT-Publikation "Ammoniak: Emissionsminderung" (Zimmermann, Hausheer, & Pfefferli, 1997) entnommen. Kosten der 7.1.1. Laufstall Milchkühe Bei den Minderungsmassnahmen im Rindviehstall handelt es sich um Berechnungen an einem Boxenlaufstall für Milchkühe mit Vollgülle-System. Für den Tiefstreu-Laufstall und den Anbindestall sind kaum Massnahmen bekannt und bei der Rindviehmast sei die Wirksamkeit der Massnahmen gering (Zimmermann, Hausheer, & Pfefferli, 1997). Tabelle 22: Kosten von Massnahmen im Boxenlaufstall für Ein- und Neubau. Die Kosten pro Platz stammen aus einer Berechnung mit 40 Plätzen (Quelle: FAT (Zimmermann, Hausheer, & Pfefferli, 1997)). Investitionskosten pro Platz bei Einbau (Fr.) Massnahme Investitionskosten pro Platz bei Neubau (Fr.) Optimiertes Schiebersystem mit ebenem Boden mit geneigtem Boden Schiebersystem mit Sprayer 12131) 1200 2) 1200 1) 68 2279 Fütterungsbuchten 72 75 1511 mit geneigtem Boden 2) 75 2) 3) mit ebenem Boden 1) 751) Ausgangssituation: Festboden Ausgangssituation: Spaltenboden 188 3) Zusätzlicher Güllelagerraum nötig (nicht bewertet) 7 Kostenabschätzung 7.1.2. Mastschweinestall Tabelle 23: Kosten von Massnahmen im Mastschweinestall für Ein- und Neubau Die Kosten pro Platz stammen aus einer Berechnung mit 120 Plätzen (Quelle: FAT (Zimmermann, Hausheer, & Pfefferli, 1997)). Massnahme bei Teil- oder Vollspaltenboden Investitionskosten pro Platz bei Einbau (Fr.) Investitionskosten pro Platz bei Neubau (Fr.) Buchtengestaltung Vollspaltenboden1) 107 --- Vollspaltenboden 254 254 Teilspaltenboden 254 254 Vollspaltenboden 295 275 Teilspaltenboden 148 144 170 100 54 0 Spülsystem Schiebersystem Biowäscher Impulsarme Zuluftführung 1) Umbau in einen Teilspaltenboden. Nicht inbegriffen ist die für ein einwandfreies Funktionieren erforderliche Tierbestandsreduktion um 20% 7.1.3. Zuchtschweinestall Tabelle 24: Kosten von Massnahmen im Zuchtschweinestall für Ein- und Neubau Die Kosten pro Platz stammen aus einer Berechnung mit 30 Plätzen (Quelle: FAT (Zimmermann, Hausheer, & Pfefferli, 1997)). Massnahme Investitionskosten pro Platz bei Einbau (Fr.) Investitionskosten pro Platz bei Neubau (Fr.) Spülsystem 1360 1360 Schiebersystem 1476 1476 Reduzierte Güllefläche im Kanal 1679 1559 Biowäscher 927 347 Impulsarme Zuluftführung 203 0 Die Kosten der Massnahmen sind im Zuchtschweinestall viel höher als im Mastschweinestall weil die Tierbestandgrösse sehr viel kleiner ist bei den Zuchtschweinen. 73 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 7.2. Kosten von Massnahmen bei der Hofdüngerlagerung Massnahme bei der Hofdüngerlagerung ist die Abdeckung von Güllebehältern. 7.2.1. Güllebehälter-Abdeckungen Tabelle 25: Investitionskosten von Güllebehälter mit unterschiedlichen Abdeckungen beim Neubau eines StahlEmail-Güllesilos, Vergleich mit einer gedeckten Güllegrube. In Klammer sind die Kosten der Abdeckung (Quelle: FAT (Dux, Van Caenegem, Steiner, & Kaufmann, 2005)) Investitionskosten Güllebehälter Grösse A (Fr.) Investitionskosten Güllebehälter Grösse B (Fr.) Grösse A1) Grösse B1) Güllesilo Stahl-Email offen 52'136 (---) 73'590 (---) D = 12 m H = 4.5 m V = 509 m3 D = 16 m H = 4.5 m V = 905 m3 Güllesilo mit Schwimmfolie 62'201 (10'065) 89'512 (15'922) D = 12 m H = 4.5 m V = 509 m3 D = 16 m H = 4.5 m V = 905 m3 Güllesilo mit schwimmendem Holzteller (Selbstbau) 58'906 (6'770) Güllesilo mit BlähtonkugelSchwimmschicht2) 54'432 (2'296)3) 77'671 (4'082)4) D = 12 m H = 4.5 m V = 509 m3 D = 16 m H = 4.5 m V = 905 m3 Güllesilo mit Zeltdach 68'046 (20'046) 94'221 (26'200) D = 11 m H = 4.5 m V = 428 m3 D = 15 m H = 4.5 m V = 795 m3 Güllesilo mit Kegeldach und Gitterfolie (Selbstbau) 56'553 (8'553) Geschlossene, runde UnterflurGüllegrube aus Beton 75'863 System 1) D=Innendurchmesser, H=Innenhöhe, V=Volumen Nur für Güllelager ohne natürlicher Schwimmschicht geeignet (Dux, Van Caenegem, Steiner, & Kaufmann, 2005) 2) 74 D = 12 m H = 4.5 m V = 509 m3 D = 11 m H = 4.5 m V = 428 m3 118'901 3) D = 12.5 m H = 3.5 m V = 430 m3 D = 17 m H = 3.5 m V = 794 m3 Jahreskosten für den Ersatz von Blähtonkugeln: Fr. 706.4) Jahreskosten für den Ersatz von Blähtonkugeln: Fr. 1255.- 7 Kostenabschätzung 7.3. Kosten von Massnahmen bei der Hofdüngerausbringung Massnahmen wie Verfahren der bodennahen Gülleausbringung sind mit Kosten verbunden, wogegen Einarbeitung des Mists oder der Verdünnung von Gülle mit Wasser primär ein Umstellen der landwirtschaftlichen Praxis zur Folge hat. Tabelle 26: Kosten von Massnahmen bei der Gülleausbringung (Quelle: ART-Bericht (Gazzarin & Albisser, 2010)). Ausbringverfahren, Fassgrösse, jährliche Ausbringmenge Vakuumfass, 5'000 l, 1'700 m3/a Mittlerer Anschaffungspreis (Fr.) Kosten pro m3 Gülle1) (Fr.) 20'000 1.72 20'000 1.52 31'000 1.40 Vakuumfass, 10'000 l, 4'000 m /a 43'000 1.42 9 m Schleppschlauchverteiler + Fass 5'000 l, 2'000 m3/a 43'000 2.95 9 m Schleppschlauchverteiler + Fass 5'000 l, 4'000 m3/a 43'000 1.75 12 m Schleppschlauchverteiler + Fass 6'000 l, 5'000 m3/a 48'000 1.57 12 m Schleppschlauchverteiler + Fass 12'000 l, 8'000 m3/a 85'000 1.54 3 Vakuumfass, 5'000 l, 2'000 m /a 3 Vakuumfass, 8'000 l, 3'000 m /a 3 1) Abschreibungen, Reparatur- und Wartungskosten der Maschine Beim Vergleich von Vakuumfass (Breitverteiler) und Schleppschlauch fällt auf, dass ein Schleppschlauch (30% Reduktion der Ausbringemissionen) gegenüber dem Breitverteiler erst ungefähr gleich tiefe Kosten pro ausgebrachter Güllemenge hat, wenn die doppelte Menge an Gülle mit dem gleich grossen Fass und Schleppschlauchverteiler ausgebracht wird. Das heisst, Schleppschlauchverteiler rentieren vor allem dann, wenn sie von mehreren Betrieben gemeinsam angeschafft und gebraucht werden. Weitere emissionsarme Ausbringverfahren wie Schleppschuh (50%), Schlitzdrill (60%) und Tiefeninjektion (80%) haben vermutlich noch höhere Kosten als das Schleppschlauch-Verfahren. 75 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 8. Umsetzbarkeit der Minderungsmassnahmen In diesem Abschnitt werden die in Kapitel 5 dargestellten Massnahmen auf ihre Umsetzbarkeit hin überprüft. Die Massnahmen werden geordnet nach Kategorie 1 und 2 gemäss UNECE-Leitfaden (UNECE, 2007) aufgeführt. Techniken der Kategorie 3 werden nicht erwähnt, da diese Kategorie definiert ist, als "Techniken, die sich als unwirksam erwiesen haben, oder aus praktischen Gründen vermutlich ausgeschlossen werden." (UNECE, 2007) 8.1. Ausbringung Die Ausbringung ist die letzte Stufe der Hofdüngerkette und macht in der Regel einen grossen Teil der Emissionen aus. Ohne eine Verringerung auf dieser Stufe besteht die Gefahr, dass ein grosser Teil der Verminderung im Stall oder bei der Hofdüngerlagerung zunichte gemacht wird. (UNECE, 2007) 8.1.1. Techniken der Kategorie 1 Wenn es um die Anschaffung von Geräten, wie emissionsarme Gülleverteiler geht, sind unter Umständen die Massnahmen auf grossen Betrieben kostenwirksamer als auf kleinen, weil die Kosten pro Einheit Emissionsminderung mit abnehmender Hofdüngermenge steigen. 8.1.1.1. Hangneigung und Schleppschlauchverteiler Die Einsatzmöglichkeit für Schleppschlauchverteiler wird durch die Hangneigung begrenzt. Gemäss einer Publikation der Agroscope, sind Schleppschlauchverteiler am Fass bis zu einer Hangneigung von 20%, solche mit Verschlauchung bis zu 30% einsetzbar. (Frick & Menzi, 1997) Um die Einsatzmöglichkeit von Schleppschlauchverteilern im Kanton Schaffhausen zu prüfen, wurde eine Analyse in einem Geoinformationssystem (GIS) gemacht. Vorhanden sind Daten zur Bodenbedeckung und Hangneigung in drei Stufen (0-18%, 18-35%, >35%). Alle Parzellen(-teile), welche eine Bodenbedeckung "Acker-Wiese-Weide" haben wurden mit der Hangneigung kombiniert, so dass die Gesamtfläche aller "Acker-Wiese-Weide"-Flächen mit der jeweiligen Hangneigungsstufe berechnet werden konnte. Die Resultate dieser Analyse sind in Tabelle 27 dargestellt. Tabelle 27: Anteil der Flächen mit Acker, Wiese oder Weide in Abhängigkeit der Hangneigung Hangneigung Anteil an Fläche mit Acker, Wiese oder Weide Anteil der Fläche mit Acker, Wiese oder Weide pro Parzelle* 0 - 18% 83% 67% 18 - 35% 14% 25% > 35% 3% 8% * Die Hangneigung einer einzelnen Parzelle wurde als Maximum der Hangneigungen aller darin liegenden Teilparzellen definiert, falls der Anteil der Fläche dieser Teilparzelle mind. 10% betrug. Detaillierte Angaben zur GIS-Analyse vgl. Anhang. Unter der Annahme, dass die Flächen mit Acker, Wiese oder Weide der landwirtschaftlichen Nutzfläche entsprechen, müsste auf über 80% der Flächen mit einem Schleppschlauchverteiler am Fass gefahren werden können. Da in der Realität eine Parzelle, welche nur zum Teil mit dem Schleppschlauch befahrbar wäre, wahrscheinlich gesamthaft mit dem Prallteller / Werfer gedüngt wird, wurde in einer zweiten Analyse die Hangneigung einer Parzelle als das Maximum der Hangneigung aller enthaltenden Teilparzellen definiert. Falls eine Teilparzelle jedoch weniger als 10% Flächenanteil der gesamten Parzelle hatte, wurde diese vernachlässigt. So ergibt sich ein 76 8 Umsetzbarkeit der Minderungsmassnahmen wahrscheinlich realistischeres - Resultat, welches zeigt, dass über 60% der Flächen problemlos mit Schleppschlauch am Fass und ca. 90% mit verschlauchtem Schleppschlauch befahrbar wären. 8.1.2. Techniken der Kategorie 2 Die Gülleverdünnung wird bei Vollgülleproduktion in der Regel immer gemacht. Eine Verdünnung von 1:1 (Gülle zu Wasser) ist üblich. (Zehnder, 2010) Eine noch stärkere Verdünnung wäre einfach machbar, es stellt sich dann jedoch die Frage der Wirtschaftlichkeit bezüglich dem erhöhten Transportaufwand für die gleiche Menge reine Gülle. Allerdings müsste Gülle aus Stallsystemen, bei denen ebenfalls emissionsmindernde Massnahmen eingesetzt werden, eine höhere Stickstoffdichte aufweisen, was eine kleinere Ausbringmenge, bzw. eine grössere Verdünnung kompensieren könnte. Bei zu starker Verdünnung besteht die Gefahr der Auswaschung und des Oberflächenabflusses. In Agrammon nicht vorhanden ist die Hochdruckinjektion, bei welcher die Gülle mit einem Druck von 5 bis 8 bar unter die Erdoberfläche gepresst wird. Da die Erdoberfläche nicht durch Zinken oder Scheibeneggen aufgerissen wird, lässt sich dieses Verfahren auch an Steilhängen und auf steinigen Böden anwenden. Feldversuche zeigten, dass dieses Verfahren eine dem Schlitzdrillverfahren vergleichbare Emissionsminderung von bis zu 60% hat, die Technik muss jedoch noch genauer untersucht werden. 8.1.3. Schlussfolgerung Ausbringung Für den Kanton Schaffhausen kommt als Massnahme bei der Gülleausbringung der Schleppschlauch (30%) oder Schleppschuh (-50%) in Frage. Eine Einarbeitung könnte auch bei der Gülle eine Massnahme sein, muss jedoch möglicherweise als zweiter Arbeitsgang erledigt werden, da Maschinen, welche die Gülleausbringung mit direkter Einarbeitung ermöglichen zu schwer oder zu teuer sind, oder, da die direkte Injektion in den Boden aufgrund des steinigen und schweren Bodens im Kanton Schaffhausen weniger gut möglich ist. Schleppschläuche / Schleppschuhe müssten auf den meisten landwirtschaftlichen Nutzflächen im Kanton Schaffhausen bezüglich Hangneigung einsetzbar sein. Beim Einarbeiten des Mists ist Potential zur Minderung vorhanden, die möglichst rasche Einarbeitung ist sehr effektiv und die Kosten sind gering. Eine Einarbeitung innerhalb weniger Stunden sollte, wo immer möglich, angestrebt werden. 8.2. Lagerung Da die Lagerung anteilmässig in den meisten Fällen weniger als 30% der Gesamtemissionen ausmacht, sind den Minderungsmassnahmen auf dieser Stufe nicht erste Priorität zu geben. Die Abdeckung von Festmist bei Geflügelställen ist machbar und - auch wegen den Geruchsemissionen - nötig. 8.2.1. Techniken der Kategorie 1 Eine Abdeckung der Güllelager ist im Kanton Schaffhausen grundsätzlich vorgeschrieben (IKL, 2010). Viele Güllelager sind unter dem Boden und somit fest abgedeckt, oder im Stall integriert. Schwimmfolien sind gemäss UNECE-Leitfaden für kleinere Lagunen geeignet (UNECE, 2007) und könnten auch für nicht gedeckte Güllesilos verwendet werden. Eine natürliche Schwimmschicht ist nicht Stand der Technik. (BAFU, BLW, 2009) 8.2.2. Techniken der Kategorie 2 Die natürliche Schwimmschicht von Rindergülle reduziert die Emissionen im gleichen Masse, wie eine perforierte Abdeckung, wie sie z.B. vorkommt, wenn sich der Laufhof direkt über dem Güllelager 77 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen befindet. Für Betriebe, welche die Gülle nicht häufig ausbringen und einen ausreichend hohen Anteil an Trockensubstanz in der Gülle haben könnte eine natürliche Schwimmschicht von mindestens 10 15 cm Dicke auf ungedeckten Güllelagern eine Möglichkeit sein. Eine künstliche Schwimmschicht, z.B. aus LECA-Granulat (Blähton) gehört ebenfalls in diese Kategorie, da die Wirksamkeit und Anwendbarkeit noch nicht ausreichend erforscht wurde. (UNECE, 2007) Laut ART Tänikon reduziert eine 10-15 cm starke Blähton-Schwimmschicht die Lageremissionen um 80%, (Van Caenegem, Dux, & Steiner, 2005) was vergleichbar mit einer Schwimmfolie ist. 8.2.3. Schlussfolgerung Lagerung Die Einhausung von Geflügelmist wird bei Neubauten von Geflügelställen im Kanton Schaffhausen bereits verlangt. Geflügelmist muss gedeckt und trocken gelagert werden und darf nicht ausserhalb des Hofes zwischengelagert werden. (IKL, 2010) Eine vollständige Abdeckung oder Einhausung ist sinnvoll, das vermindert nebst den NH3-Emissionen zusätzlich die Geruchsemissionen. Güllelager sind meistens schon abgedeckt, bei offenen Lagern mit natürlicher Schwimmschicht wird ein Teil der Ammoniakemissionen zurückgehalten, eine Abdeckung, wie z.B. eine Blähtonschwimmschicht oder eine Schwimmfolie wäre jedoch mit relativ wenig Aufwand möglich und effektiv. Falls eine natürliche Schwimmschicht vorhanden ist, muss darauf geachtet werden, dass diese beim Rühren oder Befüllen nicht zerstört wird. Die Gülle muss deshalb unterhalb der Schwimmschicht eingeleitet werden. (UNECE, 2007). 8.3. Stall und Laufhof 8.3.1. Rindviehställe Im Rindviehstall gibt es im Moment nur eine Technik der Kategorie 1, nämlich die Verwendung eines "gezahnten" Kotschiebers auf einem gerillten Boden. Das Ziel ist eine saubere Bodenfläche, welche gleichzeitig ausreichend trittsicher für die Tiere ist (UNECE, 2007). Nach neueren Erkenntnissen ist dies jedoch nicht mehr die beste Möglichkeit, Laufställe sauber zu halten. Der Boden sei zu wenig trittsicher. Ein optimiertes Schiebersystem mit automatischen Schiebern, welche die Laufgänge möglichst oft reinigen, muss angestrebt werden. Ausserdem ist es vor allem wichtig, dass die verschmutzte Fläche möglichst klein gehalten wird (in Kombination mit der Einhaltung der vom Tierschutz / RAUS-Verordnung minimal vorgeschriebenen Fläche) (Keck & Schrade, 2010). 8.3.2. Schweineställe Säure- und Biowäscher werden vorwiegend in grossen Anlagen in Dänemark, Deutschland und den Niederlanden eingesetzt. Ob diese Technik auch für Ställe in Süd- und Mitteleuropa geeignet ist, muss überprüft werden. Am wirtschaftlichsten sind diese Systeme, wenn sie bei der Errichtung neuer Stallungen in das Belüftungssystem installiert werden. Ein Einbau in bestehende Ställe ist mit hohen Zusatzkosten verbunden und gehört daher nicht zur Kategorie 1 (UNECE, 2007). Eine Steuerung des Stallklimas, welche sicherstellt, dass Lüftungsrate und Temperatur nicht zu sehr ansteigen, gehört zur Kategorie 2. 8.3.3. Geflügelställe Kotbandentmistung gehört zur Kategorie 1. Der Mist muss häufig und rasch aus dem Stall transportiert werden, deshalb werden grosse Legehennenställe bereits mit Kotbandentmistung gebaut. 78 8 Umsetzbarkeit der Minderungsmassnahmen Mastpoulets werden auf volleingestreuten Bodenhaltungsställen gehalten. Da sie nur einige Wochen alt werden, kann der Stall danach entmistet und wieder neu desinfiziert werden. Mist von Mastpoulets ist aufgrund des Einstreus schon relativ trocken. (Zehnder, 2010) Kategorie 1 bei Mastpoulets ist, Wasserverluste aus dem Tränkesystem zu vermeiden (z.B. durch Nippeltränken) (UNECE, 2007) 79 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen 9. Minderungspotential Kanton Schaffhausen Im Folgenden wird das Minderungspotential im Kanton Schaffhausen dargestellt. Der in Kapitel 4 vorgestellte Zustand entspricht hier dem Grundzustand (GZ), es wird davon ausgegangen, dass dieser dem heutigen Zustand entspricht. Als Vergleich ist der Zustand ohne Minderungsmassnahmen (KM) aufgeführt. Dieser wurde berechnet, mit den Annahmen, dass alle Tiere des Rindviehs ausschliesslich im Laufhof gefüttert werden, alles Geflügel mit Bodenhaltung gehalten wird, 100% der Gülle mittels Prallteller ausgebracht, und kein Mist eingearbeitet wird. Beim Zustand der möglichen Minderung (R) wird davon ausgegangen, dass 20% der Gülle mit Prallteller ausgebracht wird, keine ausschliessliche Fütterung im Laufhof stattfindet (20% teilweise, 60% nicht im Laufhof und 20% ohne Laufhof), Schweinen ausschliesslich stickstoffreduziertes Futter verabreicht wird, der Mist innerhalb von 1h bis maximal 3 Tagen eingearbeitet wird 8 und alle Legehennen mehr als einmal pro Woche mittels Kotband entmistet werden. Weitere Annahmen sind im Anhang zu finden. Als Vergleich wurde ausserdem ein Szenario berechnet, welches alle technisch möglichen Minderungsmassnahmen zu 100% enthält (V). Die genauen Eingabeparameter aller Szenarien sind im Anhang dokumentiert. 8 Anteile des eingearbeiteten Mists: 5% innerhalb von 1 h, 10% innerhalb von 4 h, 45% innerhalb von 8 h, 20% innerhalb von 1 d, 20% innerhalb von 3 d. 80 9 Minderungspotential Kanton Schaffhausen kg N/Jahr*GVE t N/Jahr 500 Ausbringung Lagerung Stall + Laufhof Weide 450 41 400 36 350 32 300 27 250 23 200 18 150 14 100 9 50 5 0 0 KM GZ R V kei ne Mi nderung Inputpa ra meter Durchs chni tt Os ts chwei z mögl i che Mi nderung ma xi ma l mögl i che Mi nderung Alle Angaben in t N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Weide Stall + Laufhof Lagerung flüssig fest Ausbringung flüssig fest 5.8 219.0 54.5 33.4 21.1 189.4 158.9 30.5 6.4 141.3 54.6 33.2 21.4 185.7 150.0 35.7 6.1 123.4 43.6 23.0 20.6 136.5 112.2 24.3 6.1 56.2 44.9 23.2 21.8 93.0 88.5 4.5 Total Tierproduktion 468.8 388.0 309.5 200.2 Emissionen relativ zu KM Emissionen relativ zu GZ 100% 83% 100% 66% 80% 43% 52% Abbildung 52: Minderungspotential der NH3-Emissionen nach Emissionsstufen im Kantons Schaffhausen. KM entspricht den Emissionen, wenn keine mindernden Massnahmen umgesetzt würden, GZ ist der Zustand, welcher aufgrund der Umfragedaten von 2007 (Kupper, et al., 2010) momentan herrschen müsste. R ist das Potential, welches ungefähr möglich sein sollte, V ein Vergleich, was möglich wäre bei 100% Umsetzung der bekannten Massnahmen. 81 Fachbericht Minderung von Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft im Kanton Schaffhausen t N/Jahr 500 450 400 Geflügel 350 Zuchtschweine 300 Mastschweine 250 Übriges Rindvieh Milchkühe 200 150 100 50 0 KM GZ R V kei ne Mi nderung Inputpa ra meter Durchs chni tt Os ts chwei z mögl i che Mi nderung ma xi ma l mögl i che Mi nderung Alle Angaben in t N/Jahr Wert grösser als GZ Wert gleich wie GZ Wert kleiner als GZ Milchkühe Übriges Rindvieh Mastschweine Zuchtschweine Geflügel 166.2 187.1 52.1 32.6 30.8 129.0 158.5 45.0 31.3 24.2 97.1 128.4 40.1 26.1 17.8 75.6 96.5 13.7 9.6 4.9 Total Tierproduktion 468.8 388.0 309.5 200.2 Emissionen relativ zu KM Emissionen relativ zu GZ 100% 83% 100% 66% 80% 43% 52% Abbildung 53: Minderungspotential nach Tierkategorien im Kanton Schaffhausen. KM entspricht den Emissionen, wenn keine mindernden Massnahmen umgesetzt würden, GZ ist der Zustand, welcher aufgrund der Umfragedaten von 2007 (Kupper, et al., 2010) momentan herrschen müsste. R ist das Potential, welches ungefähr möglich sein sollte, V ein Vergleich, was möglich wäre bei 100% Umsetzung der bekannten Massnahmen. 82 10 Literatur 10. Literatur BAFU und BLW. (2008). Umweltziele Landwirtschaft. Bundesamt für Umwelt, Bern. BAFU, BLW. (2009). Vollzugshilfe Umweltschutz in der Landwirtschaft (Wasser, Boden, Luft), Entwurf Modul Bauliche Anlagen: Baulicher Umweltschutz auf Landwirtschaftsbetrieben. Big Dutchman. (16. 11 2010). Von http://www.bigdutchman.de abgerufen Bucher, P. (03. 11 2010). Fragen per Mail zu Critical Loads und reduzierten Stickstoffverbindungen. BUWAL. (2002). Ammoniak (NH3)-Minderung bei der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung, Mitteilung zur Luftreinhalteverordnung LRV Nr. 13. Dux, D., Van Caenegem, L., Steiner, B., & Kaufmann, R. (2005). 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