Подземни води. Том 10. Модел на Долна Саксония и пилотен проект
1 Обем на подземните води 10 Долна Саксония Държавна агенция за управление на водите, защита на крайбрежието и опазване на природата Weser Elbe Долна Саксония модел и пилотен проект за отглеждане на енергийни култури, експлоатация на биогазови инсталации и управление на дигестатите в съответствие с изискванията за защита на водите
2 Обем на подземните води 10 Долна Саксония Държавна агенция за управление на водите, защита на крайбрежието и опазване на природата Ems Weser Elbe Долен Саксония модел и пилотен проект за отглеждане на енергийни култури, експлоатация на инсталации за биогаз и управление на дигестата в съответствие с изискванията за защита на водите
3 на нашия скъп колега и приятел Hinrich Speckmann ноември 2009 г. Weser Ems Издател: Долна Саксония Държавна агенция за управление на водите, защита на крайбрежието и опазване на природата Am Sportplatz Norden Този доклад е изготвен от: Инженерна асоциация за земеделие и околна среда IGLU: Dr. agr. Christine von Buttlar Dipl. Ing. agr. Birgit Kräling Dipl. Geogr. Andreas Rode Dipl. Ing. agr. Henning Mund NLWKN Aurich Branch: Dipl. Ing. Andreas Roskam 1-во издание: юни 2010 г., 1000 броя Справка: Държавна служба в Долна Саксония за управление на водите, крайбрежни и опазване на природата Am Sportplatz Norden Отпечатано върху 100% рециклирана хартия
5 6.3.1 Тестово място в района на Gifhorn WGG Eischott/Westerbeck Тестово място в квартал Хановер WSG Fuhrberger Feld Тестово място в квартал Wittmund WSG Sandelermöns Връзка между торенето, добива и N min на примера на царевица Специфичен добив на метан и икономическа оценка Препоръки, свързани с обекта Дълбоки, кладенци с нисък капацитет за съхранение на вода Оценка на енергийните култури и възможни мерки за оптимизация от гледна точка на защитата на водите Пълнозърнест зърнен силаж (GPS) Подсяване на трева през зимно зърно Използване на обработваема трева Постоянно използване на пасища Обобщение на резултатите Примери за сеитбообръщение Оптимизация според аспектите на защитата на водата Оптимизация на сеитбооборота за лесни местоположения Оптимизация на сеитбооборота за добри места Възможности за популяризиране на щадящи подпочвените методи на отглеждане Резюме и препоръки Източници на Outlook
7 Раздел 32: Кратка оценка: смесено отглеждане на царевица и слънчоглед. 96 Раздел 33: Кратка оценка: Суданска трева и двуцветно сорго. 97 Табл. 34: Преглед: мерки за пестене на вода за отглеждане на сорго. 98 Tab. 35: Кратка оценка: Използване на две култури Tab. 36: Кратка оценка: Цялостно посевен силаж (GPS) Tab. 37: Кратка оценка: Непосята трева при зимните зърнени култури Tab. 38: Кратка оценка: Използване на обработваемата трева Tab. 39: Кратка оценка: Постоянна пасища Tab. 40: Преглед: Оценка на ефективността на водозащитата на енергийните култури Таблица 41: Преглед: Мерки за оптимизация и потенциали за защита на водата Таблица 42: Пример за изчисление за оценка на ефективността на защитата на водата за енергийно сеитбообращение на светли места
21 Фиг. 4: Брой инсталации за биогаз, използвани субстрати и inst. електрическа мощност в областите на Долна Саксония (източник ML, 3N и собствени проучвания към 2008 г. и Cloppenburg и Friesland 2009 г., както и собствени изчисления) Фиг. 5: Производство на оборски тор от животновъдството [kg N/ha] (съгласно LSKN 2007) и натрупване на дигест N/област] в Долна Саксония (собствени изчисления) 20
23 Фиг. 6: Басейни с питейна вода в Долна Саксония, засегнати от възобновяеми ресурси. Зелено: необходима площ за обработка в зависимост от производителността на растението като радиус около всяка инсталация за възобновяеми биогази, при 500 ha/mw ел. Производство и тригодишна сеитбооборот. Светло зелено: радиус 6 км за отглеждане на енергийни култури и разпространение на храносмилането около BGA 22
25 Фиг. 7: Радиуси за покриване на необходимостта от площ за отглеждане на царевица с тристранно сеитбообръщение и разположение на три водосборни площи На Фиг. 7 вече е ясно визуално, че при тези предположения големи пропорции обработваема земя се отпечатват в отделни водосборни райони за питейна вода. Във водозащитната зона Sandelermöns z. Б. аритметично повече от 50% от обработваемата земя в зоната за защита на водите, засегната от отглеждането на царевица от биогаз (табл. 5). Таблица 5: Аритметично засегнати от отглеждането на енергийни култури в обработваемата земя на избрани водозащитни зони WSG Обща обработваема площ в WSG Обработваема земя с енергийни култури в WSG с 3 години сеитбооборот [ha] [ha] [%] Sandelermöns% Harlingerland% Aurich-Egels% За покритието на Поради космическите изисквания на инсталациите за биогаз би било необходимо цялата обработваема земя в областите да бъде на разположение за обработка на лед от биогаз. Тъй като това всъщност няма да е на практика, може да се очаква системите да продължат да излъчват в околността. Определените водосборни площи на инсталациите за биогаз също се припокриват z. Т. значително. Това е една от причините, поради които може да се приеме, че маршрутите ще бъдат по-дълги и въздействието върху водозащитните зони по-силно 24
26 Заключение относно планирането на изискванията за земя: Показаният пример ясно показва, че отглеждането на енергийни култури в защитени зони за вода вече заема значително място на местно ниво и се превръща в определяща посока на използване. Необходимата площ за разграждане на енергийните култури в инсталация за биогаз не може да бъде изчислена общо. Ефективността на растенията, делът на NawaRo в субстрата, горските дялове, конкурентната употреба в околността и производителността на почвата са други важни фактори, които играят роля при определянето на транспортните пътища. В примера 1 MW инсталация за биогаз има радиус на площ най-малко
29 3.3.2 Загуба на пасища в Долна Саксония по области Следващата Фигура 10 показва загубата на пасища в Долна Саксония между 1999 и 2007 г. на ниво област. Оценките на фиг. 11 показват не само намаляването на тревните площи, но и увеличаването на енергийната царевица на ниво област. Става ясно, че в окръзи с висока загуба на пасища, като правило, също е добавен висок дял от енергийната царевица. Отглеждането на енергийна царевица също допринася за засилването на тенденцията към разораване на пасищата. Фактът, че статистическото нарастване на тревните площи не винаги трябва да върви ръка за ръка със създаването на нови тревни площи, е показан в областта Солтау-Фолингбостел, където увеличението от 4000 хектара пасища се е случило чрез прекодирането на бивши площи с вереск. Следователно действителната площ на натрупване трябва да бъде по-висока. Фиг. 10: Промени в дела на пасищата между 1999 и 2007 г. в областите на Долна Саксония и местоположението на водосборните басейни (синьо) (база данни: LSKN отчети за реколтата 2008 г., собствена илюстрация) 28
30 Промяна в дела на пасищата и обработваемите земи между 1999 и 2007 г. в [ha] WTM BRA VEC OS OL LER NOH FRI EM S CLP AUR WST WHV OS OL EM D DEL VER UE STD SFA ROW OHZ LG DAN WL CUX CE SHG NI HOL HI HM DH H WF PE OHA NOM HE GS GÖ GF WOB SZ BS Пасищна силажна царевица Фиг. 11: Промяна в тревната площ и площта на силажната царевица по области от Долна Саксония между 1997 и
33 Заключение на оранта на пасища: Избягването на оранта на пасища с произтичащото от нея излугване на азот е основна грижа за управлението на водите. Загубата на пасища в Долна Саксония между 1999 и 2007 г. възлиза на около ха; какво N издание на
36 Фиг. 14: Разположение на зоните на вливане и средна продължителност на потока (ненаситена зона и подземни води) към изследваните точки за измерване, като пример В следващия етап информацията за използването трябва да се смеси с информацията за подпочвените води. В идеалния случай те трябва да се събират в водосборния басейн на избраните точки за измерване. Ако тази информация не е налична, за преглед могат да се използват данни от селскостопанска статистика и емпирични стойности Ефекти от отглеждането на енергийни култури върху качеството на просмукваната вода Промяната в употребата в област Клопенбург е проследена с помощта на земеделската статистика. Средните есенни N min стойности са получени от данните, събрани като част от проекта M&P и от това се изчислява качеството на просмукваната вода (Таблица 9). Например, отглеждането на царевица за силаж първоначално леко е намаляло до 2003 г. За това се отглежда повече зърнена царевица за фуражна употреба. Силното нарастване на отглеждането на силажна царевица от 2003 г. се дължи главно на използването на биогаз (LSKN 2007). Отглеждането беше разширено за сметка на отглеждането на царевица, както и други плодове и пасища. Според VTI 2009 (Nitsch et al. 2009), най-често срещаният плод, отглеждан след оран на пасища, е силажната царевица. 35
40 Фиг. 15: Местоположение и електрическа мощност на регистрираните в момента инсталации за биогаз, както и общата продукция на централи за район (Източник: 3N, собствени проучвания) Заключение: База данни за инсталации за биогаз: Понастоящем няма стандартизирани набори от данни за инсталации за биогаз, които да отговарят на изискванията на водната индустрия в Долна Саксония, при което пространственото разпределение и използваните субстрати представляват слаби места. Базата данни, създадена с наличните в момента данни, може да продължи да се използва като основа за еднакво събиране на инсталации за биогаз на държавно ниво. Понастоящем тя все още е непълна и трябва да бъде завършена постепенно. Също така трябва да се актуализира веднъж годишно. В допълнение към съхранението на данни в базата данни, препоръчително е да се свържете с географска информационна система. 39
51 Таблица 15: Пример за торене, ориентирано към защита на водата, за снабдяване с царевица и хранителни вещества от 30m 3 дигестат Пример: Торене, ориентирано към защита на водата NP 2 O 5 K 2 O [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] Цел на торене Nmin 25 - междукултури 25 - оплождане под почвата (
1dt DAP) = изискване от храносмилане: хранителни вещества от типична N (MDÄP 2 O 5 K 2 O доза от дигестат 30 m³ 80%) [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] дигестат 1. Nawaro digestate 2: Nawaro digestate 3: Nawaro + оборски тор Остатък от ферментация 4: Nawaro + тор + HTK digestate 5: Coferments + Nawaro + тор + HTK зелен: коригирана дозировка на уредбата; Оранжево: Прекалено високи остатъци от ферментация Раздел 16: Примерно целево ориентирано към стойност торене за захранване с царевица и хранителни вещества с 30m 3 дигестат Пример: Целево ориентирано към стойност торене NP 2 O 5 K 2 O [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] Цел на тора Nmin 25 - Уловете реколта 25 - торене под краката (
В районите се внасят 13 300 m³ дигестат. Индивидуално ниво на фермата: През 2007 г. проектната ферма обработи площ от 16 хектара царевица и 5 хектара зърнен GPS за инсталацията за биогаз. Общото количество входящо количество t се влива обратно във фирмата като дигестат (880 m³). Поради ферментацията на свински тор и HTK, върнатите хранителни натоварвания на хектар обработваема площ се увеличават. По отношение на обработваемата площ NawaRo от 21 ha, 190 kg N/ha (с 80% MDÄ) или над 42m³/ha остатък от ферментация ще бъдат върнати. При торене съгласно метода на целевата стойност или съгласно защитата на подземните води 51
57 Табл. 20: План за разпределение на дигестат (a) за 740 kwel. Биогаз инсталация, нива на запълване на складово помещение с пестене на вода (b) и обичайно (c) разпределение на дигестата (a) план за разпределение на дигестата, ако есенното приложение не се прилага Изискване за субстрат на инсталацията за биогаз:
t FM/годишна продукция на субстрата след приспадане на загубите (фактор на фугата):
t FM/година (от 320 ha обработваема площ) означава средно съдържание на N в храносмилателната система 4,3% план за разпределение на храносмилателната система без есенно приложение Плодова площ на приложението на храносмилателната маса [m³/ha] Общо количество [m³ на култура] [ha] август-септември. Февруари-май юни-юли август/септ. Февруари/март април/май юни/юли. Зимна пшеница (пазар) GPS ръж Силаж царевица Слънчоглед Улов Реколта Общо 320 хектара енергийни култури (б) Годишен цикъл на нивото на запълване и необходимото място за съхранение, ако есенното заявление не се прилага ранно заявление за улов Реколта Отказ от есенно приложение (чрез съхранение, допълнително
11 t N през пролетта) Физиологично разумно приложение на пролетта. Остатъци от храносмилането: август септември октомври ноември декември януари март април май юни юли Общ приток в m³ изтичане в m³ баланс в m³ ниво на пълнене за х месеца капацитет за съхранение: 6 месеца 31% 47% 64% 81% 97% 114% 101% 87% 0% 17% 20% 36% 7 месеца 26% 40% 55% 69% 83% 98% 86% 75% 0% 14% 17% 31% 8 месеца 23% 35% 48% 60% 73% 85% 75% 65% 0% 12% 15% 27% (в) Годишно изменение на нивото на запълване и необходимото място за съхранение, като се вземе предвид есенното приложение ранно приложение за уловни култури Есенно приложение за зърнени култури в периоди с големи загуби. Но: трябва да се допълва с минерали. Остатъци от храносмилането: август септември октомври ноември декември януари март април май юни юли Общ приток в m³ Излив в m³ Баланс в m³ Ниво на запълване при х месеца капацитет на съхранение: 6 месеца 16% 2% 19% 35% 52% 69% 70% 72% 0% 2% 5% 21% Легенда: маркира времената, когато наличният капацитет за съхранение е надвишен, маркира необходимото място за съхранение 56
Тествани са 62 нови култури като слънчоглед, царевица-слънчоглед при смесено отглеждане и видове сорго. Отглеждането се извършва като основна култура със и без улов (зелена ръж, треви), както и примерно в системата за използване на две култури. Освен това последващото използване на ораните площи беше придружено и бяха изследвани различни мерки за обработка на почвата за намаляване на есенния N min. Раздел 22: Информация за изпълнението на теста Въпроси за изпитване Измерване и изпълнение Оптимизиран контрол на торовете: Цел: Избягване на N надвисания Ниво, подходящо за подземни води N
71 Водосъобразно отглеждане на енергийни култури и експлоатация на биогазови инсталации Царевица с недосети култури: Ранната червена власатка, недосята култура и по-късното широко засяване на райграс не са имали отрицателно въздействие върху добива на сухо вещество. N балансът е на относително равно ниво и за двата варианта на теста (
-75 kg N/ha) отрицателно. Поради обръщането на обработката на почвата и обработката със зимуване, очакваният положителен ефект от подсяването през есента Nmin не влезе в сила. Заключение за местоположението в окръг Оснабрюк: При ниво на торене N от 165 kg N/ha за силажна царевица вече е постигнат оптималният добив и есенните стойности на Nmin са значително намалени. През лятото се препоръчват ранните посяти култури на дългосрочно органично торене и на полегати места за фиксиране на азот и подобряване на трафика. Изображение 11: LK Osnabrück, трева, долна власинка в царевица, 9/2007 Изображение 12: LK Osnabrück, червена власатка, недосята в царевица, 9/2007 Изображение 13: Нископосята трева с прикрепване на почвата върху кореновата топка 70
Постигнат е 73 DM/ha по-висок добив в сравнение с ниското ниво на азот (195 dt в сравнение със 176 DM/ha). Есенният N min може да бъде намален с 10 kg N/ha при намалено ниво на N (до 40 kg N min/ha), торенето с дигестат се сравнява с чисто минерално N торене. Оплождането с остатъци от ферментация (30 m³ с 69 kg N/ha) се извършва непосредствено преди култивирането на царевицата с използване на плъзгащ маркуч Чисто минерално N торене се проведе на 4-листния етап. Допълнителни 40 kg N/ha бяха добавени към двата варианта на теста чрез напояване на отпадъчни води. И двата варианта на теста постигнаха еднакви високи добиви от биомаса от 190 dt DM/ha. Поради дъждовната вода, нивото на есенните N min стойности е високо като цяло. В сравнение с минералното азотно торене, остатъците от ферментацията доведоха до 25 kg N min/ha по-високи есенни N min стойности през първата година. За да се консолидират първите резултати, препоръчително е да продължите тестовата поредица в продължение на няколко години. Смесено отглеждане на царевица и слънчоглед: При смесено отглеждане може да се постигне ниво на добив от 143 dt DM/ha. Делът на добива от слънчоглед беше с
112 dt DM/ha по-малко от дела на добива на царевица (
12 dt/ha над това (фиг. 28). Ако няма напояване, високото съдържание на азот осигурява потенциала за добив (максимални разлики в добива), докато ниско оплодените насаждения се срутват след сух период. На тези слаби, бедни на вода и бедни на хранителни вещества почви микробиологичната активност на почвата се ограничава от липсата на вода, така че не се отделят достатъчно хранителни вещества. Ако обаче се напоява, може да се види, че намалените нива на азот също дават сравними или дори по-добри добиви (2009). Средно през годините и трите височини на азотни торове показват отрицателни N баланси. 74
60% по-малко NS) и висок добив от 139 dt DM/ha без напояване. Зърненият GPS позволява почти балансиран N баланс и нисък есенен N min от 26 kg N/ha. Фиг. 19: LK Хановер, втора реколта слънчоглед и сорго след нови картофи с напояване,