Подземни води. Том 10. Модел на Долна Саксония и пилотен проект
Обем на подземните води 10 Долна Саксония Държавна агенция за управление на водите, защита на крайбрежието и опазване на природата Weser Elbe Модел от Долна Саксония и пилотен проект за енергийни култури, експлоатация на инсталации за биогаз и управление на дигестата в съответствие с изискванията за защита на водите
Обем на подземните води 10 Долна Саксония Държавна агенция за управление на водите, защита на крайбрежието и опазване на природата Ems Weser Elbe Модел от Долна Саксония и пилотен проект за отглеждане на енергийни култури, експлоатация на биогазови инсталации и управление на дигестатите в съответствие с изискванията за защита на водите
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 23 26506 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 Клон в Аурих: 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 23 26506 Norden www.nlwkn.de Отпечатано върху 100% рециклирана хартия
Таблица 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 Раздел 35: Кратка оценка: използване на две култури. 100 Табл. 36: Кратка оценка: Пълнозърнест зърнен силаж (GPS). 101 Раздел 37: Кратка оценка: Непосята трева при зимните зърнени култури. Табл. 102: Кратка оценка: използване на обработваема трева. 104 Табл. 39: Кратка оценка: постоянни пасища. 106 Раздел 40: Общ преглед: Оценка на ефективността на защитата на водите на енергийните култури. 107 Раздел 41: Преглед: Мерки за оптимизация и потенциали за защита на водите. 108 Раздел 42: Пример за изчисление за оценка на ефективността на защитата от вода за енергийно сеитбообращение на светли места. 109 6
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
Фиг. 6: Басейни с питейна вода в Долна Саксония, засегнати от отглеждането на 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
Фиг. 7: Радиуси за покриване на необходимостта от площ за отглеждане на царевица с тристранно сеитбообръщение и разположението на три водосборни площи. На Фиг. 7 вече е визуално ясно, 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 Общо обработваема земя в WSG Обработваема земя с енергийни култури в WSG с 3-годишно сеитбообращение [ha] [ha] [%] Sandelermöns 1587 839 53% Harlingerland 2619 1060 40% Aurich- Egels 1217 756 62% За да се покрият космическите нужди на инсталациите за биогаз, би било необходимо цялата обработваема земя в областите да е на разположение за отглеждане на царевица 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
Заключение относно планирането на земните изисквания: Показаният пример ясно показва, че отглеждането на енергийни култури в защитените от вода райони вече заема значително количество площ 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
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
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 Пасища Силаж Царевица -12000 -9000 -6000-3000 0 3000 6000 9000 12000 Фиг. 11: Промяна в тревната площ и площта на силажната царевица по области от Долна Саксония между 1997 и 2007 г. 29
Заключение Оран пасища: Избягването на оран пасища с полученото N-излугване е основна грижа за управлението на водите. Загубата на пасища в Долна Саксония между 1999 и 2007 г. възлиза на около 50 000 ха; какво N издание на
Фиг. 14: Разположение на зоните на вливане и средната 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 подземните води. В идеалния случай те трябва да се събират в водосборния басейн на избраните точки за измерване. Ако тази информация не е налична, данните от селскостопанската статистика и емпиричните стойности могат да се използват за прегледна оценка. 3.4.2 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
Фигура 15: Местоположение и електрическа мощност на регистрираните понастоящем инсталации за биогаз, както и общата продукция на централи за район (източник: 3N, собствени проучвания) Заключение: База данни за инсталации за биогаз: Понастоящем няма единни бази данни за инсталации за биогаз, които да отговарят на изискванията на водната индустрия в Долна Саксония, където по-специално 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
Таблица 15: Пример за торене, ориентирано към защита на водата за захранване с царевица и хранителни вещества от 30m 3 дигестат Пример: Торене, ориентирано към защита от вода NP 2 O 5 K 2 O [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] Цел на тора 140 80 250 -Nmin 25-улов 25 - подпочвено торене (
1dt DAP) 18 46 = изискване от храносмилател: 72 34 250 хранителни вещества от типична N (MDÄ P 2 O 5 K 2 O доза от дигестат 30 m³ 80%) [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] дигестат 1 Nawaro 73 37 137 Digestate 2: Nawaro 82 40 103 Digestate 3: Nawaro + суспензия 116 58 151 Digestate 4: Nawaro + суспензия + HTK 127 54 128 Digestate 5: Cofermente + Nawaro + суспензия + HTK 110 56 77 Зелено: коригиран остатък от храносмилането; Оранжево: Прекалено високи остатъци от храносмилане Таблица 16: Примерно целево торене, ориентирано към стойността, за захранване с царевица и хранителни вещества с 30m 3 дигестат Пример: Целево целенасочено торене NP 2 O 5 K 2 O [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] цел на торене 180 80 250 -Nmin 25 -улов на реколта 25 -подземно торене (
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 входящо количество от 1170 т се оттича обратно във фирмата като дигестат (880 м³). 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
Раздел 20: План за разпределение на дигестата (а) 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:
17 900 t FM/годишно производство на субстрат след приспадане на загубите (коефициент на фугата):
13 300 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 Площна площ Прилагане на остатъчното вещество [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) 140 20 2800 GPS ръж 60 20 1200 Силажна царевица 230 30 6,900 Слънчоглед 30 30 900 Улов на реколта 100 15 1500 Общо 320 ха енергийни култури 13 300 (б) Годишен цикъл на нивото на запълване и необходимото място за съхранение, ако есенното заявление не се прилага при есенно приложение (чрез използване на съхранение на допълнителни
тествани са 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
Водосъобразно отглеждане на енергийни култури и експлоатация на биогазови инсталации Царевица с недосети култури: Ранната червена власатка, недосята култура и по-късната широка сеитба 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
DM/ha постигнат 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 при намалено ниво на N с 10 kg N/ha (до 40 kg N min/ha). През 2009 г. торенето с дигестат беше сравнено с чисто минерален N тор. 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, 28 август 2009 г. 75