Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Protecting the environment has with time grown to take a more central role in the society.
Agriculture plays an important role in the society since this sector produces our food. More
thorough research on how agriculture affects the environment is therefore motivated. This
research can be used to improve the agricultural practice from an environmental point of view.
This is something that both the farmers and the consumers can profit from.

This study aims to form the basis for creating environmental indicators for use of nitrogen and
energy on dairy farms. Twenty-three farmers in western Sweden have been interviewed about
their farms, both organic and conventional. They produce milk with different intensity, defined
as the amount of milk delivered (sold) per hectare of arable land. The farms were divided in the
following groups based on the farms way of production/intensity of production:
• Organic: farms producing milk according to KRAV4.
• Conventional Mid: farms delivering below 7500 kg ECM.
• Conventional High: farms delivering more than 7500 kg ECM/ha.

Two different perspectives have been used. In the Farm-perspective all activities within the
farm is accounted for (farm-gate method) and nitogen surpluses and losses are related to hectare
of arable land. This method is used within the Swedish advisatory project "Greppa Näringen"
today. The other perspective, the Milk-perspective, includes a life cycle inventory. Flows and
losses of nitrogen and the energy use is related to the amount of milk (1000 kg ECM) that is
delivered from the farm.

Farms in the organic group had, on average, the lowest nitrogen surplus both per hectare (79 kg
N) and per 1000 kg ECM (12,5 kg N). The main cause is probably a lower input of nitrogen into
the farm compared with the conventional farms. In the Mid-group the nitrogen surplus per
hectare was somewhat lower compared with the High-group, 122 kg N/ha and 166 kg N/ha
respectively. The relationship was the opposite between the conventional groups in the other
Milk-perspective. The surplus was 19,3 kg N/1000 kg ECM in the Mid-group and 15,0 kg
N/1000 kg ECM for the High group.

Due to higher livestock density on the farms in the High-group the calculated loss of nitrogen as
ammonia (NH3-N) and nitrous oxide (N2O-N) were the highest per hectare arable land. The
organic farms had, in the Milk-perspective, the highest calculated losses of nitrogen within the
farm. A possible reason for this is the lower amount of milk delivered/sold per cow, i.e less
tonnes of milk to divide the nitrogen losses with.

The rate of explanation explains how much of the nitrogen surplus that can be found as
calculated losses on the farm level. If, for example, the farm has a nitrogen surplus of 100 kg
N/ha and the calculated nitrogen losses are 60 kg N/ha, the rate of explanation becomes 60 %.
A relatively low input of nitrogen and therefore low nitrogen surplus among the organic farms
gives a higher rate of explanation if compared with conventional farms. Since the results are
based on calculations with models it is possible that the losses of nitrogen may have been
underestimated on the conventional farms and/or overestimated on the organic farms.

Through production of fertiliser and concentrate feed, losses of nitrogen (primarily as nitrate
and nitrous oxide) and use of energy take place outside the farm and this is included in the Milkperspective.
Conventional farms had a higher share of the energy use and loss of nitrous oxide
outside the farm compared with the organic farms. A result based on the use of mineral fertiliser
and more purchased fodder on the conventional farms.

The total calculated emission of nitrogen as nitrate and ammonia in the lifecycle were highest
on the organic farms, 6,5 kg NO3-N/1000 kg ECM and 4,6 kg NH3-N/1000 kg ECM
respectively. A possible cause is the lower delivery of milk per cow compared with the
conventional farms. The losses of nitrogen that occur within the farm are calculated with
models. The Mid-group had the highest emission of nitrogen as nitrous oxide per tonne milk,
but the differences between groups were small.

Nitrogen losses as nitrate outside the farms boundaries represented 32 % of the total calculated
losses in the High-group. For the Mid-group the share was 23 % and for the organic group 27
%. The share being higher for the organic group compared with the Mid-group can be due to the
composition of the purchased fodder.

Energy use, per kilo milk, within the farm (via diesel and electricity) was higher for the organic
farms. A possible cause may be that less milk is delivered/sold per cow in relation to the
produced amount. The organic farms also produce a larger share of the fodder on the farm, this
demands more energy. More milk stays within the borders of the organic farms due to the fact
that calves are to be fed with whole milk to the age of twelve weeks at least. The differences in
energy use within the farm were small between the Mid- and High-group.

The total use of energy in the lifecycle was 2,10 MJ/kg milk for the organic group, which was
23 % lower compared with the Mid-group (2,73 MJ/kg milk). The High-group had an energy
cost of 2,60 MJ/kg milk.

If the energy use instead is expressed per cow and year the value for the organic group became
16,1 GJ/cow and year, 22,6 GJ/cow and year for the Mid-group and for the High-group 23,9
GJ/cow and year. Although the High-group had a lower usage per kilo milk delivered to the
dairy compared with the Mid-group the value per cow became higher. This may be due to the
higher delivery of milk per cow in the group Conventional High.

Att värna om den omgivande miljön har med tiden fått en allt mer central roll i samhället. Inom
detta samhälle spelar jordbruket en viktig roll eftersom det är därifrån vi får våra livsmedel. Det
är därför motiverat att studera jordbruket och dess påverkan på miljön. Det finns många
inriktningar inom jordbruket och deras påverkan på miljön kan vara olika. Det grundläggande
syftet bör väl ändå vara att få fram ett mer miljövänligt sätt att producera livsmedel på oavsett
dess ursprung. En anpassning som förhoppningsvis både lantbrukare, konsumenter d v s
samhället som helhet kan tjäna på.
Denna studie syftar till att få ett dataunderlag för att senare kunna definiera miljönyckeltal
rörande flöden- samt förluster av kväve och energianvändning på mjölkgårdar. Tjugotre
mjölkbönder i västra Sverige har fått svara på frågor angående deras produktion, konventionella
såväl som ekologiska gårdar. De konventionella gårdarna skulle uppvisa en variation i
produktionsintensitet, definierad som levererad kilo energikorrigerad mjölk (ECM) per hektar
åkermark. Gårdarna grupperades i följande grupper efter produktionssätt/intensitet:
• Ekologisk: gårdar anslutna till KRAV (kontrollföreningen för ekologisk odling).
• Konventionell Medel: gårdar som levererar under 7500 kg ECM/ha.
• Konventionell Hög: gårdar som levererar över 7500 kg ECM/ha.
Två olika beräkningssätt har använts. I Gårdsperspektivet betraktas gården i sin helhet (enligt
farm-gate metodiken) och alla kväveflöden relateras till åkerarealen (hektar). Denna metodik är
den som används inom rådgivningsprojektet Greppa Näringen idag. Det andra beräkningssättet,
Mjölkperspektivet, inkluderar en livscykelinventering och är produktrelaterat. Kväveflöden och
energianvändning (fossil, elektricitet etc.) relateras till den mängd mjölk som levereras från
gården (1000 kg ECM).
Den ekologiska gruppen hade lägst kväveöverskott både räknat per hektar (79 kg N/ha) och per
ton ECM (12,5 kg N/ton ECM). Den huvudsakliga orsaken är med all sannolikhet ett mindre
inflöde av kväve till produktionen i jämförelse med de konventionella gårdarna.
Medel-gruppen hade något lägre kväveöverskott än Hög-gruppen när överskottet relaterades till
åkerarealen, 122 kg N/ha respektive 166 kg N/ha. Förhållandet var det motsatta mellan de
konventionella grupperna när beräkningsbasen var levererad mjölk. Överskottet var 19,3 kg
N/ton ECM för gårdarna i Konventionell Medel och 15,0 kg N/ton ECM för Hög-gruppen.
På grund av den högre djurtätheten på gårdarna i Hög-gruppen hade dessa störst beräknade
förluster av ammoniakkväve (NH3-N) och lustgaskväve (N2O-N) per hektar åkermark. Inom
Mjölkperspektivet hade de ekologiska gårdarna störst beräknade förluster av kväve per ton
ECM inom gårdens gränser. En trolig anledning är en lägre leverans av mjölk per ko hos denna
grupp.
Förklaringsgraden anger hur mycket av kväveöverskottet som kan hittas som beräknade
förluster inom gårdens gränser. Relativt låga inflöden av kväve och därmed låga kväveöverskott
i Eko-gruppen ger en hög förklaringsgrad inom de båda perspektiven. Eftersom resultaten
baseras på modellberäkningar är det möjligt att kväveförlusterna kan ha underskatts på de
konventionella gårdarna och/eller överskattats på de ekologiska gårdarna.
I Mjölkperspektivet tillkommer kväveförluster (nitrat och lustgas framförallt) samt
energianvändning som sker utanför gården via inköpta resurser. För de konventionella gårdarna
var andelen energianvändning samt lustgasförluster utanför gården större jämfört med den
ekologiska gruppen. Ett resultat som grundar sig på inflöden av handelsgödsel och mer inköpt
foder inom de konventionella grupperna.
De beräknade totala förlusterna av nitratkväve och ammoniakkväve i livscykeln var störst,
räknat per ton ECM, för den ekologiska gruppen, 6,5 kg NO3-N/ton ECM respektive 4,6 kg
NH3-N/ton ECM. En tänkbar anledning är att denna grupp levererar mindre mjölk per ko i
jämförelse med de konventionella grupperna. Medel-gruppen hade störst förlust av lustgaskväve
men skillnaderna mellan grupperna var här små.
Förluster av nitrat utanför gården utgjorde 32 % av den utlakningen för gruppen Konv. Hög.
Motsvarande värde för Medel-gruppen var 23 % och 27 % för Eko-gruppen. Att andelen är
högre för Eko-gruppen jämfört med Medel-gruppen kan bland annat bero på
råvarusammansättningen av inköpta fodermedel.
Användningen av energi inom gårdssystemet (diesel och el) var störst per kilo levererad mjölk
för de ekologiska gårdarna. En möjlig orsak kan vara en lägre mjölkleverans per ko i
förhållande till den verkligt producerade mängden (per ko) i jämförelse med de konventionella
gårdarna. De ekologiska gårdarna producerar en större andel av fodret till mjölkproduktionen på
gården vilket i sig betyder att mer energi (framförallt diesel) behövs. Skillnaden i
energianvändning inom gårdens gränser var små mellan Medel- och Hög-gruppen.
Den totala energianvändningen i livscykeln var 2,10 MJ/kg mjölk för Eko-gruppen, vilket var
23 % lägre än gruppen Konv. Medel (2,73 MJ/kg mjölk). Hög-gruppens totala
energianvändning per kilo mjölk var 2,60 MJ.
Om energianvändningen istället uttrycktes per ko blev motsvarande värden 16,1 GJ/ko och år
för Eko-gårdarna, 22,6 GJ/ko och år för gårdarna i Medel-gruppen samt 23,9 GJ/ko och år för
gårdarna i Hög-gruppen. Trots att Hög-gruppen hade en lägre användning av energi per kilo
levererad mjölk i jämförelse med Konventionell Medel blev värdet uttryckt per ko högre. En
anledning kan vara den högre mjölkleveransen per ko i gruppen Konventionell Hög.