Ammoniak-Emissionen nach Gülleausbringung

• Research unit: FOAG
• Project number: 11.14

Key words (German)

Ammoniak-Emissionen, Gülleausbringung, Luftschadstoffen, Impinger, Agrammon

Key words (English)

Ammonia emissions, slurry spreading, air pollutants, Impinger, Agrammon

Key words (French)

Emissions d'ammoniac, épandage de lisier, polluants atmosphériques, Impinger, Agrammon

Short description (German)

Die Ammoniak-Emissionen nach Ausbringung von Gülle wurden in Europa eingehend untersucht und es herrschte bisher weitgehend Konsens, dass 40-70% des ausgebrachten löslichen Stickstoffs (TAN) als Ammoniak emittiert wird. Neue Ver-suche von ART mit modernster Messtechnik auf praxisnaher Feldgrösse ergaben nun aber systematisch tiefere Emissionen im Vergleich zum bisherigen Stand des Wissens. Eine Hypothese ist, dass Untersuchungen auf Flächen mit mittlerer Grösse (Durchmesser von rund 40 Metern) im Vergleich zu Flächen im Feldmassstab zu einer systematischen Überschätzung der Emissionen führen.
Mit dem vorliegenden Projekt sollen die Ursachen dieser Differenzen geklärt werden. Dazu ist vorgesehen, in einem Modul die Übertragbarkeit der Resultate aus Untersuchungen auf Flächen mit mittlerer Grösse auf Versuche auf Feldskala zu überprüfen. Des weiteren sollen aktualisierte Emissionsraten erarbeitet und in Abhängigkeit von den wichtigsten Einfluss-grössen modelliert werden. In einem zweiten Modul wird dazu das bisher verwendete Modul Agrammon revidiert, welches die Emissionen unter schweizerischen Bedingungen berechnet und für die Inventarrechnungen verwendet wird.

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• Projektbeschreibung [PDF] 139 kB

Short description (English)

The application of slurry is the most important emission source of the agricultural ammonia (NH3 ) losses. The objectives of this study were to reevaluate NH 3 emissions following application of slurry to grassland and to investigate the effectiveness of abatement techniques. In 17 field experiments, NH 3 emissions were measured with a micrometeorological approach. The emissions after application of cattle slurry with an average dry matter content of 3.3% (range between 1.0% and 6.7%) using the reference technique (splash plate) were between 10% and 47% of applied TAN (Total Ammoniacal Nitrogen; mean: 25% TAN) which is lower as compared to earlier Swiss experiments. The use of abatement techniques yielded on average a reduction of 51% for the application with trailing hoses, 53% for trailing shoe and 76% for shallow injection systems relative to the reference technique. These values are somewhat higher for the trailing hose technique but similar for trailing shoe and shallow injection systems as compared to data from the literature. A regression analysis showed that the dry matter content of the slurry and the air temperature are important drivers for NH 3 emission. A bug of the ultrasonic anemometers communicated after completion of the data analyses will result in a relative increase of the calculated emission by 0 to 10%. A precise determination of the correction factor will require a recalculation of each individual experiment. Additional experiments with an artificial ammonia source showed recovery rates lower than 100 % independent from the method used for the determination of the emissions. Further experiments are necessary in order to explore whether these findings are due to an underestimation of emissions or to deposition processes.

Short description (French)

L’épandage du lisier représente la source principale des pertes d’ammoniac provenant de l‘agriculture. Le but de la présente étude était de déterminer les émissions d’ammoniac (NH3) après l’épandage du lisier sur surfaces herbagères et l’efficacité de techniques d'épandage de lisier réduisant les émissions. La détermination des émissions a été réalisée dans le cadre de 17 études sur terrain en utilisant une méthode micro-météorologique. Les émissions après l’application de lisier bovin avec une teneur moyenne de 3.3 % de matière sèche (1.0 - 6.7 % de matière sèche) épandu avec un déflecteur se situaient entre 10 et 47 % de TAN (anglais : Total Ammoniacal Nitrogen ; moyenne : 25 % TAN). Ces chiffres sont inférieurs par rapport aux résultats précédents issus d’études effectués en Suisse. En comparaison avec le déflecteur les techniques d'épandage de lisier réduisant les émissions ont atteint une diminution de 51 % (rampe d'épandage à tuyaux flexibles), 53 % (injecteur à patins) et 76 % (enfouisseur de lisier). Les taux de réduction trouvés sont un peu plus élevés que les données de la littérature pour la rampe d'épandage à tuyaux flexibles. Pour l’injecteur à patins et l’enfouisseur de lisier la diminution des émissions correspondait bien à la littérature. Une analyse de régression montrait que la teneur du lisier en matière sèche et la température ambiante étaient les facteurs plus importants pour les émissions d’ammoniac. Une erreur dans les anémomètres à ultrasons communiquée après la fin de la mise en valeur des données entraînera une augmentation relative des émissions calculées de 0 à 10 %. Une détermination exacte de la correction à effectuer nécessitera un recalcul de chaque expérience. Des essais avec une source d’ammoniac artificielle ont montré des taux de récupération inférieurs à 100 % quelle que soit la méthode utilisée pour la détermination des émissions. Des investigations supplémentaires sont nécessaires pour démontrer si la différence est due à une sous-estimation des émissions ou à des processus de déposition.

Methods (German)

In Modul 1 wird die Übertragbarkeit der Resultate aus Versuchen auf Versuche auf Feldskala überprüft. Darum werden 4 Versuche an einem oder mehreren Standorten mit Kreisflächen (Ø 40 m) und einer praxisüblichen Parzelle von ca. 1 ha bis mehrere ha Grösse durchgeführt, mit verschiedenen Ausbringsverfahren. Das neu entwickelte Impingersystem wird als Referenzsystem bei allen Messungen eingesetzt. In Zusammenarbeit mit der Firma Meteotest werden die Auswirkungen der gewonnenen Resultate auf die Immissionsmodelle untersucht.

In Modul 2 werden die aktualisierten Emissionsraten erarbeitet, durch 10-12 Versuche mit 3 Flächen pro Versuch. Standardverfahren wird mit Versuche mit anderen Güllearten und Ausbringverfahren verglichen. Die Messungen werden mit dem Impinger von Agroscope ART gemacht.

Project aims (German)

- Klärung der Ursachen von Differenzen zwischen den Emissionen nach Ausbringung von Gülle gemäss bisherigem Stand des Wissens und neuesten Messungen

- Erarbeitung aktualisierter Emissionsraten nach Ausbringung von Gülle und deren Modellierung in Abhängigkeit von den wichtigsten Einflussgrössen

Publications / Results (German)

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• Schlussbericht_2016 [PDF] 15'419 kB