Effektivt utnyttjande av flytgödsel och rötrest – on-lineanalys av gödselkvalitén som möjliggör anpassad gödsling

The objective of the project is on-line measurement of the nutrient content in sludge and bioslurry by near infrared spectroscopy, either during deployment or during loading of the spreader. It is also an objective to recommend which is the best of these options by deriving the variation at the farm level. We will focus on dairy, pig and bio slurry. Financing the bio slurry part is sought as a supplement from the Swedish Energy Agency. A very large proportion of total P and K is spread as manure in Sweden, and almost all manure from fattening pigs and dairy cows is spread as slurry. The variation of dry-matter and nutrient content is very large, but the variation within farms is less known. This project will provide information on that. For effective nutrient use efficiency it is important with control on available manures. This enables variable rate application according to requirement and for variations in soil and crop. Both conventional and organic farming can benefit from this.

Målsättningen med projektet är att med nära infraröd spektroskopi on-line kunna mäta näringsinnehåll i flytgödsel och rötrest, antingen under spridning eller vid fyllning av spridaren. Det är också en målsättning att rekommendera vilket av dessa alternativ som är bäst genom att härleda variationen på gårdsnivå. Vi kommer att fokusera på nötflyt, svinflyt och rötrest. Rötrestdelen söks som ett komplement från Energimyndigheten. En mycket stor del av särskilt P och K sprids som stallgödsel i Sverige, och nästan all slaktsvin- och mjölkkogödsel sprids som flytgödsel. Variationen i ts och näringsinnehåll är mycket stor, men variationen inom gårdar är mindre känd. Projektet kommer att ge information om det. För effektivt resursutnyttjande är det mycket viktigt att ha kontroll på tillgänglig gödsels näringsvärde. Detta möjliggör anpassning av givor efter behov och efter variationer i mark och gröda. Både konventionell och ekologisk odling kan dra nytta av detta.

Stallgödsel är en viktig källa till växtnäring, men utnyttjandegraden är ofta låg. Ofta är kontrollen på hur mycket näring man sprider per hektar dålig. Vi analyserade gödsel från 55 mjölkkobesättningar med konventionella labbmetoder och med nära infraröd spektroskopi (NIR) som är sekundsnabb och inte kräver någon provpreparering och därmed kan mätas direkt i fält. Resultaten visar att variationen mellan gödsel var mycket stor och att riktvärden inte är relevanta att använda på gårdsnivå. Vi såg även att totalkväve, organiskt kväve och totalkol i gödseln var starkt korrelerad till torrsubstansen. Dessa fyra kvalitetsparametrar gick utmärkt att bestämma med NIR medan totalfosfor gick relativt bra. På två gårdar undersöktes variationen mellan och inom spridarlass. Variationen bestämdes med NIR-teknik som sekundvis mätte under spridning. Variationen var större på den ena gården än den andra, men avsevärt mindre än mellan gårdar. Användaranpassad teknik förväntas kunna fungera i fält.

Gödsel som sprids måste analyseras

Stallgödsel är en viktig källa till växtnäring i svenskt jordbruk, men utnyttjandegraden är generellt ganska låg. Ett skäl till det är att man ofta har dålig kontroll på hur mycket näring man faktiskt sprider per hektar. I den här studien undersöktes om en analysutrustning kan användas på gödselspridaren för att kontinuerligt analysera gödseln under själva spridningen. Tekniken som valdes var så kallad nära infraröd spektroskopi (NIR). Med den belyses gödseln med vanligt vitt ljus. Energin i ljuset absorberas av gödseln beroende på dess sammansättning och resten reflekteras tillbaka till instrumentet där ljuset delas upp i sina våglängder och ett spektrum bildas. Spektrumets form relaterades sedan till närings- och kolinnehållet i gödseln. I ett inledande försök med 55 gödselprov från olika mjölkgårdar konstruerades matematiska modeller som mycket väl kunde översätta NIR-spektrumen till mängden kol, kväve, organiskt kväve och torrsubstans i gödseln. Fosformängden gick ganska bra att analysera, men tyvärr gick det sämre för viktiga parametrar som ammonium och kol/kväve-kvoten. För fosfor krävs dock ett lite mer avancerat NIR-instrument som spänner över ett bredare våglängdsområde än det som testades här för fältanalys. Det instrumentet, Tec5 AgroSpec (www.tec5.com), gick från 945 till 1700 nm, men finns även med bredare omfång.

Medelvärdet för olika växtnäringsämnen i de 55 gödseln stämde ganska väl med de riktvärden som finns, men variationen var mycket stor och ger en tydlig fingervisning om att riktvärden inte är användbara för att tala om hur mycket växtnäring som sprids vid ett enskilt tillfälle. Gödseln måste analyseras. På två gårdar användes NIR-instrumentet för att följa variationen i gödselkvalitet mellan och inom 10 spridarlass på vardera gården. Även fast gödseln blandades väl innan spridning kunde variation observeras både mellan och inom lass, men den var inte alls lika stor som mellan de 55 gödseln. Det är alltså mycket bättre att analysera ett representativt prov vid ett gödslingstillfälle än att inte analysera alls, men provet skall tas efter omrörning. Det kan dock vara svårt att ta ett representativt prov ur en stor gödselbrunn även om den är omrörd. Eftersom NIR-utrustningen sitter monterad på det relativt smala rör som leder gödseln till rampen och kan göra upp till en analys per sekund så innebär dessa mätningar en så representativ provtagning man kan tänka sig. Av de två gårdarnas gödsel som analyserades vid spridning varierade det ena betydligt mer än det andra. Det kan dels ha berott på att det kom från en dubbelt så stor brunn som var svårare att blanda, men också på att spridningen fördelades på två olika dagar med tre dagar emellan. Oavsett orsak så antyder denna skillnad mellan gårdarna att det kan finnas gårdar eller uppstå situationer då variationer under spridning kan bli ännu större än den vi mätte upp. Tekniken verkar i ett inledande skede lämplig för att göra en mer omfattande undersökning om hur gödselkvalitén kan variera under spridning. Det kan dels leda till bättre kontroll på omrörningen eller motivera att hänsyn tas till variationen vid gödsling.

Efter en del inledande teknikproblem fungerade tekniken väl under spridning. Utrustningen var inte anpassad för 12V-drift och vi hade en del problem med traktorns strömförsörjning till instrumentet som ställde ganska höga krav. Vid växlande temperaturer kunde kondens på linsen uppstå under natten. Programvaran var inte anpassad för vanliga brukare utan var av tydlig utvecklingskaraktär och styrdes dessutom av en vanlig laptop. För att kunna bli ett verktyg i lantbruket måste utrustningen därför göras betydligt mer användarvänlig och integreras i spridar-och traktormiljön.