Nitrogen and Energy Utilization on Conventional and Organic Dairy Farms in Norway
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften | |
| dc.contributor.referee | Rahmann, Gerold (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Wachendorf, Michael (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Hensel, Oliver (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Hess, Jürgen (Prof. Dr.) | |
| dc.date.accessioned | 2017-04-10T09:22:34Z | |
| dc.date.available | 2017-04-10T09:22:34Z | |
| dc.date.examination | 2017-02-02 | |
| dc.date.issued | 2017-04-10 | |
| dc.description.sponsorship | Research Council of Norway (grant number 199487/E40); ‘Møre og Romsdal’ County Council in Norway | eng |
| dc.identifier.uri | urn:nbn:de:hebis:34-2017041052342 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/2017041052342 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject | Ökologische Landwirtschaft | ger |
| dc.subject | Milchviehhaltung | ger |
| dc.subject | Stickstoff | ger |
| dc.subject | Energie | ger |
| dc.subject | Graue Energie | ger |
| dc.subject | Intensität | ger |
| dc.subject | Gebäude | ger |
| dc.subject | Vorleistungen | ger |
| dc.subject | Milch | ger |
| dc.subject.ddc | 630 | |
| dc.subject.pacs | 88.05.Qr Energy use in agriculture | eng |
| dc.subject.swd | Norwegen | ger |
| dc.subject.swd | Biologische Landwirtschaft | ger |
| dc.subject.swd | Milchviehhaltung | ger |
| dc.subject.swd | Umwelt | ger |
| dc.subject.swd | Nachhaltigkeit | ger |
| dc.title | Nitrogen and Energy Utilization on Conventional and Organic Dairy Farms in Norway | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Zusammenfassung: In allen Wirtschaftszweigen muss die Ausnutzung der verwendeten Energie und Nährstoffe verbessert werden, um die umweltbezogene Nachhaltigkeit zu verbessern. Ziel dieser Arbeit war es, den Ausnutzungsgrad von Energie und Stickstoff auf norwegischen Milchviehbetrieben zu analysieren und zu untersuchen, ob der Ausnutzungsgrad erhöht werden kann. Die Daten für die Studie wurden von 2010 bis 2012 auf 10 konventionell und 10 ökologisch bewirtschafteten Betrieben erhoben. Für Stickstoff wurde eine Hoftorbilanz erstellt, die durch Stickstoffbindung durch Klee und atmosphärischer Deposition ergänzt wurde. Die Verwendung von Inputfaktoren ist mit Hilfe einer Lebenszyklusanalyse von der Wiege bis zum Hoftor untersucht worden. Die funktionellen Einheiten für Stickstoff und Energie sind 1 kg Stickstoff für die menschliche Ernährung (mit Stickstoff als wichtigem Baustein für Protein) sowie 1 MJ metabolischer Energie (Nährwert) in der verkauften Milch und dem Fleischzuwachs. Dadurch kann der Einsatz von Stickstoff und Energie jeweils in der gleichen Einheit erfolgen, wie die der funktionellen Einheit und die Ausnutzung als Intensität dargestellt werden. Intensitäten geben die Menge des Aufwandes an, der für die Menge der funktionellen Einheit verwendet wurde. Für einen Betrieb werden sie als Quotient mit dem Aufwand (gemessen als kg Stickstoff, beziehungsweise Energie, die zur Produktion notwendig waren) im Zähler und der produzierten Menge (gemessen als kg Stickstoff, beziehungsweise Energie in verkaufter Milch und Fleischzuwachs) im Nenner. Graue Energie ist die Menge an fossiler und regenerativer Energie, die zur Erstellung eines Produkts benötig wurde. Menschliche Arbeitskraft und Sonnenenergie bleiben dabei unberücksichtigt. Die Stickstoffintensität variiert auf ökologischen Betrieben zwischen 1,9 und 4,2, während sie auf konventionellen Betrieben zwischen 3,5 und 7,3 liegt. Die Stickstoffintensität der Vorleistungen sinkt auf konventionellen Betrieben bei steigender Milchleistung pro Kuh. Auf ökologisch bewirtschafteten Betrieben ist die N-Intensität grundsätzlich geringer und wird nicht durch die Milchleistung beeinflusst. N-Intensitäten sind geeignet sind, die Ausnutzung von Stickstoff und den Anteil verschiedener Aufwendungen zu messen und Höfe zu vergleichen. Durch die Verwendung eines Standardbauteil bezogenen Ansatzes wurde der Werte der Grauen Energie in den Gebäuden berechnet. Im Durchschnitt für die 20 Betriebe, war der Werte pro Kuh-Stallplatz pro Jahr rund 2.700 MJ und variierte von 750 bis 3.400 MJ. Durch die Wahl einer Konstruktion, die weniger Material benötigt und die Verwendung von Materialien mit geringem Energieeinsatz in der Herstellung kann der Wert der Grauen Energie in Ställen signifikant reduziert werden. Maschinen und Gebäude tragen im Schnitt mit 19 % auf konventionellen Betrieben und 29 % auf ökologischen Betrieben zur gesamten Energieintensität bei. Die Energieintensität für den gesamten Aufwand variiert auf konventionellen Betrieben von 2,1 bis 3,3 und auf ökologischen Betrieben von 1,6 bis 2,9. Auf konventionellen Betrieben sinkt die Energieintensität bei steigender Milchleistung pro Kuh, während ökologische Betriebe ohne signifikanten Einfluss der Milchmenge produzieren. Die ökologisch wirtschaftenden Milchviehbetriebe produzieren im Durchschnitt mit geringeren Stickstoff- und Energieintensitäten pro Fläche als die untersuchten konventionellen. Intensitäten haben gegenüber Effizienzen den Vorteil, dass sie nicht nur die Ausnutzung von Stickstoff und Energie zeigen, sondern es auch erlauben, den Anteil der verschiedenen Aufwendungen zu zeigen. Die Schlussfolgerung dieser Arbeit ist, dass die Ausnutzung von Stickstoff und Energie verbessert werden kann und verschiedene Lösungen für konventionelle und ökologische Betriebe empfohlen werden sollten. Gute Maßnahmen können nur gefunden werden, wenn Höfe individuell untersucht werden und die Landwirtschaftspolitik so entwickelt wird, dass eine bessere Ausnutzung von Stickstoff und Energie bei der Produktion von Milch und Fleisch unterstützt wird. | ger |
| dcterms.abstract | Summary: All sectors in a society have to contribute to improving the utilization of inputs as energy and nutrients, to improve the environmental sustainability. The objective of this study was to analyse if the utilisation of nitrogen and energy in dairy farming in Norway can be improved to strengthen its environmental sustainability. Data were collected from 2010 to 2012 on 10 conventional and 10 organic farms in a region in central Norway with dairy farming as the main enterprise. For nitrogen, a farm gate balance was applied and supplemented with nitrogen fixation by clover and atmospheric N-deposition. The use of inputs is analysed by a lifecycle assessment from cradle to farm gate. The functional units for nitrogen and energy are, respectively, 1 kg N for human consumption, with N as important component of protein, and 1 MJ of metabolizable energy in delivered milk and meat gain of the cattle herd. Thus, the input of nitrogen and energy can be measured in the same unit as the corresponding functional unit, and utilisation can be expressed as intensities. Intensities are the amount of input needed to produce one functional unit and are in this case dimensionless. For the farm they are calculated by dividing the input (measured as kg N or MJ embodied energy needed for production) by the output (measured respectively as kg N or MJ metabolizable energy in delivered milk and meat gain). Embodied energy is the sum of all fossil and renewable energy, required to produce an input. Man-power and solar radiation are not included. N-intensities on organic dairy farms vary between 1.9 and 4.2, compared to a variation on conventional farms ranging from 3.5 to 7.3. The N-intensity on purchased N and the off-farm N-surplus on conventional farms decreased with increasing milk yield, while the intensities on organic farms were lower, regardless of whether milk yields were high or low. N-intensities found to be suitable for quantifying the utilization of N and the share of different inputs to the N-intensities and easily comparing farms. The building construction approach is introduced to calculate the value of embodied energy in the envelope of barns and was about 2,700 MJ per cow-place and year, varying from 750 to 3,400 MJ. Choosing a design that requires less material and materials with a low amount of embodied energy, the amount of embodied energy in buildings can be significantly reduced. The contribution of embodied energy from the different inputs to the energy intensities is shown for all 20 farms. Machinery and buildings are found to contribute with an average of 19 % on the conventional farms and 29 % on the organic farms to energy intensity on all inputs. Calculated on all inputs, the energy intensities on conventional farms varied from 2.1 to 3.3 and on organic farms from 1.6 to 2.9. On conventional farms, the energy intensities decreased with increasing milk yield, while organic farms produced without a significant influence from milk yield. The organic dairy farms produce milk and meat on average with lower nitrogen and energy intensities and lower nitrogen surplus per area than the studied conventional farms. Intensities are found to be superior to efficiencies since they not only display the utilisation of nitrogen and energy, but also allow displaying the share of each input. It is concluded that the utilisation of nitrogen and energy can be improved, and different solutions are recommend for conventional and organic farms, respectively. Presumably, the best results can be obtained by conducting farm-specific analyses for finding solutions for reduced intensities and by developing agricultural policies that support a better utilisation of nitrogen and energy in the production of milk and meat. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Koesling, Matthias |