Nitrogen and sulphur management: challenges for organic sources in temperate agricultural systems

A current global trend towards intensification or specialization of agricultural enterprises has been accompanied by increasing public awareness of associated environmental consequences. Air and water pollution from losses of nutrients, such as nitrogen (N) and sulphur (S), are a major concern. Governments have initiated extensive regulatory frameworks, including various land use policies, in an attempt to control or reduce the losses. This paper presents an overview of critical input and loss processes affecting N and S for temperate climates, and provides some background to the discussion in subsequent papers evaluating specific farming systems. Management effects on potential gaseous and leaching losses, the lack of synchrony between supply of nutrients and plant demand, and options for optimizing the efficiency of N and S use are reviewed. Integration of inorganic and organic fertilizer inputs and the equitable re-distribution of nutrients from manure are discussed. The paper concludes by highlighting a need for innovative research that is also targeted to practical approaches for reducing N and S losses, and improving the overall synchrony between supply and demand

Methode om landbouwemissies naar lucht te berekenen. Berekeningen voor methaan, ammoniak, lachgas, stikstofoxiden, niet-methaan vluchtige organische stoffen, fijnstof en koolstofdioxide met NEMA

Every year, the Netherlands reports, both nationally and internationally, the quantities of substances that are emitted into the air by its agricultural sector. This entails all the substances originating from agricultural activities that are listed in the Pollutant Release and Transfer Register, e.g. greenhouse gases and substances that cause air pollution, such as ammonia and fine particles. The methods used to calculate the emissions are in accordance with international guidelines. The emissions are calculated using the National Emission Model for Agriculture (NEMA), which is developed in the Netherlands. For example, the NEMA is used to calculate the emissions from stables, manure storages and the application of manure. It is also used to calculate emissions, such as methane, from various animals and manure. The model is updated annually to reflect the latest scientific insights. This time around, the methods used for different substances as well as the implemented adjustments have been described. The emission data is available to the public via the website emissieregistratie.nl. It is used for reports that are mandatory under international treaties such as the Kyoto Protocol, the EU Emission Ceilings (NEC Directive) and the Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (CLRTAP). This report also forms the basis for the reviewers who validate the Dutch reports to the European Union and the United Nations.Nederland rapporteert elk jaar nationaal en internationaal hoeveel stoffen de landbouw uitstoot naar de lucht. Het gaat om alle stoffen uit de landbouw die in de Emissieregistratie voorkomen. Denk aan broeikasgassen en stoffen die luchtverontreiniging veroorzaken, zoals ammoniak en fijnstof. De emissieberekeningen worden uitgevoerd op basis van internationale richtlijnen. De uitstoot wordt berekend met het National Emission Model for Agriculture (NEMA), dat in Nederland is ontwikkeld. Het NEMA berekent de uitstoot van stoffen voor bijvoorbeeld stallen, mestopslag, en het gebruik van mest. Het NEMA wordt ook gebruikt om emissies zoals methaan uit verschillende dieren en mest te berekenen. Dit model wordt elk jaar aangepast aan de nieuwste wetenschappelijke inzichten. Dit keer zijn de methoden beschreven die voor verschillende stoffen worden gebruikt, en de wijzigingen die zijn doorgevoerd. De gegevens over de uitstoot zijn openbaar via de website emissieregistratie.nl. Ze worden gebruikt voor rapportages die vanwege internationale verdragen verplicht zijn, zoals het Kyoto-protocol, de Europese Emissieplafonds (NEC-Directive) en de Convention on Longrange Transboundary Air Pollution (CLRTAP). Dit rapport is ook de basis voor de reviewers die de Nederlandse rapportages aan de Europese Unie en Verenigde Naties valideren

Het meten van ammoniakemissies van bemeste velden

Het RIVM en het Energie Onderzoekcentrum Nederland (ECN) hebben twee nieuwe meetinstrumenten ontwikkeld om de ammoniakuitstoot van bemeste velden te meten. Het gaat om respectievelijk een LIDAR (Light Detection and Ranging) en een TDL (Tuneable Diode Laser). Een belangrijke reden om een goed beeld van ammoniakemissies te krijgen is de Europese verplichting om deze emissies voor 2010 terug te dringen. Door ammoniak verzuren natuurgebieden en bevatten ze te veel voedingsstoffen. Ook draagt ammoniak bij aan de vorming van fijn stof. De resultaten van de twee instrumenten komen goed met elkaar overeen. Op grasland meten ze relatief hoge emissies vergeleken bij metingen in het verleden, maar wel binnen de bandbreedte ervan. Op bouwland is geen verschil gemeten tussen de emissies met de nieuwe meetmethoden en gemiddelde emissies gebaseerd op eerdere metingen. Daarnaast bleek de maximale uitstoot van een bemest veld op een ander moment op te treden dan verwacht: niet direct na het opbrengen van de mest, maar een tot twee uur later. Om de nationale emissiecijfers te verbeteren verdient het daarom aanbeveling een rekenmodel te gebruiken dat expliciet de belangrijkste omgevingsfactoren meeneemt.The Dutch National Institute for Public Health and the Environment (RIVM)and the Energy Research Centre of the Netherlands (ECN) have developed two novel instruments to measure atmospheric ammonia emissions from manured fields - a lidar (light detection and ranging) and a TDL (tuneable diode laser). Insight into ammonia emissions is necessary in order to comply with European Union policy that current emission levels be reduced by 2010. Ammonia causes the eutrophication and acidification of nature reserves and contributes to the formation of particulate matter. The measurements obtained using the lidar and TDL are in good agreement. On grassland, both instruments measured relatively high levels of emissions relative to those obtained in the past using other instruments, but the values fell within the range of those past measurements. On arable land, the measurements obtained using the new methods did not differ from average emission levels based on previous measurements. The new instruments revealed that ammonia emissions from a manured field peak later than expected: not directly after the manure is applied, but 1-2 hours later. Consequently, with the aim to improve national emission numbers, the use of a model that explicitly takes into account the most important environmental variables is recommended.VRO

The ammonia gap: research and interpretation

De berekende concentratie van ammoniak in de buitenlucht was de afgelopen jaren ongeveer 25% lager dan de gemeten concentraties uit het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit van het RIVM. Dit verschil werd het ammoniakgat genoemd. Op basis van recent onderzoek door het RIVM in samenwerking met het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL), Wageningen Universiteit (WUR) en het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) is het rekenmodel aangepast en kon worden vastgesteld dat er geen significant verschil meer is tussen de gemeten en de berekende concentraties van ammoniak. Dit betekent dat een grote onzekerheid die er was rond de hoogte van de ammoniakemissies en het bereiken van de ammoniakemissiedoelstelling in de National Emission Ceiling Directive (NECD) van de EU in 2010 voor Nederland is afgenomen. In dit onderzoek zijn de drie gebieden waar de mogelijke oorzaken van het ammoniakgat zaten verder uitgewerkt: a) in de metingen van ammoniak in het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit, b) in de berekeningswijze van het verspreidingsmodel OPS van PBL/RIVM en c) in de ammoniakemissies. De metingen van ammoniak in de buitenlucht blijken een onzekerheid van circa 7% te hebben. Op basis van recente literatuur en nieuwe metingen door RIVM/WUR kon de conclusie getrokken worden dat de snelheid waarmee ammoniak uit de atmosfeer verwijderd wordt, tengevolge van opname door vegetatie en bodem, aanzienlijk lager is dan werd aangenomen in het OPS-model. Hierdoor werd de ammoniakconcentratie in de buitenlucht ongeveer 15% te laag berekend. Hiermee werd het ammoniakgat verkleind naar 10%. Daarnaast blijken er nog emissies van ammoniak te zijn vanaf gewassen, met name tijdens afrijping, die niet in de nationale emissies meegenomen worden. Dit zou circa 4% van de nationale emissies kunnen bedragen. Als deze emissies meegenomen worden, verkleint het ammoniakgat verder naar circa 5%. Aangezien zowel de metingen als de berekeningen van de ammoniakconcentratie nog onzekerheden bevatten, kan gesteld worden dat het huidige verschil tussen de gemeten en de berekende ammoniakconcentratie niet significant meer is.The modelled concentration of ammonia in the atmosphere over the past years was found to be about 25% lower than the measured concentrations in the Dutch Monitoring Network. This is known as the ammonia gap. . Based on recent research carried out by RIVM in cooperation with PBL, WUR and ECN, it is concluded that a significant gap between modelled and measured ammonia concentrations no longer exists. With this finding a large uncertainty about the ammonia emissions and the compliance with the ammonia emission of the National Emission Ceiling Directive of the EU for 2010 has been taken away. The three reasons for the ammonia gap were studied, i.e. the uncertainties in a) the measurements of ammonia, b) the modelling of the ammonia concentrations with the PBL/RIVM OPS model and c) in the emissions of ammonia. The uncertainty in the ammonia concentration measurements was estimated to be approximately 7%. From recent literature and novel measurements it was concluded that the velocity with which ammonia is removed from the atmosphere, by vegetation and soil, was much smaller than was assumed in the OPS model. With this lower velocity the ammonia concentrations were calculated to be 15% higher. With this finding the ammonia gap was diminished to 10%. Emissions from crops especially during senescence are present which are not incorporated in the national emissions. This would account for about 4% of the national emissions. With these emissions the ammonia gap further reduces to about 5%. Given the uncertainties in the measurements and the modelling of the ammonia concentrations this gap cannot be considered as significant.VROM-DG

Het ammoniakgat: onderzoek en duiding

De berekende concentratie van ammoniak in de buitenlucht was de afgelopen jaren ongeveer 25% lager dan de gemeten concentraties uit het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit van het RIVM. Dit verschil werd het ammoniakgat genoemd. Op basis van recent onderzoek door het RIVM in samenwerking met het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL), Wageningen Universiteit (WUR) en het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) is het rekenmodel aangepast en kon worden vastgesteld dat er geen significant verschil meer is tussen de gemeten en de berekende concentraties van ammoniak. Dit betekent dat een grote onzekerheid die er was rond de hoogte van de ammoniakemissies en het bereiken van de ammoniakemissiedoelstelling in de National Emission Ceiling Directive (NECD) van de EU in 2010 voor Nederland is afgenomen. In dit onderzoek zijn de drie gebieden waar de mogelijke oorzaken van het ammoniakgat zaten verder uitgewerkt: a) in de metingen van ammoniak in het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit, b) in de berekeningswijze van het verspreidingsmodel OPS van PBL/RIVM en c) in de ammoniakemissies. De metingen van ammoniak in de buitenlucht blijken een onzekerheid van circa 7% te hebben. Op basis van recente literatuur en nieuwe metingen door RIVM/WUR kon de conclusie getrokken worden dat de snelheid waarmee ammoniak uit de atmosfeer verwijderd wordt, tengevolge van opname door vegetatie en bodem, aanzienlijk lager is dan werd aangenomen in het OPS-model. Hierdoor werd de ammoniakconcentratie in de buitenlucht ongeveer 15% te laag berekend. Hiermee werd het ammoniakgat verkleind naar 10%. Daarnaast blijken er nog emissies van ammoniak te zijn vanaf gewassen, met name tijdens afrijping, die niet in de nationale emissies meegenomen worden. Dit zou circa 4% van de nationale emissies kunnen bedragen. Als deze emissies meegenomen worden, verkleint het ammoniakgat verder naar circa 5%. Aangezien zowel de metingen als de berekeningen van de ammoniakconcentratie nog onzekerheden bevatten, kan gesteld worden dat het huidige verschil tussen de gemeten en de berekende ammoniakconcentratie niet significant meer is