Energy Utilization in Crop and Dairy Production in Organic and Conventional Livestock Production Systems

Searching for livestock production systems with a high energy utilization is of interest because of resource use and pollution aspects and because energy use is an indicator of the intensification of production processes. Due to interactions between crop and livestock enterprises and between levels of different input factors and their effects on yields, it is proposed to analyze agricultural energy utilization through system modelling of data from farm studies. Energy use in small grains, grass-clover and fodder beets registered in organic and conventional mixed dairy farms was analyzed and used together with crop yields in order to model energy prices on three Danish soil types. Conventional crop yields were higher but they also used more indirect energy with input factors, especially fertilizers. The conventional yields were not sufficiently higher to compensate for the extra use of energy compared with the organic crops. The organic crops had lower energy prices on all soil types, with the smallest difference on irrigated sandy soils. Sensitivity analyses were made for the effects of changes in irrigation and fertilizer levels. One conclusion was that better energy utilization in grain crops might be found at intermediate levels of fertilizer use, especially on irrigated soils. Actual farm diesel use was on average 47% higher than expected from standard values, suggesting that care should be taken when basing energetic analysis of farming methods on experimental data alone. On the same farms, the energy use in dairy production registered in organic and conventional mixed dairy farms was analyzed and used together with milk and meat yields in order to model energy prices for three different feeding strategies and two soil types. Conventional dairy production is more intensive with a greater feeding ration and a higher proportion of high-protein Seed, but has also higher yields. The conventional yields were not sufficiently higher to compensate for rite extra use of energy compared with the organic feeding ration. However, the loll er energy price in organic dairy production is dependent on the composition of the feeding strategy. Substitution of 500 SFU of grain with grass pellets makes an ordinary organic feeding ration based on conventional crop production competable. In general, the crop energy price models car? be used together with the dairy production to model the effects of different feeding and crop rotation strategies on the overall energy utilization in mixed dairy production systems

Institutions and Sustainable Development: The case of Water, Waste and Food

publishedVersio

Energiforbrug i forskellige dyrkningssystemer

Energiforbruget i jordbrugsproduktionen er interessant både fra et ressource synspunkt og fordi udledningen af CO2 fra forbrænding af fossil energi bidrager til drivhuseffekten. Både i målsætningerne for den danske Landsforening for økologisk jordbrug (LØJ) og i landboorganisationernes oplæg til Godt landmandsskab år 2000 indgår desuden mål om at reducere forbruget af fossil energi og få den bedst mulige energiudnyttelse. Ved en kombination af studier i økologiske og konventionelle kvægbrug og brug af standardværdier for dieselforbrug til de enkelte markoperationer er der opstillet modeller for energiforbruget i mark og stald. I energiregnskaberne indgår både det direkte (diesel + el) og det indirekte energiforbrug (f.eks. energi medgået til produktion af den anvendte gødning). Modellerne viste at dieselforbruget per ha er næsten ens i økologisk og konventionel produktion. Det ekstra dieselforbrug til ukrudtsharvning i de økologiske afgrøder opvejes stort set af dieselforbrug til udkørsel af handelsgødning og pesticider i de konventionelle afgrøder. I konventionel produktion udgjorde gødningsforbruget en stor del af energiforbruget, hvorfor energiforbruget per kg korn var henholdsvis 6, 15 og 18% lavere i økologisk produktion på vandet sandjord, lerjord og uvandet sandjord. Energiforbruget per FE græs var tilsvarende 41, 66 og 68 % lavere i økologisk produktion på de tre jordtyper. Udbytterne i økologisk produktion var 15-30% lavere, hvorfor denne produktionsform beslaglægger et større areal til produktion af en given mængde korn og mælk. Dette forhold bør tages i betragtning ved vurdering af energieffektiviteten i de to produktionssystemer, f.eks. ved at modregne den potentielle nettoenergiproduktion på det overskydende areal i konventionel produktion. Jordbrugets samlede udledning af drivhusgasser ville formentlig kunne reduceres med op til 13% regnet i CO2 ækvivalenter ved omlægning til økologisk produktion med fastholdelse af den nuværende animalske produktion

Energy use in crop production on danish mixed farms: Systems modelling of data from farm studies

The problems of balancing agricultural production methods against environmental concern cannot be solved by focusing on single activities of livestock farming and experimental knowledge alone because of interactions between herds and crops and between the production system and the manager. An alternative method based on studies in private farms is proposed to evaluate the effects of the production intensity on pollution and resource efficiency. Energy use and crop yield in gram and grass-clover crops registered on conventional and organic mixed dairy farms were analyzed in order to facilitate modelization of energy efficiency in different production systems on different danish soil types. The energy efficiency was higher in organic crops on all soil types with the smallest difference on irrigated sandy soils. Yields were highest in conventional crops receiving large indirect inputs of energy from fertilizers. The yield response was not sufficient to give the same energy efficiency as in organic crops. Combined with an earlier analysis of nitrogen surplus and efficiency on the same farms the results indicate that high efficiency in use of both nitrogen and energy can be achieved by reducing intensity of production in mixed dairy farming. The need to include the farmers value orientation in the farming systems analysis is discussed

Towards inclusive innovation praxis in forest-based bioenergy

In this paper, we apply grounded innovation platforms (GRIPs) as a tool for inclusive innovation in relation to forest-based bioenergy in Norway. We use cases studied in the Triple Bottom Line Outcomes for Bioenergy Development and Innovation in Rural Norway research project. We review the notion of GRIPs and classify them. We analyse forms of GRIPs and the hypothesis that forms of GRIP affect ‘triple bottom line’ outcomes of sustainable development. We relate our findings to the debates on inclusive innovation, which we argue is not simply an issue for ‘developing countries’. Development, being understood to be different from economic growth, is concerned with inclusion and exclusion, and, in a world of growing inequalities, is a universal issue everywhere.publishedVersio

A SYSTEM DYNAMICS MODEL OF AGRICULTURE AND RURAL DEVELOPMENT: THE TOPMARD CORE MODEL

The goal of the TOPMARD project is to develop a model of agriculture and rural development to better understand the agronomic, ecological, economic and social dimensions of rural regions. The resulting model, (Policy Model of Multifunctional Agriculture and Rural Development) was built collaboratively and hierarchically by the research teams from the 11 countries. The model features eight subsectors (Land, Agriculture, Tourism, Region, Human Resources, Non-commodities, Capital, and Quality of Life). Imbedded in the model are a complete dynamic input-output model, and an agecohort education demographic model. The model has both supply-side and demand-side drivers. Land use is the key supply-side driver. Land use, coupled with production system choices, determine agricultural and non-commodity outputs. The Quality of Life sector incorporates the coefficients from a regression analysis of migration behaviour to develop a supply-side population response to local quality of life which is added to the demand-side response to job growth.Multifunctionality, system dynamics, policy, model, rural development, Community/Rural/Urban Development, Research Methods/ Statistical Methods, Research and Development/Tech Change/Emerging Technologies,

Evaluation of sustainability in farm and wastewater systems – decision theoretical applications

The position taken in this study is that long run sustainability is a complex and context dependent concept, implying that the estimation of value depends on the issues at stake, the decision actors involved and the criteria being emphasised. Sustainability connects the economic process explicitly to the natural environment and the study elucidates how thermodynamics can supplement, although not substitute economic analyses. Both natural and social systems are multidimensional and changes are difficult to assess in a simple, one-dimensional way. The standard assumptions in many decision methods concerning rationality are thus hardly adequate. The empirical focus is on agricultural production and wastewater handling and in four papers decision supporting tools presuming different types of criteria, scales and degrees of commensurability are analysed. In paper 1, energy utilisation in crop and dairy production systems is analysed through systems modelling showing that variation across different production intensities, thus giving valuable information for the evaluation of the sustainability of various systems. In paper 2, an LP-model is used to find cost-efficient combinations of wastewater systems given a restriction on total pollutant load to a recipient. In paper 3 it is observed that a shift from a household strategy to a recipient strategy is allocatively cost-efficient and increases flexibility. Still the household strategy dominates in praxis. The paper discusses reasons for this i.e., transaction costs, implicit rights modifications and loss aversion. In paper 4, a multicriteria planning model is used to handle value incommensurability when choosing between waste water systems. This is done through an explicit process where different decision actors articulate their preferences

ØkologiPlan - Økonomisk planleggingsverktøy for økologisk korn- og kjernebelgvekstdyrking

ØkologiPlan er et nytt økonomisk planleggingsverktøy for økologisk korn- og kjermebelgvekstdyrking. Det er utviklet nye prinsipper for dekningsbidragskalkyler som er tilpasset økologisk landbruk, bl.a. med bakgrunn i at økologisk landbruk er avhengig av flerårig vekstskifteplanlegging og har større avlingsvariasjon mellom år

ØkologiPlan – Utvikling av planleggingsverktøy for økologisk korn- og kjernebelgvekstproduksjon

Økologisk planteproduksjon er mer enn konvensjonell planteproduksjon avhengig av de lokale og naturgitte forholdene, da det er begrenset mulighet til å substituere med innkjøpte innsatsfaktorer. I økologisk dyrking av korn og kjernebelgvekster forventer en lavere avlinger og større avlingsvariasjoner mellom år avhengig av jordart, moldinnhold, gjødsling, skadegjørere og vekstenes plassering i vekstskiftet. Økonomiske rammebetingelser slik som priser, tilskudd og politiske rammebetingelser varierer også mellom år og geografiske områder. Et viktig element for å kunne ta høyde for dette er god driftsledelse, som stiller krav til planleggingsverktøy for å kunne lage planer og budsjett under ulike forutsetninger. ØkologiPlan er et økonomisk planleggingsverktøy som kan anvendes ved omlegging fra konvensjonell til økologisk korn- og kjernebelgvekstproduksjon eller ved endring i økologisk produksjon. Det kan anvendes av forsøksringer, veiledningstjeneste, regnskapskontor og bønder for å oppnå en mer helhetlig rådgivning innen økologisk kornog kjernebelgvekstproduksjon. Programmet er utviklet i samarbeid mellom Planteforsk, Norsk senter for økologisk landbruk (NORSØK) og Norsk institutt for landbruksøkonomisk forskning (NILF) med NILF som prosjektleder. I oppbyggingen av dekningsbidragskalkyler for økologisk drift, er det flere hensyn å ta, som delvis er ulike de man skal ta i kalkyler for konvensjonell produksjon. Jordens fruktbarhet på lang sikt er en sentral målsetting i økologisk drift. Planteproduksjon og vekstskifte må vurderes i et mer langsiktig perspektiv enn det som er nødvendig i konvensjonell drift. I økologisk produksjon erstatter en ofte variable kostnader som plantevernmidler og mineralgjødsel med mekanisk ugrasbekjempelse og husdyrgjødsel eller grønngjødsling og vekstskifter. En del av utgiftene til dette regnes vanligvis som faste kostnader. Relevant sammenligning mellom økologisk og konvensjonell produksjon krever at dekningsbidraget dekker det samme systemet. I ØkologiPlan er det derfor mulighet for å legge inn de ekstra kostnader til maskiner og arbeid alternativt sparte variable kostnader. Økologisk planteproduksjon er avhengig av et godt vekstskifte. Det er aktuelt å se på flerårige vekstskifter som utgangspunkt for beregning av gjennomsnittlige årlige dekningsbidrag (DB) fremfor å se på enkeltproduksjoner. For eksempel kan det være nødvendig å ha et år med grønngjødsling i økologisk kornproduksjon hvilket ikke bidrar med noen reell salgsinntekt, men som bidrar med næringsforsyning til planteproduksjonen det etterfølgende år. I ØkologiPlan er det derfor mulighet for å ha opp til 6-årige vekstskifter. I økologisk produksjon er det naturlig å forvente en større avlingsvariasjon da en er mer avhengig av de naturgitte forhold. Det er derfor lagt inn forventet avlingsvariasjon mellom år. Modell ØkologiPlan inneholder både kalkyledatabaser og verktøy for individuell planlegging. Den er utviklet som et selvstendig verktøy som kan kobles opp mot ØkologiPlan – Utvikling av planleggingsverktøy for økologisk korn- og kjernebelgvekstproduksjon Senter for matpolitikk og marked/Norsk institutt for landbruksøkonomisk forskning, 2004 2 Norkap, NILFs verktøy for driftsplanlegging. Det finnes følgende hovedelementer og ark: Adm, VelgKalk, Kalk, Agro, Mek og Resultat. Arket Adm er inngangsporten til ØkologiPlan, her legges inn nøkkeldata om brukeren og bruket, som danner utgangspunkt for hvilken region han/hun tilhører. Videre er det mulighet for å velge mellom ulike vekstskifter. I Arket Agro - Avlingsnivå estimeres forventede avlinger og avlingsvariasjon. Modellen er bygd opp av tre delmodeller: en for korn og kjernebelgvekster, en for grovfôravlinger og en for frødyrking, som alle er sydd sammen til en helhetlig vekstskiftemodell. Det er mulig å ha ulik arealfordeling på de enkelte skifter på gården det enkelte år, mens hvert skifte må ha samme areal i hele vekstskifteperioden. Kornmodellen er bygd opp av fem trinn for å bestemme avlingsnivå og avlingsvariasjon: 1. Fra konvensjonell avling til ugjødslet økologisk kornavling med korn som forgrøde 2. Avlingseffekt av husdyrgjødsel 3. Avlingseffekt av forgrøde basert på valgt vekstskifte 4. Avlingseffekt av ugraspress 5. Årsvariasjon for økologisk korndyrking. I Grovfôrmodellen beregner en grasavling ved økologisk drift. Det er forutsatt at det er slåtteng og at dyrkingen foregår i distriktene som programmet har satt opp. Modellen tar hensyn til engalder, distrikt, jordart, gjødseltype og gjødselmengde. Frødyrkingsmodellen er svært enkel og tar utgangspunkt i dyrkingsveiledninger. Avlingen for de ulike artene er låst og blir verken justert av jordtype, gjødsling eller distrikt. Det er lagt inn fast årsvariasjon for de ulike frøartene. Modellen legger opp til valg av ugraspress på samme måte som for kornmodellen. I VelgKalk-arket velges vekster til vekstskiftet som kan være opp til 6 år. Det samme gjøres for den opprinnelige konvensjonelle produksjonen. For hver vekst estimerer programmet et avlingsnivå og det velges en standardkalkyle fra gjeldende region, som overføres fra Norkalk til ØkologiPlan. I Kalk-arket finnes dekningsbidragskalkyler for vekstene som er valgt i vekstskiftet. Kalkylene inneholder priser både for salgsprodukter og innsatsfaktorer og er utarbeidet på tradisjonell måte med produksjonsinntekter fratrukket variable kostnader beregnet pr. dekar. De ferdige kalkylene er et utgangspunkt som er ment for redigering og tilpassing av både mengder og priser til de enkelte skifter. Avlingsnivået og relaterte poster hentes fra Agro-arket, mens priser og kostnader til innsatsfaktorer kan endres direkte i kalkylen. I arket Mek gjennomføres beregninger av maskinkostnader og arbeidsforbruk. Da utleie av redskaper til økologisk kornproduksjon er lite utbredt, er beregninger gjort med utgangspunkt i kjøp av redskap, men det er mulig å redusere kostnader ved å dele maskiner med andre. Regnearkene for mekanisering er lagt opp slik at en kan vurdere flere alternativer opp mot hverandre. En legger inn både investeringskostnader for maskiner samt kostnader til vedlikehold basert på forventet bruk. ØkologiPlan – Utvikling av planleggingsverktøy for økologisk korn- og kjernebelgvekstproduksjon Senter for matpolitikk og marked/Norsk institutt for landbruksøkonomisk forskning, 2004 3 Frasalg av redskap er også mulig. Endelig kan en legge inn forventet arbeidsforbruk med tilhørende kostnader. I Resultat-arket gis den samlede økonomiske oversikt for omleggingen eller endringen i økologisk drift. Når hele vekstskiftet er lagt inn, og kalkylene for hver vekst er redigert slik at de er mest mulig realistiske i forhold til det aktuelle gårdsbruket, beregnes automatisk et dekningsbidrag for hver vekst for hele arealet. I tillegg beregnes variasjonen i resultatene for hvert år. Spesielle tilskudd til økologisk drift, samt endringer i øvrige tilskudd beregnes automatisk og likeså de estimerte faste og variable merkostnader til maskininvesteringer og vedlikehold. Heretter beregnes både de årlige gjennomsnittlige differanseresultatene mellom økologisk og konvensjonell drift samt variasjonen. Til slutt beregnes en nåverdi som viser den totale differansen for hele vekstskifteperioden mellom økologisk og konvensjonell drift. Nåverdien og differansen mellom totalt dekningsbidrag for gården drevet økologisk og konvensjonelt er nyttige beslutningsgrunnlag for brukere som vurderer omlegging eller til vurdering av alternative økologiske vekstskifter. Til slutt gis en oversikt over dekningsbidrag, mengde avling samt endret arbeidskraftbehov gis pr. dekar, avling og år. ØkologiPlan gir muligheter for å beregne de økonomiske konsekvenser av en omlegging fra konvensjonell til økologisk produksjon og vurdere alternative økologiske vekstskifter - i første runde innen korn- og kjernebelgvekstproduksjon. Beslutningsverktøyet tar hensyn til de spesielle krav til produksjonsmåter i økologisk landbruk om vekstskifteplanlegging og naturlig variasjon

Kost-effekt-vurderinger av tiltak mot fosfortap fra jordbruksarealer

Kostnadseffektiviteten av tiltak skal ifølge vannforskriften danne grunnlag for valg av tiltak mot fosforavrenning fra jordbruksareal i hvert vannområde. Kunnskap om kostnader og effekter av jordarbeidingstiltak, grasdekte vegetasjonssoner og fangdammer er nå samlet i en egen kosteffekt-kalkulator for norske kornområder