ЕМИСИЈА НА СТАКЛЕНИЧКИ ГАСОВИ ОД ДОМАШНИТЕ ЖИВОТНИ ВО РЕПУБЛИКА МАКЕДОНИЈА, ЕНТЕРИЧНА ФЕРМЕНТАЦИЈА И УПРАВУВАЊЕ СО АРСКОТО ЃУБРИВО

Transcription

1 Оригинален научен труд Original Scientific Article ЕМИСИЈА НА СТАКЛЕНИЧКИ ГАСОВИ ОД ДОМАШНИТЕ ЖИВОТНИ ВО РЕПУБЛИКА МАКЕДОНИЈА, ЕНТЕРИЧНА ФЕРМЕНТАЦИЈА И УПРАВУВАЊЕ СО АРСКОТО ЃУБРИВО В. Џабирски 1, К. Порчу 1, С. Андонов 1, О. Чукалиев 1, Д. Мукаетов 2, С. Србиноска 1 1 Факултет за земјоделски науки и храна, 2 Земјоделски институт-скопје ABSTRACT Dzabirski V., Porcu К., Andonov S., Cukaliev О., Мukaetov D. & Srbinoska S. (2008): Greenhouse gassesemissions from domestic animals in. the Republic of Macedonia enteric fermentation and organic manure management. Proceedings of the III Congress of Ecologists of the Republic of Macedonia with International Participation, , Struga. Special issues of Macedonian Ecological Society, Vol. 8, Skopje. The Green House Gases emission from livestock in the Republic of Macedonia in the period was estimated according to the IPCC Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories applying, Tier 1 method. In this article flowing gasses are analyzed: Methane, Nitrous oxide and CO 2 -eq from sub sector domestic livestock enteric fermentation and manure management. The data sources ware based on the official Statistical Yearbooks of Republic of Macedonia. Data for total annual methane emission from enteric fermentation and manure management in the period range between 26,40 Gg (2003) and 25,17 Gg (2005). Depending of animal waste management system (AWMS) highest value for nitrogen excretion (solid storage and drylot) was observed in year 2003 ( ,00 kg/n/yr). Almost similar value for nitrogen excretion from pasture and paddock was observed in year 2003 and ,40 and ,00 kg/n/ yr respectively, highest value for analyzed period ( ,92 kg/n/yr) was noted for year In those three year period highest value ( ,95 kg/n/yr) for other type of AWMS was recorded in the year Different AWMS have different influence in annual emission of N 2 O in Gg. Highest value, 0,30Gg, for N 2 O (solid storage and drylot) was observed in year N 2 O excretion from pasture and paddock had similar values (0,45Gg) in 2003 and 2005 while in 2004 N 2 O emission was 0,53 Gg. N 2 O excretion from other type of AWMS in the analyzed period had very low values ranging from 0,01 in 2004 up to 0,02 in years 2004 and Emission of CO 2 - eq from manure management (141,67 kt) and enteric fermentation (554,4 kt) was highest in 2003, when in 2005 values were lowest, 135 kt (manure management) and 528,57 kt (enteric fermentation). Input data sources are limiting application of Tier 2 method. Key words: Methane, Nitrous oxide and CO 2 -eq, Tier 1 method, livestock. Вовед Стакленичките гасови нормално се застапени во земјината атмосфера и се однесуваат како термостат кој ја контролира климата на планетата земја. Специфична карактеристика на стакленичките гасови е тоа што тие меѓу себе се разликуваат во капацитетот на апсорбција и реемитирање на топлината. Иако емисијата на поедини гасови е многу ниска одредени гасови имаат поголем капацитет на задржување на топлината, оваа особина на гасовите е именувана како глобален затоплувачки капацитет. Глобалниот затоплувачки капацитет на гасовите е различен, разлагањето на CH 4 и N 2 O во атмосферата е по- долго одколку разлагањето на CO 2, така на пример во период од 20 години 1кг метан ќе го има истиот ефект како и 56 кг на CO 2 (EU Strategy paper for reducing methane emissions (COM (96) 557). Активностите на хуманата популација, интензивното користење на фосилните горива и интензивното сточарско производство доведуваат до промени во составот на гасовите во атмосферата. Промената во составот на атмосферата се забележува преку формирањето на тенок слој гасови кои ги апсорбираат и реемитираат инфрацрвените зраци од земјината површина што од своја страна доведува до промени во климата. Промените се забележуваат во нарушувањето на гео и биосферата што резултира со зголемување 407

2 В. Џабирски и др. на температурата на земјината површината и зголемување на нивото на морињата. Ваквите промени имаат директно влијание врз целиот жив свет вклучувајќи го и земјоделието. Најголемо значење од антропогените стакленички гасови има CO 2 бидејќи учествува со 50% во вкупното глобално затоплување додека метанот (CH 4 ) со учество од 18% во вкупното глобално затоплување го завзема второто место (Milich, 1999). Почнувајќи од периодот на преиндустрализацијата па до денес (Houghton et al., 1995) се смета дека концентрацијата на CH 4 е зголемена за 246%. Според литературните податоци (Mosier and Kroeze, 2000) анималното и растителното производство учествуваат со фракција од 78% во вкупната емисија на антропоген N 2 O. Зголемениот обем на производство во земјоделието, кое вклучува одгледување на домашни животни како и растително поризводство, се наведуваат како главни причини за зголемување на емисијата на стакленичките гасови (Khalil and Rasmussen, 1994) од овој сектор. Литературните податоци наведуваат дека примарното земјоделство во вкупната емисија на стакленичките гасови учествува со: 58% од земјоделските почви, 14% од управувањето со арското ѓубриво и 28% од ентеричната ферментација на домашните животни (Greenhouse Gas Emissions and Agriculture. A CFFO Statement). Сточарството учествува во емисијата на стакленичките гасови (CH 4 и N 2 O) преку процесот на ентерична ферментација и различните системи на управување со арското ѓубриво. Ферментационите активости во руменот на преживарите ја разлагаат храната на полесно сварливи компоненти при што како резултат на таквата активност се добива метан. Голем број на фактори (големина и маса на животното, возраста, фазата на прозводство, квалитетот и квантитетот на храната, варијациите помеѓу видовите како и во самиот вид) имаат влијание врз висината на производството на метан. N 2 O се произведува како дел од природниот циклус на азотот, преку процесите на нитрификација и денитрификација на органскиот азот во арското ѓубриво и урината кај домашните животни. Емисијата O е условена од повеќе фактори: системот на управување со арското ѓубре и видот/категоријата на домашни животни. Во овој труд е прикажана емисијата на стакленичките гасови од секторот сточарско производство во Република Македонија во периодот година. Материјал и методи Податоците кои се користени во овој труд се базираат на официјални статистички податоци кои се објавени во статистичките годишници на Република Македонија. Користењето на влезни податоци (бројна состојба на домашните животни) е во согласност со упатствата наведени во Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas inventories (Intergovernmental Panel on Climate Change, 1996) каде што се бара да се користат јавни, референтни, публикувани податоци од научни трудови или статистички податоци. При утврдувањето на емисијата на стакленичките гасови користен е Tier 1 методот, кој претставува симплифициран метод за пресметување на емисијата на стакленичките гасови. Потребните податоци за пресметување на емисијата на стакленичките гасови според Tier 1 метод се: бројна состојба на секој вид/категорија домашно животно, податоци за климатските услови за анализираниот регион кои пак податоци ги условуваат емисионите фактори/коефициенти. Според Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas inventories Република Македонија припаѓа во ладните (просечни годишни температури <15 C ) климатски региони. Примената на софистицираниот Тиер 2 метод, за утврдување на емисијата на стакленичките гасови, побарува детални информции кои се карактеристични за анализираниот регион како и за секој вид/категорија на домашно животно посебно. Расположливите влезни податоци во Р Македонија овозможуваат примена само на Тиер 1 методот. Резултати и дискусија Емисија на CH 4 Утврдено е дека глобалниот затоплувачки потенцијал на метанот е за 21 пат поголем од оној на CO 2. Емисиите на метан кои се ослободуваат при управувањето со арското ѓубриво се обично помали одколку при ентеричната ферментација и тие се воглавно поврзани со техничките можности за управување со арското ѓубриво каде што истото се чува во цврста или течна состојба. Покрај емисијата на метан од управувањето со арското ѓубриво кај домашните животни метанот се произведува и при нормалниот процес на дигестија. Количината на метан која е произведена и екскретирана од секоја индивидуа примарно е зависна од: - Типот на дигестивниот систем (преживарите споредено со моногастричните животни имаат повисока емисија на метан бидејќи во процесот на ферментација сигнификантно повеќе произведуваат метан) - Количината на конзумираната храна влијае врз производството на CH 4. Метанот се произведува во процесот 408 Зборник на трудови од III Конгрес на еколозите од Македонија

3 Емисија на стакленички гасови од домашните животни во Република Македонија... Таб. 1. Годишна емисија на метан од ентерична ферментација и управување со арското ѓубриво (т/ год) Вид Емисија на метан при ентерична ферментација (т/год) Емисија на метан при управување со арското ѓубриво (т/год) Млечни говеда Останати говеда Биволи Овци Копитари Свињи Живина / / / Вкупно на ферментација на храната во дигестивниот систем на животното при што поголемата количина на конзумирана храна резултира со повисока емисија на метан. Количеството на метан кое го ослободува одредена популација животни се пресметува преку мултиплицирање на емисионите фактори за секој вид посебно со вкупниот број на животни од дадениот вид/категорија. Добиените податоци за емисијата на метан од ентеричната ферментација и управувањето со арското ѓубриво кај домашните животни за анализираниот период прикажани се во Таб. 1. Иако податоците за емисијата на CH 4 од ентеричната ферментација (Таб. 1) за анализираниот период покажуваат блиски вредности сепак највисока вредност ( т/год) за овој параметар се забележува во 2004 година кога и според статистичките податоци бројната состојба на овците е најголема. Доколку се спореди вкупната годишна емисија на метан од ентеричната ферментација (т/год) за анализираниот период со податоците од (Сл. 1) Revised First ( ) National Communication on Climate Change (RFNCCC) и Second ( ) National Communication on Climate Change (SNCCC) ќе се забележи опаѓање на емисионите вредности како резултат на тенденцијата на намалување на бројната состојба кај сите видови домашни животни. Арското ѓубриво воглавно е составено од органска материја која што во отсуство на кислород под дејство на метаногените бактерии се разлага до метан. Главни фактори при пресметувањето на емисијата на метан кај различните системи на управување со арското ѓубриво се: количината на произведено арско ѓубре како и делот од арското ѓубре кое анаеробно се разлага. Пр- Сл. 1. Графикон емисија на метан од ентерична ферментација и управување со арското ѓубриво Proceedings of the III Congress of Ecologists of Macedonia 409

4 В. Џабирски и др. виот фактор, количината на арското ѓубре, е директно поврзан со видот/категоријата и бројната состојба на животните, додека делот од арското ѓубре кое анаеробно се разлага е поврзан со климатските услови во регионот и системот за управување со арското ѓубриво. Емисиите на метан од управувањето со арското ѓубриво во анализираниот период покажуваат скоро исти, линерани, вредности но сепак пониски вредности споредено со податоците од RFNCCC и SNCCC (Сл. 1). Повисоката вредност на емисијата на метан при управувањето со арското ѓубриво (2170,67 т/год) во 2003 година се должи на зголемувањето на бројната состојба а воедно и емисијата на метан кај следните категории домашни животни: коњи, свињи и говеда. При утврдувањето на емисијата на метан од управувањето со арското ѓубриво вклучени се и податоците за емисиите на живината. Иако според влезните податоци бројната состојба на живината е поголема во 2004 одколку во 2003 година варијацијата во бројната состојба на предходно споменатите видови има директно влијание врз вкупната емисија на метан при управувањето со арското ѓубриво. Во анализираниот период се забележува тенденција на опаѓање на вкупната годишна емисија на метан (Таб. 2) како резултат на намалувањето на бројната состојба на домашните животни. Највисока тенденција на опаѓање на годишната емисија на метан споредено со периодот може да се забележи кај следните видови/категории домашни животни: говеда, исклучувајќи ги молзните крави, овци, коњи и свињи. Единствено живината и молзните крави имаат еднакви или несигнификантно пониски вредности споредено со податоците од RFNCCC и SNCCC. Вкупната годишна емисија на метан за анализираниот период ( ) споредено со податоците од RFNCCC и SNCCC покажува тенденција на опаѓање (Сл. 2). Емисија O Производството O од управувањето со арското ѓубриво зависи од системот за управување со ѓубривото, составот на ѓубривото, типот на бактериите кои се влучени во процесот на разградување како и од присуството на кислород и течности во системите за управување со арското ѓубриво. Зголемени емисии O се забележуват при аеробно разлагање на ѓубривото. Глобалниот затоплувачки потенцијал O е за 310 пати поголем од оној на CO 2, додека емисиите O водат кон редукција на озонот во стра- Таб. 2. Вкупна годишна емисија на метан од домашните животни (Gg) Годишна емисија на метан од Вид домашните животни (Gg) Молзни говеда Не млечни говеда Биволи Овци Коњи Свињи Живина Вкупно Сл. 2. Графикон вкупна годишна емисија на метан Зборник на трудови од III Конгрес на еколозите од Македонија

5 Емисија на стакленички гасови од домашните животни во Република Македонија... тосферата предизвикани преку трансформација O во NO. Во 1988 година емисиите O од управувањето со арското ѓубриво биле одговорни за 26% од вкупната емисија на антропоген N 2 O (Mosier A. et al.,1988, Kroeze et al., 1999; TAR-WGI, 2001). Податоците за екскрецијата на азот во зависност од системот за управување со арското ѓубриво прикажани се во Таб. 3. Најниска вредност ( ,00 кг на азот годишно) за екскрецијата на азот при складирано и суво чување на арското ѓубриво беше забележана во 2005 година. Добиените вредности за анализираниот период имаат пониски вредности споредено со податоците од RFNCCC и SNCCC како резултат на тенденцијата на опаѓање на бројната состојба на говедата. Во последната декада бројот на овците во Република Македонија константно опаѓа. Ваквата ситуација директно влијае и врз екскрецијата на азот од пасиштата и оградените ливади. Највисока вредност за овој параметар се забележува во 2004 година ( ,92 кг на азот годишно) каде што вредноста е повисока и од вредностите од SNCCC, ( до кг на азот годишно) но е многу пониска споредено со податоците од RFNCCC, 1994 ( кг на азот годишно) кога бројната состојба на овците во земјата била најголема ( ). Годишната варијација на бројната состојба кај домашните животни (живина, коњи и свињи) директно корелира со екскрецијата на азот кај овие видови. Во оваа група на домашни животни највисока емисија ( ,95 кг на азот годишно) е забележана во Добиените податоци за анализираниот период имаат скоро двојно пониски вредности отколку вредностите добиени во SNCCC и RFNCCC освен во 1992 ( кг на азот годишно) и 1993 ( кг на азот годишно) кога се забележуваат слични вредности. Различните системи за управување со арското ѓубриво резултираат со (Таб. 4) различни годишни емисии O (Gg). Највисока вредност (0,30 Gg) за емисијата O при складирано и суво чување на арското ѓубриво беше забележана во 2003 година. Екскрецијата O од пасиштата и оградените ливади имаат слични вредности (0,45 Gg) во 2003 и 2005 година додека во 2004 година емисијата O имаше највисока вредност (0,53 Gg). Во анализираниот период емисијата O кај останатите видови на домашни животни покажа ниски вредности кои се движат од 0,01 Gg во 2003 се до 0,02 Gg во 2004 и 2005 година. Емисиите O (Gg) од останатите видови (свињи, коњи и живина) за анализираниот период споредено со податоците од RFNCCC и SNCCC (Сл. 3) покажуваат константни вредности и се во опсег од 0,01 до 0,02 Gg. Емисиите O при складирано и суво чување на арското ѓубриво се до 2001 година се поголеми од 0,30 Gg, во 2002 и 2003 година имаат вредност од 0,30 Gg додека во 2004 и 2005 година покажуваат тенденција на опаѓање. N 2 O емисиите од пасиштата и оградените ливади се директно поврзани со бројната состојба на животните. Повисоки вредности се забележуваат се до 1994 година, до моментот кога бројната состојба на овците има растечка тенденција. Почнувајки од 1995 па се до 1998 година намалувањето на бројната состој- Таб. 3. Екскреција на азот зависно од системот за управување со арското ѓубриво Екскреција на азот зависно од системот за управување со арското ѓубриво, изразено во кг на Системи за управување со арското ѓубриво азот годишно Складирано и суво чување , , ,00 Пасишта и оградени ливади , , ,00 Останати , , ,11 Вкупно , , ,11 Таб. 4. Вкупна годишна емисија O (Gg) Вкупна годишна емисија O (Gg) Систем за управување со арското ѓубриво Складирано и суво чување Пасишта и оградени ливади Останати Proceedings of the III Congress of Ecologists of Macedonia 411

6 В. Џабирски и др. Сл. 3. Графикон вкупна годишна емисија O (Gg) ба на овците ја намалува и емисијата O. Во периодот од се забележува константна вредност која се движи од 0,40 до 0,50 Gg при што во истиот опсег се и вредностите за емисијата O добиени во 2005 година. Исклучок во анализираниот период ( ) се забележува во 2004 година кога емисијата O е повисока (0,53 Gg) како резултат на зголемувањето на бројната состојба на овците во земјата. Промените во вкупната годишна емисија O, добивање на пониски вредности, е директно поврзано со промената во бројната состојба кај сите видови домашни животни во земјата. Емисија на CO 2 -eq CO 2 -eq претставува универзална стандардна мерна единица преку која различните стакленички гасови можат да бидат оценети. Односно глобалниот затоплувачки капацитет на стакленичките гасови може да се дефинира како ефект на одреден гас врз климатските промени кој што ефект е споредлив со одредено количеството на CO 2. Како основна единица/коефициент за CO 2 е бројот 1. Ваквото прикажување на глобалниот затоплувачки капацитет на стакленичките гасови според Кјото протоколот овозможува конвертирање на стакленичките гасови во заедничка мерна едница CO 2 -eq. Највисока вредност за емисијата на CO 2 - eq (Таб. 5) од управувањето со арското ѓубриво (141,67 kt) и од ентеричната ферментација (554,4 kt) се забележа во 2003 додека за истите параметри најниска вредност се забележа во 2005 година, 135kt при управувањето со арското ѓубриво и 528,57kt при ентеричната ферментација. Споредувајќи ги податоците од анализираниот период со податоците од предходните години ( ) може да се забележи дека емисијата на CO 2 -eq од управувањето со арското ѓубриво е во опсег од 100 до 200 kt CO 2 -eq. Додека емисијата на CO 2 -eq од ентеричната ферментација покажува тенденција на опаѓање како резултат на намалувањето на вкупниот број на животни кај сите видови. Во периодот емисијата на CO 2 -eq е во опсег од 500 до 600 kt додека повисоки вредности (600 до 700 kt) за емисијата на CO 2 -eq се забележани во периодот Заклучоци Бројната состојба на домашните животни како и системите за управување со арското ѓубриво ја условуваат емисијата на стакленичките гасови од сточарското производство. Добиените податоци за периодот покажуваат тренд на опаѓање на емисиите на стакленичките гасови во сточарското поризводство што се должи на намалувањето на бројната состојба кај домашните животни. Примена на пософистицирани методи за Таб. 5. Вкупна годишна емисија на CO 2 -eq (kt) Емисија CO 2 -eq (kt) Ентерична ферментација Управувањето со ѓубривото Зборник на трудови од III Конгрес на еколозите од Македонија

7 Емисија на стакленички гасови од домашните животни во Република Македонија... Сл. 4. Графикон вкупна годишна емисија на CO 2 -eq (kt) обработка на податоците, Tier 2 методата, побарува воспоставување на систем за интегрирана администрација и контрола во земјоделието преку кој би се обезбедиле подетални влезни податоци. Намалување на емисијата на стакленичките гасови од сточарското производство е можно долку се применат современи технологии на одгледување, нормирање на исхраната кај домашните животни како и примена на современи системи во управувањето со арското ѓубриво. Зголемената побарувачка на храна, модернизацијата на сточарското производство зголемениот обем на производство и зголемувањето на бројната состојба на одредени видови домашни животни имаат директно влијание врз нивото на емисијата на стакленичките гасови од сточарството. Благодарност Авторите на трудот изразуваат благодарност до Истражувачкиот Центар за Енергија Информатика и Материјали при Македонската Академија за Науки и Уметности (МАНУ) и UNFCCC. Литература Milich, L., The role of methane in global warming: where might mitigation strategies be focused. Global Environmental Change 9, Houghton, J.T., Meira Filho, L.G., Callander, B.A., Harris, N., Kattenberg, A., Maskell, K. (Eds.), Climate Change 1995: The Science of Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Houghton, J.T., Ding, Y., Griggs, D.J., Noguer, M., van der Linden, P.J., Xiaosu, D. (Eds.), Climate Change 2001: The Scientific Basis. Cambridge University Press, Cambridge. Mosier, A., Kroeze, C., Potential impact on the global atmospheric N 2 O budget of the increased nitrogen input required to meet future global food demands. Chemosphere Global Change Science 2, Mosier, A., Kroeze, C., Nevison, C., Oenema, O., Seitzinger, S., and van Cleemput, O. 1998: Closing the global N2O budget: nitrous oxide emissions through the agricultural nitrogen cycle, Nutr. Cycl. Agroecosys 52, Khalil, M.A.K., Rasmussen, R.A., Global emission of methane during the last several centuries. Chemosphere 29, Kroeze C. Mosier A. and Bouwman L. 1999: Closing the global N 2 O budget: a retrospective analysis Global Biogeochemical Cycles 13, 1-8. IPCC, Revised 1996 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories. / htm Preparation of the GHG Inventory for the Second National Communication under UNFCCC. National Inventory Summary Report. ICEIM- MANU. Skopje, issues/2002/policy_greenhouse_gas_ emissions_agri_2002.pdf. Proceedings of the III Congress of Ecologists of Macedonia 413