Pflanzenbau - Stickstoffflüsse

Effizienzsteigerung der Stickstoff-Flüsse in Fruchtfolgen des ökologischen Landbaus durch Variation des Leguminosenanteils


Projektlaufzeit: 2004–2007
Projektbearbeiter: Derk Westphal

Die Stickstoff-Verfügbarkeit und damit auch die Fruchtfolgeertragsleistung lässt sich im ökologischen Ackerbau insbesondere durch den zielgerichteten Anbau von N-fixierenden Leguminosen, den (begrenzten) Zukauf von Wirtschaftsdüngemitteln sowie die Vermeidung von Nitrat-N-Auswaschungsverlusten optimieren. Insbesondere in Norddeutschland, wo Böden mit vergleichsweise geringer Nitratspeicherkapazität auf ein mildes Winterklima mit i. d. R. hoher Sickerwasserbildung treffen, bildet die Nitratauswaschung in das Drän- bzw. oberflächennahe Grundwasser einen der Hauptgründe dafür, dass die im ökologischen Ackerbau erzielten Erträge im Vergleich zur konventionellen Wirtschaftsweise im Bundesländervergleich vielfach deutlich niedriger ausfallen (Loges und Heuwinkel, 2004; Schmidt, 2004). Nach Ruhe et al. (2003), Dreymann et al. (2003) sowie Taube et al. (2005) kommt in ökologischen Produktionssystemen der jeweils gewählten Kulturart und deren Bewirtschaftung eine zentrale Bedeutung für das Ausmaß der Nitrat-N-Auswaschungsverluste zu. Für den Gesamt-N-Haushalt von Fruchtfolgen ist vor allen Dingen der Leguminosenanteil von großer Bedeutung (Taube et al., 2005).

Vor diesem Hintergrund wurden auf den Betriebsschlägen des Hofes Ritzerau bereits in der ersten Phase des Teilprojektes Pflanzenbau die zwei folgenden Fruchtfolgen etabliert, die sich im Wesentlichen durch den Anteil an Hauptfruchtleguminosen unterscheiden:

1. N-intensiv(hoher Leguminosenanteil):

Jahr 1: Kleegras (Leguminose: z. B. Rotklee)

Jahr 2: Sommergetreide

Jahr 3: Körnerleguminose (Leguminose: z. B. Erbsen)

Jahr 4: Wintergetreide

2. N-extensiv (geringer Leguminosenanteil):

Jahr 1: Kleegras (Leguminose: z. B. Rotklee)

Jahr 2: Sommer-/Winterweizen

Jahr 3: Winterroggen/Triticale

Das Monitoring der Stickstoffflüsse und Ertragsleistungen der zwei parallel angelegten Fruchtfolgesysteme stellt einen der Arbeitsschwerpunkte des Teilprojektes Pflanzenbau in der laufenden Projektphase dar. Für das Gesamtprojekt ist es von besonderem Interesse, die tatsächlichen N-Verluste aus den Ackerschlägen des Hofes Ritzerau zu ermitteln, da die Stickstoff-Einträge in das Feuchtgrünland, das an die Hangfüße der Ackerschläge angrenzend, abgeschätzt werden sollen (siehe Teilprojekt Vegetationskunde).

Basis des Messprogramms im Teilprojekt Pflanzenbau bildet ein Netz aus ca. 50 fest eingemessenen Monitorringstellen. An den Monitoringpunkten, die sämtliche Ackerschläge des Hofes Ritzerau umfassen, werden seit dem Winter 2004/05 die folgenden Parameter erhoben:

  • Ertragsleistung der Kulturfrüchte durch teilflächenspezifische Beerntung (Ertragskartierung),
  • Kenngrößen der Ertragsbildung und des Stickstoffhaushaltes der jeweiligen Kulturart (Sprossmassebildung, N-Aufnahme, biologische Luftstickstoffbindung der Leguminosen),
  • verfügbaren Bodenstickstoffgehalte,
  • zusätzlich in der Sickerwasserperiode (November bis März): wöchentliche Beprobung von keramischen Saugkerzen zur Messung der Nitratauswaschungsverluste.

Die Monitoringmessstellen wurden in Abstimmung mit den Teilprojekten Landschaftsökologie/digitale Landschaftsanalyse und Bodenkunde ausgewählt. Die Messstellen wurden so auf den Ackerflächen verteilt, dass sowohl sämtliche auf dem Betrieb großflächig angebauten Kulturarten als auch die vorherrschenden Bodentypen berücksichtigt werden. Diese Vorgehensweise erlaubt es, die pflanzenbaulichen Leistungen der beiden Fruchtfolgesysteme zu bewerten und zusätzlich mögliche Wechselwirkungen von Bodentyp und Kulturart zu ermitteln.

Die in dem Teilprojekt Pflanzenbau erhobenen Daten dienen gleichzeitig als Eingangsgrößen für die Modellierung der Nährstoffeinträge in das Feuchtgrünland (Teilprojekt Vegetationskunde/Ökohydrologie, siehe oben) und werden in dem Teilprojekt Landschaftsökologie zur Kalibration von Modellen verwandt, die großskalig, d. h. auf Landschaftsebene, arbeiten. Im Rahmen des Teilprojektes Agrarökonomie tragen die Ergebnisse dazu bei, umweltökonomische Zusammenhänge zwischen Ertragsleistung und Umweltparametern, wie z. B. der N-Auswaschung, abzuleiten. Zusätzlich dienen die Daten zur Schwachstellenanalyse der Produktionsabläufe des Hofes Ritzerau.


Literatur

  • Loges, R., Heuwinkel, H., 2004: Mulchen oder Schnittnutzung von Kleegras – Auswirkungen der Bewirtschaftung von Kleegrasbeständen auf den N-Haushalt von Fruchtfolgen. In: Schmidt, H. (Hrsg.): Viehloser Öko-Landbau – Beiträge, Beispiele, Kommentare. Verlag Dr. Köster, 21–25.
  • Schmidt, H., 2004 (Hrsg.): Viehloser Öko-Ackerbau. Beiträge, Beispiele, Kommentare. Verlag Dr. Köster, 212 S..
  • Ruhe, I., Loges, R., Taube, F., 2003: Stickstoffflüsse in verschiedenen Fruchtfolgen des ökologischen Landbaus – Ergebnisse aus dem CONBALE-Projekt Lindhof, In 'Ökologischer Landbau der Zukunft, Beiträge zur 7. 'Wissenschaftstagung zum Ökologischen Landbau der Zukunft 24. – 26. Februar 2003 in Wien'. (Ed. B. Freyer.) pp. 97–100. (Manz Crossmedia GmbH & Co KG: Wien.).
  • Dreymann, S., Loges, R., Taube, F., 2003: E influss der Kleegrasnutzung auf die N-Versorgung und Ertragsleistung marktfähiger Folgefrüchte. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss . 15, 83–86.
  • Taube, F., Loges, R., Kelm, M., Latacz-Lohmann, U., 2005: Vergleich des ökologischen und konventionellen Ackerbaus im Hinblick auf Leistungen und ökologische Effekte auf Hochertragsstandorten Norddeutschlands. Berichte über Landwirtschaft 83.

 

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