Abteilung Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau

CONBALE

CONBALE-Projekt Lindhof

(converting to organic farming consequences to N-balance and N-leaching)

„Umstellung auf den ökologischen Landbau - Folgen für N-Bilanz und N-Auswaschung“

Projektleitung: Prof. Dr. Friedhelm Taube, Dr. Ralf Loges

Projektbearbeiterin: Dr. Iris Ruhe

 

Problemstellung

Saugkerzen

Das „CONBALE-Projekt Lindhof“ ist ein Teilbereich des Forschungsschwerpunktes „Ökologischer Landbau und extensive Landnutzungssysteme“ auf dem Versuchsgut „Lindhof“ (TAUBE und BÖHM, 1998). Im „Conbale-Projekt Validierung Lindhof“ wird die Umstellung auf den ökologischen Landbau untersucht. Hierbei stehen neben klassisch produktionstechnischen Fragestellungen aus dem Bereich des ökologischen Landbaues systemorientierte Forschungsfragen auf Betriebsniveau im Mittelpunkt der Untersuchungen. Diese sollen dem Verständnis und dem quantitativen Erfassen des Wirkungsgefüges wesentlicher Steuergrößen im Agrarökosystem dienen. Auf Betriebs- bzw. Schlagniveau am gleichen Standort bei vergleichbarer Betriebsausrichtung durchgeführte vergleichende Messungen des N-Austrages ökologischer und konventioneller Fruchtfolgesysteme wurden in Deutschland bisher nicht durchgeführt, sind aber zur systembedingter Unterschiede im Nitrataustragspotential erforderlich. Vor diesem Hintergrund erfolgt im Versuchsprojekt „CONBALE“ ein am gleichen Standort durchgeführter sowohl flächen- als auch produktionssystemorientierter Vergleich verschiedener ökologischer Ackerbausysteme mit einer regionstypischen konventionellen Ackerbaufruchtfolge (~ 120 ha).

Die Anbausysteme

Die Anbausysteme sind für alle Institute der Fakultät als Grundraster der Landbewirtschaftung anzusehen, in welche zusätzliche Fragestellungen aus den jeweiligen Forschungsdisziplinen implementiert werden können. Ziel des „Conbale-Projekts Lindhof“ ist, anhand von Feld/Stall- und Hoftorbilanzen, die für die unterschiedlichen Anbausysteme auf dem Lindhof erstellt werden, ökologische Belastungspotentiale der Anbausysteme abzuleiten und deren Aussagefähigkeit zu überprüfen. Dies geschieht dadurch, dass auf allen Schlägen des Betriebes die Nitratkonzentration im Boden und im Sickerwasser kontinuierlich erfasst wird und den Bilanzsalden gegenübergestellt wird. So ist es möglich „kritische Bilanzsalden“ in Hinblick auf die Nährstoffausträge zu formulieren. Feld/Stall- sowie Hoftorbilanzen stellen ein grundlegendes Instrument bei der Quantifizierung von Nährstoffflüssen in der landwirtschaftlichen Produktion dar und sind im Rahmen der Düngemittelanwendungsverordnung auf allen landwirtschaftlichen Betrieben verfügbar. Das vorliegende Projekt bietet somit mit seiner Konzeption einen fundierten Ansatz für die Bewertung von Anbausystemen im Hinblick auf ihre Umweltverträglichkeit.

Material und Methoden

N-Auswaschung
Im Rahmen des „Conbale-Projekts wurden in der bisher 3-jährigen Versuchsphase auf dem Versuchsgut für ökologischen Landbau und extensive Landnutzungsysteme Lindhof der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ein Vergleich zwischen vier typischen Fruchtfolgen ökologisch wirtschaftender Betriebe mit einer konventionellen Referenzfruchtfolge hinsichtlich Ertragsleistung, N-Flüsse und Nitratauswaschung durchgeführt.

Untersuchte Anbausysteme

 
Anbausyste Fruchtfolge (FF) Legu-
minosen-anteil

der FF (%)
jährlicher N-Input
im Mittel
der FF
(kg N/ha)
Öko-Gemischtbetrieb (N-extensiv) Kleegras (Schnittnutzung) - Hafer - Winterroggen 33 88*
Öko-Gemischtbetrieb (N-extensiv) Kleegras (Schnittnutzung) - Winterweizen- Winterroggen 33 88*
Öko-Gemischtbetrieb (N-intensiv) Kleegras (Schnittnutzung) - Hafer - Körnerleguminose - Winterweizen 50 95*
Öko-Ackerbaubetrieb (N-intensiv) Kleegras (Gründüngung) - Hafer - Körnerleguminose - Winterweizen 50 86*
Konventioneller Ackerbaubetrieb Zuckerrüben - Winterweizen - Winterraps - Winterweizen - 185**

* Symbiontische N2-Fixierung der Leguminosen (Schätzverfahren nach LOGES, 1998);

** Mineralische N-Düngung

Die Erfassung der N-Flüsse stützt sich dabei auf Erhebungen des Düngemitteleinsatzes, der Leguminosen-N2-Fixierung, der N-Exporte, der Nitratauswaschung sowie der Gehalte des Bodens an mineralischem N zu ausgewählten Zeitpunkten. Neben den Ackerbaufruchtfolgen wurden jeweils schnittgenutztes bzw. beweidetes, ökologisch bewirtschaftetes Dauergrünland sowie die natürliche Vegetation des an die Betriebsflächen angrenzenden Mischwaldes als weitere Referenzsysteme mit in die Untersuchung einbezogen. Der Versuchsbetrieb liegt 20 km nordwestlich von Kiel an der südlichen Küste der Eckernförder Bucht im Naturraum „Östliches Hügelland“. Das Ausgangssubstrat der Bodenbildung in dieser Jungmoränenlandschaft bildet Geschiebemergel bzw. –lehm.  Als Bodentypen herrschen im Kuppen- bis Oberhangbereich typische bzw. erodierte Parabraunerde, im Mittelhang Kolluvisol-Parabraunerde, im Unterhang- bis Senkenbereich Parabraunerde-Kolluvisol oder Kolluvisol oder Gley-Kolluvisol vor. Die Bodenart ist als sandiger Lehm bzw. lehmiger Sand anzusprechen, bonitiert mit 40 – 54 Bodenpunkten. Eine detaillierte Darstellung der Bodenkenndaten der Betriebsflächen des Lindhofes ist bei ZIOGAS (1995) wiedergegeben. 

Gewinnung des Sickerwassers

Zur Gewinnung des Sickerwassers wurden in allen Messstationen bzw. Saugkerzennestern (vgl. Poster: Umstellungsplan für den Lindhof) 4 keramische Saugkerzen (Typ:Mullit, Länge des Keramikkörpers 50 mm, Æ 20 mm, max. Porengröße 1µm) pro Schlag in 75 cm Bodentiefe eingebaut. Dazu wurden mit dem Pürkhauer (2 cm Æ, 1.20 m Länge) Löcher schräg in die Versuchsparzellen geschlagen, in die anschließend die Kerzen mit einer PVC-Rohrverlängerung (2 cm Æ, 100 cm Länge) eingespült wurden (störungsfreier Einbau). Je Einzelschlag sind entsprechend der Schlaggröße mindestens 3 solcher Messstationen an Orten gleicher Bodenverhältnisse zum Ausschluss des Effektes der kleinräumigen Bodenvariabilität auf die Untersuchungsergebnisse unter Berücksichtigung einer vorliegenden hochauflösenden Bodenkartierung (ZIOGAS, 1995) eingesetzt worden. Insgesamt sind im Projekt „CONBALE" 350 Kerzen auf allen Betriebsschlägen installiert, welche vor dem Einbau mit Drainwasser konditioniert und auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft wurden.  Die Probenwasserleitungen der Messstationen (PE-Schlauch 4 mm Æ) wurden oberirdisch verlegt und enden in den Auffangflaschen der Messstation. Die Vakuumversorgung erfolgt mit einem mobilen Stromaggregat. Die Vakuumleitungen (PE-Schlauch 6 mm Æ) verlaufen ebenfalls oberirdisch und verbinden die 4 Saugkerzen einer Messstation, wobei jede Saugkerze durch einen Absperrhahn von den anderen getrennt ist. Es wird zweimal wöchentlich ein Unterdruck von 400 hPa an jeder Saugkerze angelegt. Sickerwasserproben werden wöchentlich ab Anfang November bis Anfang April genommen. Aus dem Produkt der Nitratkonzentration der Sickerwasserprobe und der wöchentlichen Sickerwassermenge (ermittelt aus der klimatischen Wasserbilanz) ergibt sich die N-Fracht. Die durchschnittliche Sickerwassermenge  betrug in den 3 Beobachtungsperioden (Sickerwasserperioden: 1999/2000; 2000/2001; 2001/2002) 187 mm. Eine dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung (EU-Norm) von 50 mg NO3 l-1 entsprechende N-Konzentration im Sickerwasser wäre bei dieser Sickerwassermenge bei einer N-Fracht von jeweils  22 kg N/ha überschritten. 

Ergebnisse

Zur Abstufung der jeweiligen Anbausysteme bezüglich Ertrag, N-Entzug und Nitrataustrag wurden bisher die Daten der Ernte 1999, 2000, 2001 und die der nachfolgenden Sickerwasserperiode 1999/2000, 2000/2001, 2000/2002 erhoben und analysiert. Die Einzeluntersuchungen und –erhebungen zu Nmin- und Sickerwasserproben, Ertrags- und Bestandesuntersuchungen werden in hoher zeitlicher Auflösung an 52 Messstellen durchgeführt, die den Gesamtbetrieb „Lindhof“ einbeziehen und das CONBALE-Messstellennetz darstellen. Erste Ergebnisse von 1999/2000 liegen vor (RUHE et al., 2001A,B). Hierbei lag den vereinfachten Bilanzberechnungen der Nmin-Gehalt des Bodens bis zu einer Bodentiefe von 90 cm zu Beginn der Sickerwasserperiode vom November 1999 (Austragspotential) sowie vom Vegetationsbeginn 2000 die kumulative N-Fracht 1999/2000 (Nitrataustrag) und der N-Entzug der Ernte 1999 zugrunde. Die Bilanzberechnungen für die Sickerwasserperiode 2000/2001 und 2001/2002 werden derzeit ausgewertet.

Erste Schlussfolgerungen

Unter den gegebenen Standortverhältnissen bleibt festzuhalten, dass keines der untersuchten Landnutzungssysteme bedenkenswerte Nitratauswaschung aufweist. Durch eine optimierte Produktionstechnik bzw. Fruchtfolgeplanung lässt sich in viehlos, ökologisch wirtschaftenden Betrieben die Nitratauswaschung im Fruchtfolgedurchschnitt deutlich unter dem EU-Grenzwert der Trinkwasserverordnung halten. 

LOGES, R., 1998: Ertrag, Futterqualität, N2-Fixierungsleistung und Vorfruchtwert von Rotklee- und Rotkleegrasbeständen. Schriftenreihe des Instituts für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Lehrstuhl Grünland und Futterbau, Bd. 9. Diss. Kiel.

TAUBE, F. und H. BÖHM, 1998: Forschungsschwerpunkt Ökologischer Landbau und extensive Landnutzungssysteme. Jahresbericht (10/1997 – 10/ 1998), Agrar- u. Ernährungswissenschaftliche Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

ZIOGAS, G., 1995: Geologie und Böden der Versuchsbetriebe Lindhof und Hohenschulen der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Quartärgeologische und bodenkundliche Kartierung, Genese, Vergesellschaftung, Ökologie, Funktionen. Dissertation Kiel.

Bisherige Publikationen zum Projekt „CONBALE“

  • RUHE, I., R. LOGES und F. TAUBE, 2001A: Vergleichende Analyse der N-Flüsse in Fruchtfolgen N-intensiver und N-extensiver ökologischer Produktionssysteme unter besonderer Berücksichtigung der Nitratverluste. In: H. J. Reents (Hrsg.): Beitr. 6. Wiss.-Tagung Ökol. Landbau, Freising-Weihenstephan, Verlag Dr. Köster, 237-240.
  • RUHE, I., R. LOGES und F. TAUBE, 2001B: Vergleichende Analyse der N-Flüsse in Fruchtfolgen ökologischer und konventioneller Produktionssysteme unter besonderer Berücksichtigung der Nitratverluste. In: F.-X. Maidl und W. Diepenbrock, Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften (Hrsg.): Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften, 44. Jahrestagung in Bonn, Verlag Freisinger Künstlerpresse W. Bode, Band 13, 100-101.
  • Poster: Tag der offenen Tür Lindhof 2002, „CONBALE“-Projekt, Stand der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.
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