Abteilung Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau

N-Mineralisierung

Stickstoffmineralisierung unter Exkrementstellen:

15N-Signatur verschiedener N-Fraktionen

Christine Wachendorf1, Hagen Trott2 und Friedhelm Taube2

1Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg, Allendeplatz 2, 20146 Hamburg

2 Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung -Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau Christian-Albrechts-Universität Kiel, 24098 Kiel

Problemstellung

Während der Beweidung von Grünland werden 75 bis 90 % des aufgenommenen Stickstoffs durch das Weide­tier wieder ausgeschieden und in den folg­enden Aufwüchsen von den Pflanzen zu unter­schiedlichen Anteilen aufgenom­men. Nach einer Beweidung im Herbst treten, bedingt  durch geringe Wachstumsraten der Pfllanzen und hohe Sicker­wasser­raten räumlich heterogen unterschied­lich hohe Stick­­stoff­­verluste auf. Bezogen auf die gesamte Vegetationsperiode besteht ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen der Beweidungsintensität und der Nitratauswaschung unter Dauergrünland (Büchter et al., 2000; Ingwersen et al., 2000). Dem­entsprechend werden in Gebieten mit spezialisierter Milchviehhaltung und intensiver Grünlandwirtschaft hohe Nitratkonzentrationen im oberflächennahen Grundwasser gemessen.

Ziel der Unter­suchung ist es, exkrement­bedingte N-Ver­luste mit dem Sickerwasser nach einer Herbst­beweidung mittels 15N markierten Kot- und Urin­flecken zu quantifizieren.

Material und Methoden

Im Oktober 2000 wurden 15N in situ markierter Urin und Kot (1,6 und 2 atom %) entsprechend einer N-Menge von 913 und 1029 kgN ha-1 auf Lysimetern (Ø 35 cm; 80 cm tief) und auf benachbarten Klein­parzellen (Bodenart: mSfs; 4% Corg) in je 4facher Wieder­­holung ausgebracht. Eine Beweidung wurde durch Schnittnutzung der Lysimeter und der Par­zellen simuliert. Die Bewirtschaftung erfolgte  praxis­üblich mit einer Düngung von 200 kg N ha-1 und einer  5maligen Nutzung zur Weidereife. Die Boden­lösung wurde wöchent­lich gesammelt und photo­metrisch auf Ammonium, Nitrat und organischen Stickstoff untersucht. Die 15N-Anreicherung der Sicker­­wässer wurde mittels Mikrodiffusion (Goerges und Dittert, 1999) und anschließender Verbrennung im Elementanalysator mit Kopplung an ein Isotopen-Massen­spektrometer (Delta Plus, Finnigan) bestimmt. Die pflanzliche Biomasse (Wurzeln, Stop­peln und erntbare Masse) im Exkrementfleck wurde zu 2 Terminen im Winter und der ober­irdische Auf­wuchs wurde zur Weidereife während der Vege­tations­periode beprobt und anschließend exkrement­bürtige N-Mengen massen­spektro­me­trisch erfasst. 

Ergebnisse

 

4 Monate nach Exkrementausbringung  werden 7 % des Urinstickstoffs als Ammonuim und 31 % als Nitrat aus­gewaschen. Ein deutlicher Anstieg von Exkrem­ent­stickstoff ist in der Nitratfraktion erst 2 Monate nach Ausbringung zu verzeichnen (Abb. 2c). Der Trinkwassergrenzwert für Nitrat von 11,25 mg N l-1

wird in den Lysimetersickerwässer auch noch im Mai überschritten (Abb. 2b). Durch die langsame Minerali­sierung des Kotstickstoffs ist die Auswaschung von Nitrat unter Kotstellen von geringer Bedeutung.

Die durchschnittliche Wieder­findung des Exkrement­stickstoffs in Wurzeln, Stoppeln und Aufwuchs bis zum Beginn der Vegetationsperiode beträgt im Mittel nur 2 %, wobei Wurzeln die höchste Wieder­findungsrate aufweisen. Nach einer simulierten Herbstbeweidung nehmen die Pflanzen unter Urinstellen während des Winters noch 10 kg Exkrement-N ha–1 auf, der Stickstoff in der oberirdischen Biomasse der Urinflecken ist somit zu 40% exkrementbürtig (Abb. 1). Zu Vegetationsbeginn werden in Wurzeln im Umkreis von bis zu 15 cm um den Fleck ebenfalls noch 1 % des Exkrement­stickstoffs analysiert. Die Ausnutzung von Exkrementstickstoff beträgt 4%.

Weitere N-Verluste im Sickerwasser werden über die Analyse der DON-Fraktion ermittelt. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass über 16% der gesamtlöslichen N-Fraktion in Form von DON ausgewaschen wird, wobei die Auswaschung von partikulärem N keine Rolle spielt.

 

Literatur

  • Büchter, M., M. Wachendorf, and F. Taube (2000): Nitratauswaschung unter Grünland in Abhängigkeit von der Bewirtschaftungsform und der N-Düngungsintensität. 44.  Jahrestagung der Arbeits­gemeinschaft für Grünland und Futterbau in der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften vom 24. bis 26. August 2000 in Kiel, 2: 197-200.
  • Goerges, T. und K. Dittert (1998): Improved Technique for 15N:14N Analysis of ammonium and nitrate from aqueous samples by stable isotope spectrometry. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 29, 361-368.
  • Ingwersen b., M. Wachendorf and f. Taube (2000): Comparison of yield, nutritive value and botanical composition of grazed swards and cut swards used by simulated grazing. Proceedings of the 18th General Meeting of the European Grassland Federation, Aalborg, May 22-25, 452-454.

 

Dank

  • Die Fütterung der Versuchstiere und Sammlung der in situ markierten Exkremente wurde dankens­werterweise von Herrn Egbers durchgeführt und von Herrn Dr. Neff der Hessischen Landes­versuchs­anstalt für Landwirtschaft ermöglicht.
  • Das Projekt WA 1483/1-1 wird von der DFG gefördert.
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