Abteilung Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau

Stickstoffflüsse

Quantifizierung wirtschaftlicher Effekte von Maßnahmen zur Beeinflussung der Stickstoffflüsse im spezialisierten Milchvieh-Futterbaubetrieb

Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Agrarwissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Vorgelegt von Dipl.-Ing. agr. Wulf-Dietmar Storm

Zusammenfassung

Die zunehmende Spezialisierung in der Landwirtschaft hat dazu geführt, dass sich die Viehhaltung auf wenige Standorte beschränkt und der Einsatz wirtschaftseigener Düngemittel sich in diesen Regionen konzentriert. Dadurch ist es in besonders viehstarken Regionen zu einer Nährstoffproblematik gekommen. In den Niederlanden entstehen inzwischen Kosten für Landwirte, die die Grenzwerte bei Nährstoffüberschüssen für Stickstoff und Phosphor überschreiten. Auch in Deutschland greift die Umweltgesetzgebung immer stärker in die landwirtschaftliche Produktion ein. Für spezialisierte Milchvieh-Futterbaubetriebe entstehen z.B. zusätzliche Kosten durch die Schaffung ausreichender Lagerkapazitäten für wirtschaftseigene Düngemittel. Mit der Einführung der Düngeverordnung im Dezember 1997 sind mittlerweile fast alle Betriebe verpflichtet, Aufzeichnungen über die Nährstoffzu- und – abfuhr zu führen. Bis Mitte der 80er Jahre stieg der N-Einsatz in der landwirtschaftlichen Produktion. Seitdem ist eine leicht rückläufige Tendenz zu beobachten. Besonders für Milchvieh-Futterbaubetriebe besteht ein erhöhtes Gefährdungspotential in bezug auf Nitratverlagerung und Ammoniakverluste aus der landwirtschaftlichen Produktion, wie zahlreiche Versuchsergebnisse belegen. Übergeordnetes Ziel dieser Arbeit ist die Quantifizierung wirtschaftlicher Effekte von Maßnahmen, die den Stickstoffkreislauf in spezialisierten Milchvieh-Futterbaubetrieben beeinflussen. Im ersten Schritt werden mit Hilfe der partiellen Marginalanalyse, Einzelwirkungen von Maßnahmen quantifiziert, bevor in einem weiteren Schritt die Kombinationswirkungen durch ein einzelbetriebliches Analysemodell erfasst werden. Die wichtigsten Ansatzpunkte im Bereich der wirtschaftseigenen Futterproduktion stellen die N-Effizienz der Futterpflanzen und der Einsatz wirtschaftseigener Düngemittel, im Besonderen des Gülleeinsatzes, dar. Der Einsatz spezieller Techniken bei der Gülleausbringung kommt nur dann in Betracht, wenn Sonderwirkungen z.B. Mehrerträge oder steigende tierische Leistungen zu erwarten sind. Diese Vorteile zeigen sich vor allem bei der Ausbringung von Gülle auf Grünland im Sommer.

Hohe Weidereste bzw. ein später Schnittzeitpunkt erhöhen zwar die Leistung je Tier auf der Weide bzw. den absoluten Trockenmasse- und Energieertrag beim Erntezeitpunkt, sind aber aufgrund steigender Futterkosten je Kuh abzulehnen. Zugleich erhöht sich der N-Überschuss aus der Milchproduktion durch den erhöhten Futterflächenbedarf je Kuh im Fall der Weide und den nötigen Energieausgleich durch Kraftfutter aufgrund der sinkenden Energiekonzentration bei verspätetem Schnittzeitpunkt. Bei der Grassilageproduktion sind hohe Silierverluste in Form von Trockenmasse- und Energieverlusten zu vermeiden. Die Ergebnisse der partiellen Marginalanalyse haben gezeigt, dass durch die Verlustreduzierung um 1 v.H. ein zusätzlicher Deckungsbeitrag von 9 DM/Kuh erreicht werden kann. Gleichzeitig vermindern sich die N-Überschüsse je Kuh, weil verhindert wird, dass 0,4 kg N ungenutzt in den Stickstoffkreislauf zurückfließen. In einem weiteren Schritt wird die Effizienz des Einsatzes von Wirtschaftsfuttermitteln in der Milchproduktion betrachtet. Im Hinblick auf den Einsatz der Grassilage in der Milchviehfütterung hat sich gezeigt, dass durch die Substitution von Gras- durch Maissilage erhebliche wirtschaftliche und nährstoffökonomische Verbesserungen erreicht werden können. Insgesamt bringt eine Reduktion der Stickstoffüberschüsse durch den Einsatz von Maissilage einen wirtschaftlichen Vorteil von 4,30 DM/kg N im Bereich der Futterkosten. Diese Verringerung kann durch die Substitution von insgesamt 50 kg TM Grassilage in der Futterration erreicht werden. Erhöht beispielsweise ein Betrieb mit 50 Milchkühen den Maisanteil in der Ration um 0,94 kg, bedeutet dies einen täglichen wirtschaftlichen Vorteil von 4,30 DM im Vergleich zur Ausgangssituation. Über die gesamte Winterfutterperiode (200 Tage) sind dies ca. 860 DM/Betrieb. Das gilt allerdings nur, wenn durch den zusätzlichen Einsatz von Maissilage in der Futterration keine weiteren Kosten entstehen. Am Beispiel einer Substitution von Weide- durch den Zukauf von Kraftfutter wird gezeigt, welche Effekte durch eine Intensitätsänderung bzw. durch die Reduktion der Futterfläche aufgrund des geringeren Bedarfs an Weidefutter zu erwarten sind. In beiden Fällen entstehen durch die Substitution von Wirtschafts- durch Zukauffutter positive Grenzkosten der Substitution. Dabei liegen die Kosten, die durch die Senkung der NBewirtschaftungsintensität entstehen unter den Kosten einer Reduktion der Futterfläche. Zugleich werden durch die Senkung der Intensität höhere Stickstoffeinsparungen ermöglicht.

In diesem Fall kommt es auf die Wirtschaftlichkeit der alternativen Flächenverwendung an, ob eine Intensitätsänderung der Flächenreduktion aus wirtschaftlicher Sicht vorzuziehen ist. Im Bereich der Milchproduktion wird der Einfluss einer Milchleistungssteigerung partialanalytisch untersucht. Auch in diesem Fall werden als Anpassungsmaßnahmen im Bereich der Futterproduktion die Möglichkeiten einer Intensitätssenkung des Grünlandes bzw. die Reduzierung der Futterfläche geprüft. Durch eine Milchleistungssteigerung von 120 kg/Kuh/Jahr können nach dieser Berechnung bei einer Intensitätssenkung bis zu 7 kg N/Betrieb eingespart werden. Der betriebswirtschaftliche Vorteil der Milchleistungssteigerung beträgt bis zu 8 Pf/kg zusätzlicher Milch. Auch in diesem Fall liegen die Einsparungsmöglichkeiten durch eine Flächenreduktion beim Stickstoff mit ca. 2 kg/Betrieb wesentlich unter dem Niveau der Intensitätsänderung. Doch auch hier muss der Gewinnbeitrag bzw. der Einfluss der alternativen Verwendung der freiwerdenden Fläche auf den N-Kreislauf betrachtet werden. Die Berechnungen der partialanalytischen Betrachtung haben gezeigt, dass der Wirtschaftsfutterproduktion bzw. deren Verwendung in Milchvieh-Futterbaubetrieben eine zentrale wirtschaftliche Bedeutung zukommt. So führen viele Maßnahmen, die eine Wirtschaftlichkeitsverbesserung der Milchproduktion bewirken auch zu Fortschritten in der Effizienz des Nährstoffeinsatzes. Im Hinblick auf die dargestellte Nährstoffproblematik wurde für einen typischen Standort der norddeutschen Tiefebene, der schleswig-holsteinischen Geest, ein interdisziplinäres Versuchskonzept entwickelt, in dem untersucht wird, durch welche Maßnahmen sich Stickstoffüberschüsse aus der Milchproduktion reduzieren lassen. Dabei wurden umfangreiche Großparzellenversuche im Bereich der Grundfuttererzeugung angelegt. Schwerpunkt bildeten Stickstoffsteigerungsversuche für verschiedene Nutzungsalternativen des Grünlandes und für die Produktion von Silomais. Im Bereich der Milchproduktion wurden zwei Bewirtschaftungssysteme entwickelt. Ein System beruhte auf der Produktion von Milch auf intensiv gedüngten Weiden im Sommer und einer maisbetonten Winterration. In einem anderen System wurde die Weide nur mit Gülle gedüngt und die Winterfutterration war grassilagebetont.

Um den Einfluss des Bewirtschaftungssystems auf einzelbetrieblicher Ebene darzustellen, wird ein einzelbetriebliches Analysemodells entwickelt, das auf der Grundlage der Linearen Optimierung beruht. Dieses Modell ist auch Grundlage einer Sensitivitätsanalyse, in der viele der in der partiellen Marginalanalyse betrachteten Einflussfaktoren auf den Stickstoffkreislauf im Hinblick auf ihre Kombinationswirkungen im Milchvieh-Futterbaubetrieb untersucht werden. Auch die mit Hilfe der Linearen Optimierung ermittelten Ergebnisse bestätigen die Bedeutung der Wirtschaftsfuttererzeugung bzw. deren Einsatzes in Milchvieh- Futterbaubetrieben. Durch die Veränderung des Gras-Mais-Verhältnisses in der Winterration von 9:1 auf 1:4 erhöht sich der Deckungsbeitrag/Kuh um 200 bis 300 DM. Außerdem verringert sich der Futterflächenbedarf der Milchkuh inkl. Färsenaufzucht durch die höhere Energiedichte und den höheren Trockenmasseertrag der Maissilage, so dass die Faktorverwertung der Fläche bei einem durchschnittlichen jährlichen Milchleistungsniveau von 8500 kg/Kuh von 2670 auf 3540 DM/ha ansteigt. Gleichzeitig lassen sich die NÜberschüsse/ ha um bis zu 35 v.H. reduzieren. Außerdem steigt die N-Verwertung des in der Milchproduktion eingesetzten Stickstoffs von 25 auf 33 v.H. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Milchleistungssteigerung der Kuh eine bedeutende Möglichkeit, Deckungsbeiträge bzw. die wirtschaftliche Verwertung der eingesetzten Faktoren zu verbessern. Ausgehend von einem Milchleistungsniveau von 18 kg Milch/Kuh/d steigt der Deckungsbeitrag/Kuh bei Verdoppelung der durchschnittlichen täglichen Milchmenge auf das Doppelte, und die Flächenverwertung verdreifacht sich sogar. Nachteilig wirkt sich die Milchleistungssteigerung auf die N-Überschüsse/ha Futterfläche aus. Mit zunehmendem Milchleistungsniveau steigen die N-Überschüsse deutlich an, verursacht vor allem durch den zunehmenden Kraftfutteranteil in der Futterration. Dadurch ist auch keine Verbesserung in der N-Verwertung des eingesetzten Stickstoffs in der Milchproduktion zu beobachten. Im Sommer stellt die günstigste Futtergrundlage in fast allen Variationsrechnungen die Weide dar. Eine Verkürzung der Weideperiode um einen Monat ist mit zusätzlichen Futterkosten von ca. 100 DM/Kuh verbunden. Die Stickstoffflüsse werden durch diese Maßnahme nicht beeinflusst.

Nur die ganzjährige Stallhaltung unterscheidet sich von den kombinierten Weide- /Stallhaltungsverfahren dadurch, dass ganzjährig ein hoher Anteil Maissilage in der Futterration die N-Verwertung des eingesetzten Stickstoffs auf durchschnittlich über 30 v.H. steigen lässt. Die Vorteile im Bereich der Arbeitsorganisation und Kontrolle der Tiere, die mit einer ganzjährigen Stallhaltung verbunden sind, müssten unter den hier gewählten Annahmen mehr als 400 DM/ha betragen, um diese Maßnahme aus betriebswirtschaftlicher Sicht zu rechtfertigen. Die Vorteile der Weidenutzung werden besonders deutlich, wenn der Abkalbeschwerpunkt in das Frühjahr fällt. Gegenüber einer herbstbetonten Abkalbung steigt die Flächenverwertung um mehr als 300 DM/ha. Darüber hinaus besteht ein weiterer Nachteil der Herbstabkalbung darin, dass die Trockensteherzeit in den Sommer fällt. Eine Tatsache, die dazu führt, dass im Sommer bei Weidehaltung erhebliche Rohproteinüberschüsse in der Futterration entstehen, und die N-Verwertung auf unter 20 v.H. absinkt. Eine Verlängerung der Nutzungsdauer der Milchkühe birgt vor allem wirtschaftliche Reserven, da die Remontierungskosten gesenkt werden können. Durch den verringerten Futterflächenbedarf für die Aufzucht der Färsen zur Remontierung und steigende Milchleistungen bis zur fünften Laktation steigt die Flächenverwertung erheblich an. Da mit der Milchleistungssteigerung aber auch eine Erhöhung des Kraftfuttereinsatzes verbunden ist, treten in der dritten Laktation die größten N-Überschüsse/ha auf. Zunehmende Bodenkosten führen zu einer Erhöhung der N-Bewirtschaftungsintensität des Grünlandes. Dadurch reduziert sich der Futterflächenbedarf. Die Flächenverwertung kann geringfügig gesteigert werden. Die N-Überschüsse/ha steigen erheblich an, und auch die NVerwertung sinkt. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung, dass mit einer Erhöhung der N-Verwertungseffizienz auch eine wirtschaftliche Verbesserung bei den meisten untersuchten Maßnahmen verbunden ist. Hierbei erweist sich vor allem die wirtschaftseigene Futtererzeugung als ein zentraler Ansatzpunkt, um Stickstoffüberschüsse aus der Milchproduktion zu reduzieren. Derzeit bestehen noch erhebliche Reserven für Praxisbetriebe im Bereich der Futterproduktion, die relativ leicht zu mobilisieren sind. Vor dem Hintergrund, dass die Verfügbarkeit von Grünlandflächen aufgrund der Milchquotenbegrenzung in den nächsten Jahren ansteigen wird, sollte auch eine Ausdehnung der Futterfläche/Kuh in Betracht gezogen werden, um Stickstoffüberschüsse/ha zu reduzieren.

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