Abteilung Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau

Einführung

Hoftorbilanzen der Rinderspezialberatung Schleswig-Holstein sowie Berechnungen des Lehrstuhls Grünland und Futterbau zeigen, dass die spezialisierten Milchvieh/Futterbaubetriebe Schleswig-Holsteins vergleichsweise hohe Nährstoffüberschüsse aufweisen, die für das Nährelement Stickstoff deutlich über 200 kg N ha-1 Jahr-1 betragen können. Diese Überschüsse entstehen aus dem unausgewogenen Verhältnis zwischen Stickstoffinput (hpts. Dünger und Futtermittel » 250-300 kg N ha-1) und Output (Milch und Fleisch » 50-80 kg N ha-1) solcher Betriebstypen. 85% der Milchkühe in Schleswig-Holstein werden auf Betrieben gehalten, die sich im Landschaftsraum der Geest befinden. Dieser Standort ist durch sehr sandige Böden mit Tongehalten häufig unter 5% gekennzeichnet, woraus eine äußerst geringe Sorptionskapazität für Wasser und Nährstoffe und damit einhergehend ein hohes Auswaschungsrisiko für wasserlösliche Verbindungen (z.B. Nitrat) resultiert.

KarkendammAbb. 1: Forschungsaktivitäten im N-Projekt Karkendamm

Die dargestellten Forschungsaktivitäten sind Teil eines von verschiedenen Instituten der Universität Kiel initiierten, interdisziplinären Forschungsprojektes, in dessen Rahmen Feldversuche zwischen 1997 und 2002 durchgeführt wurden. Es befasst sich mit der Quantifizierung von N-Flüssen im spezialisierten Milchvieh-/Futterbaubetrieb bei verschiedensten Produktionsintensitäten und Managementstrategien.

Übergeordnetes Ziel der Teilprojekte ist es, optimierte Produktionsstrategien zur Effizienzsteigerung der Umsetzung des eingesetzten Stickstoffs (Dünger, Futtermittel) in Produktstickstoff (Milch/Fleisch) abzuleiten.

Basis der Untersuchungen ist die quantitative Erfassung wesentlicher N-Flüsse im System Boden-Pflanze-Tier. Abb. 1 gibt einen Überblick über die einzelnen Arbeitsgebiete des Projektes, welche im folgenden kurz erläutert werden. Durch Anklicken der Felder "mehr.." werden zusätzliche Informationen verfügbar.

Dauergrünland Bedeutung der Nutzungsform und N-Versorgung für die Leistungsfähigkeit und N-Effizienz von Dauergrünland

Bearbeiter: Dr. B. Ingwersen, Dr. H. Trott Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Dauergrünland ist eine der wichtigsten Futterkomponenten spezialisierter Milchviehbetriebe Norddeutschlands. Es umfasst etwa 70 bis 80% der gesamten Futterbaufläche Schleswig-Holsteins. Die dominierenden Nutzungsformen sind Mähweiden gefolgt von Weiden und Wiesen. Vor dem Hintergrund hoher N-Bilanzüberschüsse auf Dauergrünland sind zur Optimierung des Grünlandmanagements Kenntnisse über die Auswirkungen unterschiedlicher Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die Produktivität und die Futterqualität erforderlich. In diesem Zusammenhang ist die botanische Zusammensetzung von besonderem Interesse. Die positiven Effekte des Weißklees auf die Ertragsleistung und die Futterqualität werden in der Literatur hinreichend behandelt.

Die meisten Untersuchungen zur Produktivität, Futterqualität und Bestandeszusammensetzung von Dauergrünland beziehen sich auf ausschließliche Weide- oder Schnittsysteme, weitaus weniger auf Mähweiden. Ziel dieser Untersuchung war es, die oben beschriebenen Parameter über einen weiten Gradienten von Nutzungsformen und Düngungsintensitäten zu vergleichen und zu bewerten. Den Kernbereich des Projektes stellen die insgesamt ca. 4 ha umfassenden Grünland-, Ackergras/Kleegras- und Mais-Parzellenversuche. In allen Varianten dieser Versuche werden TM- Energie- und N-Erträge sowie alle wesentlichen Futterqualitätsparameter erhoben. Mit Hilfe des Einsatzes von 15N-Isotopen wird im Grünlandversuch die Verwertung des Mineraldünger- und Gülle-N sowie die Menge des auf dem Grünland vom Weißklee fixierten N exakt ermittelt. Teil des Grünlandversuches sind neben reinen Schnitt- und Weidesystemen (Umtriebsweiden mit Färsen) auch die in der Grünlandpraxis Schleswig-Holsteins weitverbreiteten Mähweidesysteme.

Selektive Futteraufnahme durch Milchkühe auf Umtriebsweiden – Auswirkungen auf Ertrag und Futterqualität

Bearbeiter: Dipl.-Ing.agr. J. Baade Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Im Rahmen des N-Projektes Karkendamm fanden in den Jahren 1997 und 1998 Untersuchungen auf Umtriebsweiden zweier Systeme (unterschiedliche botanische Zusammensetzung und Düngung) statt. Ziel war es, mit Hilfe pflanzenbaulicher Methoden zu beschreiben, wie sich die Bestände beider Systeme für 3 unterschiedliche Aufwuchstypen (Frühjahrs-, Sommer- und Herbstaufwuchs) hinsichtlich Ertrag und Qualität während einer 5-tägigen Beweidungsphase verändern. Zusätzlich sollte geprüft werden, ob mittels der verwendeten Methodik Aussagen über die Entwicklung der botanischen Zusammensetzung und über das Fress- und Selektionsverhalten der Milchkühe gemacht werden können.

Nitrat-Sickerwasserverluste in Abhängigkeit von der Nutzungsform und N-Versorgung des Grünlands

Bearbeiter: Dr. M. Büchter Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Insgesamt sind 500 Saugkerzen als permanente Anlage in die Parzellen des oben beschriebenen Grünlandversuches installiert. Die Steuerung der Anlage erfolgt elektronisch, wobei erst ab einer kritischen Wasserspannung ein Vakuum an die Kerzen angelegt wird. Die Beprobung des Sickerwassers erfolgt wöchentlich. Weitere 300 Kerzen dienen der Untersuchung des Sickerwassers im Maisversuch. Aufgrund der wiederkehrenden Bodenbearbeitung erfolgt der Einbau nur temporär. Die Druckanlegung geschieht wöchentlich mit einer transportablen Pumpe.

Grundwasserqualität unter differenziert bewirtschaftetem Dauergrünland

Bearbeiterin: Dipl.Ing.agr. J. Bobe Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Auf der schleswig–holsteinischen Geest befinden sich überwiegend sandige Böden mit einer geringen Sorptionskapazität für Wasser und Nährstoffe. Wasserlösliche Verbindungen wie z.B. Nitrat (NO3-) unterliegen einem hohen Auswaschungsrisiko. Dieses Risiko bezieht sich vorwiegend auf intensiv genutzte Weiden, da hier zusätzlich zur mineralischen N-Düngung eine Exkrementstickstoffrückführung von durchschnittlich 93% gegeben ist. Als Folge sind zu Beginn der Sickerwasserperiode im Herbst sehr hohe Nmin Werte zu finden, die mit dem winterlichen Sickerwasser aus dem effektiven Wurzelraum ins Grundwasser verlagert werden können. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, zu klären, inwieweit die im Sickerwasser gewonnenen Werte Aussagen hinsichtlich der Kontamination des Grundwasser zulassen und in welchem Maße im Unterboden mit weiteren Umsetzungsprozessen (z.B. Denitrifikation) zu rechnen ist. Denitrifikation kann durch den mikrobiellen Abbau im Unterboden eine Verminderung der Nitrateinträge ins Grundwasser bewirken.

Im Rahmen des N-Projektes Karkendamm wurden über 5 Jahre hinweg das Sickerwasser und das oberflächennahe Grundwasser unter verschiedenen Bewirtschaftungsvarianten des Grünlands untersucht. Sickerwasserproben zur Ermittlung der NO3--Konzentration werden im Feldversuch anhand von Saugkerzen gewonnen. Dieser Methode gegenüber steht die Messung der NO3--Konzentration des am Standort neugebildeten Grundwassers.

N2O-Emissionen vom Dauergrünland bei variierter N-Düngungsintensität

Bearbeiter: Dipl.Ing.agr. C. Lampe1 & Dr. K. Dittert2 1Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel 2Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Die Verluste gasförmiger N-Komponenten (N2, N2O) aus Böden in die Atmosphäre als Ergebnis der mikrobiellen Aktivität, reduzieren die N-Verfügbarkeit in Böden. Zudem ist Lachgas (N2O) ein wirksames Treibhausgas und besitzt einen großen Einfluss auf den Abbau von stratosphärischem Ozon und auf die globale Erwärmung. Die Bedeutung von N2O nimmt durch dessen steigende Konzentration (ca. 0,3% pro Jahr) in der Atmosphäre zu. N2O wird im Boden im Zuge mikrobieller Prozesse, der Denitrifikation und der Nitrifikation, gebildet. Bei der Denitrifikation wird NO3- oder NO2- über N2O zu N2 reduziert. Als Nitrifikation bezeichnet man die mikrobielle Oxidation von NH3 zu NO3-. Die N2O-Emissionen werden wesentlich von den Standortfaktoren Boden (Bodenfeuchte, pH, Bodendichte, Bodenart), Witterung und Stickstoff (N)-Versorgung (Gehalt von NH4+ bzw. NO3- und der Verfügbarkeit mineralisierbarer organischer Substanz) bestimmt. Böden mit feiner Textur (tonreich) setzen im allgemeinen mehr N2O frei als gut durchlüftete, sandige Böden, da sie eine bessere Wasserretention und verminderte Sauerstoffkonzentration aufweisen und damit fördernde Bedingungen für die Denitrifikation schaffen. Nach umfangreicher Auswertung von Versuchen auf Ackerland und auf mit N gedüngtem Weidegrünland stellt heraus, dass für längerfristig angelegte Betrachtungen die emittierte N2O-Menge vorrangig vom NO3--Gehalt des Bodens abhängt. Aus mineralischen Grünlandböden emittieren jährlich etwa 1% des applizierten N. In der Bewirtschaftung des Grünlandes als Weide bewirken die Exkrementflecken eine hohe N-Zufuhr zum Boden und damit eine Freisetzung von beträchtlichen Mengen an N2O. Zur exakten Quantifizierung der N2O-Emissionen von Grünlandstandorten fehlen bisher systematische Langzeituntersuchungen von ein oder mehreren Jahren. Die meisten Studien decken nur die Vegetationsperiode ab, dabei finden gerade im Winter nennenswerte Emissionsraten statt. Zudem ist die Messfrequenz meist vergleichsweise gering, so dass Emissionsspitzen z.B. nach der Düngerapplikation nur unzureichend oder gar nicht erfasst werden.

Das Ziel dieser Arbeit ist, die in hoher zeitlicher Auflösung gemessenen N2O-Emissionen über ein Jahr aus einem humosen Sandboden unter Dauergrünlandnutzung zu quantifizieren. Hierbei sollen generelle Vorstellungen der N2O-Freisetzung unter den gegebenen Standortverhältnissen im Jahresverlauf erhalten und die Bedeutung von Bewirtschaftungsmaßnahmen erfasst werden. Der Einfluss der N-Düngerart (Mineraldünger und Gülle) und der N-Düngungsmenge auf die N2O-Freisetzung aus dem Boden wird darüber hinaus durch tägliche Gasmessungen zur Zeit der N-Düngungsapplikation im Frühjahr geprüft. Ein weiteres Ziel ist es, die Abhängigkeiten zwischen den N-Emissionen und den parallel gemessenen Boden- und Klimawerten zu beschreiben.

Diversität denitrifizierender Bakterien im Grundwasser in Böden des Grünlands mit unterschiedlicher Bewirtschaftungsintensität

Bearbeiter: C.G. Gliesche, G. Braker, B. Schuster und A. Fesefeldt Institut für Ökologie, Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

Die biologische Bindung des elementaren Stickstoffs (Stickstofffixierung) und die Freisetzung von gebundenem Stickstoff aus Gewässern und Böden durch denitrifizierende Bakterien (Denitrifikation) gehören zu den wichtigsten Prozessen des Stickstoffkreislaufs. Sowohl die Stickstofffixierung als auch die Denitrifikation sind rein mikrobielle Prozesse und werden nur von bestimmten Bakteriengruppen durchgeführt, wobei die bakterielle Stickstoffbindung häufig in Symbiose mit Pflanzen abläuft. Bei der Denitrifikation wird Nitrat stufenweise über Nitrit zu den gasförmigen Produkten NO (Stickstoffoxid), N2O (Lachgas) und schließlich N2 (elementarer Stickstoff) reduziert. Im Grundwasser unter den Grünlandflächen des Versuchshofes Karkendamm treten aufgrund der Bewirtschaftung unterschiedliche Mengen an Nitrat und Nitrit auf. Diese Stickstoffkomponenten beeinflussen zusammen mit der Konzentration organischer Kohlenstoffquellen die Zusammensetzung und Aktivität der bakteriellen Lebensgemeinschaften und hier besonders die der denitrifizierenden Bakterien. Es wurde geprüft, ob der Einfluß des unterschiedlichen Eintrages stickstoffhaltiger Verbindungen in das Grundwasser mit der Bewirtschaftungsform korreliert werden kann. Die bakterielle Nitritreduktase (nirK- und nirS-Gen) katalysiert die Umsetzung von Nitrit zu NO und ist das Schlüsselenzym der Denitrifikation (dissimilatorische Nitratreduktion). Bei vielen denitrifizierenden Bakterien ist die Cytochrom cd1-enthaltende Nitritreduktase (nirS) zu finden. Manche denitrifizierende Bakterien (etwa 30%) besitzen hingegen eine kupferenthaltende Nitritreduktase (nirK). Die Gründe für diese unterschiedliche Verbreitung beider Enzyme bei gleicher Funktion sind bisher noch unbekannt. Denitrifizierende Mikroorganismen finden sich in verschiedenen phylogenetischen Entwicklungslinien der Bacteria und Archaea. Hinzu kommt, dass innerhalb einer Bakteriengattung oder –art einzelne Arten bzw. Stämme die Eigenschaft zur Denitrifikation besitzen können oder auch nicht. Deshalb sind molekularbiologische Nachweisverfahren, die auf dem Sequenzunterschied der Gene für die 16S bzw. 23S rRNA beruhen, für denitrifizierende Mikroorganismen nicht möglich. In der vorliegenden Arbeit wurde die Eignung spezifischer Fragmente der Gene für die kupferenthaltende Nitrit-Reduktase (nirK) und für die Cytochrom cd1-enthaltende Nitrit-Reduktase (nirS) zur Differenzierung und Identifizierung von denitrifizierenden Bakterien des Grundwassers unterhalb der Flächen mit unterschiedlicher Bewirtschaftungsform untersucht. mehr..

Silomais Bedeutung der N-Versorgung für die Leistungsfähigkeit und N-Effizienz von Silomais

Bearbeiter: Dipl.Ing.agr. K. Volkers Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Die herkömmliche Bestandsführung und Düngungsstrategie beim Silomaisanbau in Monokultur werden mit den negativen Auswirkungen von Nitratverlusten in Verbindung gebracht. Die bisherigen Arbeiten deuten aber auf eine gute N-Verwertung des Pflanzenbestandes hin, wenn mineralische und wirtschaftseigene Dünger, speziell die Gülle, mengenmäßig wie zeitlich bedarfsgerecht eingesetzt werden. Das Gefährdungspotential einer N-Auswaschung kann auf der Basis der flächenbezogenen Stickstoffbilanz dargelegt werden. Diese stellt einen wichtigen Ansatz für die bedarfsgerechte Düngungsstrategie dar und ermöglicht eine ökonomische und ökologische Optimierung der Stickstoffdüngung. Es liegen wenige Untersuchungen zu diesem Themenbereich vor, die ausschließlich auf Versuchsergebnissen basieren. Demgegenüber gibt es zahlreiche Arbeiten, die auf Erfahrungswerten und Versuchsergebnissen bzw. Betriebsdaten beruhen. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen des N-Projektes Karkendamm die flächenbezogene N-Bilanz und N-Effizienz von Silomais in kontinuierlichem Anbau bei variierter N- und Gülledüngung im Hinblick auf die ökologische Verträglichkeit überprüft.

Nitratverluste im Sickerwasser in Abhängigkeit von der Nährstoffversorgung des Silomais

Bearbeiter: Dr. M. Büchter Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Hinsichtlich der hohen Nitratverluste auf dem Grünland kommt dem Silomais als „ guter Stickstoffverwerter“ eine neue Ansichtsweise zu. Der Maisanbau stellt aufgrund seiner langsamen Jugendentwicklung verbunden mit einer geringen Stickstoffaufnahme eine potentielle N-Auswaschungsgefahr dar. Dies ist besonders der Fall, wenn es durch zu hohe mineralische Düngegaben zu überhöhten bodenbürtigen Nitratgehalten kommt. Die Stickstoffgehalte an einem Standort zu Beginn der Grundwasserneubildungsperiode sowie Mineralisation und Witterung im Winter sind von entscheidender Bedeutung für den Umfang der Nitratverluste mit dem Sickerwasser. Für die mehrjährig mit Silomais bestellten landwirtschaftlichen Nutzflächen zeigen diese Untersuchungen mit einem Stickstoffgesamtinput von bis zu 150 kg N ha-1 nur geringe Nitratbelastungen auf. Die mit Untersaat angebauten Maisflächen der sandigen Geeststandorte unterschreiten über den gesamten geprüften Düngungsbereich den Grenzwert der Trinkwasser-Verordnung. Im Maisanbau ist daher bei einer optimierten bedarfsgerechten Düngung selbst auf sorptionsschwachen Böden nicht mit relevanten Nitratbelastungen zu rechnen. Hinsichtlich der aber im Untersuchungsgebiet anzutreffenden Hoftorbilanzen mit Überschüssen von bis zu 200 kg N ha-1 zeichnet sich aber für die Milchvieh- und Futterbaubetriebe der schleswig-holsteinischen Geest mit den niederschlagsreichen Winterhalbjahren Handlungsbedarf ab. Besondere Betrachtung bedarf hierbei die Gewinnung eines Futterertrages mit hoher verdaulicher Energie. Bei der gegenwärtigen Betriebsorganisation werden diese Effekte nicht effizient ausgenutzt. Deshalb werden in der zweiten Projektphase Strategien geprüft, die die Grundfutterproduktion gewährleisten, aber die Risiken der N-Austräge senken.

Nitratkontamination des Grundwassers unter differenziert bewirtschaftetem Silomais

Bearbeiterin: Dipl.-Ing. agr. J. Bobe Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Auf der schleswig–holsteinischen Geest befinden sich überwiegend sandige Böden mit einer geringen Sorptionskapazität für Wasser und Nährstoffe. Wasserlösliche Verbindungen wie z.B. Nitrat (NO3-) unterliegen einem hohen Auswaschungsrisiko. Dieses Risiko bezieht sich vorwiegend auf intensiv genutzte Weiden, da hier zusätzlich zur mineralischen N-Düngung eine Exkrementstickstoffrückführung stattfindet. Als Folge sind zu Beginn der Sickerwasserperiode im Herbst sehr hohe Nmin-Werte zu finden, die mit dem winterlichen Sickerwasser aus dem effektiven Wurzelraum ins Grundwasser verlagert werden können. Auch die N-Verluste unter Silomais werden in der Literatur als hoch eingestuft. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, zu klären, inwieweit die im Sickerwasser gewonnenen Werte Aussagen hinsichtlich der Kontamination des Grundwasser zulassen und ob im Unterboden mit weiteren Umsetzungsprozessen (z.B. Denitrifikation) zu rechnen ist. Denitrifikation kann durch den mikrobiellen Abbau von Nitrat im Unterboden eine Verminderung der Nitrateinträge ins Grundwasser bewirken.

Im Rahmen des N-Projektes Karkendamm, das sich mit der Optimierung der N-Ver-wertung im spezialisierten Milchvieh-/Futterbaubetrieb beschäftigt, wurden über 5 Jahre hinweg das Sickerwasser und das oberflächennahe Grundwasser unter verschiedenen Bewirtschaftungsvarianten des Grünlands sowie einer Maismonokultur untersucht. Sickerwasserproben zur Ermittlung der NO3-Konzentration wurden im Feldversuch anhand von Saugkerzen gewonnen. Dieser Methode gegenüber steht die Messung der NO3-Konzentration des am Standort neugebildeten Grundwassers.

Futterbau-Fruchtfolgen Steigerung der Leistungsfähigkeit und N-Effizienz im spezialisierten Milchvieh-/Futterbaubetrieb durch Futterbau in Fruchtfolgen

Bearbeiter: Dipl.-Ing.agr. K. Volkers Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Während in der ersten Projektphase (1997-2000) die Ertragsbildung und N-Flüsse auf unterschiedlich bewirtschaftetem Dauergrünland und im Silomaisanbau im Mittelpunkt der Untersuchungen lagen, so gewinnen in der zweiten Projektphase (2000-2003) daraus resultierende Optimierungsstrategien an Bedeutung. Es wird untersucht, inwieweit die N-Effizienz der Futterproduktion durch den Übergang von der Mais- und Grünland-"Monokultur" zu einem Fruchtfolgesystem, das teilweise beweidetes Grünland (ley) und Silomais als aufeinanderfolgende Fruchtfolgeglieder enthält, weiter verbessert werden kann.

Nitrat im Grund- und Sickerwasser unter Futterbau-Fruchtfolgen

Bearbeiterin: Dipl.-Ing. agr. J. Bobe Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Während in der ersten Projektphase (1997-2000) die Ertragsbildung und N-Flüsse auf unterschiedlich bewirtschaftetem Dauergrünland und im Silomaisanbau im Mittelpunkt der Untersuchungen lagen, so gewinnen in der zweiten Projektphase (2000-2003) daraus resultierende Optimierungsstrategien an Bedeutung. Es wird untersucht, inwieweit die N-Effizienz der Futterproduktion durch den Übergang von der Mais- und Grünland-"Monokultur" zu einem Fruchtfolgesystem, das teilweise beweidetes Grünland (ley) und Silomais als aufeinanderfolgende Fruchtfolgeglieder enthält, weiter verbessert werden kann.

N-Dynamik im Boden Dynamik der organischen Bodensubstanz und ihre Bedeutung für den Stickstoffhaushalt futterbaulich genutzter Böden

Bearbeiter: Dipl.biol. M. Karrasch, Dr. C. Wachendorf Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg

Ziel der bodenkundlichen Untersuchungen ist es, Bewirtschaftungseffekte auf das Ausmaß der Festlegung und Nachlieferung von Bodenstickstoff in der Grünlandwirtschaft und im Maisanbau zu ermitteln. Eine vertiefte Kenntnis der Dynamik dieser Prozesse ermöglicht einen sowohl mengenmäßig als auch zeitlich gezielteren Einsatz mineralischer und organischer N-Dünger im Futterbau. Außerdem soll die Bedeutung des mikrobiell oder in Pflanzenresten gebundenen Stickstoffs für die Nitratauswaschung ermittelt werden.

Während einer Beweidung werden dem Boden durch Exkremente hohe Mengen leicht umsetzbarer organischer Verbindungen zugeführt, die als Bestandteil der organischen Bodensubstanz unterschiedlich umgesetzt werden können. Bisher gibt es erst verhältnismäßig wenig Untersuchungen zum Einfluß der Beweidung auf die Höhe labiler C- und N-Fraktionen im Boden. Daher wurden der Kohlenstoff und Stickstoff in der mikrobiellen Biomasse, im Heißwasserextrakt und in der potentiell mineralisierbaren Fraktion in Oberböden unter Schnitt- und Weidenutzung untersucht. Es soll geprüft werden, welche Parameter den Einfluß der Beweidung widerspiegeln und ob Unterschiede zwischen unterschiedlichen Düngungsintensitäten (0, 100, 300 kg N ha-1 a-1) und verschiedenen Pflanzenarten (Gras und Kleegras) feststellbar sind.

Der Einfluss von Weidetier-Exkrementen auf die Kohlenstoff- und Stickstoffflüsse im Boden unter Grünland - ermittelt durch 13C und 15N in situ-Markierung

Bearbeiterin: Dr. C. Wachendorf Institut für Bodenkunde Universität Hamburg

Im diesem Teilprojekt wird der Einfluss von Exkrementen auf die Dynamik der organischen Boden­substanz, auf die Änderung der Kohlenstoffspeicherung im Boden und auf die daraus resultierenden Stickstoffverlusten unter beweidetem Grünland untersucht. In einem Freilandversuch wird unter einem praxisüblichen Weidemanagement durch häufige Schnitt­nutzung bei Weidereife und die definierte Ausbringung von 15N und 13C markiertem Urin und Kot eine Beweidung simuliert.

Ziel ist es, die Um­setzung von exkrement- und bodenbürtigem Stickstoff und Kohlenstoff über die Verschiebung des d 13C-Verhältnisses und die 15N-Anreicherung in verschiedenen Bodenfraktionen zu ermitteln. Dazu wird die Anreicherung von 15N in der Bodenlösung (NO3, NH4 und DON), die mittels Lysimeter gewonnen wird, und die d 15N und d 13C-Signatur im Oberboden als auch in der mikrobiellen Biomasse ermittelt. Der Anteil exkrementbürtigen Stickstoffs in den Pflanzen wird durch 15N-Messungen der oberirdischen erntbaren Biomasse, der Stoppeln und der Wurzeln bestimmt.

N-Verwertung des Milchviehs Schätzung der Verdaulichkeit von Milchkuhrationen bei Weidegang

Bearbeiterin: Dr. M. Lukas Institut für Tiernährung und Stoffwechselphysiologie, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Schätzung des unabbaubaren RP-Anteils im Pansen

Bearbeiter: Dr. S. Shannak Institut für Tiernährung und Stoffwechselphysiologie, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Einfluß unterschiedlicher Fütterungsstrategien auf die Milchleistung und N- Effizienz der Kuh

Bearbeiterin: Dr. A. Konyali Institut für Tierzucht und Tierhaltung, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Energie- und CO2-Bilanzen Energie- und CO2-Bilanzen im Futterbau – Dauergrünland und Silomais

Bearbeiter: Dr. M. Kelm Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel

Vor dem Hintergrund des Beitrages der Landwirtschaft zum anthropogenen Treibhauseffekt nehmen Energiebilanzen in Indikatorkonzepten zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Produktion eine wichtige Stellung ein. Des weiteren erlauben energetische Parameter Rückschlüsse auf die Gesamteffizienz von Produktionssystemen und die Nachhaltigkeit der Nutzung von Produktionsfaktoren wie N-Dünger. Basierend auf multifaktoriellen Feldversuchen im Rahmen des "N-Projektes Karkendamm" wurden Energiebilanzen für unterschiedliche Strategien und Intensitäten in der Grundfutterproduktion erstellt. Es konnten folgende Trends aufgezeigt werden: 1. Gesteigerte N-Düngung bewirkte eine stetig sinkende Energieeffizienz, dieser Effekt war auf beweidetem Grünland am ausgeprägtesten. 2. Höchste Energieeffizienz wurde im Silomaisanbau erzielt; lediglich auf ausschließlich beweidetem Grünland bei niedriger N-Intensität unter 50 kg N ha-1 wurde (bei allerdings deutlich niedrigerem Ertrag) die Energieeffizienz von Silomais übertroffen. 3. Ausschließlich schnittgenutztes Grünland wies die geringste Energieeffizienz aller untersuchten Systeme auf. 4. Für die CO2-Emissionen konnten ähnliche Trends gezeigt werden.  mehr..

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

Bearbeiter: Dr. W.-D. Storm Institut für Agrarökonomie, Christian-Albrechts-Universität Kiel

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. 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 N-Überschüsse/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. mehr..

Modellierung der Stoffflüsse

Modellierung der N-Flüsse mit dem dynamischen Simulationsmodell IFSM

Bearbeiter: Dr. M. Wachendorf1 & Dr. A. Rotz Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel USDA/ARS Pasture Systems and Watershed Management Research Unit, Pennsylvania, USA

Die Bewertung der Effekte einzelner Managementmaßnahmen auf die N-Flüsse und N-Effizienz von tierhaltenden Betrieben ist aufgrund unüberschaubar vieler Querbeziehungen zwischen den einzelnen Subsystemen sehr schwierig. Mit Hilfe eines an der Penn State Universität entwickelten, dynamischen Simulationsmodells werden die N-Flüsse quantifiziert und für den Gesamtbetrieb unter Berücksichtigung der aktuellen Jahreswitterung zusammengefasst. Als Modell-Output werden im Betrieb akkumulierte N-Mengen (z.B. organische Bodensubstanz), sowie N-Verluste (Nitratauswaschung, Ammoniak- und Lachgas-Ausgasung) aus dem Betrieb ausgewiesen. mehr..

Schlussfolgerungen

Die Gesamtheit der Resultate aller Arbeitsgruppen stellt eine einmalige Datenbasis für weiterführende Analysen dar. So eröffnet die Verknüpfung aller Einzelfragestellungen die Möglichkeit, einen weiten Bereich von Produktionsalternativen im Produktionsprozess Milch hinsichtlich der ökonomischen und ökologischen Effekte zu bewerten und optimale Produktionsintensitäten für die Zukunft zu formulieren. Aufbauend auf diesen Versuchsreihen werden vergleichende Untersuchungen optimierter Systeme von Futterbau-Fruchtfolgen durchgeführt. Gemeinsam mit den Ergebnissen aus dem Forschungsschwerpunkt „Ökologischer Landbau und extensive Landnutzungssysteme“ auf dem Lindhof und den Ergebnissen des SFB 192 auf Hohenschulen stellen die Ergebnisse des N-Projektes Karkendamm eine hervorragende Basis zur Bewertung von unterschiedlichen Intensitäten der landwirtschaftlichen Bodennutzung in Schleswig-Holstein dar.

Danksagung

Die Teilnehmer des Projektes danken der Stiftung Schleswig Holsteinische Landschaft, dem Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten des Landes Schleswig-Holstein und der Deutsche Forschungsgemeinschaft für die großzügige Finanzierung der dargestellten Projekte.

Ausgewählte Literatur

Die hier dargestellte Liste stellt nur eine Auswahl dar. Vollständige Publikationslisten sind auf den Homepages der entsprechenden

Institute zu finden.

Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung - Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität Kiel http://www.grassland-organicfarming.uni-kiel.de

  • Baade, j., M. Wachendorf and f. Taube (2000): Daily changes of composition and quality of pastures grazed by dairy cows. Grassland Science in Europe 5, 322-324.
  • Baade, J., M. Wachendorf und f. Taube (2001): Selektion von Milchkühen auf Umtriebsweiden – Auswirkungen auf Ertrag und Futterqualität. 45. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau. Gumpenstein (Österreich). Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Band 3, 139-142.(PDF).
  • Bobe, J., M. Wachendorf, M. Büchter und F. Taube (2003): Vergleich der Nitratkonzentrationen im Grund- und Sickerwasser bei variierter Grünlandbewirtschaftung auf sandigen Böden Norddeutschlands. 47. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Braunschweig, 263-266.(PDF).
  • Bobe, J., M. Wachendorf, M. Büchter und F. Taube (2003): Vergleich der Nitratkonzentrationen im Grund- und Sickerwasser bei variierter Düngungsintensität im Dauergrünland und in einer Maismonokultur – Erste Ergebnisse. 46. Jahrestagung der Ges. f. Pflanzenbauwiss., Gießen, 190-193. (HTML)
  • Bobe, J., M. Wachendorf, M. Büchter und F. Taube (2003): Vergleich der Nitratkonzentration im Grund- und Sickerwasser unter Grünland auf einem Geeststandort. Tagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft in Frankfurt/Oder 30. August 2003 - 7. September 2003.
  • Büchter, M., M. Wachendorf and F. Taube (2002): Nitrate leaching from permanent grassland on sandy soils – Results from an integrated research project. Grassland Science in Europe 7, 668-669 .
  • Büchter, M., M. Wachendorf, and f. Taube (2000): Nitratauswaschung unter Grünland in Abhängigkeit von der Bewirtschaftungsform und der N-Düngungsintensität. 44. Jahrestagung der AG Grünland und Futterbau, Kiel. Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Band 2, 197-200.(PDF).
  • Büchter, M., M. Wachendorf, and f. Taube (2001): Nitratauswaschung unter Silomais in Abhängigkeit von der Bewirtschaftungsform und der N-Düngungsintensität. 45. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau. Gumpenstein (Österreich). Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Band 3, 75-77.(PDF)
  • Büchter M., M. Wachendorf, Karen Volkers, F. Taube (2003): Nitratausträge unter Silomais auf sandigen Böden Norddeutschlands. Pflanzenbauwissenschaften.
  • 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. Grassland Science in Europe 5, 452-454.
  • Jovanovic, j.-n., M. Wachendorf and f. Taube (2000): Impact of a grass understorey on the performance of silage maize. Grassland Science in Europe 5, 446-448.
  • Jovanovic, N., M. Wachendorf und f. Taube (1999): Einfluß einer Grasuntersaat auf den TM- und N-Ertrag von Silomais. 43. Jahrestagung der AG Grünland und Futterbau, Bremen. Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Band 1., 100-103. (PDF).
  • Jovanovic, N., M. Wachendorf, and f. Taube (2000): N-Bilanz und -Effizienz von Silomais bei variierter N- und Gülledüngung. 44. Jahrestagung der AG Grünland und Futterbau, Kiel. Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Band 2, 189-192. (PDF).
  • Kelm, M., M. Wachendorf, H. Trott, K. Volkers, F. Taube (2003): Energie- und CO2-Bilanzen im Futterbau – Dauergrünland und Silomais. 47. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Braunschweig, 259-262. (PDF).
  • Kelm, M., M. Wachendorf, H. Trott, K. Volkers, F. Taube (2003): Energieeffizienz im Futterbau – Ergebnisse aus dem N-Projekt Karkendamm 46. Jahrestagung der Ges. f. Pflanzenbauwiss., Gießen, 202-204. (Tagungsband als PDF).
  • Lampe, C., K. Dittert, B. Sattelmacher, M. Wachendorf, F. Taube (2003): N2O-Emissionen aus einem Mähweidesystem. 47. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Braunschweig, 267-270.
  • Lampe, C., F. Taube, M. Wachendorf, B. Sattelmacher, K. Dittert, (2003): Quantifizierung der N2O-Emissionen aus Grünlandböden. Tagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft in Frankfurt/Oder 30. August 2003 - 7. September 2003.
  • Lampe, C., K. Dittert, B. Sattelmacher, M. Wachendorf, F. Taube (2003): Einfluss der N-Düngung auf die N2O-Emissionen vom Grünland 46. Jahrestagung der Ges. f. Pflanzenbauwiss., Gießen, 326-327. (Tagungsband als PDF).
  • Rotz, C. A., M. Wachendorf, A. Herrmann, A. Kornher, F. Taube (2002): A modelling approach to management impacts on nitrogen fluxes in specialised dairy farms. Grassland Science in Europe 7, 728-729.
  • Taube, f. and M. Wachendorf (2000): The Karkendamm Project: A system approach to optimize nitrogen use efficiency on the dairy farm. Grassland Science in Europe 5, 449-451.
  • Taube, F. and M. Wachendorf (2001): The nitrogen project: a system approach to optimize nitrogen use efficiency on the dairy farm. Proceedings of the American Forage and Grassland Council at Springdale, Arkansas, USA, April 22-25, Vol. 10, 223-228.
  • Taube, F., M. Wachendorf and H. Trott (2002): Future challenges in grassland cultivation in Germany. In: J.G. Conijn, G.L. Velthof & F. Taube (eds) Grassland resowing and grass-arable crop rotations. International Workshop on Agricultural and Environmental Issues in Wageningen, the Netherlands, 18/19 April 2002, EGF Working Group ‘Grassland Resowing and Grass-arable Rotations’ Report 1, 67-79.
  • Trott, H., B. Ingwersen, M. Wachendorf, F. Taube (2002): Schätzung des Trockenmasseertrages auf Dauergrünland mit Hilfe einer Höhenmessung. Pflanzenbauwissenschaften 2, 78-83. 
  • Trott, H., M. Wachendorf, F. Taube (2002): Management of permanent grassland for reduced nitrogen surpluses - Results from an integrated research project. Grassland Science in Europe 7, 740-741.
  • Trott, H., M. Wachendorf, F. Taube (2003): Effekte einer variierten Grünlandbewirtschaftung auf Ertrag, Futterqualität und Weisskleeleistung. 47. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Braunschweig, 95-98. (PDF).
  • Volkers, K., M. Wachendorf, F. Taube (2001): Steigerung der N-Effizienz im spezialisierten Milch-/Futterbaubetrieb durch Futterbau in Fruchtfolgen – Erste Ergebnisse. 45. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau. Gumpenstein (Österreich). Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Band 3, 79-81. (PDF).
  • Volkers, K., M. Wachendorf, F. Taube (2002): Management of forage maize for reduced nitrogen surpluses - Results from an integrated research project. Grassland Science in Europe 7, 744-745.
  • Volkers, K., M. Wachendorf, F. Taube (2003): Leistungsfähigkeit und N-Effizienz einer Futterbau-Fruchtfolge im Vergleich zum Bewirtschaftungssystem Dauergrünland/Maismonokultur. 47. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Braunschweig, 149-152. (PDF).
  • Volkers K.C., M. Wachendorf, R. Loges, N.J. Jovanovic, F. Taube (2003): Prediction of the quality of forage maize by near-infrared reflectance spectroscopy. Animal Feed Science and Technology. DOI: 10.1016/S0377-8401(03)00173-1
  • Wachendorf, M., H. Trott, K. Volkers und F. Taube (2000): Steigerung der N-Effizienz im spezialisierten Milchvieh-/Futterbaubetrieb - Konzeption der pflanzenbaulichen Arbeiten in der zweiten Phase des N-Projektes Karkendamm. 44. Jahrestagung der AG Grünland und Futterbau, Kiel. Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Band 2, 225-228. (PDF)
  • Wachendorf M., C.A. Rotz, A. Herrmann, A. Kornher und F. Taube (2003): Eine modellgestützte Analyse der Stickstoffflüsse in spezialisierten Milchvieh-/Futterbaubetrieben - Erste Ergebnisse. 47. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Braunschweig, 271-274. (PDF).
  • Wachendorf, M., F. Taube (2002): Management impacts on nitrogen fluxes and nitrogen losses in grassland systems - Results from an integrated project. Grassland Science in Europe 7, 746-747. 

Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Christian-Albrechts-Universität Kiel

  • Lampe, C., K. Dittert, B. Sattelmacher, M. Wachendorf, F. Taube (2003): N2O-Emissionen aus einem Mähweidesystem. 47. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau, Braunschweig, 267-270.
  • Lampe, C., F. Taube, M. Wachendorf, B. Sattelmacher, K. Dittert, (2003): Quantifizierung der N2O-Emissionen aus Grünlandböden. Tagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft in Frankfurt/Oder 30. August 2003 - 7. September 2003.
  • Lampe, C., K. Dittert, B. Sattelmacher, M. Wachendorf, F. Taube (2003): Einfluss der N-Düngung auf die N2O-Emissionen vom Grünland 46. Jahrestagung der Ges. f. Pflanzenbauwiss., Gießen, 326-327. 

 

Institut für Ökologie, Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

  • Gliesche, C.G, Braker, G., Schuster, B. und Fesefeldt, A. (2000). Diversität denitrifizierender Bakterien im Grundwasser unter Böden mit unterschiedlicher landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsintensität. Arbeitsgemeinschaft Grünland und Futterbau. 44 Jahrestagung, Kiel. Bd. 2. 205-208.

Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg

  • Karrasch, M., Wachendorf, C., Taube, F. (2000): Der Einfluß der Beweidung auf die Höhe der labilen Kohlenstoff- und Stickstofffraktionen humoser Oberböden. Arbeitsgemeinschaft Grünland und Futterbau. 44 Jahrestagung, Kiel. Bd. 2. 209-212.
  • Wachendorf, C., Trott, H, Taube, F. (2001): Stickstoffmineralisierung unter Exkrementstellen:15N-Signatur verschiedener N-Fraktionen. Mitteilg. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 96/1, 305-306.
  • Karrasch, M. Wachendorf, C., Taube, F. (2003): Bewirtschaftungsbedingte Veränderungen der C- und N-Flüsse eines Grünlandstandortes und ihr Einfluß auf C und N-Fraktionen im Oberboden. Mitteilg. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch.

Institut für Tiernährung und Stoffwechselphysiologie, Christian-Albrechts-Universität Kiel

  • Lukas M., Nibbe D., Südekum K.-H., Susenbeth A. (2000). Schätzung der Verdaulichkeit von Milchkuhrationen bei Weidegang. Mitt. Arbeitsgem. Grünland und Futterbau 2, 217-220.
  • Lukas M. (2002). Fecal Crude Protein as an Estimate of Diet Digestibility in Cattle. PhD thesis.
  • Shannak S., Südekum K.-H., Susenbeth A. (2000). Estimating ruminal crude protein degradation with in situ and chemical fractionation procedures. Anim. Feed Sci. Technol. 85, 195-214.

Institut für Tierzucht und Tierhaltung, Christian-Albrechts-Universität Kiel

  • Konyali A., Junge W., Südekum K.-H., Kalm E. (2000). Einfluß unterschiedlicher Fütterungsstrategien auf die Milchleistung und N-Effizienz der Kuh. Mitt. Arbeitsgem. Grünland und Futterbau 2, 213-216
  • Konyali A. (2001) Effects of synchronous and asynchronous concentrates on performance and efficiency of nitrogen utilization of lactating dairy cows. PhD thesis.

Institut für Agrarökonomie, Christian-Albrechts-Universität Kiel

  • Storm, W.-D und Langbehn, C. (2000) Betriebswirtschaftliche Betrachtung unterschiedlicher Bewirtschaftungssysteme in Milchviehsystemen. Mitt. Arbeitsgem. Grünland und Futterbau 2, 221-223.

USDA/ARS Pasture Systems and Watershed Management Research Unit, Pennsylvania, USA

  • Rotz, C. A., M. Wachendorf, A. Herrmann, A. Kornher, F. Taube (2002): A modelling approach to management impacts on nitrogen fluxes in specialised dairy farms. Grassland Science in Europe 7, 728-729.

Adressen

 

 

V.i.S.d.P.: Priv.-Doz. Dr. M. Wachendorf

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