Boden & Düngung
Effekte landwirtschaftlicher Nutzung auf Nährstoffausträge – Ergebnisse der Lysimeteranlage Harleshausen
Der Wandel der Landwirtschaft hin zu klimaangepassten, standortgerechten und nachhaltigeren Produktionssystemen wird als zentrale, gesamtgesellschaftliche Aufgabe erachtet. Dabei gilt es, positive Wirkungen zu fördern und schädliche Effekte auf Klima und Agrarökosysteme zu vermeiden.
Eine wesentliche Voraussetzung hierzu sind nachhaltige betriebliche Nährstoffkreisläufe basierend auf einer standortangepassten Produktionsintensität, da sich beispielsweise nur rund 50 % des zugeführten Stickstoffs in pflanzlichen und tierischen Marktprodukten wiederfinden.
Ziel eines an der Lysimeteranlage Harleshausen 1993 etablierten Versuches ist es, den Einfluss von Bewirtschaftungsform (ökologisch, konventionell) und -intensität (extensiv, intensiv) auf die pflanzliche Produktivität und Nährstoffausträge zu untersuchen. Im Beitrag dargestellt sind Ergebnisse der Jahre 2013/14 bis 2021/2022.
Versuchsaufbau
| Variante | Erläuterung | Kürzel |
|---|---|---|
| RAW: Raps, WW: Winterweizen, WG: Wintergerste, ZF: Zwischenfrucht (in Variante 5 – 7: ohne Leguminosen), KLeg: Körnerleguminose, ZR: Zuckerrübe, SM: Silomais, HA: Hafer, SG: Sommergerste, WR: Winterroggen, KG: Kleegras, AB: Ackerbohne, US: Untersaat, Grünr.: Grünroggen als Zweitnutzungsfrucht, GV: Großvieheinheit | ||
| 1 | Ackerbau extensiv mit Zukauf org. Dünger RAW-WW-WG/ZF-KLeg-WW-WW 1,0 GV/ha, 10 m³ Schweinegülle/ha/Jahr | Aex |
| 2 | Reiner Ackerbau ZR-WW-WG-ZF | A |
| 3 | Veredlungsbetrieb extensiv SM-WW-WG-ZF-KLeg-WW-WW-ZF 20 m³ Rindergülle/ha/Jahr | Vex |
| 4 | Veredlungsbetrieb intensiv SM-WW-WG/ZF 40 m³ Rindergülle/ha/Jahr | Vin |
| 5 | Ökoackerbau mit Zukauf org. Dünger KG-WW/ZF-SG/ZF-AB-WW-WR/US Rindermist, Rindergülle, Grüngutkompost | Öack |
| 6 | Öko-Veredlungsbetrieb extensiv KG-KG-WW/ZF-Möhre/ZF-AB-WW/US 0,5 GV/ha (Rindermist/-gülle) | Övex |
| 7 | Öko-Veredlungsbetrieb intensiv KG-KG-WW/ZF-Möhre/ZF-AB-WW 1,0 GV/ha (Rindermist/-gülle) | Övin |
| 8 | Ackerbaubetrieb Biogas WW-WG-Grünr./SM je nach Kultur 10 – 20 m³ Gärrest/ha/Jahr | Biogas |
Ergebnisse und Diskussion
Die Witterungsverhältnisse im Untersuchungszeitraum (2013/2014 bis 2021/2022) waren gekennzeichnet durch Niederschläge, die 200 mm unter dem langjährigen Mittel (1981-2010: 729 mm) lagen; vor allem die Jahre 2018, 2019 und 2022 waren durch Trockenheit geprägt. Auch die Temperaturen lagen deutlich über dem langjährigen Mittel.
Rund 89 % des Niederschlags wurden unter der unbewachsenen Kontrolle (40 cm tiefes Kiesbett) aufgefangen, in den Prüfvarianten (145 cm gewachsener Boden – Parabraunerde aus Löss) im Mittel 20 %, wobei die höhere Biomasseproduktion der Varianten Vin, Biogas und A zu einem höheren Wasserverbrauch und damit zu einer geringeren Sickerung führte. Mit dem Sickerwasser wurden in der Kontrolle 9,7 kg Nitrat-N/ha (mittlere Konzentration: 9,2 mg NO3/L) verlagert, was in etwa der Deposition entspricht. Die N-Verlagerung unter den durchwurzelbaren Bodenraum variierte zwischen 4 und 24 kg Nitrat-N/ha (Abb. 1), resultierend in einer Nitratkonzentration von 26 bis 78 mg NO3/L. Dabei zeichneten sich die konventionell bewirtschafteten Varianten A und Vin durch die geringsten und der intensiv geführte Öko-Veredelungsbetrieb (Övin) sowie der Ökoackerbau mit Zukauf organischer Dünger (Öack) durch die höchsten N-Frachten und Nitratkonzentrationen aus.
Die N-Fracht zeigte jedoch keine Beziehung zum N-Bilanzüberschuss, der für die Öko-Betriebstypen mit -6,8 bis 8,9 kg N/ha als sehr gering einzustufen ist. Auch der „reine Ackerbau“ erzielte eine ausgeglichene N-Bilanz, während die anderen konventionell bewirtschafteten Varianten und der Biogas-Betrieb etwas höhere N-Überschüsse aufwiesen.
Eine Ursache für die in der Ökovariante Övin erhöhte N-Verlagerung und Nitratbelastung kann in dem Leguminosenanteil begründet sein. Zur Vegetationsperiode 2013/2014 wurden die Leguminosenanteile durch Ersatz legumer Zwischenfrüchte bereits reduziert, liegen in Övin und Övex aber noch über der Praxisempfehlung. Weiterhin zeigt die Analyse der jährlichen N-Frachten und Nitratkonzentrationen, dass vor allem nach Ackerbohne erhöhte Verluste auftreten, da die folgende Winterung (Weizen oder Roggen) den aus Ernteresten der Ackerbohne freiwerdenden N vor Winter nicht aufnehmen kann. Darüber hinaus resultierten unterdurchschnittliche Jahresniederschläge und dadurch bedingt geringe Sickerwassermengen in Interaktion mit der Bewirtschaftung in höheren Nitratkonzentrationen. Nicht zuletzt wurden im Betrachtungszeitraum von 9 Jahren die Fruchtfolgen der Varianten 1,3, 5, 6, und 7 noch nicht komplett zweifach durchlaufen.
Abfuhr: N-Entzug (kg N/ha) über Erntegut, N-Bilanz: Zufuhr (Mineraldüngung, N-Fixierung, organische Düngung, Deposition) minus Abfuhr
Fazit
Die geprüften Bewirtschaftungsformen (ökologisch, konventionell) und -intensitäten zeigen keine enge Beziehung zur N-Verlagerung. Auch bei geringen N-Bilanzüberschüssen können höhere N-Verlagerungen und Nitratkonzentrationen im Sickerwasser auftreten. Über eine Anpassung der Fruchtfolgegestaltung kann der N-Transfer von Körnerleguminosen in Folgefrüchte optimiert, die Nährstoffausnutzung gesteigert und Nährstoffverluste reduziert werden.
