Projekt Hof Ritzerau Neues zum Thema Waldrandbeweidung 3
Projekt Hof Ritzerau Neues zum Thema Waldrandbeweidung 3. Vegetationskunde • Nährstoffmanagement in der Duvenseebachniederung 4. Pflanzenbau • Optimierung von Fruchtfolgesystemen im ökologischen Landbau 5. Phytopathologie • Abundanz von Blattläusen und Parasitoiden im Winterweizen in Abhängigkeit von Bewirtschaftungssystemen Schwerpunktthema 2: Ökonomie • Optimaler Spezialisierungsgrad ökologisch wirtschaftender Marktfruchtbetriebe Präsentation des ersten Landschaftsmodells
Vegetationskunde I Kirsten Schlange Joachim Schrautzer 1 Vorstellung von Ergebnissen zur Retentionsdynamik von Fließgewässer-Niederungs-Komplexen 2 Hydrologie der Duvenseebachniederung und Beweidbarkeit
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung 1 Retentionsdynamik von Fließgewässer-Niederungs-Komplexen Fragen: 1. Welche Dynamik der Nährstoff-Retention kann beobachtet werden? 2. Was sind die Steuergrößen für die Retention? 3. Welche Schlussfolgerungen können für das Management der Niederung gezogen werden?
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Konzeptmodell hydrologischer Konnektivität LIN LIN LOUT effluent influent kaum oder kein Austausch
Retentionsdynamik Nitrat-N und Abfluss Hydrologie und Beweidung
Retentionsdynamik SRP und Abfluss Hydrologie und Beweidung
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Nitrat-N-Einträge und -Retention -26% -12% -10% 16% -6% 3% -1%
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung SRP-Einträge und -Retention -49% -47% -16% -2% -11% -1%
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Wasseraustausch und Verweilzeit
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Sauerstoffgehalt und -sättigung
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Ergebnisse Retentionsdynamik • Hydrologische Konnektivität und saisonale Ökosystemdynamik sind die Steuergrößen der Nährstoffretention. • Die hydrologische Konnektivität des Niederungs-Bach. Komplexes ist noch gering. • Nährstoffausträge dominieren noch. • Die höchste Retention findet während Hochwasserabflüssen (in der Niederung, effluente Phasen) oder während Niedrigabflüssen des Sommers (gewässerintern im Bach, kaum Austausch) statt, influente Phasen sind durch hohe Austräge gekennzeichnet.
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Vorschläge für die Renaturierung • Verlängerung der Verweilzeit im gesamten System • Verbesserung des hydrologischen Austausches • Schaffung einer heterogenen Struktur von Retentions-Hot-spots im Bach
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Beweidbarkeit Lässt sich die Beweidung noch mit den aktuellen hydrologischen Verhältnissen vereinbaren?
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Grundwasserstände Duvenseebachniederung 2001 -2006 Aufhebung der Binnenentwässerng Süden Norden
Retentionsdynamik Hydrologie und Beweidung Konsequenzen für das Beweidungsmanagement • Die Wasserstände sind in der gesamten Niederung von 2004 bis 2006 angestiegen. Für die Beweidung günstige Phasen mit Wasserständen um 30 cm u. Flur kamen auch im Sommerhalbjahr selten vor. • Unter diesen Bedingungen lässt sich die Niederung nur mit wenigen Tieren beweiden (0, 5 Tiere/ha) • Wichtig wäre es deshalb, den Anteil an grundwasserfernen Weideflächen zu erhöhen. • Die unter dem Gesichtpunkt der Nährstoffretention sinnvolle weitere Anhebung der Wasserstände würde keine Beweidung der Duvenseebach-Niederung mehr zulassen.
Optimierung von Fruchtfolgesystemen Teilprojekt Pflanzenbau D. Westphal, R. Loges, F. Taube
Einleitung Hauptproblem Ökologischer Marktfruchtbetriebe: N-Versorgung a) rein mengenmäßig b) bedarfsgerecht im Zuwachsverlauf Ziel: Steigerung der N-Effizienz pflanzenbaulicher Produktionssysteme durch die Analyse der Einflüsse der Faktoren: I. Fruchtfolgegestaltung, II. Leguminosenmanagement III. Organische Düngung. . . auf den N-Haushalt der Pflanzenbestände und die Nitratauswaschung
I. Fruchtfolge • Fruchtfolgen laut ursprünglichem Versuchsplan 50 % versus 33 % Leguminosen • aufgrund betrieblicher Gegebenheiten so bisher nicht konsequent umgesetzt • Erträge daher bisher wenig aussagefähig (siehe Vortrag Lindhof Juni 2006) Im Folgenden werden die Auswirkungen einzelner Fruchtfolgeglieder auf Nitratauswaschung dargestellt
I. Fruchtfolge N-Auswaschung verschiedener Fruchtfolgeglieder Herbstumbruch von Kleegras Intensive Bodenbearbeitung nach Erbsen bei geringer NAufnahme durch Winterweizen Intensive Bodenbearbeitung ohne Zwischenfruchtanbau im Winter 2005/06 Kritische NFracht (Trinkwassergrenzwert 50 mg. NO 3/l) Versuchsjahre 2004/05 und 2005/06
I. Fruchtfolge Einfluss von Versuchsjahr und Bodenart auf die Nitratauswaschung Kritische NFracht (Trinkwassergrenzwert 50 mg. NO 3/l) Nitratfracht im Mittel über die Bodenarten und Feldfrüchte Nitratfracht auf den Bodenarten S/L, l. S und L im Mittel über die Jahre und Feldfrüchte
Vergleich der N-Auswaschung auf Hof Ritzerau mit konventionellen (k 1, k 2) und ökologischen (ö 1, ö 2) Monitoringbetrieben der CAU Kiel im östlichen Hügelland Schleswig-Holsteins (Mittel 04/05 und 05/06) krit. N-Fracht (entspr. 50 ppm NO 3 l-1)
I. Fruchtfolge Rechnerische Nitratauswaschung der Fruchtfolgen basiert auf gemessenen Nitaratverlagerungen auf Hof Ritzerau [NO 3 -N/ha] 50% Leguminosenanteil 40% Leguminosenanteil 33% Leguminosenanteil 25% Leguminosenanteil Kleegras 43 kg Winterweizen 20 kg Körnererbsen 45 kg Roggen 29 kg Hafer 17 kg Wintergetr. 16 kg Körnererbsen 45 kg Roggen 15 kg Winterweizen 16 kg Kritische N-Fracht: 19 kg NO 3 -N/ha Ø-Auswaschung: 32 kg NO 3 -N/ha Sommergerste 17 kg Ø-Auswaschung: 31 kg NO 3 -N/ha Ø-Auswaschung: 30 kg NO 3 -N/ha Geringere Auswaschung bei gleichzeitig geringeren Erträgen. Ø-Auswaschung: 23 kg NO 3 -N/ha
I. Fruchtfolge Fazit Fruchtfolge: Schwachpunkte bezüglich N-Verlusten sind: • Herbstumbruch Kleegras mit Folgefrucht WW • intensive Bodenbearbeitung und später Winterweizen nach Erbsen • zum Teil intensive Bodenbearbeitung ohne Zwischenfrucht bzw. keine Untersaat nach abtragendem Getreide Optimierungsmöglichkeiten • Kleegrasumbruch nach Winter • Folgefrucht Hafer statt Sommerweizen (Ertragssicherheit; N-Verwertung) • Reduktion Bodenbearbeitungsintensität, wenn keine Zwischenfrüchte folgen • Vermehrter Einsatz von Kleegras-Untersaaten Vorschlag optimierte Fruchtfolge • 40 % Leguminosen versus Kontrolle (25% Leguminosen)
I. Fruchtfolge – Optimierung Vergleich zweier zukünftiger Fruchtfolgen auf „Hof Ritzerau“ 40% Leguminosenanteil 25% Leguminosenanteil Ertrag Kleegras Hafer 50 dt/ha Roggen 35 dt/ha Stickstoff +/+170 kg - 80 kg -53 kg Auswaschung +170 kg 7 kg 20 kg Hafer 50 dt/ha -80 kg 29 kg W-Weizen 33 dt/ha -54 kg 29 kg Roggen 30 dt/ha -45 kg 15 kg Summe: Ø-Auswaschung: 18 kg +35 kg 45 kg W-Weizen 39 dt/ha -64 kg 16 kg Summe: Ø-Auswaschung: 24 kg +8 kg Auswaschung Kleegras - Erbsen 30 dt/ha Ø-Ertrag: FF 30 dt/ha Stickstoff +/- Ø-Ertrag: FF 28 dt/ha -9 kg
Weitere Einflussmöglichkeiten auf Ertragsleistung und Ausmaß der Auswaschung am Standort Ritzerau I. Fruchtfolgegestaltung II. Optimierung des Kleegrasmanagements III. Optimierung der organischen Düngung
II. Optimierung des Kleegrasmangements Faktorstufe Mischungspartner Grasart 1. 1. Dt. Weidelgras (DW) Wichtigste Grasart im Kleegrasanbau 1. 2. Rohrschwingel (RS) Wintergrüne, tiefwurzelnde Grasart Mischungspartner Leguminose 2. 1. Weißklee (WK) Typische Leguminosenarten des Ackerfutterbaus 2. 2. Rotklee (RK) Beschreibung 2. 3. Luzerne (LZ) Nutzungssystem 3. 1. Gründüngung 3 Mulchschnitte 3. 2. Schnittnutzung 3 Siloschnitte 3. 3. Mähweide 2 Siloschnitte… 3. 3. 1. frühe Beweidung … + Beweidung Anfang Oktober 3. 3. 2. späte Beweidung … + Beweidung Anfang Dezember 3. 3. 3. sehr späte Beweidung … + Beweidung Anfang Januar
II. Optimierung des Kleegrasmangements Einfluss der Saatmischung und des Nutzungssystems auf den Sprossmasseertrag von Kleegras Einfluss der Saatmischung auf die Trockenmasseerträge und den Leguminosen. Anteil bei dreimaliger Schnittnutzung (2005) Einfluss des Nutzungssystems auf den Biomasseertrag von Kleegras (2005)
II. Optimierung des Kleegrasmangements Einfluss der Saatmischung und des Nutzungssystems auf die N 2 -Fixierungsleistung von Kleegras Einfluss der Saatmischung auf die N 2 -Fixierungsleistung bei dreimaliger Schnittnutzung (2005) Einfluss des Nutzungssystems auf N 2 -Fixierungsleistung von Kleegras (2005)
II. Optimierung des Kleegrasmangements Einfluss der KG-Saatmischung auf den Kornertrag und den Rohproteingehalt der Kleegras-Folgefrucht Sommerweizen Versuchsjahr: 2006
II. Optimierung des Kleegrasmangements Einfluss des KG-Nutzungssystems auf den Kornertrag und den Rohproteingehalt der KG-Folgefrucht Sommerweizen Versuchsjahr: 2006
II. Optimierung des Kleegrasmangements Einfluss des KG-Nutzungssystems auf den Kornertrag und den Rohproteingehalt der KG-Folgefrucht Sommerweizen Fazit Kleegrasmanagement: • Luzerne / Luzernegras vielversprechende Alternative zu Rotklee • Weißklee dagegen nicht • Winterbeweidung führt zu keinen negativen Effekten für die Folgefrucht Sommerweizen • Deutsches Weidelgras besseres Begleitgras als Rohrschwingel Þ Konkurrenz • Mulchnutzung reduziert N-Fixierung! Konsequenz: Þ Mischnutzung von Kleegras und Þ Verwertung der Futteraufwüchse als organische Dünger
III. Organische Düngung (Jauche) Mulchnutzung Schnittnutzung Ertrag Kleegras Hafer 50 dt/ha Winterweizen 33 dt/ha Körnererbsen 30 dt/ha Winterweizen 39 dt/ha Auswaschung Schnittgenutzt 7 kg NO 3 -N Kleegras - Schnittgenutzt 7 kg NO 3 -N 20 kg NO 3 -N Hafer 50 dt/ha 20 kg NO 3 -N Winterweizen 33 dt/ha 29 kg NO 3 -N 45 kg NO 3 -N Körnererbsen 30 dt/ha 45 kg NO 3 -N 19 kg NO 3 -N Winterweizen ? dt/ha ? kg NO 3 -N 29 kg NO 3 -N 135 kg/ha Rinderjauche Teilflächenspezifisch
III. Organische Düngung (Jauche) Durch den gezielten Einsatz organischer Wirt schafts- bzw. Zukaufsdünger lassen sich sowohl die Erträge als auch Qualitäten ökologisch angebauter Marktfrüchte verbessern • Auf den meisten Betrieben sind die Verfügbarkeiten bzw. Importmöglichkeiten von organischen Düngemitteln beschränkt • Verwertungseffizienz von organischen Düngemitteln gering? Häufig werden erst beim Einsatz höherer N-Mengen befriedigende Resultate erzielt
III. Organische Düngung (Jauche) Versuchsfaktor: Düngungsstufe Faktorstufen: 0: ohne Düngung 1: 135 kg Gesamt-N/ha EC 29: 90 kg N/ha EC 39: 45 kg N/ha Bodenart 1: lehmiger Sand 2: Sand über Lehm 3: Lehm Vorfrucht 1: Körnererbsen 2: Kleegras Versuchsjahr 1: 2005 2: 2006 Wdh. Je Jahr und Vorfrucht 2 Teilschläge
III. Organische Düngung (Jauche) Einfluss der Bodenart und der Düngung auf die Ausprägung des Kornertrages von Winterweizen nach der Vorfrucht Körnererbsen a b Versuchsjahre: 2005 u. 2006 ANR = 59 % ANR = 34 % b
III. Organische Düngung (Jauche) Einfluss der Bodenart und der Düngung auf den Rohproteingehalt von Winterweizen nach der Vorfrucht Körnererbsen Versuchsjahre: 2005 u. 2006 ANR = Düngerausnutzung
III. Organische Düngung (Jauche) Ökonomische Bewertung der Jauchedüngung Ohne Düngung: 38 dt/ha * 21 €/dt (Futterweizen) = 798 €/ha Mit Düngung: 54 dt/ha * 27 €/dt (Backweizen) = 1458 €/ha (135 kg Gesamt-N/ha) Monetärer Mehrertrag durch Düngung Monetärer Mehrertrag je kg (Jauche)- N: 660 €/ha 4, 88 €
III. Organische Düngung (Jauche) Mulchnutzung Schnittnutzung Ertrag Kleegras Hafer 50 dt/ha Winterweizen 33 dt/ha Körnererbsen 30 dt/ha Auswaschung Schnittgenutzt 7 kg NO 3 -N Kleegras - Schnittgenutzt 7 kg NO 3 -N 20 kg NO 3 -N Hafer 50 dt/ha 20 kg NO 3 -N Winterweizen 33 dt/ha 29 kg NO 3 -N Körnererbsen 30 dt/ha 45 kg NO 3 -N Winterweizen 54 dt/ha ? kg NO 3 -N 29 kg NO 3 -N 135 kg/ha Rinderjauche Teilflächenspezifisch 45 kg NO 3 -N Winterweizen 39 dt/ha 16 kg NO -N + 42% auf 3 den gedüngten Teilflächen
III. Organische Düngung (Jauche) Einfluss der Bodenart und der Düngung auf die Nitratauswaschung nach Winterweizen Kritische NFracht (Trinkwassergrenzwert 50 mg. NO 3/l) Sickerwasserperiode: 2005/06
III. Organische Düngung (Jauche) Einfluss der Bodenart und der Düngung auf den Rohproteingehalt von Winterweizen nach der Vorfrucht Körnererbsen Fazit Wirtschaftsdüngung: Durch hohe Ausnutzung der Düngergabe: • deutlich höhere Erträge und Qualitäten • ohne Erhöhung der Auswaschung
Optimierung von Fruchtfolgesystemen Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Teilprojekt Pflanzenbau D. Westphal, R. Loges, F. Taube
Abundanz von Blattläusen und Parasitoiden im Winterweizen in Abhängigkeit von Bewirtschaftungssystemen Katharina Lohaus & Stefan Vidal Georg - August - Universität Department für Nutzpflanzenwissenschaften Entomologische Abteilung
1. Winterweizen als Bestandteil der ökologischen Fruchtfolgesysteme auf Hof Ritzerau • N - intensiv mit 50 % Leguminosen: Erbsen, Klee • N - extensiv mit 33 % Leguminosen: Klee 2. Jaucheparzellen auf einzelnen Winterweizenflächen des N - intensiven und N - extensiven Systems ► 130 kg N/ha 3. Konventionell geführte Winterweizenflächen ► 175 -190 kg N/ha
Methodik Getreideblattläuse Sitobion avenae Metopolophium dirhodum Ähre !! Fahnenblatt Rhopalosiphum padi Blattscheiden, Halm parasitische Schlupfwespen 120 Halme pro Fläche 40 Halme pro Parzelle X ► „Linienbonitur“ ► „Parzellenbonitur“ 3 Wiederholungen = 120 Halme pro Fläche
Blattlausindices 2005 Sitobion avenae Metopolophium dirhodum Rhopalosiphum padi paarweiser Vergleich mittlerer Blattlausdichten pro Halm zwischen den Anbausystemen Konv Ök Ök jau Ök kontr 15, 0 7, 5 5, 2 4, 8 a b a a RM ANOVA, p = 0, 05
Blattlausindices 2006 Sitobion avenae Metopolophium dirhodum Rhopalosiphum padi paarweiser Vergleich mittlerer Blattlausdichten pro Halm zwischen den Anbausystemen Konv Ök Ök jau Ök kontr 12, 9 2, 2 3, 6 1, 6 a b RM ANOVA, p < 0, 001
Parasitoide und Blattläuse 2005 Ökologische Systeme, n = 32 y = -3, 244 + 0, 033 x p < 0, 0001; r² = 0, 681 Dominanz von S. avenae zu 93 % Konventionelles System, n = 16 y = 8, 560 + 0, 002 x p = 0, 113; r² = 0, 718 Dominanz von M. dirhodum und R. padi zu 84 %
Artendiversität 2005 Ökologisch intensives System n = 273 blattlausindex 351 Primärparasitoidenarten Hyperparasitoidenarten Blattlausmumien Konventionelles System n = 84 blattlausindex 677
Schlussfolgerungen ► Einfluss der Extensivierungsmaßnahmen auf S. avenae << als auf M. dirhodum und R. padi ► Jauche als Möglichkeit das Artenspektrum zugunsten von M. dirhodum und R. padi zu verschieben ► höhere Individuenzahlen der Parasitoide belegen bevorzugte Parasitierung von S. avenae ► höhere Artendiversität zurückzuführen auf Endoparasitoide
Fazit Leguminosenbasierte Stickstoff - Versorgung des ökologischen Landbaus führt zu signifikant höheren Abundanzen von Sitobion avenae, aber auch zu steigenden Individuenzahlen der Parasitoide
Ursachen ► frühzeitige Nährstoffverlagerung im ökologischen Getreide fördert S. avenae ► spezifische Bedingungen des Untersuchungsgebietes bieten günstige Entwicklungsmöglichkeiten für S. avenae ► Anpassung an neue Ernährungsbedingungen = Induktion • sinkende Zuwachsraten • erhöhte Lebensdauer von S. avenae nach Abschluss des Milchreifestadiums
Analyse der erfolgs- und effizienzbestimmenden Faktoren im Ökolandbau Vorstellung des Teilprojektes Ökonomie 9. 11. 2006
Übersicht Betriebstyp Ausbildungsstand Alter des Betriebsleiters Effizienz Spezialisierung Standortpotenzial Erfolg …
Zum optimalen Spezialisierungsgrad ökologisch wirtschaftender Marktfruchtbetriebe Günther Gubi, Uwe Latacz-Lohmann, Tammo Francksen Agrarwirtschaft, im Druck
Motivation Überlegungen zur Bedeutung integrierender und differenzierenden Kräften im ökologischen Marktfruchtbau • Integrierende Kräfte: Fruchtfolgeausgleich, Arbeitsausgleich, Risikoausgleich • Differenzierende Kräfte: Kostendegression, Wissensprogression
Fragestellungen • Was ist das zahlenmäßige Verhältnis optimal und nicht optimal spezialisierter Marktfruchtbetriebe im vorliegenden Datensatz? • Um wie viel ließe sich die Produktivität nicht optimal spezialisierter Marktfruchtbetriebe durch Änderung ihres Spezialisierungsgrades im Optimalfall steigern? • Was charakterisiert optimal und nicht optimal spezialisierte Marktfruchtbetriebe? • Sollten sich nicht optimal spezialisierte Betriebe stärker spezialisieren oder eher diversifizieren und welche Faktoren haben einen Einfluss auf diese Strategiewahl?
Datensatz • 461 BMELF-Jahresabschlüsse ökologisch wirtschaftender Voll- und Nebenerwerbsbetriebe der Betriebsform Marktfruchtbau über zehn Wirtschaftsjahre (1995/96 - 2004/05). • Neben sämtlichen Buchführungsdaten eine Vielzahl weiterer betriebswirtschaftlicher, sozioökonomischer und umweltrelevanter Kennzahlen.
Spezialisierungsklassen
Methode: Technologieeffizienzanalyse
Ergebnisse I: Ist-Verteilung auf Spezialisierungsklassen
Ergebnisse II: Soll-Verteilung auf Spezialisierungsklassen
Ergebnisse III: Produktivitätssteigerungspotenzial nicht optimal spezialisierter Betriebe
Ergebnisse IV: Wechselempfehlungen
Fazit • Eine stärkere Spezialisierung ökologisch wirtschaftender Marktfruchtbetriebe erscheint sinnvoll. • Damit scheint auch im ökologischen Landbau die Bedeutung der integrierenden Kräfte abzunehmen. • Somit kündigt sich im ökologischen Landbau eine ähnliche Entwicklung an, wie sie die Betriebe des konventionellen Landbaus in den letzten 50 Jahren durchlaufen haben: der Trend zu größeren, stärker spezialisierten Einheiten.
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