Projekt 00990/01

Felduntersuchungen zur Entwicklung eines umweltschonenden Weidewirtschaftsverfahrens zur Vermeidung von Nitratauswaschung

Projektdurchführung

Universität Kassel Fachbereich 11 FG: Futterbau und Grünlandökologie
Nordbahnhofstr. 1a
37213 Witzenhausen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Nitrataustrag aus Weideflächen wird durch geringe Stickstoffdüngünger-Effizienz und räumlich inhomogene Exkrementstickstoff-Rücklieferung verursacht. Die experimentelle Quantifizierung des Nitrataustrags in Feldversuchen ist ohne Ermittlung standortbezogener Sickerwasserspenden unmöglich.
Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes war die Ermittlung des Nitrataustrags aus der Hauptwurzelzone des Bodenraums von Dauergrünland unter Weidenutzung, bei abgestufter Bewirtschaftungsintensität, auf einem durch Gruppenentwässerung gekennzeichneten norddeutschen Flußmarschstandort. Besonderer Berücksichtigung fanden dabei:
-Die Nitratverlagerung unter Exkrementflecken und die Wirkung bzw. Nachwirkung von Weißkleeflecken in einem praxisnahen Weideversuch und einem Modellversuch.
-Die Quantifizierung des Wasserhaushaltes durch Kalbrierung und Verifikation eines EDV-gestützten Simulationsmodells zum Bodenwasserhaushalt auf grundwasserbeeinflußtem Flußmarschstandort.
Das Forschungsprojekt sollte, neben methodischen Aspekten, klären, ob die Nitratauswaschungsgefahr aus Weideflächen durch eine Verminderung der Bewirtschaftungsintensität reduziert werden kann.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Klärung der Untersuchungsfragen wurde auf dem Versuchsbetrieb Dietrichshof der Landwirtschaftskammer Hannover im Landkreis Cuxhaven ein Großparzellen-Weideversuch angelegt. Die Bewirtschaftungsintensität wurde ausgehend von einer abgestuften Stickstoffdüngung (0, 120, 240 kg N/ha*a) durch Beweidung mit Jungrindern nach dem put-and-take System variiert. Die Ermittlung der Nitratauswaschung erfolgte mit Hilfe der Saugkerzentechnik nach einem Intensivmeßpunkt-Konzept über einen Zeitraum von 24 Monaten. Zur quantitativen Beschreibung des Bodenwasserhaushaltes wurde das Simulationsmodell SWATRER am Standort kalibriert, verifiziert und zur Ermittlung der Sickerwasserspende eingesetzt. Zur Ermittlung des Nitrataustrags unter Exkrementstellen wurde auf dem selben Standort ein Kleinparzellenversuch mit simulierten Kot- und Harnstellen sowie Weißkleeflecken angelegt, in dem analog zum Weideversuch der Nitrataustrag nach zwei Applikationen ermittelt wurde.


Ergebnisse und Diskussion

Die im Rahmen des Weideversuches bislang ermittelten Versuchsergebnisse müssen vor dem Hintergrund der bisher geringen Laufzeit des Versuches gesehen werden und bedürfen einer Verifikation in weiteren Versuchsjahren.
Eine Verminderung der Bewirtschaftungsintensität wirkte sich im Weideversuch deutlich auf die Bruttoerträge unter Weidekörben aus. Gegenüber der mit 240 kg N/ha*a gedüngten Variante (mittlerer Bruttoertrag 109 dt TM/ha) sank die Leistung auf 88 % (N-Düngung 120 kg N/ha*a) bzw. 68 % (N-Düngung 0 kg N/ha*a). Die daraus resultierenden tierischen Leistungen, ausgedrückt als Nettoweideleistung, sanken dabei von durchschnittlich 3521 kSTE bei der mit 240 kg N/ha*a gedüngten Variante auf 96 % bzw. 79 % in deutlich geringerem Umfang.
Die aus produktionstechnischen Erhebungen ermittelten Daten zum Stickstoffhaushalt der Weidesysteme erlaubten eine erste Bilanzierung. Die ermittelten Stickstoffbilanzüberschüsse sind ein Maß für das Stickstoffverlustpotential von Weidewirtschaften. Der Stickstoff-Bilanzsaldo betrug +242 kg N/ha*a (N-Düngung 240 kg N/ha*a), +128 kg N/ha*a (N-Düngung 120 kg N/ha*a) bzw. +20 kg N/ha*a (N-Düngung 0 kg N/ha*a). Am Untersuchungsstandort wurden aufgrund des hohen Denitrifikationspotentiales nur geringe Nitratauswaschungen zwischen 20 kg N/ha*a und 31 kg N/ha*a beobachtet. Die Varianten unterschieden sich nur wenig. Es wurden dabei Nitratkonzentrationen gemessen, die den EG-Richtwert von 25 ppm häufig, den Trinkwassergrenzwert von 50 ppm gelegentlich überschreiten.
Die Nitrataustragsmengen der einzelnen Intensiv-Meßpunkte sind durch erhebliche Variabilitäten gekennzeichnet. Wesentliche Ursache hierfür ist die flächenhaft heterogene Rücklieferung von Exkrementstickstoff durch die Weidetiere.
Die experimentelle Applikation von Weidetierexkrementen führte im Modellversuch bei Verzicht auf Stickstoff-Düngung zu einer Erhöhung der Nitratauswaschungsgefahr gegenüber nicht von Exkrementen betroffenen Flächenteilen. Unter Harnstellen wurden 9,3 % bis 16 % des mit den ausgebrachten Exkrementen applizierten Stickstoffs ausgewaschen, bei Kotapplikation lagen die Werte bei 2 % bis 2,7 %. Die exkrementbedingte Nitratauswaschungsgefahr wird durch zusätzliche Stickstoffzufuhr über N-Düngung erhöht.
Der Bodenwasserhaushalt der Versuchsfläche konnte mit dem Simulationsmodell SWATRER gut beschrieben werden, so daß damit für den Standort ein präzises Hilfsmittel für weitere Versuchsanstellungen zur Verfügung steht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Ergebnisse des Forschungsprojektes wurden in folgende Posterbeiträgen vorgestellt:
L. Klempt, J. Benz und G. Spatz (1994): Quantitative Beschreibung des Wasserhaushaltes eines Grünlandstandortes - erste Modellrechnungen, Jahrestagung der AG Grünland und Futterbau in der Ges. Pflanzenbauwiss., Cursdorf, 168 - 171
L. Klempt und G. Spatz (1995): Nitrataustrag unter simulierten Exkrementflecken einer extensiven Weidefläche, VDLUFA Kongressband 1995, im Druck
L. Klempt und G. Spatz (1995): Nitrataustrag aus Weideflächen auf Flußmarsch bei reduzierter Stickstoffdüngung, Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss., 8, 435 - 438
Weitere Ergebnisse werden im Rahmen des Vortrages:
L. Klempt und G. Spatz (1996): Nitrataustrag aus Weideflächen unter besonderer Berücksichtigung von Bewirtschaftungsintensität, Exkrementstellen und Wasserhaushalt, auf der Jahrestagung der AG Grünland und Futterbau in der Ges. Pflanzenbauwiss. 1996, Neuruppin
vorgestellt werden, sowie in der im Laufe des Jahres 1996 erscheinenden
Dissertation von Klempt.


Fazit

Bei nur geringen Einbußen an tierischen Leistungen bewirkte eine Verringerung der Bewirtschaftungsintensität in einem praxisnahen Weideversuch eine erhebliche Verminderung der systembedingten Nitratauswaschungsgefahr in Form von Stickstoffbilanzüberschüssen. Exkremtstellen führen auch auf einem Standort mit hoher Denitrifikationskapazität und bei Verzicht auf zusätzliche Stickstoffdüngung zu verstärktem Nitrataustrag ins Grundwasser. Mit der Anpassung des Simulationsmodells SWATRER an den Standort wurde eine Methodik für weitere Untersuchungen geschaffen.