Ökolandbausysteme unter Beobachtung

Projekt

 (c) Thünen-Institut / Jenny Fischer

Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit, des Pflanzenbaus und der Biodiversität der Liegenschaft Trenthorst/ Wulmenau nach Umstellung auf den Ökologischen Landbau in 2001

Landwirtschaftliche Ökosysteme sind ein Spiegelbild der Bewirtschaftung. Sie entwickeln sich bei konstantem Management kontinuierlich in Richtung eines stabilen Systems, sofern die Klima- und Umweltbedingungen sich nicht verändern. Änderungen bei den angebauten Pflanzen, der Fruchtfolge, der Düngung, beim Pestizideinsatz, bei der Bodenbearbeitung, der Beweidung, Viehhaltung, Viehdichte und bei sonstigen Managementmaßnahmen beeinflussen die Entwicklung. In Trenthorst führen wir dazu einen langjährigen Betriebssystemvergleich durch. Die Entwicklung von Bodenkennwerten, der Pflanzenerträge und -qualitäten sowie der Biodiversität am Standort wird dazu seit Umstellung der Flächen auf Ökologischen Landbau – also seit 2001 – nachvollzogen.

Hintergrund und Zielsetzung

Die Untersuchungen sollen eindeutige standortspezifische Aussagen darüber erlauben, wie sich die Umstellung auf den Ökologischen Landbau langfristig auswirkt: auf die Bodenfruchtbarkeit, Produktivität und Biodiversität in unterschiedlichen Bewirtschaftungssystemen mit und ohne Viehhaltung. Sie ermöglichen zudem einen Vergleich konventioneller und ökologischer Bewirtschaftung.

Vorgehensweise

Am Standort Trenthorst wurde mit der Institutsgründung ein intensiv konventionell geführter Standort auf ökologische Wirtschaftsweise umgestellt. Es wurde der Anfangszustand der Böden auf insgesamt 600 ha LN im Rasterverfahren (30 m) erhoben. Die Proben haben wir für spätere Untersuchungen und erweiterte Fragestellungen konserviert (trocken, -20°C, -70°C). Kern der Untersuchungen von 2003-2014 ist der Vergleich eines Öko-Milchviehbetriebes mit einem Öko-Marktfruchtbetrieb, deren Ackerflächen auf dem Betriebsgelände benachbart angeordnet sind.  Zusätzlich untersuchen wir umliegende konventionelle Ackerflächen. Auf mittels GPS eingemessenen Monitoringflächen entnehmen wir jährlich an festen Punkten Boden und Pflanzenproben. Wir analysieren Nährstoff- und Kohlenstoffgehalte der Böden, Ernteerträge und –qualitäten sowie Biodiversität und Entwicklung von Segetalflora, Insekten-, Spinnen-,  Amphibien-, Vogel- und Hasenpopulationen.

Vorläufige Ergebnisse

Mittlerweile – 2014 – sind zwei vollständige sechsjährige Fruchtfolgerotationen durchgelaufen. Die Abschlussbeprobung der Böden nehmen wir 2015 vor. Wir haben viele Daten gewonnen und müssen sie noch auswerten, um ein vollständiges Gesamtbild zur Entwicklung der Agrarökosysteme zu erhalten. Die Flächen mit langjährigem und gut dokumentiertem Management und die dort gewonnenen Proben werden bereits in weiterführenden Projekten zur Bewertung von Betriebs- und Managementsystemen verwendet.

Bodenfruchtbarkeit
Bei den verfügbaren Stickstoff-Gehalten (Nmin) im Boden weist der viehhaltende Betrieb (Milchvieh) aufgrund der Möglichkeit, Wirtschaftsdünger zurückzuführen, geringere Schwankungen auf als der Marktfruchtbetrieb. Das gemulchte Kleegras als erstes Fruchtfolgeelement im Marktfruchtbetrieb hinterließ mehr pflanzenverfügbaren N als das schnittgenutzte Kleegras in der Fruchtfolge mit Futterproduktion. Im Marktfruchtbetrieb sinken die verfügbaren N-Gehalte im Boden im Lauf der Fruchtfolge früher ab. Indem wir den Futterbau bzw. den Kleegrasanbau in die ökologischen Fruchtfolgen einführten, konnten wir die Versickerungsleistung gegenüber den reinen Marktfruchtfolgen im konventionellen Vergleichsflächen deutlich erhöhen. Der Humusgehalt verändert sich nur langsam und uneinheitlich. Die pflanzenverfügbaren Gehalte des Bodens an Phosphor und Kalium sinken allmählich ab, da nach Umstellung 2001 bis 2014 keine externen Düngemittel auf den Flächen aufgebracht wurden. Die Versorgung ist jedoch noch in den als ausreichend angesehenen Versorgungsklassen C und B.

Pflanzenproduktion
Nach den ersten drei Jahren der jeweils sechsjährigen Fruchtfolgen zeichnet sich ab, dass die Durchschnittserträge der Körnerfrüchte in der Marktfrucht- und Milchviehfruchtfolge in ähnlichen Größenordnungen liegen, während die Erträge in der Fruchtfolge des Gemischtbetriebes tendenziell niedriger sind. Dies lässt sich zum einen auf das geringere Ertragspotential der Fruchtfolge des Gemischtbetriebes und ihre schlechtere Unterdrückungswirkung auf Unkraut zurückführen, zum anderen auf die inhomogeneren Flächen und tendenziell schwereren Böden.

2014, nach Ablauf von zwei Rotationen in der Fruchtfolge während 12 Jahren sind die Ernteerträge der Marktfruchtfolge gegenüber denen der Milchviehfruchtfolge geringer und weisen größere Schwankungen auf. Die Flächen sind stärker mit Ackerkratzdisteln verunkrautet.

In den ersten Monitoringjahren wurden Mycotoxingehalte (DON) der einzelnen Ernteprodukte der verschiedenen ökologischen Fruchtfolgen untersucht. Es wurden keine Unterschiede gefunden. Stroh von Hafer und auch von Sommergerste aus der Mischung mit Erbsen war offensichtlich auch in trockenen Jahren anfällig für Infektionen mit Fusarien. Die im Vergleich zu Winterweizen leicht erhöhten DON-Gehalte im Stroh von Hafer und Sommergerste könnten ein Effekt der späteren Abreifezeit im Jahr und höherer Pflanzendichten sein. Stroh und Korn des konventionellen Weizens im Monitoring schien mehr mit Fusarien befallen zu sein. Auch die höheren DON-Gehalte in Körnern und Stroh des konventionellen Weizens können durch die höhere Pflanzendichte aber auch durch die engere Fruchtfolge bedingt sein. In Grünland- und Futterpflanzen (Rotkleegras, Weißklee) wurden niedrige, bei den späteren Nutzungen ansteigende Werte gefunden.

Biodiversität
Die Segetalflora hat sich – wie erwartet – erheblich verändert. Von Beständen in einer Landschaft mit wenigen Kulturarten und deren typischen Unkräutern in 2001 sind es 2008 durchschnittlich rund 12 Arten pro Monitoringfläche geworden. Die Kulturart entscheidet darüber, welche Segetalflora auftritt (Sommerung, Winterung, Lichtdurchlässig, Getreide). Seltene Arten wie die Kornrade, aber auch geläufige wie Kornblume oder Klatschmohn sind bislang nur sehr vereinzelt gefunden worden. Das bunte Image des Ökologischen Landbaus konnte bislang nicht erreicht werden. Hierfür wäre wohl eine veränderte Saatgut-Reinigung (weniger) bzw. Einsaat (Blühstreifen) notwendig. Im Grünland ist bislang wenig Veränderung aufgetreten, nur der Ampfer vermehrte sich deutlich. Die Vogelpopulation und auch das Niederwild spricht auf die Umstellung gut an. Im Herbst und Winter 2002/2003 wurden auf Probeflächen des FAL-Instituts für ökologischen Landbau in Trenthorst (Schleswig-Holstein), einem angrenzenden, konventionell bewirtschafteten Hof sowie auf einem seit längerem ökologisch bewirtschafteten Schlag Erfassungen der Vogelbestände durchgeführt. Ein Teil der Untersuchungen befasste sich mit der Frage, welche Bedeutung Stoppelflächen gegenüber Schwarzbrachen im Winter für die Vogelwelt haben.

Laufkäfer insgesamt haben in den ersten Jahren nach der Umstellung auf ökologischen Landbau zu-, bodenlebende Spinnenarten insgesamt dagegen abgenommen (Artenanzahl, Häufigkeit).

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Zeitraum

1.2001 - 12.2020

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: läuft

Publikationen

Anzahl der Datensätze: 14

  1. Schüler M, Paulsen HM, Berg W, Prochnow A (2017) Accounting for inter-annual variability of farm activity data for calculation of greenhouse gas emissions in dairy farming. Int J Life Cycle Assessment 23(1):41-54, DOI:10.1007/s11367-017-1307-x
  2. Ohm M, Paulsen HM, Moos JH, Eichler-Löbermann B (2017) Long-term negative phosphorus budgets in organic crop rotations deplete plant-available phosphorus from soil. Agronomy Sustainable Dev 37(3):17, DOI:10.1007/s13593-017-0425-y
  3. Moos JH, Schrader S, Paulsen HM (2017) Reduced tillage enhances earthworm abundance and biomass in organic farming: A meta-analysis. Landbauforsch Appl Agric Forestry Res 67(3-4):123-128, DOI:10.3220/LBF1512114926000
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  4. Ohm M, Paulsen HM, Moos JH, Schüler M, Fystro G, Eichler-Löbermann B (2016) Development of soil phosphorus and phosphatase activities under different management in an organic farm over 12 years from conversion. In: Phosphorus 2020 - Challenges for Synthesis, Agriculture and Ecosystems, 8th International Phosphorus Workshop IPW 8, Sept. 12-16, Book of Abstracts, Leibnitz Science Campus Phosphorus Research Rostock, Germany. p 90
  5. Anderson T-H, Paulsen HM (2016) Response time of soil microbial biomass after conversion from conventional to several different organic farming systems. Landbauforsch Appl Agric Forestry Res 66(4):258-271, DOI:10.3220/LBF1479196953000
    PDF Dokument (nicht barrierefrei) 474 KB
  6. Böhm H, Paulsen HM, Fischer J, Moos JH, Rahmann G (2014) Nutrients and weeds through 13 years of organic farming. In: Plantekongres 2014 : sammendrag af indlaeg, 14.-15. Januar i Herning Kongrescenter. Frederiksberg, pp 294-297
  7. Paulsen HM, Böhm H, Moos JH, Fischer J, Schrader S, Fuß R (2013) Fruchtbarer Boden : welchen Einfluss die Landnutzung auf den Boden hat. Forschungsreport Ernähr Landwirtsch Verbrauchersch(2):16-19
    PDF Dokument (nicht barrierefrei) 3527 KB
  8. Moos JH, Paulsen HM, Rahmann G (2013) Monitoring der Deckungsgrade der Segetalflora auf Flächen des ökologischen Landbaus über einen Zeitraum von 10 Jahren. In: Neuhoff D, Stumm C, Ziegler S, Rahmann G, Hamm U, Köpke U (eds) Beiträge zur 12. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau : Ideal und Wirklichkeit: Perspektiven ökologischer Landbewirtschaftung . Berlin: Köster, pp 322-325
  9. Schaub D, Paulsen HM, Böhm H, Rahmann G (2008) Mineral nitrogen in the course of a cash crop and two livestock rotations - first results from the long-term monitoring Trenthorst. In: Neuhoff D, Halsberg N, Alföldi T (eds) Cultivating the future based on science : proceedings of the Second Scientific Conference of the International Society of Organic Agriculture Research (ISOFAR), held at the 16th IFOAM Organic World Congress in Cooperation with the International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM) and the Consorzio ModenaBio, 18 - 20 June 2008 in Modena, Italy ; vol.1 Organic crop production. Bonn: ISOFAR, pp 124-127
  10. Schaub D, Paulsen HM, Böhm H, Rahmann G (2007) Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst - Ertragsentwicklung in verschiedenen Fruchtfolgen und Kulturen 2003-2005. In: Zikeli S, Claupein W, Dabbert S (eds) Beiträge zur 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau "Zwischen Tradition und Globalisierung" : Universität Hohenheim, 20.-23. März 2007 ; Bd. 1. Berlin: Köster, pp 81-84
  11. Schaub D, Paulsen HM, Böhm H, Rahmann G (2007) Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst - Konzeption und Versuchsaufbau. In: Zikeli S, Claupein W, Dabbert S (eds) Beiträge zur 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau "Zwischen Tradition und Globalisierung" : Universität Hohenheim, 20.-23. März 2007 ; Bd. 1. Berlin: Köster, pp 33-36
  12. Rahmann G, Paulsen HM, Hötker H, Jeromin K, Schrader S, Haneklaus S, Schnug E (2006) Contribution of organic farming to conserving and improving biodiversity in Germany avi-fauna as an example. Asp Appl Biol 79:187-190
  13. Schrader S, Kiehne J, Anderson T-H, Paulsen HM, Rahmann G (2006) Development of Collembolans after conversion towards organic farming. Asp Appl Biol 79:181-185
  14. Schrader S, Kiehne J, Anderson T-H, Paulsen HM, Rahmann G (2005) Soil biota in an agro-ecosystem during conversion from conventional to organic farming. Verhandl Gesellsch Ökol 35: 468