Optimierter Klimabetrieb

Projekt

Gasanreicherungskammer zur Erfassung von Lachgas (c) Thünen-Institut, Nicolas Ruoss
Gasanreicherungskammer zur Erfassung von Lachgas (© Thünen-Institut, Nicolas Ruoss)

Klimaoptimierte Anpassungsstrategien in der Landwirtschaft (Optimierter Klimabetrieb) II

Die Landwirtschaft ist mit Blick auf den Klimawandel sowohl Verursacher wie auch Betroffener. Starkregenereignisse und ausgedehnte Trockenphasen machen die Pflanzenverfügbarkeit  von Nährstoffen schlechter kalkulierbar. Nicht von der Pflanze aufgenommener Stickstoff  beschleunigt den Klimawandel. 

In der ersten Projektphase (2011 bis 2013) wurde in 3 Modellbetrieben (Marktfruchtbetrieb, viehhaltender Betrieb mit Biogasanlage, optimierter Klimabetrieb mit Biogasanlage) an den Standorten Soest und Braunschweig unter Projektleitung der Fachhochschule Südwestfalen untersucht, welche  Anpassungsstrategien an den Klimawandel sich in konventionell wirtschaftenden landwirtschaftlichen Betrieben unter praxisnahen Bedingungen als besonders effektiv erwiesen.

Nach Etablierung systembedingter Unterschiede wird in der zweiten Projektphase (2014 bis 2016) der Einsatz von Gärresten bei reduzierter Bodenbearbeitung optimiert und die Auswirkung des Gärresteinsatzes auf Treibhausgasemissionen untersucht.

Hintergrund und Zielsetzung

Im Rahmen der Projektfortsetzung  werden in ausgesuchten Fruchtfolgefeldern Exaktversuche zur Herleitung des N-Düngeoptimums angelegt. Dabei wird die Düngung mit Gärresten entsprechend der in den Betrieben anfallenden Nährstoffmengen vorgenommen, die mineralische N-Ergänzungsdüngung aber mit Zu- und Abschlägen gegenüber dem N-Sollwert variiert, wodurch Mineraldüngeräquivalente abgeleitet werden können. Dies ist besonders auch nach Ackerbohnen von Interesse. Leguminosen reduzieren den Bedarf an mineralischem Stickstoffdünger. Die legume N-Fixierung kann aber auch Quelle für Lachgasemissionen sein. Im Mais wird am Standort Soest im optimierten Klimabetrieb neben der Schleppschlauchausbringung auch das Strip-Till-Verfahren mit einer Gärrestunterfußdüngung untersucht. In dieser Versuchsanlage und in den Exaktversuchen werden Untersuchungen Freisetzung klima- und umweltbelastender Gase (N2O, NH3) vorgenommen. Das Thünen-Institut für Agrartechnologie ist mit der Beurteilung der Verfahren hinsichtlich der Auswirkungen auf das Bodengefüge und die langfristige Anwendbarkeit der Bodenbewirtschaftungssysteme betraut. Einer der Schwerpunkte ist die Optimierung der verfahrenstechnischen Abläufe in den drei Modellbetrieben beim Strohmanagement und Geräteeinsatz bei Aussaat und Bodenbearbeitung. 

Zielgruppe

politische Entscheidungsträger, Berater, landwirtschaftliche Praxis

Vorgehensweise

Seit 2010 wurden an den Standorten Soest  (Soester Börde mit 750 mm Jahresniederschlag) und Braunschweig (Norddeutsches Tiefland mit 570 mm Niederschlag) jeweils drei Modellbetriebe etabliert.  Der Marktfruchtbetrieb entspricht einem konventionellen Praxisbetrieb ohne Viehhaltung. Der Düngereinsatz erfolgt ausschließlich in mineralischer Form. Der Viehhaltende Betrieb mit Biogasanlage entspricht einem konventionellen Praxisbetrieb mit Schweinemast und Biogasproduktion. Der optimierte Klimabetrieb betreibt ebenfalls Schweinemast und Biogasproduktion,  praktiziert  aber eine aufgelockerte Fruchtfolge bestehend aus 8 Fruchtfolgefeldern (Ackerbohne-Wintergerste-Silomais-Winterweizen-Silomais-Roggen-Winterraps-Winterweizen) und eine möglichst durchgängige Direktsaat. Die Gärreste werden auf den Flächen verwertet. Fehlende Nährstoffe werden durch den Einsatz mineralischer  Düngemittel ergänzt. Durch die legume N-Wirkung der Ackerbohne wird der Einsatz von Düngemitteln reduziert.

In jedem Jahr werden alle Fruchtfolgeglieder in Großparzellen (0,5 ha) angebaut, so dass landwirtschaftliche Großtechnik zum Einsatz kommt.  In Getreide und Raps werden in den Großparzellen  Kleinparzellen mit organischer N-Grundversorgung durch Gärrest zu Vegetationsbeginn und mineralischer N-Ausgleichsdüngung in unterschiedlich hohen Stufen angelegt. 

In Zusammenarbeit mit dem Thünen-Institut für Agrarklimaschutz werden Lachgas-, Methan- und Kohlendioxid-Emissionen wöchentlich mittels geschlossener Messkammern bestimmt.  Das Thünen-Institut für Agrartechnologie am Standort Braunschweig koordiniert die Anlage der Feldversuche, führt die Ertragsuntersuchungen durch und beurteilt die bodenphysikalischen Kenngrößen in Abhängigkeit  von der Bodenbewirtschaftung.

Daten und Methoden

Um die Emissionen und die Nährstoffentzüge bewerten zu können, werden umfassende Begleituntersuchungen zur Ertragsbildung, zum Ertrag und zur Qualität des Erntegutes durchgeführt:

-   Messung ertragsbeeinflussender Faktoren  (Kulturbedeckung, Bestandesdichte, maximale Bestandeshöhe, Schädlinge und Krankheiten, ährentragende Halme)

-   Kornertrag bei Getreide, Ackerbohne und Raps durch Beerntung mit dem Parzellenmähdrescher

-   Strohertrag bei Getreide durch m²-Handernte

-   Gesamtpflanzenertrag bei Ganzpflanzensilage Roggen  und Grünroggen durch m²-Handernte

-   Silomaisertrag durch Handernte

-   Messung N-Gehalt des Erntegutes

Zur Steuerung der N-Düngeoptimierung werden folgende Untersuchungen durchgeführt:

-   Gärrestuntersuchung bei Ausbringung auf N, P, K, Mg und S zur Bilanzierung des Nährstoffinputs über Gärreste

-   Nmin-Gehalte zu Vegetationsende und –beginn zur Bilanzierung der Nährstoffgehalte im Boden

Zur Steuerung und Bewertung des Strohmanagements und des Einsatzes der Bodenbearbeitungstechnik sind folgende Untersuchungen erforderlich:

-   Messung der Stroh- und Pflanzenreste nach der Aussaat mit der Schnurmethode

-   Messung bodenphysikalischer Kenngrößen an ungestörten Bodenproben (Lagerungsdichte, Porenvolumen, Welkepunkt, nutzbare Feldkapazität)

-   Messung des Eindringwiderstandes mit dem Penetrologger

Unsere Forschungsfragen

Welche Auswirkungen haben die Betriebssysteme Marktfruchtbetrieb, viehhaltender Betrieb mit Biogasanlage und  optimierter Klimabetrieb mit Biogasanlage auf das Bodengefüge und die langfristige Anwendbarkeit der Bodenbewirtschaftungssysteme mit reduzierter Bodenbearbeitung?

Welchen Einfluss haben bodenphysikalische Eigenschaften auf die Höhe der Emissionen?

Welchen Einfluss hat die Gärrestausbringung auf Ertragsbildung, Qualität und bedarfsgerechte Düngung?

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Beteiligte externe Thünen-Partner


Zeitraum

10.2013 - 3.2017