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Treibhausgasemissionen nach Grünlanderneuerung

Projekt

Fräsen der Grasnarbe bei der Etablierung von Grünlanderneuerungsparzellen am Standort Ihausen (Niedersachsen).  (c) LWK Niedersachsen/C. Thomßen
Fräsen der Grasnarbe bei der Etablierung von Grünlanderneuerungsparzellen am Standort Ihausen (Niedersachsen). (© LWK Niedersachsen/C. Thomßen)

Bewertung von Grünlanderneuerung und Grünlandumbruch hinsichtlich Atmosphärenbelastung, Gewässerschutz und bedarfsgerechter Düngung

Wie wirkt die Erneuerung von Grünland durch Neuansaat auf die N2O Emission und die Nitratauswaschung? Mindern Verfahren der Grünlanderneuerung unerwünschte Emissionen, wenn auf Bodenbearbeitung und Narbenabtötung verzichtet wird? Diesen Fragen gehen wir in zwei Feldstudien in Niedersachsen nach.

Hintergrund und Zielsetzung

Die ökonomischen und strukturellen Bedingungen in der Landwirtschaft ändern sich: Acker- und Grünland werden intensiver genutzt, immer mehr Grünland wird zu Ackerland umgewandelt. Werden Böden mechanisch bearbeitet, und stirbt die Grasnarbe beim Grünlandumbruch oder beim Umbruch zu dessen Erneuerung ab, wirkt sich das negativ auf die Umwelt aus. So belasten etwa ausgewaschene Nitrate das Grundwasser oder durch Mineralisation organischer Bodensubstanz werden Treibhausgase frei. Wir wissen zu wenig darüber, wie unterschiedliche Verfahren der Grünlanderneuerung, der Grünlandpflege sowie des Grünlandumbruchs - je nach Standort differenziert -  auf die Prozesse der Umsetzung von Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) wirken. Diese Prozesse sind aber für die Düngeplanung, die Klimaberichterstattung und den Umweltschutz relevant. In unserem Projekt untersuchen und bewerten wir unterschiedliche Verfahren der Grünlanderneuerung und des Grünlandumbruchs: Wie beeinflussen sie die Treibhausgasemission, die Nitratauswaschung sowie die Stickstoffdynamik im Boden und letztlich die Düngeplanung. 

Zielgruppe

Wissenschaft, Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, Fachöffentlichkeit und Interessenverbände der Landwirtschaft und des Umweltschutzes.

Vorgehensweise

Gemeinsam mit der Landwirtschaftskammer Niedersachsen legen wir Parzellen mit unterschiedlichen Verfahren der Grünlanderneuerung an und vergleichen sie mit Dauergrünlandkulturen sowie der Grünlandumwandlung in Ackerland. Die Versuche erfolgen auf zwei Standorten mit verschiedenen Böden (Plaggenesch in Wehnen und Anmoorgley in Ihausen). Über einen Zeitraum von zwei Jahren werden wöchentlich Treibhausgasemission und Stickstoffdynamik im Boden gemessen. Folgende Varianten werden untersucht:  Kontrolle (Grünland ohne Erneuerung), Grünlandverbesserung durch Nachsaat, Pfluglose Grünlanderneuerung mittels chemischer Narbenabtötung und Direktsaat, Grünlanderneuerung durch mechanisch-chemischen Grünlandumbruch mit Pflug, Grünlandumwandlung in Ackerland (Mais) durch mechanisch-chemischen Grünlandumbruch mit Pflug.  Die Emissionen von Lachgas (N2O), Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) bestimmen wir mittels geschlossener Messkammern. Anhand von Isotopensignaturen sollen Bildungs- und Abbauprozesse des N2O erfasst werden. N-Verluste durch Nitratauswaschung quantifiziern wir durch wöchentliche Messung des mineralischen Stickstoffs (Nmin) im Oberboden sowie Nmin-Tiefenprofile im Frühjahr und Herbst. Zur weiteren Aufklärung der N-Dynamik führen wir Isotopentracerversuche im Feld durch.  

Treibhausgasmessungen im Grünlanderneuerungsversuch am Standort Wehnen (Niedersachsen).
Treibhausgasmessungen im Grünlanderneuerungsversuch am Standort Wehnen (Niedersachsen). (© Thünen-Institut/AK)

Unsere Forschungsfragen

  • Erhöhen die Grünlanderneuerung und die Umwandlung von Grünland zu Acker die N2O-Emissionen?
  • Lässt sich die N2O-Emisison bei der Grünlanderneuerung vermindern, wenn man die Intensität von Eingriffen minimiert?
  • Wie viel reaktiver Stickstoff geht über den Prozess der Denitrifikation verloren?
  • Welche Bedeutung haben - neben den direkten N2O-Emissionen von der Bodenoberfläche - die sogenannten indirekten Emissionen aus der Nitratauswaschung?
  • Wie unterschiedlich sind die Verluste an organischer Bodensubstanz durch verstärkte Mineralisation bei verschiedenen Verfahren der Grünlanderneuerung?
  • Welche Konsequenzen hat das im Hinblick auf die CO2-Belastung der Atmosphäre und die Nitratauswaschung in das Grundwasser?
  • Welche Bedeutung haben die verschiedenen Verfahren der Grünlanderneuerung auf die Ertragsbildung und die bedarfsgerechte Düngung? 

Ergebnisse

Auf den untersuchten Standorten zeigte sich nach Grünlanderneuerung und-umbruch eine verstärkte Mineralisation, welche zu einer kurzfristigen Erhöhung der N2O Emissionen führte. Die Varianten unterschieden sich jedoch nicht in ihren mittleren Jahresemissionen. Für den Plaggenesch zeigte sich besonders im ersten Jahr nach Grünlanderneuerung und -umbruch eine erhöhte Gefahr der NO3- Auswaschung (indirekte Emissionen). Unter Anwendung von stabilen Isotopen konnte für den Anmoorgley hingegen eine Dominanz der N2 Emissionen ermittelt werden (Denitrifikation). Insgesamt hat sich gezeigt, dass der Aufwand, Nutzen und die Folgen einer Grünlanderneuerung wohl abwogen sein sollen und eine rasche Bestandsentwicklung entscheidende Verluste minimiert. Hierbei ist es wichtig, die N-Mineralisation bei der Düngung mit zu berücksichtigen.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Geldgeber

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    (national, öffentlich)

Zeitraum

1.2013 - 12.2015

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektfördernummer: Graduiertnekolleg 1397
Projektstatus: abgeschlossen

Publikationen

Anzahl der Datensätze: 1

  1. Buchen C, Lewicka-Szczebak D, Fuß R, Helfrich M, Flessa H, Well R (2016) Fluxes of N2 and N2O and contributing processes in summer after grassland renewal and grassland conversion to maize cropping on a Plaggic Anthrosol and a Histic Gleysol. Soil Biol Biochem 101:6-19, DOI:10.1016/j.soilbio.2016.06.028