Die nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft

Transkript

1 Technische Universität München Die nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft Symposium 500 Jahre Lommatzscher Pflege wo Werte wachsen 09. Juni 2017 in Lommatzsch Kurt-Jürgen Hülsbergen, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme

2 Herausforderungen für die Landwirtschaft Begrenzte Ressourcen Boden, Wasser, Energie, Nährstoffe, Biodiversität Steigender Bedarf an Nahrungsmitteln und Biomasse Ernährungssicherung: Anstieg des Biomassebedarfs um 70 % bis 2050 Landwirtschaft und Klimawandel Ertragseffekte, Trocken- und Hitzestress, Treibhausgasemissionen Globalisierte Märkte Weltweite Warenströme, Kampf um Marktanteile, Preissprünge, Gesellschaftliche Erwartungen Klima- und Umweltschutz, Lebensmittelsicherheit, Tiergerechtheit,

3 Precision Farming Teilflächenspezifische Stickstoffdüngung auf wissenschaftlicher Grundlage Stickstoffdüngeversuche mit Winterraps in Roggenstein Anwendung in der Praxis: Messalgorithmen und Düngesystem der TUM

4 Precision Farming Teilflächenspezifische Stickstoffdüngung auf wissenschaftlicher Grundlage Stickstoffdüngeversuche mit Winterraps in Roggenstein Multispektrales Sensorsystem am Schlepper

5 Spektrale Biomassemessung, Winterweizen Ochsenbauer und Huber (2012) (b) (a) (c) (a) Direkte Reflexion (b) Transmission und Streuung (c) Absorption

6 Feldexperiment zur teilflächenspezifischen N-Düngung

7 Optimierung der N-Düngung bei Wintergerste Streifenversuche, Versuchsstation Roggenstein (Spicker 2016) Mineral-N-Düngung Korn-Ertrag N-Saldo

8 N 2 O-Messungen mit automatischem Messsystem Projekt:Klimawirkungen und Nachhaltigkeit ökologischer und konventioneller Betriebssysteme Untersuchungen im Netzwerk der Pilotbetriebe Partner: Institut für Bodenökologie, Helmholtz Zentrum München, Univ. Bonn, Univ. Halle-Wittenberg, Thünen-Institut, gefördert durch: BLE

9 N 2 O-Flüsse, Winterraps, 40/120/60 = 220 kg N ha -1 (ASS) Versuchsstation Roggenstein (Vinzent, Maidl & Hülsbergen 2017) N-Düngung

10 N 2 O-Flüsse, Winterraps, TUM 40/50/105 = 195 kg N ha -1 (ASS) Versuchsstation Roggenstein (Vinzent, Maidl & Hülsbergen 2014) N-Düngung

11 Digitales Nährstoff-Managementsystem Modular aufgebautes digitales Managementsystem zur Analyse, Bewertung und Optimierung betrieblicher Nährstoffkreisläufe Integration von Daten unterschiedlicher Produktionsbereiche (Pflanzenbau, Tierhaltung, Biogasanlage, ) in ein Gesamtsystem Auswertung mit leistungsfähigen Algorithmen, um neue Informationen zu gewinnen und betriebliche Entscheidungsprozesse zu unterstützen

12 Stickstoffkreislauf Modell REPRO, Milchviehhaltung (kg N ha -1 a -1 ), Forster & Hülsbergen (2016) Inputs Futterzukauf 93 Tierzukauf 0 Innerbetrieblicher Kreislauf 194 Futter, Stroh 246 Outputs Marktprodukte 41 Konservierungsverluste 8 Marktprodukte Pflanze Stroh-/Gründüngung 46 Tier 56 NH 3 -Verluste Stall 24 Lagerverluste Saatgut 25 1 Immissionen 20 N 2 -Fixierung 11 Entzug 243 ΔN org Boden 16 Organische Dünger 136 Gülle 5 Ammoniak 21 Denitrifikation 18 Mineraldünger 150 N-Saldo 105 Nitrat 66

13 Schema teilflächenspezifischer N-Bilanzierung Projekt Emissionsminderung durch optimierte Stickstoffkreisläufe (Hülsbergen et al. 2016)

14 Modellkopplung und Datenaustausch Projekt Web-basiertes betriebliches Nährstoffmanagement (Hülsbergen et al. 2016) N-Managementsystem N-Kreislauf GIS-Modul

15 Modellkopplung und Datenaustausch Projekt Web-basiertes betriebliches Nährstoffmanagement (Hülsbergen et al. 2016) N-Managementsystem N-Kreislauf N-Düngesystem Sensorsystem GIS-Modul Thematische Karten

16 Modellkopplung und Datenaustausch Projekt Web-basiertes betriebliches Nährstoffmanagement (Hülsbergen et al. 2016) N-Managementsystem N-Kreislauf N-Düngesystem Sensorsystem GIS-Modul Thematische Karten

17 Nature

18 Klimawirkungen und Nachhaltigkeit von Landbausystemen Untersuchungen in einem Netzwerk von Pilotbetrieben 80 Pilotbetriebe Pilotbetrieb, ökologischer Landbau Pilotbetrieb, konventioneller Landbau Versuchsstation Transdisziplinäres Forschungsprojekt seit

19 Beziehung zwischen Energieinput und -output im Pflanzenbau Netzwerk der Pilotbetriebe Energy output [GJ ha -1 yr -1 ] y = 2,9 + 16,9 x -0,335 x 2 R² = 0,64 Organic arable farming Organic mixed farming Conventional arable farming Conventional mixed farming Energy input [GJ ha -1 yr -1 ] Lin H-C, Huber JA, Gerl G, Hülsbergen K-J (2017): European Journal of Agronomy 82,

20 Beziehung zwischen C-Sequestrierung und THG-Emissionen Netzwerk der Pilotbetriebe 60 THG-Emissionen [kg CO 2 eq GE -1 ] y = 29,0-0,036 x R² = 0,81 ökologisch konventionell y = 29,5-0,076 x R² = 0, C-Sequestrierung [kg C ha -1 a -1 ] Schmid H, Hülsbergen K-J (2013): Thünen-Report 8.

21 Ertragsvergleich, ökologisch : konventionell Seufert et al. (2012): Comparing the yields of organic and conventional agriculture. Nature 485, Hülsbergen K-J, Rahmann G (eds.) (2013): Klimawirkungen und Nachhaltigkeit ökologischer und konventioneller Betriebssysteme. Thünen Report 8

22 Landnutzungseffizienz (LUE) und Agrar-Umweltindikatoren Lin H-C & Hülsbergen K-J (2017): Europ. J. Agronomy 83 (2017) Conventional, arable farming Conventional, arable farming (opt) Conventional, agroforestry

23 Landnutzungseffizienz (LUE) und Agrar-Umweltindikatoren Lin H-C & Hülsbergen K-J (2017): Europ. J. Agronomy 83 (2017) Conventional, arable farming Conventional, arable farming (opt) Conventional, agroforestry Organic, mixed farming Organic, arable farming Organic, agroforestry

24 Entwicklung der Nachhaltigkeit eines Agrarsystems bei unterschiedlichen Szenarien 0,8 Nachhaltigkeit 1 0,6 0,4 neue Technologien neue Technologien 0,2 0 t Innovations-Szenario Basis-Szenario Reale Entwicklung BMBF-Projektskizze: Agrarsysteme der Zukunft.