Optimierung des Anbaus von Luzerne und Kleegras und Verwertung der Aufwüchse im viehlosen Betrieb

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1 Gäa Wintertagung zum ökologischen Landbau Wilsdruff, den 30. Januar 2014 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Fakultät Landbau/Landespflege FG Ökologischer Landbau Optimierung des Anbaus von Luzerne und Kleegras und Verwertung der Aufwüchse im viehlosen Betrieb von Knut Schmidtke

2 Leistungen des Futterleguminosenbaus 1. Lieferung von wirtschaftseigenem Grundfutter/Substrate für Biogasanlage 2. Unkrautregulierung 3. Symbiotische N 2 -Fixierung 4. Humusakkumulation 5. Nährstoff- und Bodenretention

3 Welsches Weidelgras Rotklee

4 Bodenerosion nach Blanksaat von Rotkleegras-Beständen

5 Bedeutung des Untersaatverfahrens im ökologischen Landbau in Sachsen 31 % der in Sachsen befragten Öko-Betriebe haben im Jahr 2005 legume Untersaaten in Getreide- Beständen durchgeführt (Schubert & Schmidtke 2007) Luzerne-Untersaat in Getreide

6 Leistungen des Futterleguminosenbaus 1. Lieferung von wirtschaftseigenem Grundfutter/Substrate für Biogasanlage 2. Unkrautregulierung 3. Symbiotische N 2 -Fixierung 4. Humusakkumulation 5. Nährstoff- und Bodenretention 6. Nährstoffaufschluss

7 Tiefe to m Rotklee Oktober to m to m to m to m to m to m to m 2386 m m -2 : Kontrolle (ohne Düngung) 2277 m m -2 : mit Jauchedüngung zur Saat (80 kg N/ha) Wurzellänge [m m -2 ] Abb. 1: Intensität der Durchwurzelung von Rotklee auf einem Auenboden 6 Monate nach der Aussaat (Schmidtke, 2003)

8 Tiefe to m Luzerne Oktober to m to m to m to m to m to m to m 2849 m m -2 : Kontrolle (Ohne Düngung) 2652 m m -2 : mit Jauchedüngung vor Saat (80 kg N/ha) Wurzellänge [m m -2 ] Abb. 2: Intensität der Durchwurzelung von Luzerne auf einem Auenboden 6 Monate nach der Aussaat (Schmidtke, 2003)

9 Luzernewurzel in einem Marschboden

10 Tiefe to m Rotklee Oktober Tiefe to m Luzerne Oktober to m to m to m to m to m to m to m to m to m to m to m to m to m 2386 m m -2 : Kontrolle (ohne Düngung) 2277 m m -2 : mit Jauchedüngung zur Saat (80 kg to N/ha) m 2849 m m -2 : Kontrolle (Ohne Düngung) 2652 m m -2 : mit Jauchedüngung vor Saat (80 kg N/h Wurzellänge [m m -2 ] Wurzellänge [m m -2 ] Abb. 3: Intensität der Durchwurzelung von Rotklee und Luzerne auf einem Auenboden 6 Monate nach der Aussaat (Schmidtke, 2003)

11 Leistungen des Futterleguminosenbaus 1. Lieferung von wirtschaftseigenem Grundfutter/Substrate für Biogasanlage 2. Unkrautregulierung 3. Symbiotische N 2 -Fixierung 4. Humusakkumulation 5. Nährstoff- und Bodenretention 6. Nährstoffaufschluss

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13 Tab. 1: Spross- und Wurzel-TM-Ertrag sowie symbiotisch fixierte N 2 -Menge in Spross und Wurzel von Luzerne, Rotklee und Persischem Klee im 1. Hauptnutzungsjahr (Jung, 2003) TM-Ertrag [dt TM/ha ] Luzerne 1) 207 Rotklee 1) 186 Persischer Klee 2) 103 1) nach Blanksaat im August des vorhergehenden Jahres 2) nach Blanksaat im April des Hauptnutzungsjahres

14 Tab. 1: Spross- und Wurzel-TM-Ertrag sowie symbiotisch fixierte N 2 -Menge in Spross und Wurzel von Luzerne, Rotklee und Persischem Klee im 1. Hauptnutzungsjahr (Jung, 2003) TM-Ertrag [dt TM/ha ] N 2 -Fixierleistung [kg N/ha] Luzerne 1) Rotklee 1) Persischer Klee 2) ) nach Blanksaat im August des vorhergehenden Jahres 2) nach Blanksaat im April des Hauptnutzungsjahres Maßnahme: Wenn immer möglich überjährigen statt einjährigen Futterleguminosenanbau mit Luzerne oder Rotklee vorsehen

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16 Nährstoffversorgung im ökologischen Ackerbau Tab. 2: Einstufung in Versorgungsklassen pflanzenverfügbarer Nährstoffe in 0 bis 20 cm der untersuchten Ackerfläche in Sachsen* (Schmidtke et al. 2013) Anteil in Versorgungsklasse in % Kennwert A B C bis E ph-wert 1,9 23,1 75,0 *6742 ha Ackerfläche 810 Ackerschläge Maßnahme: Für den Standort optimalen ph-wert im Boden einstellen, insbesondere beim Anbau von Luzerne ggf. Saatbett kalken, um die Etablierung der Futterleguminose abzusichern

17 Rotklee-Saatgut TKG = 2 bis 3 g Rotklee-Keimpflanze

18 Feldaufgang [%] Saattiefe [cm] Abb. 4: Einfluss der Saattiefe auf den Feldaufgang von Rotklee in Blanksaat (Grimm 1928)

19 Blanksaat Untersaat in Getreide Feldaufgang [%] Feldaufgang [%] Saattiefe [cm] Saattiefe [cm] Abb. 5: Einfluss der Saattiefe auf den Feldaufgang von Rotklee in Blankbzw. Untersaat in Getreide (Grimm 1928)

20 Erst walzen, dann säen, um eine Saattiefe der Futterleguminosen von 0,5 bis 1,5 cm sicherstellen zu können

21 Wann sollten Rotklee/Luzerne im Spätsommer/Herbst spätestens gesät werden, um gut zu überwintern? Antwort: je nach Standort 15. bis 31. August zur sicheren Entwicklung von 6 bis 10 Laubblätter vor Winter Aufgefrorener Rotklee im Frühjahr nach zu später Saat im Spätsommer Luzerne mit ausreichender Vorwinterentwicklung zur Überwinterung

22 Welche Saatstärke/Bestandesdichte ist bei Rotklee oder Luzerne erforderlich? Muss ich in Untersaat mehr Rotklee oder Luzerne je Hektar aussäen als in Blanksaat?

23 Abb. 6: Einfluss der Bestandesdichte auf den Schnittgut-Flächenertrag sowie den Einzelpflanzenertrag bei Rotklee (Baeumer 1964)

24 Abb. 7: Einfluss der Ansaatform und der Saatstärke auf die Bestandesdichteentwicklung von Rotklee (Baeumer 1964)

25 Tab. 3: Erforderliche Bestandesdichte bei Rotklee zur Erzielung optimaler Schnittguterträge (Angabe in Pflanzen/m², Meinsen, 1978) Rotklee in Reinsaat Minimum Optimum bei Aufgang 150 bis bis 400 vor der Überwinterung 125 bis bis 300 nach der Überwinterung 80 bis bis 200

26 Tab. 4: Erforderliche Bestandesdichte bei Rotklee im Gemenge mit Gräsern zur Erzielung optimaler Schnittguterträge (Angabe in Pflanzen/m², Meinsen, 1978) Rotklee im Gemenge Rotklee Gräser bei Aufgang vor der Überwinterung nach der Überwinterung

27 Tab. 5: Erforderlicher Saatgutaufwand (kg/ha) bei Rotklee und Luzerne bei einem Feldaufgang von 75%, 50% und 25 %, einer Saatdichte von 200 keimfähigen Körnern/m² und einer Keimfähigkeit von 90 % des Saatgutes 75% (sehr gut) Feldaufgang 50% (mittel) 25% (schlecht) Luzerne (TKG = 3,0 g) 8,9 13,3 26,7 Rotklee (TKG = 2,5 g) 7,4 11,1 22,2

28 Welche Saatstärke/Bestandesdichte ist bei Rotklee oder Luzerne erforderlich? Mindestens: 200 Pflanzen/m² nach dem Aufgang 100 Pflanzen/m² nach der Überwinterung Muss ich in Untersaat mehr Rotklee oder Luzerne je Hektar aussäen als in Blanksaat? Nein, in der Tendenz sogar eher weniger

29 Ist ein Anbau von Rotklee oder Luzerne im Gemenge mit Gräsern vorteilhaft?

30 Tab. 6: Schnittgutertrag von Rotklee und Gräsern sowie Sprossertrag von Unkräutern in Reinsaaten und Gemenge aus Rotklee und Gräsern (dt TM je ha und Jahr, Schmidtke 1997) Schnittgut ertrag Reinsaat Gräser Rotkleegras- Gemenge Rotklee in Reinsaat Unkräuter 1,0 1,3 3,7 Mehrertrag häufig nur zu erreichen, wenn der Schnittgutertrag zu 70 bis 80 % Ertragsanteil der Leguminose besteht

31 Wiesenschwingel Leguminose [mg P je Gefäß] Wiesen- Luzerne Rotklee schwingel Abb. 8: P-Aufnahme von Wiesenschwingel, Luzerne und Rotklee in Rein- und Gemengesaat (Lampeter 1967)

32 Ist ein Anbau von Rotklee oder Luzerne im Gemenge mit Gräsern vorteilhaft? Antwort: In den meisten Fällen ja (Ressourcenkomplementarität)

33 Schnittregime von Futterleguminosen bei Grünbrachenutzung? Optimale Schnitttiefe bei Luzerne?

34 Optimale Schnitttiefe bei Rotklee Seitentrieb Knospe am Wurzelkopf Knospe am Wurzelkopf

35 [kg N/ha] 500 Beginn Blüte Mitte Blüte Ende Blüte HNJ 1. HNJ HNJ: Hauptnutzungsjahr L L/W 2L/W L L/W 2L/W L L/W 2L/W L: Luzerne W: Wiesenlieschgras Abb. 9: Einfluss des Schnittzeitpunktes von Luzerne, Gras und Luzerne- Gras-Gemengen auf die symbiotisch fixierte N 2 -Menge im Schnittgut in 2 Hauptnutzungsjahren (Ta & Faris, 1987)

36 Tab. 7: N 2 -Fixierleistung eines Luzerne-Gras-Bestandes bei Schnittnutzung und Grünbrachenutzung (Loges, 2002) Abfuhr Schnittgut Grünbrache (Mulchen) N 2 -Fixierleistung [kg je ha]

37 Ist der Vorfruchtwert einer Futterleguminosen-Grünbrache deutlich besser als der eines über Schnittgutabfuhr genutzten Bestandes?

38 Tab. 8: Einfluss der Nutzungsart Schnitt oder Grünbrache auf die Kornerträge von drei Getreide-Folgefrüchten (dt TM/ha) nach Luzerne und Deutschem Weidelgras (Schmidtke, 2001) Luzerne-Schnitt 47,0 1. Sommerweizen Luzerne- Grünbrache 47,0 Gras-Schnitt 22,8 Gras + Luzerne- Schnittgut gemulcht 36,8

39 Tab. 8: Einfluss der Nutzungsart Schnitt oder Grünbrache auf die Kornerträge von drei Getreide-Folgefrüchten (dt TM/ ha) nach Luzerne und Deutschem Weidelgras (Schmidtke, 2001) 1. Sommerweizen Luzerne-Schnitt 47,0 29,4 2. Winterroggen Luzerne- Grünbrache 47,0 36,9 Gras-Schnitt 22,8 26,4 Gras + Luzerne- Schnittgut gemulcht 36,8 37,4

40 Tab. 8: Einfluss der Nutzungsart Schnitt oder Grünbrache auf die Kornerträge von drei Getreide-Folgefrüchten (dt TM/ha) nach Luzerne und Deutschem Weidelgras (Schmidtke, 2001) 1. Sommerweizen 3. Hafer Luzerne-Schnitt 47,0 29,4 33,4 2. Winterroggen Luzerne- Grünbrache 47,0 36,9 33,6 Gras-Schnitt 22,8 26,4 28,2 Gras + Luzerne- Schnittgut gemulcht 36,8 37,4 33,4

41 Tab. 8: Einfluss der Nutzungsart Schnitt oder Grünbrache auf die Kornerträge von drei Getreide-Folgefrüchten (dt TM/ ha) nach Luzerne und Deutschem Weidelgras (Schmidtke, 2001) 1. Sommerweizen 2. Winterroggen 3. Hafer Luzerne-Schnitt 47,0 29,4 33,4 109,8 Summe 3 Folgefrüchte Luzerne- Grünbrache 47,0 36,9 33,6 117,5 Gras-Schnitt 22,8 26,4 28,2 77,4 Gras + Luzerne- Schnittgut gemulcht 36,8 37,4 33,4 107,6 Fazit: Nutzung von Futterleguminosenbeständen als Grünbrache bringt ackerbaulich nur wenig Vorteile

42 Ist es ackerbaulich sinnvoll, die Futterleguminose als Marktfrucht abzubauen?

43 Tab. 9: Nährstoffentzug durch die Abfuhr von 100 dt TM/ha Schnittgutertrag (= 500 dt FM/ha) von Luzerne und Rotklee N [kg/ha] P [kg/ha] Luzerne Rotklee

44 Tab. 9: Nährstoffentzug durch die Abfuhr von 100 dt TM/ha Schnittgutertrag (= 500 dt FM/ha) von Luzerne und Rotklee N [kg/ha] P [kg/ha] K [kg/ha] S [kg/ha] Luzerne Rotklee Nährstoffwert des Entzuges: ca. 0,5 * je dt FM = 250 /ha Fazit: Nährstoffexport bei Verkauf/Abgabe von Futterleguminosenschnittgut ist konsequent zu berücksichtigen * Michel et al. 2010

45 Nährstoffbilanzen im ökologischen Ackerbau Tab. 10: Gewogenes Mittel* der N-, P- und K-Flächenbilanzsalden auf 810 Ackerschlägen in 32 Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Angaben in kg je ha und Jahr, Schmidtke et al. 2013) N-Saldo P-Saldo K-Saldo -11,0-9,0-38,9 *Gewogenes Mittel aller untersuchten Ackerschläge (= 6742 ha) der Jahre 2006 bis 2011

46 Nährstoffversorgung im ökologischen Ackerbau Tab. 11: Einstufung in Versorgungsklassen pflanzenverfügbarer Nährstoffe in 0 bis 20 cm der untersuchten Ackerfläche in Sachsen (Schmidtke et al. 2013) Anteil in Versorgungsklasse in % Kennwert A B C bis E ph-wert 1,9 23,1 75,0 P-Gehalt 9,6 35,2 55,2 K-Gehalt 7,9 29,6 62,5

47 Tab. 12: Einfluss der Schwefeldüngung auf den Smin-Gehalt im Boden unter Luzernegras (Fischinger et al. 2011) Smin im Boden vor Düngung ( ) Smin im Boden nach Düngung ( ) Kontrolle (ohne Düngung) S1 30 kg S/ha als MgSO 4 S2 60 S kg/ha als MgSO 4 16,9 a 15,5 a 22,9 a 2,0 a 28,1 ab 40,5 b nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede, P < 0,05

48 Tab. 13: Einfluss der Schwefeldüngung auf den Schnittgut- und N-Ertrag von Luzerne zu den ersten 2 Schnittterminen (Fischinger et al. 2011) Kontrolle (ohne Düngung) S kg S/ha als MgSO 4 S kg S/ha als MgSO 4 Ertrag [dt TM ha -1 ) 31,6 a 55,7 b 57,9 b N-Gehalt (%) Leguminose 2. Schnitt N-Ertrag (kg N ha -1 ) Schnitt 2,4 a 3,4 b 3,4 b 127 a 209 b 217 b nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede, P < 0,05 Fazit: Schwefeldüngung zu Futterleguminosen ist auch im ökologischen Landbau in ca. 50% der Fälle erforderlich

49 Ist es ackerbaulich sinnvoll, die Futterleguminose als Marktfrucht abzubauen?

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52 Tab. 14: Kosten der Erzeugung von konventionell erzeugtem Luzerneheu unter Nutzung der Abwärme einer Biogasanlage 1) (Feustel et al. 2009) Kosten in je Ballen Kosten in je dt Trocknung 3,31 1,56 Anbau + Ernte 16,22 7,65 Summe 19,53 9,21 1) ohne Investitionsförderung, aber mit KWK-Bonus + Nährstoffwert je dt: 2,51

53 Neue Verwertungsmöglichkeiten von Futterleguminosenschnittgut über Nutzung der Abwärme aus Biogasanlagen - sehr frühzeitig geschnittenen: hochverdauliches Futtermittel, auch für Monogastride - Blatternte statt Schnittguternte: hochverdauliches Proteinkonzentrat - Schnittgut extrudieren: hochverdauliches Proteinkonzentrat - Sehr junges Schnittgut mit engem C/N-Verhältnis gewinnen: N- und K-reiches Düngemittel für Gemüsebau

54 Gäa Wintertagung zum ökologischen Landbau Wilsdruff, den 30. Januar 2014 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Fakultät Landbau/Landespflege FG Ökologischer Landbau Optimierung des Anbaus von Luzerne und Kleegras und Verwertung der Aufwüchse im viehlosen Betrieb von Knut Schmidtke Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit!