Beraterfachtagung Ökologischer Landbau

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1 Beraterfachtagung Ökologischer Landbau Ergebnisse von Bodenanalysen und Pflanzenbeständen bei Grünland mögliche Konsequenzen bei der Umstellung von konventioneller auf ökologische Milchviehhaltung Dr. Michael Diepolder Institut für Agrarökologie, Ökologischen Landbau und Bodenschutz, Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft

2 Ziel des Teilprojekts Ziel: Inwieweit müssen Milchviehbetriebe, die eine Umstellung vom konventionellen auf den ökologischen Landbau beabsichtigen, mit Änderungen ihrer Grünlandbestände und deren Nährstoffversorgung rechnen?

3 Methodik Flächenauswahl und Beprobung: Intensiv bewirtschaftete Grünlandflächen (vier und mehr Nutzungen pro Jahr); 30 Untersuchungsparzellen im oberbayerischen Voralpenland. Landkreise Ebersberg (1), Erding (2), Miesbach (12), Rosenheim (9) Weilheim-Schongau (6). Je 10 konventionelle, ökologische Betriebe und Betriebe in der Umstellung. Tripelbildung pro Teilregion/Ort Auswahl durch Bewirtschafter - Typisches Grünland Bodenproben im Herbst 2003 Zusammensetzung der Pflanzenbestände zum 1. Aufwuchs Ende April 2003; (Extremjahr 2003) und Mai 2004 (45% der Flächen identisch)

4 Methodik Beobachtungsquadrat 5x5 m Versenkbarer Magnet Bodenproben: Analyse LfL Freising, LWG Würzburg org. C -> Humus; N t, C/N, ph, CaCO 3 Gesamt -Aufschluss (Königswasser) Makroelemente P, K, S Mikroelemente Mn, Cu, Zn, Se, B, Mo Pflanzenverfügbar Makroelemente P CAL, K CAL, Mg Cacl2, Na CAT Mikroelemente Mn CAT, Cu CAT, Zn CAT Zusammensetzung Pflanzenbestand: Artenbestimmung; Artenzahl Artenanteil in der Frischmasse nach Klapp/Stählin (1953)

5 Teil 1 Nährstoffgehalte im Boden

6 Durchschnittliche Nährstoffgehalte (n = 30) der untersuchten Grünlandböden in 0-10 cm Tiefe Konzentrationsunterschiede von bis zu ca. 1: ,9 0,5 0,2 Stickstoff Kalium Mangan Phosphor Schwefel Kalium (CAL) Zink Mangan (CAT) Phosphor (CAL) Kupfer Natrium (CAT) Bor Zink (CAT) Kupfer (CAT) Bor (CAT) Selen Kohlenstoff mg Reinnährstoff / kg Boden

7 Bodenanalysen: Humusgehalte, Stickstoffgehalte und C/N-Verhältnis in 0-10 cm Tiefe Parameter Betriebsart Konventionell Umsteller Ökologisch Median 1) Median 1) Median 1) Q 80 Q 80 Q 80 Humusgehalt (%) 8,4 6,7-10,8 8,8 7,6-13,2 8,5 5,9-12,7 Stickstoffgehalt (%) 0,49 0,37 0,58 0,51 0,41 0,78 0,48 0,34 0,68 C/N-Verhältnis 10,2 10,0-10,6 10,5 9,8-11,2 10,5 10,1-10,9 1): Mittlerer Wert bei n = 10 sowie der Bereich der 80%-Quantile (Q 80 )

8 Beziehung zwischen Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt unter Grünland in 0-10 cm Tiefe 1,20 1,00 Gesamtstickstoffgehalt (%) 0,80 0,60 0,40 0,20 y = 0,096 x + 0,0002 r = 0,988 ** n = 30 0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Organischer Kohlenstoffgehalt (%)

9 Anzustrebende ph-bereiche für Grünlandböden mit max. 15% Humus und Düngebedarf Bodenart Anzustrebender ph-bereich (Gehaltsklasse C) Erhaltungskalkung * (in Klasse C) Gesundungs- Kalkung ** (in Klasse A/B) [dt CaO/ha] [dt CaO/ha] Sand 4,7 5,0 4 Schwach lehmiger Sand 5,2 5,5 5 Stark lehmiger Sand 5,4 5, Sandiger Lehm, schluffiger Lehm 5,6 5, Toniger Lehm, lehmiger Ton, Ton 15 5,7 6, * Erhaltungskalkung alle 4 Jahre in angegebener Höhe ** einmalige Höchstgabe; höhere Gaben laut Bodenuntersuchungsergebnis/Düngeempfehlung sind aufzuteilen

10 Bodenanalysen: ph-wert und Kalkzustand in 0-10 cm Tiefe Parameter Betriebsart Konventionell Umsteller Ökologisch Median 1) Median 1) Median 1) Q 80 Q 80 Q 80 ph-wert (CaCl 2 ) 6,2 5,5-7,1 5,6 5,2-6,6 5,6 5,3-6,7 Karbonat (% CaCO 3 ) 0,6 0,4-12,8 0,4 0,2-1,3 0,6 0,0-1,1 1): Mittlerer Wert bei n = 10 sowie der Bereich der 80%-Quantile (Q 80 ) ph-wert nicht immer optimal!

11 Carbonatgehalt und ph-wert in 0-10 cm Tiefe 7,5 7,0 6,5 ph (CaCl 2 ) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 carbonatarm carbonathaltig carbonatreich 30% der Proben unter ph 5,5 (1 konv., je 4 Umsteller/Öko) 80% der Proben carbonatarm (< 2%) sehr carbonatarm Carbonatgehalt (% CaCO 3 )

12 Bodenanalysen: Humusgehalte, Stickstoffgehalte und C/N-Verhältnis in 0-10 cm Tiefe Betriebsart Parameter Konventionell Umsteller Ökologisch Median Median Median Humusgehalt (%) Stickstoffgehalt (%) C/N-Verhältnis ph-wert, Carbonat Zwischenergebnis: - ca kg N/ha im Oberboden - Hohe N-Nachlieferungsraten möglich - teilweise starke Schwankungen innerhalb der Einzelflächen der drei Gruppen - keine bzw. kaum (ph) Gruppenunterschiede - Kalkversorgung teilweise optimieren

13 Einfluss von Schnitthäufigkeit und N-Düngung auf den Trockenmasseertrag Spitalhof Kempten ( Laufzeit des Versuches von ) TM (dt/ha) 3 Schnitte 5 Schnitte 4 Schnitte

14 Bodenanalysen (Makroelemente): Gesamt-Nährstoffgehalte 1) unter Grünland in 0-10 cm Tiefe Parameter Betriebsart Konventionell Umsteller Ökologisch Median 2) Median 2) Median 2) Q 80 Q 80 Q 80 P 2 O 5 Gesamt (mg/kg) K 2 O Gesamt (mg/kg) S Gesamt (mg/kg) ): im Königswasser-Aufschluss 2): Mittlerer Wert bei n = 10 sowie der Bereich der 80%-Quantile (Q 80 )

15 Bodenanalysen (Mikroelemente): Gesamt-Nährstoffgehalte 1) unter Grünland in 0-10 cm Tiefe Keine gerichteten Unterschiede ableitbar (geogen; Intensivgrünland) Betriebsart Parameter Konventionell Umsteller Ökologisch Median 2) Median 2) Median 2) Q 80 Q 80 Q 80 Mangan (mg/kg) Zink (mg/kg) Kupfer (mg/kg) Selen (μg/kg) ): im Königswasser-Aufschluss 2): Mittlerer Wert bei n = 10 sowie der Bereich der 80%-Quantile (Q 80 )

16 Pflanzenverfügbare Nährstoffe

17 P- und K- Versorgung bei Grünlandflächen mit unterschiedlichen KULAP Auflagen 1) - Alle Angaben in % der jeweils untersuchten Flächen in Schwaben - Gehaltsstufe Bereich P 2 O 5 (CAL) K 2 O (CAL) (mg/100 g Boden) K 14 K 34 K33 K 14 K 34 K 33 A sehr niedrig B niedrig C anzustreben D hoch E sehr hoch < > ) Untersuchungen im Allgäu K14: n = 60; K34: n = 40; K33: n = 20 Quelle: Dr. Diepolder/Thalmann, 2004

18 So nebenbei...: Bodenanalysen Beziehungen zwischen Gesamt und pflanzenverfügbaren Gehalten CAL-P ( m g P 2 O 5 / 100 g Boden) y = 0,050 x - 3,5 r = 0,456 ** n = Gesamt-P (mg P 2 O 5 / 100 g Boden) CAL-K ( m g K 2 O / 100 g Boden) Ziemlich schwach... y = 0,033 x + 11,4 r = 0,350 * n = Gesamt-K (mg K 2 O / 100 g Boden)

19 Nährstoffmangel im Grünland? - Ergebnis des Monitorings auf 30 oberbayerischen, intensiv bewirtschafteten Grünlandböden - Makroelemente A B sehr niedrig niedrig < (mg/100 g Boden) C anzustreben (mg/100 g Boden) D hoch (mg/100 g Boden) E sehr hoch > 30 (mg/100 g Boden) P 2 O 5 (CAL) 3 % 1) 27 % 53 % 10 % 7 % K 2 O (CAL) 0 % 3 % 47 % 37 % 13 % Mg (CaCl 2 ) 0 % 0 % 17 % 50 % 33 % Na (CAT) A niedrig < 50 mg/kg Boden 87 % C anzustreben mg/kg Boden 13 % E hoch > 100 mg/kg Boden 0 % Spurenelemente 2) Zink (Zn) (CAT) < 1,1 mg/kg Boden 0 % 1,1 3 mg/kg Boden 0 % > 3 mg/kg Boden 100 % Mangan (Mn) (CAT) < 30 mg/kg Boden 10 % mg/kg Boden 20 % > 60 mg/kg Boden 70 % Kupfer (Cu) (CAT) < 1,2 mg/kg Boden 0 % 1,2 4,0 mg/kg Boden 93 % > 4,0 mg/kg Boden 7 % Quelle: Dr. Diepolder et al., ) %-Einteilung nach Gehaltsklassen 2) Gehaltsklassen bei Mn und Cu gelten für mittlere und schwere Böden

20 Bodenanalysen (Makroelemente): Pflanzenverfügbare Nährstoffgehalte 1) unter Grünland in 0-10 cm Tiefe Betriebsart Parameter Konventionell Umsteller Ökologisch Median 2) Median 2) Median 2) Q 80 Q 80 Q 80 P 2 O 5CAL (mg/100 g) K 2 O CAL (mg/100 g) Mg CaCl2 (mg/100 g) Na CAT (mg/kg) ): Extrakt CAL für P, K; CaCl 2 für Mg und CAT für Na 2): Mittlerer Wert bei n = 10 sowie der Bereich der 80%-Quantile (Q 80 ) Differenzierte Versorgungslage bei Phosphat (und Natrium): P 2 O 5 : Konv. 10%, Öko 30%, Umsteller 50% unter mg/100g;

21 Nährstoffversorgung des Bodens unter dem Optimalbereich - Vergleich Oberbayern und Bayern - Summe Anteil Gehaltsklasse A und B bei Grünland Oberbayern Bayern Schwaben: 39 % Oberfranken: 58 % Unterfranken: 58 % Oberpfalz: 53 % Phosphat 33 % 44 % Kali 21 % 30 % Magnesium 5 % 11 % Kalk (ph-wert) 13 % 25 % Natrium 79 % 75 % Mangan 19 % 15 % Kupfer 4 % 8 % Quelle: Bodenuntersuchungsergebnisse

22 Bodenanalysen (Mikroelemente): Pflanzenverfügbare Nährstoffgehalte 1) unter Grünland in 0-10 cm Tiefe Keine gerichteten Unterschiede ableitbar (geogen; Intensivgrünland) Betriebsart Parameter Optimal 2) Median 3) Median 3) Median 3) Konventionell Umsteller Ökologisch Q 80 Q 80 Q 80 Mangan (mg/kg) Zink (mg/kg) 1,1 3, Kupfer (mg/kg) 1,2 4, ): Extrakt CAT für Mn, Zn, Cu 2): bei Cu und Mn für mittlere und schwere Böden 2): Mittlerer Wert bei n = 10 sowie der Bereich der 80%-Quantile (Q 80 )

23 Fazit Bodenanalysen Beratungsansätze für Umsteller Untersuchungen im Intensivgrünland Oberbayerns Günstige Standortvoraussetzungen (Klima, Humus...) Übertragbarkeit auf andere Regionen? Vor allem auf P-Versorgung achten! Regelmäßige Bodenuntersuchung als Beratungsinstrument Überprüfung des langjährigen P-Saldos (zugelassene) Düngung nicht vernachlässigen Eignung Rohphosphate in Bezug auf schnelle Wirkung, hohem ph? Natriumgehalte generell niedrig -> Zufütterung unentbehrlich

24 Weißklee fördern 1. Vorteile Nutzungselastizität steigt Futterwert Protein Mineralstoffe Futteraufnahme, Verdaulichkeit Foto: Rößl 2. Probleme oft Anteile < 10 % sehr hohe räumliche und zeitliche Schwankungen im Bestand 3. Förderung Nachsaat hohe Nutzungsfrequenz (+ Beweidung) Sicherung der P-, K- und Kalkversorgung reduzierte N-Düngung

25 Teil 2 Pflanzenbestände

26 Die Bestandeszusammensetzung hängt ab von... Nutzung Düngung Pflege Bewirtschaftung Wiesentyp Bestandeszusammensetzung (Bestandeszusammensetzung) (Wiesentyp) Standortfaktoren Klima Boden Gelände

27 Naturschutz Trockenrasen Halbtrockenrasen Wirtschaftsgrünland Intensiv - Grünland Salbei-Glatthaferwiesen typ. Glatthaferwiesen Kammgrasweiden Goldhaferwiesen Vielschnittwiesen Weidelgrasweiden Mähweiden Kohldistel-Glatthaferwiesen (Wiesenfuchsschwanzw.) Sumpfdotterblumenwiesen Pfeifengraswiesen Hochstaudenfluren Kleinseggenrieden Großseggenrieden Landröhrichte Naturschutz Quelle: nach RIEDER, 1995 nass feucht frisch trocken sehr trocken Grünland im weiteren Sinne

28 Vergleich der Nutzungsintensität des Grünlands zwischen Oberbayern/Schwaben und Franken Schätzungsweise liegt die Möglichkeit einer intensiven Nutzung mit regelmäßig vier (und mehr) Schnitten in Obb/S. bei ca. 45 % der Grünland-Flächen (BY: ca. 1/3)! Nutzungsintensität (vorwiegend) Anteil an der GL-Fläche in % Brutto-Ertrag in dt/ha Obb/S. Franken Obb/S. Franken 1 x 6,7 6, x 10,4 27, x 36,7 54, x 41,0 11, x 5,3 < Summe 100 % 100 % - Mittel Quelle: LwÄ, IPZ/ IAB und ILB, unveröffentlicht Datengrundlage: InVekoS 2002 (Balis) und Erhebungen (Schätzung) der LwÄ 2003

29 Artenzahlen

30 Botanische Vielfalt bei den drei Betriebsgruppen (Intensivgrünland) Niedrige botanische Vielfalt - Keine gerichteten Unterschiede ableitbar Parameter Gräser Kräuter Leguminosen Gesamtartenzahl Betriebsart Konventionell Umsteller Ökologisch 2003 n = Median min. max n = Median min. max n = n = n = Median min. max n =

31 Häufigkeit des Vorkommens von Pflanzenarten im Intensivgrünland Σ der Arten 60 Σ 56 Arten 50 Σ 36 Arten, davon 14 Gräser Σ 16 Arten, davon 6 Gräser Σ 8 Arten Deutsches Weidelgras Gemeine Rispe Wiesenrispe Knaulgras Wiesenfuchsschwanz Bastardweidelgras % der untersuchten Flächen Gräser Kräuter Leguminosen

32 Hinschaun was wächst Ableitung der notwendigen botanischen Artenkenntnis im oberbayerischen Intensivgrünland Mit folgenden 18 Arten (9 Gräser, 7 Kräuter, 2 Leguminosen) konnte die gesamte Bestandszusammensetzung einer Parzelle mindestens zu 84 Prozent, im Mittel zu 97 Prozent und bei drei Viertel aller Parzellen zu 99 Prozent erklärt werden! Gräser: Deutsches Weidelgras/Bastardw. Gemeine Rispe, Wiesenrispe Wiesenfuchsschwanz, Wiesenlieschgras Knaulgras, Goldhafer, Quecke Kräuter: Löwenzahn, stumpfb. Ampfer, scharfer/kriechender Hahnenfuß Bärenklau, Wiesenkerbel, Spitzwegerich Foto: Nowak Leguminosen: Weißklee, Rotklee

33 Einflüsse der Nutzungsintensität auf floristische Vielfalt, Ertrag und Futterqualität bei Wiesen Man kann leider nicht (immer) alles haben... => Zunehmende Bewirtschaftungsintensität => Anzahl Nutzungen > 4 Artenzahl Bis > Vorkommen seltener Arten /- - - Ertrag (dt/ha) < Mittlere Futterqualität Sehr niedrig Niedrig Niedrig bis mittel Mittel bis hoch Hoch bis sehr hoch Quelle: Nach Rieder (1997), ergänzt durch Kuhn/Diepolder (2006)

34 Artenanteile in der Frischmasse (vor dem ersten Schnitt)

35 Was zeichnet eine gute Wiese aus? wenig Lücken, dicht und tragfähig hohe Anteile an hochwertigen und leistungsfähigen Grasarten Deutsches Weidelgras Wiesenrispe Wiesenschwingel Wiesenlieschgras Wiesenfuchsschwanz Gräser % Knaulgras (jung) Glatthafer Weißklee, Rotklee Leguminosen % Gelbklee, Hornschotenklee Mineralstoffe Nutzungselastizität Kräuter % Spitzwegerich, Wiesenknopf Löwenzahn, Bibernelle Wiesenpippau, Frauenmantel Wiesenbocksbart (Wiesenkümmel, Kerbel, Bärenklau)

36 Bestandeszusammensetzung bei den drei Betriebsgruppen Anteil Artengruppen in Frischmasse-% im 1. Aufwuchs) Keine gerichteten Unterschiede ableitbar; meist niedriger Kleeanteil Erhebliche Unterschiede zwischen Einzelflächen und Jahren Parameter Gräser Kräuter Leguminosen Mittl. Futterwertzahl Betriebsart Konventionell Umsteller Ökologisch 2003 n = ,9 5,4 7,7 Median min. max n = ,9 5,9 7,6 Median min. max n = <1 12 6,7 5,9 7, n = <1 20 6,5 4,5 7, n = <1 12 6,7 5,8 7,4 Median min. max n = ,7 5,4 7,4

37 Bestandeszusammensetzung bei den drei Betriebsgruppen Anteil Gräser in Frischmasse-% im 1. Aufwuchs - Auswahl Parameter Deutsch Weidelgras Betriebsart Konventionell Umsteller Ökologisch 2003 n = Median min. max n = n = Median min. max n = n = Median min. max Gemeine RispeMeist keine 4 gerichteten Unterschiede 5 54 ableitbar; Erhebliche Unterschiede zwischen Einzelflächen und Jahren; Wiesenrispe allg. Problem Gemeine Rispe Knaulgras W. Fuchsschwanz < < < < n =

38 Hohe Milchleistungen setzen entsprechende Gesamtfutteraufnahmen der Tiere voraus Begrenzend: - Aufnahmevermögen des Pansens - Kraftfuttereinsatz (Tiergesundheit, Nährstoffbilanz) Erforderlich: - Bestes Futter vom Grünland mit hoher Energiedichte, dadurch effizienter Kraftfuttereinsatz - optimaler Schnittzeitpunkt, optimale Nutzungsfrequenz - optimale Grünlandbestände

39 Mögliche Auswirkungen veränderter Grünlandbewirtschaftung Rückmeldungen von Pflanzenbauberatern Häufige Beobachtungen in der Praxis negative Bestandesveränderungen (Gemeine Rispe, Ampfer-, Hahnenfußarten, Ackerunkräuter) Narbenlücken, (Mäuse), Bodenverdichtungen Ausbleiben von bodendeckenden (wertvollen) Gräsern ->Lückige Grasnarben sichtbare Fahrspuren mit Wuchsdepressionen, wertlosen Pflanzenarten, Pfützenbildung steigende Grünlandsanierungskosten Vermutete Ursachen (vielschichtig!) für Probleme im Grünland zunehmender Intensivierungsdruck (Futterqualität), mangelnde Narbenpflege oft nicht standortangepasste Intensivierung (aber auch spontane Extensivierung) Termindruck, überbetriebliche Ernte, schwere Maschinen, höhere Transportgewichte Befahren des Grünlandes bei feuchten Böden / Nässe Anwelksilage überwiegt (mehr Gewicht) unausgeglichene Düngung, nicht optimales Güllemanagement fehlende natürliche Regenerierung (Samenpotenzial) des Grünlandes oft wenig narbenschonender Einsatz der Technik, Bodenverdichtung, notwendige unterstützende / sanierende Über- und Nachsaaten werden nicht gemacht fehlender rechtzeitiger Pflanzenschutz, Bindung durch Förderprogramme zunehmende Witterungsextreme

40 Abfuhr an Stickstoff und Phosphat von Wiesen in Abhängigkeit von der Nutzungsintensität 400 Minimum N (nach DüV) 300 Maximum Minimum Nährstoffabfuhr (kg/ha) 200 P2O5 (Mitte) Maximum 50 kg N/ha Nutzungsintenität (Schnittzahl pro Jahr)

41 Beispiele zum Düngebedarf * von Grünlandbeständen mit unterschiedlicher botanischer Zusammensetzung und Nutzung (nach Gelben Heft, 2007 ; Zahlen auf 5 gerundet) Wiesen Weidelgrasreiche Wiese, 5 Nutzungen, vorwiegend als Silage, optimaler Bestand Kräuterreiche Wiese, 4 Nutzungen, vorwiegend als Silage, optimaler Bestand Fuchsschwanzwiese, 4 (3-4) Nutzungen, vorwiegend als Silage, optimaler Bestand Obergrasreiche Wiese, 3 Nutzungen, vorwiegend als Heu, optimaler Bestand Mähweiden und Weiden Kräuterreiche Mähweide, 4 Nutzungen, je 50% Schnitt und Weide, optimaler Bestand Weidelgrasreiche intensive Standweide Standort entsprechend 4 Schnittnutzungen N (kg/ha) P 2 O 5 (kg/ha) K 2 O (kg/ha) MgO (kg/ha) Extensive Jungvieh- oder Pferdeweide * Bei Humusgehalten bis 8 % und Kleeanteil unter 10% sowie bei Gehaltsklasse C für P, K, Mg

42 Das Grünland fit machen Leitarten im Bestand sicher erkennen Den Futterwert der Fläche bestimmen Ursachenforschung bei Problemen; rechtzeitige Abhilfe Wertvolle Leitgräser stärken durch: Schließen von Bestandeslücken regelmäßige Narbenpflege (z.b. Striegeln + Übersaat) Optimale Nährstoffversorgung des Bodens (Grunddüngung) mit Kalk, Phosphor, Kali, Magnesium An den Bestand und die Nutzungsintensität angepasste N- Versorgung über Gülle und/oder Mineraldünger

43 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Michael Diepolder