Projekt 07312/01

Umweltgerechter Anbau von Leguminosen – Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Quantifizierung der N-Flächenbilanz

Projektträger

Georg-August-Universität GöttingenDepartment für NutzpflanzenwissenschaftenAbteilung Pflanzenbau
Von-Siebold-Str. 8
37075 Göttingen
Telefon: 05 51/39-43 51

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Forschungsvorhabens war es, im Rahmen von faktoriellen Feldversuchen ein neu entwickeltes Verfahren zur Ermittlung der N-Flächenbilanz beim Anbau von Leguminosen anzuwenden und N-Flächenbilanzen für die in Mitteleuropa im praktischen Anbau bedeutendsten Körner- und Futterleguminosenarten unter differenzierten Standortbedingungen zu ermitteln. Im Rahmen landwirtschaftlicher und wasserwirtschaftlicher Fachberatung soll die Stickstoff-Flächenbilanz für mit Leguminosen bestellte Ackerflächen genauer, als es bisher möglich ist, kalkuliert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen der Untersuchungen wurden N-Flächenbilanzen für die Körnerleguminosenarten Vicia faba und Pisum sativum sowie für die Futterleguminosenarten Trifolium pratense und Medicago sativa in Reinsaat ermittelt. Zur Erstellung der N-Bilanz wurden im Feld die gesamte in der Leguminosenbiomasse (Spross und Wurzel) befindliche symbiotisch fixierte und aus dem Boden aufgenommene N-Menge sowie deren Verteilung auf das von der Fläche abgeführte Erntegut und die auf der Fläche verbleibenden Ernterückstände ermittelt. Dazu wurde die d15N-Methode angewandt, mit der auf der Basis des natürlichen N-Isotopenvorkommens in der Luft und im Boden der Anteil des symbiotisch fixierten Stickstoffs in der Biomasse von Leguminosen geschätzt werden kann. In zweijährigen Feldversuchen wurde der Einfluss des Standortes (Prüforte: schluffiger Lehm bei Göttingen, schwach-schluffiger Sand bei Steimbke/Weser), der Jahreswitterung und des Vorrates an pflanzenverfügbarem Stickstoff im Boden (ohne N-Düngung sowie 80 kg/ha Jauche-N vor Saat) auf die N2-Fixierleistung der verschiedenen Leguminosenarten geprüft und die hierdurch bedingten Änderungen in der Höhe der N-Flächenbilanzsalden ermittelt.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurde eine in Sproß und Wurzel befindliche symbiotisch fixierte N-Menge zwischen 31 und 335 kg N/ha bei den Körnerleguminosen und 65 und 265 kg N/ha im Ansaatjahr bei den Futterleguminosen und ein vereinfachter N-Flächenbilanzsaldo (symbiotisch fixierte N-Menge minus N-Abfuhr über das Erntegut) in Höhe von - 21 kg N/ha bis + 44 kg N/ha bei den Körnerleguminosen und - 70 kg N/ha und + 20 kg N/ha bei den Futterleguminosen festgestellt. Dabei minderte die N-Düngung zur Saat sowohl die symbiotische N2-Fixierung als auch den vereinfachten N-Flächenbilanzsaldo und bewirkte nur eine geringe Änderung der gesamtpflanzlichen N-Akkumulation und des N-Harvest-Indexes der Leguminosen.
Anhand der in den Feldversuchen erzielten Ergebnisse und einer Auswertung von in der Literatur vorliegender Daten wurden für jede geprüfte Leguminosenart Beziehungen zwischen dem Korn- bzw. Schnittgutertrag und der N-Menge im Erntegut sowie der N-Menge im Erntegut und der mit den Ernterückständen (Wurzeln, Stoppeln, Stroh, Bestandesabfall) auf und im Boden zurückbleibenden N-Menge abgeleitet. Es wurden Algorithmen erstellt, in denen erstmals auch die über Rhizodeposition, Be-standesabfall und Ernteverluste beim Anbau von Leguminosen in den Boden gelangten N-Mengen zur Bemessung der insgesamt von den Leguminosen symbiotisch fixierten N-Menge und des bei Korn- bzw. Schnittnutzung einhergehenden N-Flächenbilanzsaldos berücksichtigt werden. Diese Algorithmen wur-den genutzt, um eine erweiterte symbiotische N2-Fixierleistung und einen erweiterten N-Flächenbilanzsaldo ausweisen zu können, mit Hilfe dessen die N-Flüsse beim Anbau der Leguminosen umfassend beschrieben werden. Es wurden für die Umsetzung in die landbauliche Fachberatung und landwirtschaftliche Praxis Kalkulationstabellen erstellt. Mit den Kalkulationstabellen können für Erbsen und Ac kerbohnen zur Körnernutzung die N-Flüsse als Funktion des Korn-TM-Ertrages bzw. Korn-N-Ertrages, des Vorrates an pflanzenverfügbarem Stickstoff im Wurzelraum sowie der Witterungsbedingungen in der Blüh- und Kornfüllungsphase standortindividuell berechnet werden. Bei Luzerne und Rotklee berücksichtigten die Kalkulationstabellen den Schnittgut-TM-Ertrag bzw. den N-Ertrag im Schnittgut, den Nutzungszeitraum (Alter des Bestandes) und den Vorrat an pflanzenverfügbarem Stick-stoff im Wurzelraum.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- Schmidtke, K., 1996: Methodik zur Ermittlung der N-Flächenbilanz beim Anbau von Leguminosen. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 9, 43-44.
- Schmidtke, K., 1997: Schätzverfahren zur Ermittlung der N-Flächenbilanz bei Leguminosen. VDLU-FA-Schriftenreihe 46, Kongressband 1997, 659-662.
- Schmidtke, K. & R. Rauber, 1997: Vorstellung der Feldversuche zur Ermittlung der N-Flächenbilanz bei Leguminosen mittels d15N-Methode im Rahmen der Jahrestagung der AG Agrar- und Produktionsökologie der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften am 16.06.1997, Versuchsgut Reinshof, Göttingen.
- SCHMIDTKE, K., 1999: N-Flächenbilanz beim Anbau von Futter- und Körnerleguminosen. Vom Rand zur Mitte: Beiträge zur 5. Wissenschaftstagung zum Ökologischen Landbau, H. Hoffmann & S. Müller (Hrsg.), Verlag Dr. Köster, Berlin 1999, 234-238.
- RAUBER, R. & K. SCHMIDTKE, 1999: Nutzung der symbiontischen Stickstoff-Fixierung bei Leguminosen. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 12, 1-6.
- SCHMIDTKE, K. & R. RAUBER, 2000: N-Effizienz von Leguminosen im Ackerbau. In: Möllers, C. (Hrsg.) Stickstoffeffizienz landwirtschaftlicher Kulturpflanzen. Initiativen zum Umweltschutz 21, Erich Schmidt Verlag, Berlin, 48-69.
- SCHMIDTKE, K. & R. RAUBER, 2000: Grain legumes and nitrogen cycling in organic crop systems. Grain legume 30, 16-17.
- REITER, KARIN, K. SCHMIDTKE & R. RAUBER, 2001: Estimation of symbiotic N2 fixation by a low-level, large-scale 15N-application technique. Soil Biol. Biochem. (in press).


Fazit

Das Projektziel, Kalkulationsverfahren und -tabellen zur Ermittlung der symbiotischen N2-Fixierleistung und des N-Flächenbilanzsaldos beim Anbau von Erbse, Ackerbohne, Rotklee und Luzerne in Reinsaat bereitzustellen, wurde erreicht. Die im Rahmen des Projektes erstellten Kalkulationstabellen können direkt in die landwirtschaftliche Fachberatung einfließen und im Rahmen der Umsetzung der Düngeverordnung angewandt werden. Die im Projekt erarbeiteten Grundlagen zur Ableitung von Schätzverfahren zur Ermittlung der symbiotischen N2-Fixierleistung und des N-Flächenbilanzsaldos von Leguminosen können darüber hinaus auf andere Leguminosenarten, die nicht im Projekt bearbeitet wurden, übertragen werden.