2009 wurde ein Lysimeterversuch zur N-Effizienz durch die Helmholtz-Lysimeterstation Falkenberg des UFZ in Kooperation mit der LLFG ST und der Universität Rostock initiiert. Anhand erster Ergebnisse dieses neuen Versuches mit zwei Maisfruchtfolgen bei nichtwendender und wendender Bodenbearbeitung nach abgefrorenen und vor dem Winter umgebrochenen Lupine-Zwischenfruchtvarianten wurden Nitrat-Austräge unter sandigem Lehm (sl) bei in der Altmark vorherrschenden Klimabedingungen ausgewertet. Untersucht wurden die Gehalte an Nitrat, Ammonium und Nitrit, wovon Stickstoff (N) nur in Nitratform in wesentlichen Mengen auftrat.
Als Vergleichsvarianten dienten eine neu angelegte Schwarzbrache, angesätes mehrjähriges Luzernegras und eine Fruchtfolge Winterroggen vor Winterraps. Wegen der erst kurzen Versuchslaufzeit wurden parallel ausgewählte Lysimeterdaten zu Fruchtfolgegliedern aus den langjährigen Teilversuchen „Ökologischer Landbau“ (Fruchtfolge mit Leguminosen) und „Integrierter Pflanzenbau“ (Fruchtfolge ohne Leguminosen) analysiert und die ersten Ergebnissen einordnend damit verglichen. Zudem wurde ein Vergleich mit den Daten des Jahres vor Versuchsbeginn für die verwendeten nichtwägbaren Lysimeter angestellt.
Als Zwischenfrucht vor Silomais erzielten die Reinbestände mit den Körnerleguminosen Lupinus angustifolius positive Effekte hinsichtlich einer Senkung der Nitrat-Auswaschungsverluste unter sl bei sich wandelnden Klimabedingungen in der Altmark. Unter den Maisvarianten betrug die Nitrat-Perkolation in den ersten sieben Monaten des zweiten Lysimeterjahres 2010/11 weniger als 35 kg ha-1. Damit waren die Lupine-Mais-Winterroggen-Fruchtfolgen im Sinne der EU-WRRL bisher erheblich grundwasserschonender als die Schwarzbrache und auch als die Winterroggen-Winterraps-Fruchtfolge. Unter der Schwarzbrache lagen die vertikalen N-Verluste mit 296 kg ha-1 in 19 Monaten, davon 158 kg ha-1 allein im November 2010, über den vier anderen Varianten. Das Luzernegras verhielt sich in etwa wie das Kleegras des Öko-Langzeitversuches und wies im neuen Versuch die geringste N-Auswaschung auf, wobei die Luzernegrasschnitte bessere Erträge einbrachten als das Kleegras im Mittel der fünfzehn Jahre 1993/94 bis 2007/08. Bei den Langzeitfruchtfolgegliedern traten die höchsten N-Frachten mit durchschnittlich 47 kg ha-1 a-1 unter der ökologisch angebauten Grobleguminose Körnererbse in Hauptfruchtstellung auf.
Inhaltsverzeichnis
- Kapitel 1 Problem- und Zielstellungen
- 1.1 Stickstoffauswaschung aus Agrarökosystemen und Umweltwirkungen
- 1.1.1 Die Stickstofffixierung durch Leguminosen
- 1.1.2 Pflanzenbaulicher Grundwasserschutz in der Altmark nach EU-WRRL und Gewässerschutzkonzept Sachsen-Anhalt sowie anderen Regelungen
- 1.2 Problembeschreibung und Zielsetzungen
- 1.3 Forschungsstand und bisherige Versuchsergebnisse
- 1.4 Versuchsfragen
- Kapitel 2 Material und Methodik
- 2.1 Lysimeterstation des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung in Falkenberg (Altmark)
- 2.1.1 Lysimeteraufbau
- 2.1.2 Charakterisierung der Bodenart sandiger Lehm in den ausgewählten Lysimetern
- 2.1.3 Erhebung untersuchungsrelevanter Lysimeterdaten
- 2.2 Auswahl von Lysimeterversuchsdaten
- 2.2.1 Versuch „Nährstoffeffizienz in Maisfruchtfolgen mit und ohne Zwischenfruchtanbau im Vergleich zu mehrjährigem Luzernegrasanbau“ seit 2009
- 2.2.2 Fruchtfolgeglieder aus Teilversuchen „Ökologischer Landbau“ und „Integrierter Pflanzenbau“ von 1993/94 bis 2007/08
- 2.3 Erhebung standortspezifischer Klimadaten
- Kapitel 3 Ergebnisse und Analysen
- 3.1 Wasserhaushalt
- 3.1.1 Klima und Witterung im Untersuchungsgebiet der Altmark
- 3.1.2 Erste Ergebnisse zu Wasserhaushaltsgrößen des Versuches seit 2009
- 3.1.3 Auswertung von Wasserhaushaltsgrößen bei Fruchtfolgegliedern aus Teilversuchen von 1993/94 bis 2007/08
- 3.1.4 Vergleichende Betrachtung zu Wasserhaushaltsgrößen des neu angefangenen Lysimeterversuches und der Langzeittestdaten sowie Zwischenfazit
- 3.2 Nitratausträge: Nitrat-Konzentrationen und Stickstoff-Frachten im Sickerwasser
- 3.2.1 Erste Ergebnisse zu Stickstoff-Verlusten mit dem unterirdischen Abfluss des Versuches seit 2009
- 3.2.2 Auswertung von Stickstoff-Frachten unter Fruchtfolgegliedern aus Teilversuchen von 1993/94 bis 2007/08
- 3.2.3 Vergleichende Betrachtung der Nitrat- und Reinstickstoffausträge unter Varianten des neuen Versuches und der Langzeitversuche sowie Zwischenfazit
- 3.3 Stickstoffbilanz: Pflanzenentzüge und Erträge
- 3.3.1 Erste Ertragsergebnisse aus dem Versuch seit 2009
- 3.3.2 Stickstoffeffizienz der Fruchtfolgeglieder aus Teilversuchen von 1993/94 bis 2007/08
- 3.3.3 Vergleichende Betrachtung des neuen Versuches und der Langzeitergebnisse zur Stickstoffeffizienz mit Zwischenfazit
- Kapitel 4 Zusammenfassende Diskussion sowie Schlussfolgerungen und Empfehlungen
- 4.1 Zusammenfassende Diskussion
- 4.2 Schlussfolgerungen und Empfehlungen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Die Masterarbeit analysiert den Einfluss von Fruchtfolgen mit und ohne Leguminosen auf den Nitrataustrag in das Grundwasser, untersucht die Nährstoffeffizienz verschiedener Anbaumethoden und bewertet die Auswirkungen auf den Grundwasserschutz. Die Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen des Klimawandels auf die Stickstoffdynamik in der Altmark.
- Nitrataustrag aus Agrarökosystemen
- Einfluss von Fruchtfolgen auf den Nitrataustrag
- Nährstoffeffizienz von Maisfruchtfolgen
- Grundwasserschutz in der Altmark
- Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt und die Stickstoffdynamik
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
Kapitel 1 stellt die Problemstellung, Zielsetzung und Versuchsfragestellungen der Masterarbeit vor. Es behandelt die Bedeutung von Stickstoff für die Pflanzenproduktion, die Folgen der Nitratauswaschung für die Umwelt und die Notwendigkeit des Grundwasserschutzes in der Altmark. In Kapitel 2 werden die Lysimeterstation Falkenberg, der Aufbau der Lysimeter und die charakteristischen Bodeneigenschaften sowie die Erhebung der Daten beschrieben. Kapitel 3 präsentiert die Ergebnisse der Wasserhaushaltsanalyse sowie der Nitratausträge unter verschiedenen Fruchtfolgen und Bewirtschaftungsmaßnahmen. Die Ergebnisse werden vergleichend betrachtet und in Bezug auf den Klimawandel und die langjährige Entwicklung des Wasserhaushaltes analysiert. Kapitel 4 fasst die Ergebnisse zusammen und diskutiert die Schlussfolgerungen der Arbeit. Es werden Empfehlungen für die Gestaltung von Fruchtfolgen und Bewirtschaftungsmaßnahmen zur Verbesserung des Grundwasserschutzes in der Altmark abgeleitet.
Schlüsselwörter (Keywords)
Die Masterarbeit befasst sich mit den Schlüsselbegriffen Nitrataustrag, Fruchtfolge, Grundwasserschutz, Leguminosen, Maisfruchtfolgen, Altmark, Klimawandel, Lysimeter, Wasserhaushalt, Nährstoffeffizienz und konservierende Bodenbearbeitung.
- Arbeit zitieren
- Gundula Klämt (Autor:in), 2011, Analysen zum Einfluss der Fruchtfolge und des Zwischenfruchtanbaus mit und ohne Leguminosen auf den Nitrataustrag unter sandigem Lehm anhand Daten der Lysimeterstation Falkenberg (Altmark), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/168306
