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Ist Grünlanderneuerung noch machbar? - Nutzen, Management und Umwelt -

 

Jeder Grünlandumbruch kostet nicht nur Geld, sondern ist auch mit Risiken verbunden. Dabei beziehen sich die Risiken nicht allein auf den Saat- und Etablierungserfolg der neuen Grasmischung, sondern vor allem auf negative Umweltwirkungen (erhöhte Mineralisierung, Freisetzung von Lachgas [N2O], Auswaschung von Nitrat [NO3]). Wie hoch diese negativen Begleiterscheinungen in Bezug auf N2O und NO3 sind und welche Ertragssteigerungen die Umbruchmaßnahme mit sich bringt, wurde auf zwei Standorten in Niedersachsen untersucht. Lesen Sie mehr zu den Standorteffekten und den Möglichkeiten, negative ökologische Folgen durch ein angepasstes Management zu begrenzen.

 

Grünlanderneuerung und Umbruch: Gründe und Probleme     

In der landwirtschaftlichen Praxis werden regelmäßig verschiedene Verfahren der Grünlanderneuerung eingesetzt, um Erträge und Futterqualitäten zu steigern und um Schäden an der Narbe auszugleichen. Im Gegensatz zur Verbesserung und Erneuerung der Narbe stellt ein Grünlandumbruch mit anschließender dauerhafter Ackernutzung eine Landnutzungsänderung dar. Gründe dafür liegen oft in einer Intensivierung oder Umstellung des Betriebes.

Durch mechanische Bodenbearbeitung und Absterben der alten Grasnarbe wird die Mineralisierung der organischen Bodensubstanz verstärkt und es kann zu einer vermehrten Freisetzung von Treibhausgasen und erhöhter Auswaschung von Nitrat kommen. Diese Verluste haben damit eine Bedeutung für den Boden-, Grundwasser- und Klimaschutz.

Vor diesem Hintergrund ist der Konflikt zwischen den Anforderungen aus der Praxis und Einschränkungen durch Bewirtschaftungsauflagen und Umbruchverbote zu sehen. Für die Praxis können eine Erneuerung der Grünlandbestände und sogar eine Landnutzungsänderung unter Umständen unvermeidbar sein. Es ist daher wichtig, Verluste auf Feld-, Betriebs- und regionaler Ebene durch geeignete Managementkonzepte möglichst gering zu halten. Dabei spielt die Berücksichtigung von Standortunterschieden und verschiedenen Bewirtschaftungsarten eine wichtige Rolle. Nur ausreichende Daten aus wissenschaftlichen Untersuchungen können auf dem Weg zu einem angemessenen Umgang mit diesem Konflikt weiterhelfen.

Das Thünen Institut für Agrarklimaschutz hat gemeinsam mit der Landwirtschaftskammer Niedersachsen und unter Beteiligung der Universität Göttingen zweijährige Feldversuche zu den Lachgasverlusten (N2O-Emissionen) und zur Nitratdynamik (NO3--Verluste) nach verschiedenen Verfahren der Grünlanderneuerung und des Umbruchs für Maisanbau auf zwei Standorten durchgeführt.

Feldversuche zu verschiedenen Verfahren der Grünlanderneuerung

Die Feldversuche wurden im Jahr 2013 auf zwei Standorten in Nordwestdeutschland mit unterschiedlichem Humusgehalt und unterschiedlicher Grundwasserbeeinflussung, einem Plaggenesch und einem Anmoorgley, angelegt. Über einen Zeitraum von zwei Jahren wurden N2O Flüsse und die Dynamik des mineralischen Stickstoffs (Nmin = Summe aus Nitrat-N + Ammonium-N) untersucht, sowie Erträge erhoben. Zusätzlich wurden Nmin Profile (0-90 cm) genutzt, um das Risiko für eine mögliche Nitrat Auswaschung über Winter abzuschätzen.

Das Grünland wurde viermal pro Jahr geschnitten. Die Düngung erfolgte in mineralischer Form als NPK-Düngung mit einer Verteilung des N von 100-80-60-40 kg N/ha zu Vegetationsbeginn und nach den ersten drei Schnitten. Der Mais wurde ebenfalls ausschließlich mineralisch gedüngt und erhielt insgesamt 150 kg N/ha und wurde im Oktober geerntet. Zwischen den beiden Maisanbauperioden lag der Acker über Winter brach.

Die Standorte unterschieden sich deutlich in der Höhe der N2O-Emission. Auf dem Anmoorgley, dem moorigen und stark grundwasserbeeinflussten Boden, waren die N2O-Emissionen deutlich höher als auf dem Plaggenesch. Insbesondere nach mechanischem Grünlandumbruch und anschließender Maisansaat kam es auf dem Anmoor zu hohen N2O-Verlusten innerhalb der ersten beiden Monate. Auf dem Grünland führten die Maßnahmen Nachsaat, Direktsaat und Neuansaat sowohl auf dem Plaggenesch als auch auf dem Anmoorgley gegenüber der unbehandelten Kontrolle nicht zu absicherbar höheren N2O-Jahresemissionen. Nach Zerstörung der Narbe, wie bei Direktsaat und Neuansaat, traten allerdings über den Zeitraum der ersten zwei Monate gegenüber der reinen Nachsaat erhöhte N2O-Emissionen auf. Auf dem Plaggenesch waren die N2O-Verluste nach Umbruch zu Mais im ersten Jahr erhöht, im zweiten Jahr dagegen vergleichsweise gering. Im Verlauf der wöchentlichen Messungen traten insbesondere nach der Grünlanderneuerung erhöhte N2O-Flüsse im Zeitraum von 2 Monaten auf. Aber auch nach Niederschlagsereignissen und der N-Düngung wurden erhöhte Emissionen gemessen. Vergleichende Untersuchungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Grünlandlanderneuerung auf Kleegrasflächen wurden von der Universität Kiel durchgeführt. Hier führte Grünlandumbruch und Neuansaat im Herbst mit bis zu 21 kg N2O/ha/Jahr zu deutlich höheren N2O-Emissionen als Umbruch und Grünlanderneuerung im Frühjahr (bis zu 2 kg N2O/ha/Jahr). Ursache hierfür waren stark erhöhte N2O-Emissionen im Winter nach dem Herbstumbruch. Auch auf den Versuchsflächen der Fachschule für Agrarwirtschaft in Kleve wurden Messungen zur N2O-Emission nach Grünlandumbruch mit anschließendem Maisanbau durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen, dass nach Grünlandumbruch stark erhöhte N2O-Emissionen auftreten.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Grünlandumbruch zu zeitlich begrenzten, stark erhöhten N2O-Emissionen führt. Die Höhe der Emission ist standort- und witterungsabhängig. Der Landwirt kann die Emissionen durch den Zeitpunkt des Umbruchs und durch eine möglichst rasche und effiziente Stickstoffbindung im nachfolgenden Aufwuchs verringern.

Die Grünlanderträge beider Jahre wurden durch Nachsaat oder Erneuerung der Narbe nicht verbessert. Durch die gute Wasserversorgung waren die Erträge auf dem Anmoorgley (120 bis 150 dt TM/ha) deutlich höher als auf dem sandigen, grundwasserfernen Plaggenesch (80 bis 100 dt TM/ha). Die Silomaiserträge lagen im Bereich von 168 dt/ha auf dem Anmoorgley und 198 dt TM/ha auf dem Plaggenesch.

Die Nmin-Tiefenprofile (0–90 cm) zeigen ein stark erhöhtes Risiko der Nitratauswaschung nach der Zerstörung der alten Grasnarbe. Die Zersetzung der Grasnarbe führt zu einer schnellen und starken Stickstoffmineralisation bei gleichzeitig nicht ausreichender Aufnahme durch die neuen Pflanzen, da der nachfolgende Aufwuchs noch nicht etabliert ist. Eine zusätzliche Stickstoffdüngung verschärft in dieser Phase das Problem des Nitratüberschusses. Die Ergebnisse belegen die Problematik der erhöhten Nitratauswaschung nach Grünlandumbruch insbesondere auf leichten Böden. Bei der Grünlandverbesserung durch Nachsaat unter Erhalt der alten Grasnarbe tritt dieses Problem nicht auf. Aus Sicht des Grundwasserschutzes ist dies die günstigste Variante.

In früheren Untersuchungen der Universität Göttingen auf der Cloppenburger Geest traten nach mechanischer oder chemischer Grünlanderneuerung im Frühherbst im anschließenden Winterhalbjahr erhöhte NO3--Verluste auf, die weitgehend auf den ersten Winter beschränkt waren. Dies bestätigen auch die Ergebnisse der Kieler Studie in der die Grünlanderneuerung mit Fräse und Pflug untersucht wurde. Durch eine Verlegung der Neuansaat auf das Frühjahr ließen sich die Nitrat-Verluste deutlich vermindern. Allerdings führt dies in der Regel auch zu Ertragseinbußen beim ersten Schnitt.

Die Ergebnisse zeigen, dass Aufwand, Folgen und Nutzen einer Grünlanderneuerung wohl abgewogen sein wollen. Massive Narbenschäden und daraus resultierende verminderte Erträge und die Gefahr von Verschmutzungen des Erntegutes lassen sich durch eine Erneuerung mit Bodenbearbeitung mit Neuansaat ausgleichen. Die ökologischen Folgen bei der Erneuerung können durch ein konsequent angepasstes Management (z.B. die Berücksichtigung der erhöhten N-Mineralisation bei der Düngung und möglichst rasche Etablierung der neuen Grasnarbe) begrenzt werden.

Trotz der technischen Möglichkeiten und des züchterischen Fortschritts bleibt es schwierig im Dauergrünland durch Erneuerung die Erträge nachhaltig zu steigern oder langfristig die Narbenzusammensetzung zu ändern. Zuerst gilt es, das Grünlandmanagement zu verbessern und anzupassen, statt Fehler durch häufige Neuansaaten ausgleichen zu wollen. Zu einem guten Grünlandmanagement zählt dabei auch die regelmäßige Nachsaat mit leistungsfähigen Zuchtsorten. Eine Landnutzungsänderung hat dagegen langfristige Folgen für den Stickstoffhaushalt von Böden und führt zu einem über längere Zeit erhöhten Risiko an gasförmigen N-Verlusten und der N-Auswaschung. Die Wechselwirkung von Mineralisierung, klimatischen Bedingungen und aktueller N Düngung ist dabei schwer abzuschätzen.

Abschließend lässt sich folgern, dass Grünlanderneuerung als Managementmaßnahme weiterhin möglich sein muss und auch zu vertreten ist, was ausdrücklich auch für eine klassische Neuansaat mit vorheriger Zerstörung der Altnarbe gilt. Dabei gilt es, alle Möglichkeiten zu nutzen, um die ökologischen Folgen so gering wie möglich zu halten.

 

Grünlanderneuerung und Umbruch

In der Praxis werden verschiedene Verfahren der Grünlandverbesserung eingesetzt, um eine geschlossene Grasnarbe mit leistungsfähigen Gräsern zu erhalten oder zu erreichen und um Bodenstörungen und Narbenschäden auszugleichen – dies dient oftmals auch der Verbesserung der Befahrbarkeit. Die Maßnahmen reichen dabei von der Nachsaat über Direktsaat bis zum Umbruch durch Fräse oder Pflug mit anschließender Neuansaat und führen zu unterschiedlichen starken Störungen des Bodengefüges, der Wurzeln und Pflanzen. Durch die mechanische Bodenbearbeitung und das Absterben der Grasnarbe werden Prozesse ausgelöst, die insbesondere den Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt der Böden erheblich beeinflussen und somit Auswirkungen auf die Umwelt (z.B. Nährstoffhaushalt des Standortes, Biodiversität), auf das Grundwasser (Nährstofffreisetzung, Auswaschung) und die Atmosphäre (Freisetzung von Treibhausgasen) haben.

 

Lachgas und Klima

Lachgas (N2O) wird im Boden hauptsächlich durch die von Bodenmikroorganismen verursachten Prozesse der Nitrifikation und Denitrifikation gebildet. Entscheidend ist dabei die Verfügbarkeit von Stickstoff in mineralischer Form (NO3- und NH4+), der aus der Düngung (organisch und mineralisch), der Mineralisierung im Boden, der N Fixierung (Leguminosen), dem N Eintrag aus der Atmosphäre oder aus Exkrementen in der Weidehaltung stammen kann. Erhöhte N2O-Emissionen finden sich vor allem auf nassen und verdichteten Böden, wenn der Porenraum zu 60 bis 80 % mit Wasser gefüllt ist – die Belüftung des Bodens ist dann stark verringert und es bilden sich zunehmend anaerobe Bereiche  d.h. es tritt Sauerstoffmangel auf. Darüber hinaus sind der Humusgehalt, Niederschlag, Temperatur und Forstperioden, pH-Wert, die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft und die Bodenstruktur wichtige Einflussgrößen der N2O-Emission. Die Landwirtschaft ist derzeit mit rund 80 % der landesweiten Emission der wichtigste N2O-Emittent in Deutschland.

 

Nitrat und Grundwasser

Stickstoff wird zum größten Teil in Form von Nitrat (NO3-) ausgewaschen. Nitrat liegt als freies Ion in der Bodenlösung vor und wird vom Boden kaum gebunden. Bei der Nitratauswaschung wird gelöstes Nitrat mit dem durch das Bodenprofil nach unten versickernden Wasser aus der Wurzelzone in tiefere Bodenschichten verlagert, aus denen es dann von den Pflanzenwurzeln nicht mehr aufgenommen werden kann. Die Faktoren und Prozesse, die die Nitratauswaschung beeinflussen, lassen sich in zwei Gruppen unterteilen. Das sind zum einen Faktoren, die den Wasserfluss im Boden und somit den Transport beeinflussen und zum anderen solche, die die N-Umsetzungen im Boden und damit die Höhe der NO3--Konzentration beeinflussen. Somit haben Klima und Wetter, N-Düngung, N-Umsetzungsvorgänge im Boden, N-Aufnahme des Pflanzenbestands sowie Nutzung und Bodenbearbeitung entscheidenden Einfluss.

 

Dr. Manfred Kayser, Uni Göttingen

Dr. Matthias Benke, LWK Niedersachsen

Dr. C. Buchen und Prof. H. Flessa, Thünen-Institut für Agrarklimaschutz, Braunschweig

 


Kontakt:
Dr. Christine Kalzendorf
Beraterin Grünland, mehrj. Ackerfutterbau und Futterkonservierung
Telefon: 0441 801-428
Telefax: 0441 801-432
E-Mail:


Stand: 09.08.2019