Hintergrund und Zielsetzung

In einem Verbundprojekt unter der Federführung der Fachhochschule Südwestfalen untersuchen wir, ob sich Klimaeffekte der Landwirtschaft durch optimiertes Gestalten der Fruchtfolge und Betriebsstruktur vermindern lassen. Drei Modellbetriebe (Marktfruchtbetrieb, viehhaltender Betrieb mit Biogasanlage und optimierter Klimabetrieb) werden geprüft. Die Modellbetriebe in Soest und Braunschweig - dort wurden Felder mit verschiedenen  Fruchtfolgen angelegt - werden nach der ersten Förderperiode ab 2013/14 für drei weitere Jahre fortgeführt. In der zweiten Projektphase ab 2013 werden in ausgesuchten Fruchtfolgefeldern Exaktversuche zur Herleitung des N-Düngeoptimums eingerichtet. Dabei wird mit Gärresten entsprechend der in den Betrieben anfallenden Nährstoffmengen gedüngt, die mineralische N-Ergänzungsdüngung aber mit Zu- und Abschlägen gegenüber dem N-Sollwert variiert, woraus Mineraldüngeräquivalente abgeleitet werden können. Im Mais untersuchen wir am Standort Soest im optimierten Klimabetrieb neben der Schleppschlauchausbringung auch das Strip-Till-Verfahren mit einer Unterflurdüngung von Gärresten. Der vom Thünen-Institut für Agrarklimaschutz verantwortete Projektteil befasst sich mit der Emission von Ammoniak (NH₃) und der Treibhausgase Lachgas (N₂O) und Methan (CH₄) in ausgewählten Varianten der Exaktversuche. Im Mais quantifizieren wir die Emissionen nach dem Ausbringen von Gärresten. Am Standort Soest bewerten wir zusätzlich, welchen Effekt auf die Gasemissionen die Unterflurdüngung im Vergleich zur konventionellen mittels Schleppschlauch hat. Weiterhin vergleichen wir im Winterweizen die Ertrags- und Klimawirksamkeit organischer Gärreste mit der rein mineralischer Dünger. Zusätzlich untersuchen wir Bodenparameter und messen im Labor Aktivitäten der Regelung von Gasemissionen, um sie aufzuklären und die  Ergebnisse verallgemeinerbar zu machen.

Zielgruppe

Wissenschaft, Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, Fachöffentlichkeit und Interessenverbände der Landwirtschaft und des Umweltschutzes.

Vorgehensweise

Wir beteiligen uns an den von der Fachhochschule Südwestfalen durchgeführten Feldversuchen mit der Messung von Ammoniakemissionen nach organischer Düngung sowie der wöchentlichen Messung der Emission von Lachgas (N₂O), Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂) mittels geschlossener Messkammern über einen Zeitraum von zwei Jahren hinweg. Zugleich werden Bodentemperatur, Wassergehalt und mineralischer Stickstoff (N_min) bestimmt, um die Regelung der Emissionen aufzuklären. Verluste durch Nitratauswaschung werden durch die wöchentlichen N_min-Messungen im Oberboden  sowie N_min-Tiefenprofilen im Frühjahr und Herbst abgeschätzt. Diese Arbeiten erfolgen in Zusammenarbeit mit dem Thünen-Institut für Agrartechnologie. Anhand von Isotopensignaturen in den Gasproben sollen zusätzlich Bildungs- und Abbauprozesse des N₂O erfasst werden. Zur weiteren Aufklärung der N-Dynamik sind Isotopentracerversuche im Labor geplant.

Unsere Forschungsfragen

• Wie groß ist die Verminderung der Ammoniakemission nach Düngung mit Gärresten bei der Unterflurdüngung im Mais im Vergleich zur Schleppschlauchausbringung?
• Welchen Effekt haben die Verfahren der Gärrestausbringung auf die jährlichen Emissionen an Lachgas?
• Wie ist dabei die Lachgasbildung geregelt und welche Prozesse sind beteiligt?
• Wie viel mineralischer Stickstoff geht über den Prozess der Denitrifikation verloren?
• Welche Rolle spielen neben den direkten N₂O-Emissionen von der Bodenoberfläche die so genannten indirekten Emissionen aus der Nitratauswaschung?
• Welche Konsequenzen hat das Verfahren der Gärrestausbringung im Hinblick auf die Ertragsbildung, die bedarfsgerechte Düngung und die Nitratauswaschung ins Grundwasser?

Ergebnisse

Kramps-Alpmann, D., Ruoss, N., Korte K.,  Ernst, U. und  Schäfer, B.C. , Klimaoptimierte Anpassungsstrategien in der Landwirtschaft (optimierter Klimabetrieb) II. Unpublished project report, 2017.