Wie ist es um die Bodenfruchtbarkeit im Ökolandbau bestellt?

Wie ist es um die Bodenfruchtbarkeit im Ökolandbau
bestellt – Nährstoffversorgung und Humusstatus?
Pflanze
Tier
Boden
1 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Quelle: STEPHAN, BLE,
www.oekolandbau.de
❙
2 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Einleitung
Bodenfruchtbarkeit basiert auf:
❙
Biologischen (Bodenleben)
❙
Physikalischen (Bodengefüge) und
❙
Chemischen Eigenschaften und Kennwerten (Nährstoffversorgung) des
Bodens
Nur bei optimaler Ausgestaltung dieser drei Säulen der Bodenfruchtbarkeit kann
das Ertragspotenzial eines Standortes voll ausgeschöpft werden.
Dies hat im Ökolandbau eine besondere Bedeutung, da ein Großteil der
Ertragsbildung über den Umsatz der organischen Substanz getätigt wird!
3 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Laut EU-Öko-VO muss das nachhaltige Ertragsvermögen
des Bodens gesichert werden, indem die Fruchtbarkeit
des Bodens erhalten bleibt und in geeigneten Fällen
gesteigert wird durch:
❙
Förderung des Bodenlebens und der biologischen Vielfalt
❙
Verhinderung von Bodenverdichtungen und Erosion
❙
Versorgung der Pflanzen mit Nährstoffen, hauptsächlich über den Boden
❙
Minimierung der Verwendung von nicht erneuerbaren Ressourcen und
außerbetrieblichen Produktionsmitteln
❙
Wiederverwertung von Abfallstoffen und Nebenerzeugnissen der pflanzlichen
und tierischen Produktion
❙
Bevorzugung vorbeugender, regional und standortangepasster Maßnahmen
4 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
❙
Material und Methoden
Ermittlung der Nährstoff- und Humusversorgung der
Betriebe im Ökologischen Landbau in Deutschland
durch Zusammenfassung vorhandener Studien
5 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Untersuchungsparameter
❙ Untersuchungsumfang (Schwerpunkt 2005 – 2015)
- Erfassung ganzer landwirtschaftlicher Betriebe (Gemüsebau, Marktfrucht, Futterbau)
- Dauertestflächen und/oder Acker- u. Grünlandschläge auf landwirtschaftlichen Betrieben
- Datenrücklauf über die Nutzung des Programms BEFU für Acker- und Grünlandschläge in
Sachsen
❙ Standortdaten: Bodenart, Ackerzahl, Höhenlage, Jahresniederschlag,
Durchschnittstemperatur
❙ Schlagkarteiaufzeichnungen (i.d.R. 3 – 6 Jahre)
- Acker- und Grünland: Schlag-Name, Fruchtarten (d. Fruchtfolge), Hauptprodukt-Ertrag,
Nebenprodukt, Zwischenfrüchte, Düngung, etc.,
- Stallbuch: Tierarten u. –Anzahl, -Leistung, Zukauf, Verkauf
❙ Bodenuntersuchung:
- pH-Wert
- pflanzenverfügbare Grundnährstoffe (P, K, Mg)
- Mikronährstoffe (B, Mo, Cu, Mn, Zn),
❙ Bilanzierung (Schlag-, Flächen-, Hoftorbilanz, i.d.R. als Bruttobilanz, z.B. entsprechend
PARCOM-Richtlinie; teilweise Nutzung des Programms BEFU, Teil Ökolandbau):
- Hauptnährstoffe N, P, K, Mg, S
- Humusbilanz (VDLUFA-Methode, STAND-Methode)
- legume N-Bindung
6 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Bewertungskriterien
mindestens drei Stufen:
zu niedrig, zu hoch = Handlungsbedarf (rot); Ziel: optimal (grün)
Symbol ~ kennzeichnet methodenbedingte Ungenauigkeiten
❙
Ergebnisse der Bodenuntersuchung
- Grundnährstoffe P, K, Mg: VDLUFA-Klasse B = optimal
- pH-Wert: VDLUFA-Klasse C = optimal
- Skala: A = 1, B = 2, C = 3, D = 4, E = 5
❙
Ergebnisse der Bilanzierung
- Humusbilanz: VDLUFA-Versorgungsstufe C (0 bis 300 HÄQ) = optimal
- N-Bruttosaldo: 0 bis 50 kg N/ha = optimal
- P-Saldo: ca. -2 bis +5 kg P/ha = optimal (alle Böden)
- K-Saldo:
leichte Böden 0 bis +30 kg K/ha = optimal,
mittlere u. schwere Böden 0 bis -40 kg K/ha = optimal
-Mg-Saldo: bisher keine Festlegung
-S-Bruttosaldo: bisher keine Festlegung
7 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Vertiefte Analyse F/E-Projekt:
„Intensivierung des Nährstoffmanagements in Ökobetrieben Sachsens“
❙
F/E-Projekt durch HTW Dresden-Pillnitz (ZAFT e.V.) (2011 – 2014):
Prof. Dr. K. Schmidtke
J. Lauter
Y. Wendrock
B. Wunderlich
❙
32 Betriebe, 6740 ha (= ca. 36 %), 810 Ackerschläge, 393 Grünlandschläge, 6 Jahre
(2006 – 2011)
❙
Untersuchung des Ist-Zustandes unter Nutzung von Methoden der
Bodenuntersuchung, Bilanzierung, Düngungsbemessung und weiterer Untersuchungen
(u.a. Fruchtfolge, Viehhaltung, etc.) durch Schlagkarteiaufzeichnungen, Befragungen,
Laboranalysen, etc. auf den landwirtschaftlichen Betrieben
❙
Herausarbeitung von Entwicklungstrends, Schwachstellen und Stärken
❙
Formulierung von Empfehlungen zur Beratung und Weiterentwicklung von
Instrumenten des Nährstoffmanagements (Programm BEFU, Teil Ökolandbau)
❙
Zusätzlich: Auswertung von Rücklaufdaten zur Nutzung des Programms BEFU: ca.
2008 Acker- und Grünlandschläge von Ökobetrieben in Sachsen
8 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Übereinstimmung zw. Humusbilanz
und Corg-Differenz aus Versuchen
(39 Dauerversuche)
9 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Anwendungsziel der
Humusbilanzierung in VG C
Versorgungsgruppen (VG):
A
350,0
B
C
D
E
ohne N-Düngung
ohne N-Düngung (öko)
300,0
250,0
ohne N-Düngung (kon+öko)
200,0
Polynomisch (ohne N-Düngung
(kon+öko))
150,0
Methoden VDLUFA mittlere –
obere Werte, REPRO-stat,
REPRO-dyn
(geringe Genauigkeit)
100,0
50,0
-1400,0 -1200,0 -1000,0 -800,0
-600,0
-400,0
-200,0
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0 1200,0
REPRO-stat(öko) (kg C/ha)
Optimales Ertragsniveau:
350,0
300,0
Ertragsdifferenz (%)
Ertragsdifferenz (%)
1 - 50 kg/ha N-Düngung
Maximales Ertragsniveau:
Methoden VDLUFA untere –
mittlere Werte, STANDMethode
250,0
200,0
150,0
(mittlere bis hohe Genauigkeit)
100,0
50,0
-800,0
-600,0
-400,0
-200,0
0,0
200,0
400,0
Standortangepasste Methode (kg C/ha)
10 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
600,0
800,0
1000,0
Beziehungen zwischen
Ertragsdifferenz und N-Saldo
(39 Dauerversuche)
11 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
0 – 50 kg N-Saldo ≈ Ertrags-Optimum
Übereinstimmung zw. experimentell
und mit Programm BEFU
berechneten N-Salden
12 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
❙
Ergebnisse
Überblick Deutschland
13 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Leguminosen, organische Dünger
und N-Ackerschlagbilanzen
Land
BY
HE
N Betriebe (B),
Dauertestflächen (DTF),
Schläge (SL)
8B
15 B
(Hoftor)
411 SL
NRW,
BW
26 B
(Hoftor)
SA
SN
TH
D
D
15 B
32 B
38 DTF
25 DTF
39 B
28 B
26
13
35
36
Leguminosen
i. d. F.-Folge
MW
MIN
MAX
Legume NBindung
MW
MIN
MAX
49
26
114
56
25
72
28
18
53
57
7
100
(~18)
Organ. Dünger
(kg N/ha u.Jahr)
MW
MIN
MAX
87
30
166
20
0
45
36
0
163
22
0
59
40
N-Saldo
MW
30
29
43
17
29
MIN
MAX
+14
+65
-3
+76
+8
+85
-23
+137
-10
+68
(%)
(kg N/ha u.Jahr)
(kg N/ha u.Jahr)
Nmin-Differenz
zu konvent.
Landbau
(kg N/ha)
Frühjahr
Nach
Ernte
Herbst
34
14
43
~13
(-27+40)
Mittelwert
40
34
13
43
46
25
114
48
7
114
62
3
166
45
0
166
15
10
23
-19
+55
-13
+51
-23
137
50
11
105
-2
-7
-5
-22
-26
-11
-26
-17
Quellen: BY: GUTSER et al. (2002), FISCHER (2013); HE: BROCK et al. (2013); NRW,BW: HAAS et al. (2007); SA: HARZER
(2006);
SN:April
SCHMIDTKE
al. (2014);
REINICKE & WURBS (2012); TH: TLL (2010); D: HÜLSBERGEN & SCHMID (2010),
14 | 23.
2015 | Dr.etHartmut
Kolbe
SCHMID et al. (2013)
Humus-Schlagbilanzen und
Versorgungsstufen
Land
N Betriebe (B),
BY
HE
SN
SN
D
D
79 DTF
15 B
28 DTF
32 B
49 B
28 B
Mittelwert
Dauertestflächen
(DTF)
HumusSaldo
MW
MIN
MAX
Versorgungs
stufen
Humusbilanz
A
B
C
D
E
(kg HÄQ/ha u.
Jahr)
Corg-Differenz zu
konvent. Landbau
+0,06
(%)
~104
-191
+635
138
-71
+817
217
-111
+502
0
9
48
33
10
10
18
42
19
11
2
6
49
25
18
+0,03
+0,05
~109
-340
+925
0
2
39
49
10
142
-340
+925
3
9
45
31
12
+0,05
Quellen: BY: CAPRIEL (2006); HE: BROCK et al. (2013); SN: KOLBE (2012); SCHMIDTKE et al.
(2014); D: BREITSCHUH & GERNAND (2010), SCHMID et al. (2013)
15 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
P-Schlagbilanz und BodenVersorgungsklassen
Land
BW
BY
BY
N Betriebe (B),
Dauertestflächen
(DTF), Schläge
(SL)
131
SL
8B
33 B
Ackerland
P-Saldo
MW
MIN
MAX
Ackerland
Klassen
P-Gehalt
A
B
C
D
E
Grünland
Klassen
P-Gehalt
A
B
C
D
E
(kg P/ha
u.Jahr)
(Hoftor)
411 SL
-8
-10
-2
30
25
39
4
2
7
25
46
14
8
-4
-15
+8
NRW,
BW
26 B
(Hoftor)
NRW
SA
SN
TH
TH
80 – 99
B
15 B
32 B
15
DTF
15 DTF
-3
-14
4
-6
-16
26
-6
-16
26
-9
-16
2
5
18
46
28
3
11
37
26
19
7
3
20
58
18
1
44
25
11
9
11
Mittelwert
17
21
29
21
12
14
25
30
13
18
Quellen: BW: MOKRY & RECKNAGEL (2013); BY: GUTSER et al. (2002), HEGE et al. (2003), FISCHER
(2013); NRW: HAAS et al. (2007), LEISEN (2013); SA: HARZER (2006); SN: SCHMIDTKE et al. (2014); TH:
ZORN (2007), TLL (2013)
16 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
14
25
36
17
8
23
23
34
14
6
K-Schlagbilanz und BodenVersorgungsklassen
Land
BW
BY
BY
N Betriebe (B),
Dauertestflächen
(DTF), Schläge
(SL)
131
SL
8B
33 B
Ackerland
K-Saldo
MW
MIN
Ackerland
Klassen
K-Gehalt
A
B
C
D
E
Grünland
Klassen
K-Gehalt
A
B
C
D
E
(kg K/ha
u.Jahr)
(Hoftor)
411
SL
-17
-46
+11
MAX
28
33
32
4
3
2
13
51
23
11
-18
-56
+11
NRW,
BW
26 B
(Hoftor)
NRW
SA
SN
TH
TH
80 –
99 B
15 B
32 B
15
DTF
15
DTF
-13
-64
+134
-38
-84
+28
1
-13
+15
1
23
59
16
1
10
29
29
24
8
0
11
60
28
1
4
32
29
22
13
Mittelwert
-17
-84
+134
0
33
21
17
29
3
26
29
20
22
7
26
37
18
12
2
22
44
25
7
Quellen: BW: MOKRY & RECKNAGEL (2013); BY: GUTSER et al. (2002), HEGE et al. (2003), FISCHER
(2013); NRW: HAAS et al. (2007), LEISEN (2013); SA: HARZER (2006); SN: SCHMIDTKE et al. (2014);
TH: ZORN (2007), TLL (2013)
17 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Mg-Schlagbilanz und BodenVersorgungsklassen
Land
N Betriebe (B),
Dauertestflächen
(DTF), Schläge (SL)
Ackerland
Mg-Saldo
MW
MIN
Ackerland
Klassen
Mg-Gehalt
A
B
C
D
E
Grünland
Klassen
Mg-Gehalt
A
B
C
D
E
(kg Mg/ha u.
Jahr)
BW
NRW
SN
TH
TH
131 SL
80 – 99
B
32 B
15 DTF
15 DTF
Mittelwert
11
-10
90
11
-10
90
MAX
1
28
46
17
8
0
3
22
44
31
3
10
15
26
46
3
14
31
23
29
1
1
3
19
76
0
13
17
12
58
0
5
16
20
59
Quellen: BW: MOKRY & RECKNAGEL (2013); NRW: LEISEN (2013); SN: SCHMIDTKE et al.
(2014); TH: ZORN (2007), TLL (2013)
18 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
1
12
23
24
40
2
8
17
21
52
pH-Wert und BodenVersorgungsklassen
Land
N Betriebe (B),
Dauertestflächen
(DTF), Flächen (FL)
Ackerland
Klassen
pH-Wert
A
B
C
D
E
Grünland
Klassen
pH-Wert
A
B
C
D
E
BW
BY
NRW
SN
TH
TH
131 SL
411 SL
(viehlos)
80 – 99 B
32 B
15 DTF
15 DTF
5
29
53
13
0
} 26
31
} 43
17
52
29
1
1
3
30
54
13
0
10
31
35
18
6
4
28
32
33
3
4
21
42
25
8
Mittelwert
1
16
40
29
16
Quellen: BW: MOKRY & RECKNAGEL (2013); BY: FISCHER (2013); NRW: LEISEN (2013); SN:
SCHMIDTKE et al. (2014); TH: ZORN (2007), TLL (2013)
19 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
6
28
42
20
4
7
30
33
26
4
❙
Ergebnisse
Vertiefte Analyse Sachsen
20 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Aggregierte Acker-Schlagbilanzen
von 32 Ökobetrieben aus Sachsen (SCHMIDTKE et al., 2014)
(kg Reinnährstoffe bzw. Humusäquivalente (HÄQ) je ha u. Jahr)
Zufuhr
Organische und
mineralische
Düngung
Symbiot. N-Bindung
Sonstige Zufuhr
N
P
22
K
6
Mg
33
S
20
54
40
HÄQ
4
80
8
Deposition, asymbiot. NBindung, Saat- u.
Pflanzgut
Summe
Humusmehrer und
-zehrer
Abfuhr
Ernteprodukte
87
Saldo
Mittelwert
+29
Minimum
-10
21 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Maximum
+68
137
14
71
9
5
-9
-16
+2
-38
-84
+28
+11
-10
+90
+7
±0
+16
+217
-111
+502
Beziehungen zwischen
Humusbilanz, N-Saldo und
legume N-Bindung von 32
Ökobetrieben
22 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Ergebnisse nach Betriebstypen
Betriebstyp Anzahl Gesamt- ViehBefläche besatz
triebe
(DE/
100 ha
(n)
(ha) AL+GL)
Grün- Körner- Futter- Legum.- Legume Zufuhr organische
land- legum.- legum.- Anteil
N-BinDüngemittel
anteil Anteil Anteil (gesamt) dung
(%
(%
(%
(% Ges.- Acker- Acker- AckerN
P
K
Betrieb) fläche) fläche) fläche) (kg N/ha) (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha)
Feldgemüse
7
318
3
8
22
19
41
61
23
6
32
Marktfrucht
9
181
4
11
11
24
36
51
9
3
14
10
115
44
35
7
29
36
54
34
9
54
Futterbau
Betriebstyp
Schlagbilanz
N (kg/ha)
P (kg/ha)
K (kg/ha)
Humus (kg
HÄQ/ha)
Bewertung (A=1, E=5)
Humus- P-Gehalt K-Gehalt
pH-Wert
bilanz
Boden
Boden
Boden
Feldgemüse
40
-7
-25
270
3,3
3,0
3,3
2,9
Marktfrucht
25
-9
-39
147
2,9
2,6
2,6
2,5
Futterbau
30
-6
-35
337
3,6
2,5
3,0
2,6
23 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Entwicklung der P-Gehalte auf
Ackerland in Sachsen
24 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Entwicklung der K-Gehalte auf
Ackerland in Sachsen
25 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Entwicklung der pH-Werte auf
Ackerland in Sachsen
26 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
❙
Schlussfolgerungen
27 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Nährstoffkreislauf ist nicht
geschlossen!
Abfuhr:
Pflanzliche Produkte
Tierische Produkte
Futtermittel
Pflanze
Tier
organische
Dünger
Nährstoffe
für das
Pflanzenwachstum
Boden
28 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Durch die Abfuhr von
landwirtschaftlichen Produkten
entstehen Nährstoffverluste,
die zu ungünstigen
Nährstoffsalden und auf Dauer
zu einer Veränderung der
Nährstoffgehalte im Boden
führen
(Abnahme Klassen C – E,
Zunahme Klassen A – B)
Nährstoffkreislauf auf lange
Sicht schließen!
Abfuhr:
Pflanzliche Produkte
Tierische Produkte
Futtermittel
Pflanze
Aufbereitung von
Abfall- u. Reststoffen
„Rezyklierung“
Tier
organische
Dünger
Nährstoffe
für das
Pflanzenwachstum
Boden
29 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Zufuhr:
Organische Dünger
Mineralische Dünger
Nährstoffaufschluss durch
Stärkung des inneren Kreislaufs
Maßnahmen:
❙ Abwechslungsreiche
Fruchtfolgen
Futtermittel
❙ Tiefwurzelnde Pflanzen
❙ Zwischenfrüchte
Pflanze
Nährstoffe
für das
Pflanzenwachstum
Tier
❙ Gründüngung
organische
Dünger
❙ „Grüne Welle“
stetiger Bodenbewuchs
❙ Reichhaltige Landschaft
Boden
30 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
❙ …
Vernetzung des Agrarraumes
begünstigt die Bodenfruchtbarkeit
Quelle: www.oekolandbau.de
31 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
❙
Zusammenfassung
32 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Ergebnisse im Einzelnen
❙ Humus und Stickstoff:
- ausreichende bis gute Versorgungslage, Mangel und Überfluss nur auf wenigen
Betrieben
- insgesamt günstige Wirkungen auf Bodenfruchtbarkeit und Umweltschutz
- aggregierte Schlagbilanz mit ca. 75 % N-Effizienz (SN)
- hoher Leguminosenanteil der Fruchtfolgen könnte auf Dauer Probleme bereiten
(Verletzung der Anbaupausen)
❙ Phosphor:
- weit verbreitete negative P-Salden (≥ -5 kg/ha) führen zur Abnahme der P-Gehalte
im Boden (ca. 0,5 – 1,0 mg P/ha in 10 Jahren)
- bei Zunahme der Klasse A auf „alten“ Ökobetrieben sind Ertragsausfälle zu
erwarten: → Handlungsbedarf!
❙ Kalium und Magnesium:
- auf mittleren bis schweren Böden können negative Salden (bis -40 kg K/ha)
akzeptiert werden (hohe Nachlieferung!)
- auf leichten Böden nehmen bei negativen Salden die K- und Mg-Gehalte im
Boden ab (Zunahme der Klasse A und Ertragsausfälle): → Handlungsbedarf!
❙ pH-Wert und Kalkversorgung:
- 34 % der Acker- und 37 % der Grünlandschläge weisen zu niedrige pH-Werte auf:
→ dringender Handlungsbedarf zur Kalkung!
- Kalkbemessungsverfahren müssen noch an Bedingungen des Ökolandbaus
33 angepasst
| 23. April 2015 werden!
| Dr. Hartmut Kolbe
Fazit
❙ Auswertung von insgesamt 20 Studien mit Daten aus 344 Öko-Betrieben und/oder
3953 Acker- und Grünlandschlägen
❙ Nährstoffbilanzen und Bodengehalte der Acker- und Grünlandschläge weisen oft
einen negativen Trend auf
❙ Nicht nur in Marktfruchtbetrieben und auf leichten Böden sind daher die Nährstoffkreisläufe z.T. weit geöffnet
❙ Bei guter Nährstoffversorgung kann zunächst ein Überhang abgeschöpft werden
(z.B. Klassen D, E)
❙ Bei knappen Boden-Reserven (Klassen A, z.T. B) besteht Handlungsbedarf zur
Sicherung der Bodenfruchtbarkeit und Nachhaltigkeit der Betriebe
❙ Die weitgehende Schließung von Nährstoffkreisläufen ist eine gesamtgesellschaftlich wichtige Aufgabe. Das Angebot an mineralischen (Recycling)Düngern und organischen Düngemitteln muss daher weiter verbessert werden!
❙ Hierzu ist eine Trendwende eingetreten: In Forschung und auf Verbandsebene
sind in den letzten Jahren verstärkte Aktivitäten zur Erstellung, Prüfung und
Zulassung von besonders „sauberen“ Düngemitteln zu verzeichnen
❙ Auf den Betrieben muss in Zukunft noch deutlicher auf ein umfassendes Nährstoffmanagement durch regelmäßige Bodenuntersuchung, Bilanzierung und Düngebedarfsermittlung geachtet werden!
34 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Quelle: Alföldi, FIBL, Schweiz
35 | 23. April 2015 | Dr. Hartmut Kolbe

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