Die Bodenbearbeitung ist ein wesentlicher Bestandteil der Nutzung von Ackerflächen. Die Bearbeitung dient u. a. der Lockerung des Bodens, der Beseitigung von Unkräutern und Ungräsern sowie der Mineralisation von Nährstoffen, insbesondere Stickstoff. Die Art und Weise der Bodenbearbeitung nimmt direkt Einfluss auf den Umfang der Bodenerosion durch Wasser und Wind sowie den Struktur- bzw. Gefügezustand des Bodens. Im Mittelpunkt der Facharbeit (im Einzelnen durch Projekte untersetzt) der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft steht die Entwicklung und Umsetzung boden- und gewässerschonender sowie ökonomisch tragfähiger Bodenbearbeitungsverfahren. Einen Schwerpunkt bildet hierbei die erosionsmindernde bzw. -verhindernde konservierende Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat. Zur umfassenden und dauerhaften Anwendung der konservierenden Bodenbearbeitung werden acker- und pflanzenbauliche Managementstrategien entwickelt.
Bisherige Ansätze zu Modellierung von Lachgasemissionen haben noch zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen geführt bzw. die Validierung von Modellen steht noch aus, da u.a. die Bestimmung der Gasdiffusion im Oberboden sowie der Gasübergang in Atmosphäre schwierig bestimmbar ist. Wir stellen für diesen Schritt einen empirischen Modellansatz zur Vorhersage von Lachgasemissionen aus oberflächennahen N2O-Gehalten des Bodens vor, der im Rahmen des Projektes zu einer allgemeinen Anwendbarkeit weiterentwickelt werden soll. Hierbei werden über empirische Transferfaktoren, die in Abhängigkeit von Bodenart, Wassergehalt und Temperatur ermittelt werden, die Emissionen aus Gasgehalten im Boden berechnet. Zur einfachen Bestimmung des N2O-Gehaltes im Oberboden steht ein in unserem Hause entwickeltes neuartiges Bodenprobenahmegerät zur Verfügung. Die Einfachheit der Probenahme und gleichzeitige Erfassung von Gas im Boden sowie den steuernden Größen Nmin und DOC, erlaubt zudem ein Monitoring der Spurengasemissionen auf regionaler Ebene sowie die Validierung bestehender Modelle.
Versuchsziel: Mit dem Versuch wird geprüft, ob sich eine unterschiedliche N-Nachlieferung auch dann in entsprechenden extrahierbaren organischen N-Gehalten widerspiegelt, wenn der Humusgehalt im Boden ähnlich hoch ist. Hintergrundinformation: Für die Bestimmung der N-Nachlieferung gibt es noch keine sichere Methode. Auch die weit verbreitete EUF-Methode vermag lediglich zwischen Standorten mit stark unterschiedlichen Humusgehalten zu unterscheiden. Standorte mit etwa gleichem Humusgehalt, aber unterschiedlichem N-Nachlieferungspotential kann die Methode jedoch nicht differenzieren. Nach erfolgreichen Vorarbeiten mit der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Analyse geringer Zellulosemengen (= leicht abbaubarer C im Boden) soll untersucht werden, ob sich das unterschiedliche N-Nachlieferungspotential von Böden eines Standortes (fast gleicher Humusgehalt) mit der NIRS besser differenzieren lässt als mit der EUF-Methode. Als weitere Methode soll die Extraktion mit CaCl2 geprüft werden.
Die Stickstoffbelastung und die Stickstoffverteilung in einer langjaehrig hochbelasteten (10-15 t N/ha-Jahr), dauernd hydromorphen Bodenmatrix werden analytisch untersucht.
Die im Zeitraum 1979 bis 1985 in Juelich, Ahrensburg, Deuselbach und Le Conquet durchgefuehrten Messungen des Nitrat-Gehaltes in Niederschlaegen ergaben charakteristische jahreszeitliche Veraenderungen im 15N/14N-Verhaeltnis des Nitrats (hoehere 15N/14N-Werte im Herbst und Winter als im Fruehling und Sommer mit einer jahreszeitlichen Amplitude von 4-5 Promille). Eine aehnliche jahreszeitliche Variation des 15N/14N-Verhaeltnisses ergab sich auch in partikulaerem Nitrat, das im Zeitraum 1978 bis 1985 in Juelich durch Abscheidung mit normalen Filtrationsgeraeten und mit High-Volume-Impaktoren gesammelt wurde. Dagegen zeigte gasfoermige Salpetersaeure ein nahezu konstantes 15N/14N-Verhaeltnis. Folgende Deutungen der jahreszeitlichen Variation des 15N/14N-Verhaeltnisses im Nitrat sind moeglich: (a) unterschiedliche Beteiligung natuerlicher und anthropogener Quellen von NOx an der Nitrat-Bildung waehrend der Jahreszeiten; (b) temperaturabhaengige Isotopenaustauschgleichgewichte; (c) unterschiedliche reaktionskinetische Isotopieeffekte bei der Bildung von gasfoermigem und partikulaerem Nitrat sowie unterschiedliche Anteile beider Species im gemessenen Nitrat waehrend der Jahreszeiten. Zur weiteren Interpretation des Effektes muessen 15N/14N-Messungen an NOx aus unterschiedlichen Quellen und deren jahreszeitliche Variation sowie Messungen der Isotopieeffekte bei verschiedenen Umwandlungsmechanismen im NOx/HNO3-Zyklus durchgefuehrt werden.
Ruminants play an important role as assets and sources of high quality food and income for rural populations in the developing world. Ruminant productivity is usually low due to inadequate nutrition (i.e. protein deficiency). Promising forage species, mainly legumes, have been identified to overcome these limitations. Many of these legume species contain tannins that could be either advantageous or disadvantageous in terms of feed efficiency and metabolizable protein supply to the animal. The overall aim of this project is to develop efficient feeding systems based on tanniniferous shrub and tree legumes in order to improve livestock productivity and to alleviate poverty of smallholders in the tropics. This will by achieved through (i) studying the effect of plant nutritional status on the accumulation of condensed tannins in legumes, and the influence of these tannins in ruminant nutrition and the nitrogen fertilizer value of animal excreta for plants, and (ii) designing optimal feeding strategies based on the use of tropical forage legumes with different tannin content to overcome the limitations of ruminant diets in protein supply. Finally, the results will be assessed by an ex-ante economic analysis at farm level and at ecoregional levels. The outcomes of this work will provide the necessary background information for better feeding practices based on tanniniferous legumes. The project is part of the Research Priority Area on 'Livestock Systems Research in Support of Poor People of the Swiss Centre for International Agriculture.
Die biologische Aktivitaet ist von grosser Bedeutung fuer die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Auf diesem Gebiet bestehen aber noch sehr viele ungeloeste Probleme in bezug auf die Gesunderhaltung des Bodens auf lange Sicht und die Belastbarkeit des Bodens mit organischen Abfaellen und Pflanzenschutzmitteln. Die biologische Aktivitaet des Bodens ist ein wesentlicher Faktor im Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf in der Natur.
Tous les resultats connus a ce jour montrent que la seule connaissance du taux d'azote mineral ne suffit pas a prevoir avec certitude le besoin en azote des cultures. Ce qui est decisif est la quantite d'azote susceptible d'etre mobilise durant la croissance des vegetaux. Cette quantite peut etre estimee par des voies biologiques et chimiques. L'extraction de l'azote mobilisable par un agent chimique plus agressif que la seule eau froide permet de mettre en solution des entites carbonees de tailles moleculaire differentes et dont la reactivite chimique est tres variable. Le rapport carbone/azote de certaines fractions de tailles moleculaires donnees peut fournir de precieux renseignements. (FRA)
<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>Deutschland hat sich verpflichtet, zur Erreichung der Meeresschutzziele maximale Bewirtschaftungszielwerte für Gesamtstickstoff am Übergangspunkt limnisch-marin (Binnengewässer/Meer) einzuhalten.</li><li>Im abflussgewichteten Mittel wird diese Zielkonzentration bei den Nordseezuflüssen bereits eingehalten, für die Ostsee jedoch noch überschritten.</li><li>Einige der Nord- und Ostseezuflüsse weisen noch sehr hohe Gesamtstickstoffkonzentrationen auf.</li><li>Für die Zielerreichung ist es jedoch erforderlich, dass jeder Fluss das das Bewirtschaftungsziel erreicht.</li><li>Damit die Stickstoffkonzentrationen in den Flüssen weiter sinken, müssen vor allem Maßnahmen in der Landwirtschaft und im Abwassermanagement ergriffen werden.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><p>Der „gute ökologische Zustand“ gemäß der Oberflächengewässerverordnung wird in den deutschen Gebieten der Nord- und Ostseeeinzugsgebiete weiterhin verfehlt. Die wichtigste Ursache dafür sind zu hohe Nährstoffbelastungen durch Stickstoff und Phosphor (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>). Die negativen Auswirkungen der Eutrophierung sind im Rahmen des Indikators <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-oekologischer-zustand-der-uebergangs">„Ökologischer Zustand der Übergangs- und Küstengewässer“</a> beschrieben.</p><p>Nährstoffe werden vor allem über Flüsse in die Meere eingetragen. Der Indikator betrachtet die Konzentration des Gesamtstickstoffs der in Deutschland in Nord- und Ostsee einmündenden Flüsse und des Grenzflusses Rhein (die Oder ist ausgenommen). Witterungsbedingt können diese Konzentrationen stark schwanken, da in niederschlagsreichen Jahren mehr Stickstoff aus den Böden ausgewaschen wird. In Bezug auf den Nährstoff Phosphor wurde bisher davon ausgegangen, dass die Erreichung der Orientierungswerte in den Flüssen ausreichend für den guten Zustand der Küsten- und Meeresgewässer ist (siehe Indikator <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-eutrophierung-von-fluessen-durch-phosphor">„Eutrophierung von Flüssen durch Phosphor“</a>).</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>Um die Ziele der <a href="http://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX:32000L0060">EU-Wasserrahmenrichtlinie</a> (WRRL 2000/60/EG) und der <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1545128042942&uri=CELEX:32008L0056">EU-Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie</a> (MSRL 2008/56/EG) zu erreichen, gibt die <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/ogewv_2016/BJNR137310016.html">Oberflächengewässerverordnung</a> (OGewV 2016) für die in Nord- und Ostsee mündenden Flüsse sogenannte Bewirtschaftungszielwerte vor: 2,6 Milligramm Gesamtstickstoff pro Liter (mg/l) für in die Ostsee und 2,8 mg/l für in die Nordsee mündende Flüsse. Diese Zielwerte wurden auch für die <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/die-deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-318846">Nachhaltigkeitsstrategie</a> der Bundesregierung übernommen.</p><p>Die durchschnittlichen Stickstoffkonzentrationen sind vor allem wegen der Verbesserung der Abwasserreinigung gesunken. In den letzten Jahren stagnieren sie jedoch. Während das hier gezeigte Mittel aller Flüsse sich dem Zielwert nähert oder diesen auch erreicht, liegen die maximalen Konzentrationen einzelner Flüsse noch deutlich darüber. Die Ostseezuflüsse weisen höhere maximale Konzentrationen auf als die Nordseezuflüsse. Die minimalen Konzentrationen unterschreiten die Bewirtschaftungszielwerte bereits. Zur Bewertung der Zielerreichung wird jedoch, nicht wie hier das abflussgewichtete Mittel aller Zuflüsse bewertet, sondern jeder Nord- und Ostseezufluss muss den Bewirtschaftungszielwert im langjährigen Mittel erreichen.</p><p>Der Bund gibt über Verordnungen wie die Oberflächengewässerverordnung, die Düngeverordnung und die Abwasserverordnung den Rechtsrahmen zur weiteren Reduzierung von Nährstoffeinträgen vor, die Länder setzen diese Verordnungen um und kontrollieren ihre Einhaltung. Maßnahmen zur Senkung der Nährstoffeinträge werden im Rahmen der Umsetzung der Nitrat-RL, der WRRL und der MSRL ergriffen. Gegenwärtig geht die größte Belastung von der Landwirtschaft aus. Die Novelle der Düngeverordnung wird mittelfristig zu einem Rückgang dieser Belastung führen (siehe auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-stickstoffueberschuss-der-landwirtschaft">„Stickstoffüberschuss der Landwirtschaft“</a>). Um die Zielwerte zu erreichen, sind darüber hinaus voraussichtlich noch weitere Maßnahmen in der Landwirtschaft erforderlich.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><p>An den Mündungen der Flüsse in Nord- und Ostsee liegen Messstellen (Gewässergütemessstellen). An diesen wird die Stickstoffkonzentration mindestens monatlich gemessen. Diese Messwerte dienen, gemittelt über ein Jahr, als Grundlage für den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>. Um witterungsbedingte Schwankungen auszugleichen, wird der Indikator als <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/g?tag=gleitendes_Mittel#alphabar">gleitendes Mittel</a> der letzten 5 Jahre berechnet und die einzelnen Flüsse werden entsprechend ihrer Abflussspende gewichtet. Darüber hinaus werden die maximalen und minimalen Konzentrationen als gleitende 5-Jahres Mittel berechnet.</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie in den Daten-Artikeln <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/wasser/nordsee/flusseintraege-direkte-eintraege-in-die-nordsee">"Flusseinträge und direkte Einträge in die Nordsee"</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/wasser/ostsee/naehrstoffeintraege-ueber-fluesse-direkteinleiter">"Nährstoffeinträge über Flüsse und Direkteinleiter in die Ostsee"</a>.</strong></p>
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