Wiesen auf zeitweise vernässten, sommertrockenen Böden sind meist ein Produkt jahrzehntelanger landwirtschaftlicher Nutzung. Nur selten handelt es sich bei solchen Flächen um oligotrophe Biotope, die zu den am schützenswertesten mitteleuropäischen Landschaften gehören. Dennoch können solche Wiesen auch bei mittlerem und höherem Nährstoffstatus recht artenreich sein. Ziel dieses Projektes ist es, die mittel- und langfristigen Folgen der Nutzungsaufgabe auf solchen Grünlandstandorten aufzuzeigen. In welchen Zeiträumen ist mit einschneidenden Veränderungen der botanischen Zusammensetzung und der bodenchemischen Eigenschaften zu rechnen und welche Unterschiede bestehen zwischen der ungestörten Sukzession und einmaligem Mulchen pro Jahr? Der Freilandversuch wurde im Jahr 1979 in langjährig bewirtschaftetem Grünland etabliert, das pflanzensoziologisch als Arrhenatherion elatioris feuchter Ausprägung einzuordnen ist. Der Ausgangsbestand war dominiert von Leguminosen und anderen Kräutern. Der Versuch mit vier Wiederholungen beinhaltet drei Behandlungen, die über 25 Jahre unverändert geblieben sind: ungestörte Sukzession, einmaliges Mulchen pro Jahr im Juli und extensive Wiesennutzung (= moderate mineralische Düngung, ein bis zwei Schnitte pro Jahr, Erstnutzung in der Regel in der ersten Juni-Hälfte).
Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.
Zielsetzung:
Im Bio-Grünland werden möglichst geschlossene Nährstoffkreisläufe sowie ein aktives Bodenleben angestrebt. Damit sich diese Ziele erreichen lassen sind die hofeigenen Wirtschaftsdünger die wertvolle Basis. In jüngster Zeit wurde zunehmend deutlich, dass aber auch die Einzelnährstoffbetrachtung am Bio-Betriebe wichtig ist. Nachhaltigkeit erfordert, dass über die Produkte exportierte Nährstoffe auch wieder in bodenschonender Form auf die Flächen zurückkommen müssen. Der Boden bildet die Basis eines Grünlandstandortes und ein aktiver und gut mit Stoffen versorgter Standort ist erst in der Lage den Pflanzenbestand zu tragen, der für die jeweilige Nutzung gut angepasst ist.
Im Rahmen dieses Projektes wird mit regelmäßigen Übersaaten der Versuch unternommen ertragsstarke und dichte Bestände mit modernen Zuchtsorten aufzubauen. Dabei steht im Vordergrund durch einen dichten Grasbestand die Ausbreitung von Problempflanzen, wie dem Stumpfblättrigen Ampfer oder der Gemeinen Rispe, zu reduzieren und diese zurück zu drängen. Auch Bio-Betriebe sind gefordert auf intensiv genutzten Flächen rechtzeitig zu nutzen, um eine hohe Grundfutterqualität zu erreichen. Die durch die globale Erwärmung bedingte längere Vegetationsperiode im Alpenraum führt ebenfalls zu mehr Schnitten bzw. einer längeren Weidnutzungsperiode. Diese Faktoren beinträchtigen die Ausdauer der Gräser im Bestand und daher soll mit regelmäßigen Nachsaaten versucht werden die Bestände in einer optimalen Ertragslage zu halten.
Da gerade auf intensiv genutzten Flächen die für das Pflanzenwachstum wichtige Nährstoffe leichter im Mangel vorliegen können, wird der Focus in dieser Arbeit auf den Phosphor und den Schwefel gelegt. Bodenuntersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass gerade Bio-Betriebe vorwiegend in den Versorgungsstufen A und B liegen. Phosphor und Schwefel sind für das Pflanzenwachstum und gerade für die Leguminosen essentiell. Daher soll diese Arbeit auch der Frage nachgehen ob durch eine zusätzliche Düngung dieser beiden Elemente das Wachstum der Leguminosen verbessert werden kann.
Aus diesen offenen Fragen und Zielen ergeben sich folgende Forschungsfragen:
- Ist eine regelmäßige Nachsaat im Dauergrünland im Frühling oder Sommer effektiver?
- Welche Arten aus der Nachsaatmischung können sich am besten durchsetzen?
- Wie hoch ist die mögliche Ertragssteigerung durch eine regelmäßige Nachsaat?
- Beeinflusst eine zusätzliche Düngung von Phosphor und Schwefel die Zusammensetzung der Dauergrünlandbestände?
- Können durch die Düngung von Phosphor und Schwefel die Leguminosenanteile im Bestand erhöht werden?
- Wirkt sich die Zusatzdüngung von Phosphor und Schwefel auf den Grünlandertrag und die Qualität des Futters aus?
a) Ermittlung von Kenndaten fuer den Einsatz sowohl unkonventioneller Futtermittel wie Krillmehl, Regenwurmmehl u.a. als auch besonders aufbereiteter Futtermittel wie Leguminosen und Stroh in der Ernaehrung landwirtschaftlicher Nutztiere. b) Analytische Untersuchung dieser Futterstoffe sowie tierexperimentelle Versuche mit Ratten, Schweinen und Wiederkaeuern. c) Langfristige Arbeiten.
Der Mechanismus der Regulation der symbiontischen N2-Fixierung auf Ganzpflanzenebene ist unklar. Ein Verständnis dieses Prozesses könnte eine wesentliche Schubwirkung haben, etwa für züchterische Anstrengungen, Sorten mit während der Hülsenfüllung länger andauernder N2-Fixierung zu erzeugen. Es existiert eine Vielzahl mit unterschiedlichsten methodischen Ansätzen erzielter Hinweise dafür, dass eine N-Feedbackwirkung ein wesentliches Bindeglied der Regulation der N2-Fixierung auf Ganzpflanzenebene darstellt. Diese Hinweise sind jedoch nur indirekter Natur und die genaue Funktionsweise einer solchen N-Feedbackwirkung ist nicht geklärt. Eine Hypothese sieht einen Zusammenhang mit der Sauerstoffdiffusion ins Knöllchen, wobei die experimentell gewonnen Daten zur Stützung dieser Hypothese in einzelnen Punkten unsicher erscheinen. Darüber hinaus gibt es unterschiedliche Angaben in welchem Organ der Pflanze eine N-Anreicherung für eine N-Feedbackwirkung erfolgen muss und welche Verbindungen dabei eine Rolle spielen. Das vorliegende Projekt nimmt sich dieser offenen Fragen an. Ziel ist es, ein vertieftes Verständnis der N-Feedbackregulation der N2-Fixierung bei Leguminosen zu gewinnen. Als experimentelle Grundlage dient dabei die bei einigen Leguminosenarten während der Hülsenfüllung zu beobachtende N-Feedbackwirkung infolge der Mobilisierung von N aus während dieser Zeit absterbenden alten (tief inserierten) Blättern. Die detaillierte Untersuchung dieses Phänomens soll klären 1) welche N-haltig(en) Verbindung(en) dabei eine Rolle spielen, 2) wann und wo sie für eine Wirkung akkumulieren müssen und welche Rolle dabei neu fixierter N und die Geschwindigkeit seines Abtransportes aus den Knöllchen spielt, 3) ob die Wirkung über die Sauerstoffpermeabilität der Knöllchen vermittelt wird und schließlich 4) ob der Mechanismus bei unterschiedlichen Leguminosenarten vergleichbar ist.