N-Bilanzierung im Modell REPRO zur ... - Biohof Bakenhus
N-Bilanzierung im Modell REPRO zur ... - Biohof Bakenhus
N-Bilanzierung im Modell REPRO zur ... - Biohof Bakenhus
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
Technische Universität München<br />
Stickstoffbilanzierung <strong>im</strong> <strong>Modell</strong> <strong>REPRO</strong> <strong>zur</strong><br />
Nachhaltigkeitsbewertung der Landwirtschaft<br />
Tagung Stickstoffbilanzierung, OOWV-<strong>Biohof</strong> <strong>Bakenhus</strong> am 29. September 2011<br />
Prof. Dr. Kurt-Jürgen Hülsbergen, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme
Stickstoffbilanzierung <strong>im</strong> <strong>Modell</strong> <strong>REPRO</strong><br />
Problemstellung<br />
Stickstoffkreisläufe – Stickstoffüberschüsse – Stickstoffemissionen<br />
<strong>Modell</strong> <strong>REPRO</strong><br />
<strong>Modell</strong>konzept und Anwendungsgebiete<br />
Stickstoffbilanzierung <strong>im</strong> <strong>Modell</strong> <strong>REPRO</strong><br />
Systemgrenzen, einbezogene N-Flüsse und N-Pools<br />
Ergebnisse der Anwendung des <strong>Modell</strong>s<br />
Schlussfolgerungen
Stickstoff-Salden in der Bundesrepublik Deutschland (2003)<br />
Osterburg (2007)<br />
N-Saldo (kg ha -1 a -1 )
Tierbesatz in der Bundesrepublik Deutschland (1999)<br />
Umweltbundesamt (2002)<br />
Tierbesatz (GV ha -1 )
Einstufung von Agrar-Umweltindikatoren<br />
<strong>im</strong> Bereich der Düngung (v. MÜNCHHAUSEN & NIEBERG 1997)
Technische Universität München<br />
<strong>Modell</strong> <strong>REPRO</strong><br />
<strong>Modell</strong>konzept und Anwendungsgebiete
Systemansatz: vernetzte Stoff- und Energieflüsse<br />
auf Betriebsebene<br />
Futter, Stroh Konserv.verluste<br />
Tiere<br />
Sonnenenergie<br />
Menschl. AK<br />
Saatgut<br />
N 2-Fixierung<br />
direkte Energie<br />
PSM<br />
Maschinen<br />
Immissionen<br />
Mineraldünger<br />
Organ. Dünger<br />
Struktur, Intensität, Verfahren Struktur, Intensität, Verfahren<br />
Stoff- und Energiebilanz<br />
Standortbedingungen<br />
Humus- und Nährstoffbilanz<br />
Futter- und Nährstoffbilanz<br />
Marktprodukte<br />
Stallverluste<br />
Rotteverluste<br />
Organ. Dünger<br />
NH 3-Verluste<br />
Denitrifikation<br />
Auswaschung
Der Landwirtschaftsbetrieb als „Black box“<br />
Futter, Stroh Konserv.verluste<br />
Tiere<br />
Sonnenenergie<br />
Menschl. AK<br />
Saatgut<br />
N 2-Fixierung<br />
direkte Energie<br />
PSM<br />
Maschinen<br />
Immissionen<br />
Mineraldünger<br />
Organ. Dünger<br />
Marktprodukte<br />
Stallverluste<br />
Rotteverluste<br />
Organ. Dünger<br />
NH 3-Verluste<br />
Denitrifikation<br />
Auswaschung
Nitrogen cycle of the organic farming system Scheyern<br />
(kg N ha -1 a -1 ) Küstermann, Christen & Hülsbergen (2010): Agric., Ecosys.& Environm. 135, 70-80.<br />
Inputs On-farm nitrogen fluxes<br />
Outputs<br />
Forage, straw<br />
34<br />
An<strong>im</strong>als<br />
4<br />
N deposition<br />
16<br />
N 2 fixation<br />
60<br />
Plant<br />
N removal<br />
151<br />
Straw / Green manure<br />
18<br />
Δ SON<br />
Yield<br />
124<br />
Conservation losses<br />
9<br />
Soil<br />
20<br />
Forage, straw<br />
FYM, slurry<br />
91<br />
138<br />
An<strong>im</strong>al<br />
Cash products<br />
NH 3<br />
Denitrification<br />
N surplus 24<br />
Leaching<br />
24<br />
Conservation losses<br />
9<br />
Cash products<br />
19<br />
NH 3<br />
9<br />
Conservation losses<br />
10<br />
FYM/slurry<br />
5<br />
9<br />
4<br />
11
Nitrogen cycle of the conventional farming system Scheyern<br />
(kg N ha -1 a -1 ) Küstermann, Christen & Hülsbergen (2010): Agric., Ecosys.& Environm. 135, 70-80.<br />
Inputs On-farm nitrogen fluxes<br />
Outputs<br />
Slurry<br />
33<br />
Seed<br />
5<br />
N deposition<br />
16<br />
Mineral nitrogen<br />
145<br />
Pflanze<br />
N removal<br />
240<br />
Straw / Green manure<br />
91<br />
Δ SON<br />
Yield<br />
149<br />
Boden<br />
N surplus<br />
-24<br />
74<br />
Cash products<br />
NH 3<br />
149<br />
8<br />
Denitrification<br />
10<br />
Leaching<br />
47
Systemebenen <strong>im</strong> <strong>Modell</strong> <strong>REPRO</strong><br />
Teilschlag n<br />
Teilschlag 2<br />
Teilschlag 1<br />
Schlag n<br />
Schlag 2<br />
Schlag 1<br />
Fruchtfolge n<br />
Fruchtfolge 2<br />
Fruchtfolge 1<br />
Nutzungsart n<br />
Grünland<br />
Ackerland<br />
Betrieb<br />
Stall n<br />
Stall 2<br />
Stall 1<br />
Stallbereich n<br />
Stallbereich 2<br />
Stallbereich 1
Übersicht ökologischer Indikatoren<br />
Indikator Umweltbereich<br />
1 Stickstoffsaldo<br />
2 Phosphorsaldo<br />
3 Humussaldo<br />
4 Pflanzenschutzintensität<br />
5 Energieintensität<br />
6 Treibhausgasemission<br />
7 Bodenerosion<br />
8 Bodenschadverdichtung<br />
9 Biodiversitätspotenzial<br />
10 Landschaftspflege<br />
Ressourcen<br />
Boden<br />
Wasser<br />
Luft<br />
Biodiversität
Übersicht ökologischer Indikatoren<br />
Indikator Umweltbereich<br />
Ressourcen<br />
Boden<br />
1 Stickstoffsaldo + + ++ ++ +<br />
2 Phosphorsaldo ++ ++ + +<br />
3 Humussaldo ++ + +<br />
4 Pflanzenschutzintensität + ++<br />
5 Energieintensität ++ +<br />
6 Treibhausgasemission ++<br />
7 Bodenerosion ++ +<br />
8 Bodenschadverdichtung ++<br />
Wasser<br />
Luft<br />
9 Biodiversitätspotenzial + ++<br />
10 Landschaftspflege ++<br />
Biodiversität
Bewertungsfunktionen „Flächenbezogener N-Saldo“<br />
Leistung<br />
1,00<br />
0,75<br />
0,50<br />
0,25<br />
0<br />
-50 0 50 100 150<br />
N-Saldo (kg N ha -1 )
Bewertungsfunktionen „Flächenbezogener N-Saldo“<br />
Bereich kg N ha -1 a -1 Begründung<br />
N-Mangel - 50 bis 0 Abnahme des Boden-N und des Ertragspotentials<br />
Opt<strong>im</strong>albereich 0 bis 50 unvermeidbare N-Verluste<br />
N-Überschuss<br />
50 bis 150 erhöhte N-Verluste<br />
> 150 überhöhte, nicht tolerierbare N-Verluste
Nachhaltige landwirtschaftliche Produktion<br />
Zertifikat der Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG)
Nutrient flows and system boundaries<br />
(OENEMA et al. (2003): Europ. J. Agronomy 20, 3-16.)
N t-Gehalt (mg 100g -1 )<br />
Entwicklung der N t-Gehalte, Messwerte und S<strong>im</strong>ulationswerte<br />
Düngungsversuch Seehausen: 40 % Hackfrucht, 60 % Getreide, Strohernte<br />
150<br />
140<br />
130<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
1967 2003<br />
ungedüngt Mineral-N Stalldung Stalldung + Mineral-N
Entwicklung der N org-Gehalte nach Grünlandumbruch<br />
Dauerversuch Lauterbach, Erzgebirge (Hülsbergen et al. 1996)<br />
N org (mg 100 g -1 Boden)<br />
350<br />
320<br />
290<br />
260<br />
230<br />
0 5 10 15 20 Jahre<br />
0 1 2 4 6 GV ha -1<br />
Humusabbau (Variante mit 0 GV ha -1 ):<br />
2.200 kg N ha -1 = 110 kg N ha -1 a -1<br />
22.000 kg C ha -1 = 1.100 kg C ha -1 a -1 = ca. 4000 kg CO 2 ha -1 a -1
Rottedung<br />
300,0<br />
Beschreibung des N-Umsatzes (kg N ha -1 a -1 )<br />
<strong>im</strong> <strong>Modell</strong> <strong>REPRO</strong>, Beispiel Rottedung<br />
Düngerapplikation<br />
Mineralischer N<br />
60,0<br />
Organischer N<br />
240,0<br />
NH 3 -Verluste<br />
18,0<br />
Min.-N-Pool<br />
42,0<br />
Org.-N-Pool<br />
86,0<br />
Humus-N-Pool<br />
154,0<br />
N-Umsatz <strong>im</strong> Boden<br />
Mineralisierung<br />
N-Verwertung<br />
N-Verluste<br />
N-Entzug<br />
Denitrifikationsverluste<br />
Nitratverluste<br />
Einfluß- Düngerart, Düngermenge Wirksame Mineralisierungszeit (Bodenart, Temperatur, Ertrag<br />
faktoren N-Gehalte, Humusreproduktionsrate Niederschlag) Denitrifikationsbedingungen<br />
Ausbringungsbedingungen Ausbringungstermin Sickerwassermenge<br />
16,0<br />
Min.-N-Pool<br />
58,0<br />
Org.-N-Pool<br />
70,0
<strong>Modell</strong>grundlagen: N 2-Fixierleistung<br />
Symb. N 2-Fixierung (kg ha -1 )<br />
450<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
nach Köpke (1987)<br />
nach <strong>REPRO</strong><br />
50<br />
50 100 150 200 250 300 350 400<br />
Kornertrag (kg N ha -1 )<br />
Beziehung zwischen der symb. N 2-Fixierung und<br />
der <strong>im</strong> Korn enthaltenen N-Menge von Ackerbohnen
Verteilungsmuster von TM-Ertrag, Leguminosenanteil und<br />
N 2-Fixierung, Schlag A09 Versuchsstation Scheyern (Locher et al. 2002)
N 2O-Messungen mit automatischem Messsystem
µg N 2O-N m -2 h -1<br />
N 2O Emissionen <strong>im</strong> Energiepflanzen-Fruchtfolgeversuch<br />
Viehhausen (Peter, Schmid, Munch & Hülsbergen 2010)<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Kleegras<br />
Winterweizen mit Gülle<br />
Winterweizen ohne Gülle<br />
01.05.09 21.05.09 10.06.09 30.06.09 20.07.09 09.08.09 29.08.09<br />
Messzeitpunkt
Soil surface balance of the organic crop rotation.<br />
(Küstermann, Christen & Hülsbergen (2010): Agric., Ecosys.& Environm. 135, 70-80.)
Change language