Projekt-93: Stickstoff-Auswaschungsverluste und Nachfruchteffekte von Futterleguminosen (Schnitt- und Grünbrache-Nutzung) auf Getreide-Nachfrüchte im Ökologischen Landbau unter pannonischen Standortbedingungen in Ostösterreich

Im niederschlagsarmen Ackerbaugebiet Ostösterreichs dominiert auch im Ökologischen Landbau die viehlose Bewirtschaftungsform. Aufgrund des Verbotes von mineralischen Düngemitteln sowie der Zufuhrbeschränkung organischer Düngemittel muss der Stickstoffbedarf über den Einsatz von Futter- und Körnerleguminosen in der Fruchtfolge gedeckt werden. Die Nutzung von Futterleguminosen erfolgt überwiegend als Grünbrache (Mulchnutzung), wobei Luzerne als Reinsaat oder als Luzerne-Gräser-Gemenge angebaut wird. Über die Auswirkungen verschiedener Nutzungssysteme, Pflanzenarten und Artengemenge auf Bodenprozesse und die Nachfrüchte ist bisher wenig bekannt. Unter den spezifischen pannonischen Klimabedingungen (Niederschläge von 500 - 550 mm im Jahr und Dürreperioden von 3 - 6 Wochen) wurden folgende Themen untersucht: Auswirkungen von verschiedenen Nutzungssystemen (Schnitt und Mulch), sowie Luzerne-Reinsaat und Luzerne-Gräser-Gemenge auf die Stickstoff- und Wasserdynamik im Boden sowie auf Ertrag und Qualität von Getreide-Nachfrüchten. Ziel dieser Untersuchung war daher die Entwicklung von an den Standort angepassten Nutzungssystemen und Artengemengen von Futterleguminosen zur Optimierung von Ertrag und Qualität von Getreide-Nachfrüchten bei gleichzeitiger Minimierung des Nitrat-Auswaschungsrisikos. Die Untersuchung wurde auf den seit 1997 nach den Richtlinien des Ökologischen Landbaus bewirtschafteten Flächen des Institutes in Raasdorf bei Wien durchgeführt. Als Vorfrucht wurde Luzerne als Reinsaat und in Form eines Luzerne-Gräser-Gemenges (80% zu 20% Flächenanteil in der Aussaatmischung) jeweils in zwei Nutzungssystemen (Mulch und Schnitt) angebaut. Als Referenz-Vorfrüchte dienten ein Gräser-Gemenge und Winterroggen. Nach Umbruch der verschiedenen Varianten wurde Winterweizen und im darauf folgenden Jahr Winterroggen angebaut. Untersucht wurden der Bodenwasserhaushalt, die Mineralstickstoffgehalte (Nmin) im Boden sowie der Ertrag und Proteingehalt der Getreide-Nachfrüchte. Zusätzlich waren in 120 cm Bodentiefe Saugkerzen installiert, mittels derer Bodenwasserproben zur Untersuchung auf Nitrat gewonnen wurden. Die Sickerungsrate wurde mittels Bodenwasserbilanz ermittelt. Der gleiche Versuch wurde in zwei aufeinander folgenden Jahren angelegt und durchgeführt. Bei Mulchnutzung von Futterleguminosen war, im Vergleich zu Schnittnutzung, der N-Eintrag durch die Luzerne-Vorfrüchte wesentlich höher. Unter den überwiegend trockenen Witterungsbedingungen führte Mulchnutzung im Vergleich zu Schnittnutzung jedoch zu keinen höheren Nmin-Gehalten im Boden. Die N-Aufnahme durch die Nachfrucht war daher nicht oder nur geringfügig erhöht und es konnten in der Folge keine höheren Erträge und Rohproteingehalte bei der ersten und zweiten Hauptfrucht erzielt werden. Der Vergleich von Leguminosen-Gräser-Gemengen mit reinen Leguminosen-Beständen ergab, dass die Artenzusammensetzung bis auf einen Fall keine Auswirkungen auf den Nmin-Gehalt des Bodens, sowie auf die N-Aufnahme, die Erträge und die Rohproteingehalte der Nachfrüchte hatte. Im Jahr 2001/02 (Versuchsanlage 2) waren jedoch bei besserer Wasserversorgung die N-Aufnahme und die Proteingehalte von Winterweizen bei Mulchnutzung, nicht aber bei Schnittnutzung, nach Luzerne-Gräser-Gemenge geringer als nach Luzerne-Reinsaat. Obwohl bei Mulchnutzung, im Vergleich zu Schnittnutzung, der N-Eintrag durch die Luzerne-Vorfrüchte wesentlich höher war, waren die N-Erträge der ersten und zweiten Getreidenachfrucht nicht oder nur geringfügig erhöht. Die N-Nutzungseffizienz war bei Mulchnutzung folglich geringer als bei Schnittnutzung. Die Nmin-Gehalte der Varianten nach Umbruch haben sich nicht unterschieden. Dementsprechend war bei der ausgeprägten Trockenheit auch das Nitratauswaschungsrisiko in allen Varianten ähnlich gering. Aus den Untersuchungen können Empfehlungen für die Praxis für den Anbau von Luzerne-(Gräser-)Beständen abgeleitet werden. Unter trockenen Witterungsbedingungen kann Mulchnutzung trotz der geringen N-Nutzungseffizienz neben Schnittnutzung empfohlen werden, weil die N-Verluste bei Trockenheit gering sind und der Mulchstickstoff überwiegend im Boden verbleibt. Dort trägt er zum Aufbau organischer Bodensubstanz bei und kann zum Aufbau eines Vorrats an mineralisierbarem organischen N im Boden beitragen. Bei entsprechender Witterung wird ein Teil des gespeicherten Stickstoffs zu einem späteren Zeitpunkt in der Fruchtfolge wirksam. Allerdings sollten die Luzernebestände zeitig, d.h. im Juli, umgebrochen werden, um den Bodenwasservorrat zu schonen und so die Wasserversorgung der Nachfrucht zu verbessern. Bei feuchter Witterung im Sommer können Zwischenfrüchte das Nitratauswaschungsrisiko senken. Weiters ist eine Schnittnutzung der Luzerne-Bestände in Verbindung mit einer Nutzung des Schnittguts als Dünger zu den Nachfrüchten zu überprüfen, um die Nutzungseffizienz des Luzernestickstoffs kurzfristig zu erhöhen. Das Schnittgut kann direkt nach dem Kompostieren mit Stroh oder nach Durchlaufen eines Biogasprozesses gezielt in Getreidenachfrüchte oder andere Kulturen ausgebracht werden. Die diesbezügliche Verfahrenstechnik und deren Wirtschaftlichkeit sind jedoch noch zu überprüfen. Unter feuchten Witterungsbedingungen im Anbaujahr der Luzernebestände ist die Bodenwassersituation weniger angespannt. Die N-Mineralisierung aus den Leguminosenresiduen und aus der organischen Bodensubstanz sowie die Gefahr von N-Verlusten durch Entgasung und Auswaschung sind erhöht. Der Umbruch der Luzernebestände sollte deshalb möglichst spät erfolgen (Mitte September bei Nachfrucht Winterweizen). Der bei höherem Niederschlag höhere Biomasseertrag erhöht das N-Verlustsrisiko. Schnittnutzung ist daher der Mulchnutzung vorzuziehen, um N-Verluste zu vermeiden. Ebenso wie in trockenen Jahren kann die N-Nutzungseffizienz durch eine Nutzung des Schnittguts als Dünger auf anderen Flächen erhöht werden. Vor allem unter feuchten Bedingungen sind Leguminosen-Gräser-Gemenge vorteilhaft, weil zu erwarten ist, dass der Stickstoff aus den Residuen langsamer freigesetzt wird als bei reinen Leguminosenbeständen. Dies reduziert das Risiko von N-Verlusten. Die Synchronisierung der N-Verfügbarkeit mit dem N-Bedarf nach der ersten Nachfrucht kann damit verbessert sein.