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2.2.2 Nährstoffe und Düngung

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Für Ertrag und Artenzusammensetzung des Wieslandes ist das Nährstoffniveau ein ausschlaggebender Faktor. Die Nährstoffe können von der Pflanze allerdings nur unter der Voraussetzung aufgenommen werden, dass die Wasserverfügbarkeit während der Wachstumszeit in geeignetem Masse sichergestellt ist. Ein ausgewogener Wasserhaushalt ist deshalb für eine gute Nährstoffverfügbarkeit ebenso ausschlaggebend wie die im Boden vorhandenen Nährstoffe.

Während bei Extensivwiesen der jährliche Ertrag lediglich aus den im Boden vorhandenen und durch den Niederschlag eingetragenen Ressourcen gebildet wird (Exkurs 3), wird definitionsgemäss ab einer wenig intensiven Nutzung aktiv Dünger zugeführt. Je nach Betriebsorganisation stammt die Nährstoffzufuhr mehr oder weniger aus geschlossenen betrieblichen Kreisläufen, oder aus einem Import auf den Betrieb, sei es in Form von zugekauftem Dünger (Hofdünger, Kunstdünger) oder von zugekauften Futtermitteln, die über die Verfütterung an die Raufutterverzehrer zu zusätzlichem Hofdünger führen.

Düngung, in welcher Form auch immer, ist – von der Herstellung bis zur Ausbringung – immer mit Kosten verbunden. Jede Düngung benötigt zudem Energie zur Herstellung und zum Ausbringen, und je nach Düngerart werden auch nicht erneuerbare Ressourcen wie Phosphor oder Erdöl verbraucht. Schliesslich hat Düngung in den meisten Fällen unvermeidliche negative Auswirkungen auf die Umwelt, z. B. durch Stickstoffemissionen in die Luft, wie sie bei jedem Einsatz von stickstoffhaltigen Düngern resultieren, oder durch den Eintrag von Düngerfrachten in Oberflächengewässer durch Ab- und Ausschwemmung oder durch Versickerung ins Grundwasser.

Sowohl aus wirtschaftlichen wie ökologischen Gründen ist deshalb ein sehr gezielter Einsatz der Düngung bei der Bewirtschaftung des Wieslandes zentral. Der Hofdünger schliesst dabei den Stoffkreislauf zwischen Wiese und Raufutterverzehrer auf dem Hof. Für seine Effizienz im Hinblick auf die Ertragsbildung, aber ebenso zur Minimierung negativer Umweltwirkungen und von Verlusten, sind einerseits die Aufbereitung (z. B. als Mist/Gülle, mit/ohne Zusätze), andererseits die Ausbringung entscheidend. Bei der Ausbringung sind neben den technischen Möglichkeiten (z.B. Einsatz von Schleppschlauchverteiler) vor allem die Form, der Zeitpunkt und die Menge der Hofdüngergaben zu beachten. Ihre Anpassung an den Standort und den Pflanzenbestand gehört zu den wichtigsten Massnahmen des nachhaltigen Naturfutterbaus und ist für den Ertrag und die botanische Zusammensetzung des Wiesenbestandes einer der Hauptfaktoren (s. Kap. 4.1).

Der Einsatz von Handelsdünger ist im Wiesland der Schweiz und den meisten Teilen Mitteleuropas in aller Regel nicht mehr zu rechtfertigen. Die meisten intensiv genutzten Wieslandböden der Schweiz sind heute vor allem in Regionen mit hohen Tierbeständen als Folge der anhaltenden Futtermittelzufuhr und Gülledüngung im Hinblick auf die Ertragsbildung für Jahrzehnte mit Phosphor gut bis übermässig versorgt (Kap. 6.9.2 und 6.9.3). Der nötige P-Gehalt im Boden, der zur Vermeidung von Ertragseinbussen nötig ist, wurde offenbar lange stark überschätzt (BUWAL 2004; BOSSHARD et al. 2010).

Was den mineralischen Stickstoffdünger (Handelsdünger) anbelangt, ist sein Einsatz im Wiesland in energetischer Hinsicht besonders ineffizient, einerseits weil seine Herstellung sehr viel fossile Energie benötigt (BOSSHARD et al. 2010), andererseits weil im Wiesland vielfältige Möglichkeiten einer Förderung der bakteriellen Stickstofffixierung über Leguminosen bestehen, die je nach Leguminosenanteil bis über 300 kg Reinstickstoff pro Hektare und Jahr fixieren können (Übersicht in KLATT 2008). Je mehr Stickstoff gedüngt wird, desto weniger Stickstoff produzieren die Leguminosen (Abb. 7).

Exkurs 3

Ertrag ohne Düngung: Bedeutung und Effekt der natürlichen Nährstoff-Nachlieferung des Wieslandbodens

Wiesland ist ein Ökosystem, das auch ohne Düngung einen massgeblichen, konstanten Ertrag liefert. Ungedüngte Magerwiesen liefern langfristig Erträge von bis zu 4 Tonnen Trockensubstand (TS) pro ha (DIETL 1986). Wird andererseits die Düngung in langjährig gedüngten Beständen ausgesetzt, geht der Ertrag zwar zurück. Die Höhe dieses Rückgangs hängt aber in hohem Masse von den Standortsbedingungen, insbesondere vom Nährstoff-Nachlieferungsvermögen des Bodens und von den klimatischen Bedingungen, aber auch vom Pflanzenbestand selber ab. In einem 20-jährigen Düngungsversuch auf einem guten Boden im Schweizer Jura nahm der TS-Ertrag von 6 bis 8 t/ha (je nach Düngungsvariante) nach Aufgabe der Düngung in wenigen Jahren auf 3,5 t/ha ab und blieb dann über all die Jahre weitgehend konstant. Im Mittel wurden dann pro Jahr und Hektare 12 kg P2O2, 71 kg K2O und 69 kg N im Erntegut abgeführt (THOMET und KOCH 1993). SCHIEFER (1984) stellte im Rahmen ausgedehnter Aushagerungsversuche in Baden-Württemberg unter günstigen Bedingungen hinsichtlich unter anderem des Nährstoff-Nachlieferungsvermögens des Bodens selbst nach 15 Jahren Aushagerung keinen nennenswerten Rückgang des Ertragsniveaus nach Aufgabe der Düngung fest, während unter anderen Bedingungen ein Ertragsabfall unterschiedlicher Stärke und Geschwindigkeit eintrat (SCHIEFER 1984).

Diese Erkenntnisse stellen in Frage, was bis heute in Lehre und Beratung den Landwirten und Studierenden vermittelt wird und worauf die Nährstoffbilanz und Düngungspraxis in vielen Ländern basiert: dass nämlich die aus einer bewirtschafteten Fläche abgeführten Nährstoffe ersetzt werden müssten, um die Ertragsfähigkeit des Wieslandes erhalten zu können. Dieser Ansatz wird auf Justus von LIEBIG (1840) zurückgeführt.

Zahlreiche Versuche der letzten Jahrzehnte zeigten eindrücklich, dass das Konzept der Düngerbilanz auf der Basis des Nährstoffersatzes zwar der Düngerindustrie regelmässigen Absatz sichert und überhöhte, mit importierten Futtermitteln gefütterte Tierbestände auf den Betrieben ermöglicht, aber nicht sachgemäss ist oder zumindest nur einen Teil der Zusammenhänge beschreibt. Unberücksichtigt bleibt dabei vor allem der wesentliche Faktor des Nährstoff-Nachlieferungsvermögens des Bodens (Abb. 7).

Besonders intensiv mit dem wichtigen Aspekt der Nährstoff-Nachlieferungsvermögen befasste sich SCHELLER (1993), der vor allem auf die Bedeutung und das Potenzial der aktiven Nährstoffmobilisierung durch die Pflanzen und ihre Bedeutung für den nachhaltigen, ressourcenschonenden Landbau aufmerksam machte. Pflanzen sind fähig, mittels Wurzelausscheidungen und mit Hilfe von Symbiosepartnern sich ihre Nährstoffe aus dem Boden aktiv zu erschliessen. Die meisten Böden beinhalten im unverwitterten Gestein und in unteren Bodenhorizonten grosse Mengen der benötigten Nährstoffe, die gemäss den üblichen Nährstoffanalysen jedoch als nicht pflanzenverfügbar gelten. Die Pflanzen geben gemäss SCHELLER bis zu 20 Prozent des in der Photosynthese gebundenen Kohlenstoffes in den Boden ab und zersetzen damit quasi aktiv Glimmer und Feldspäte im Schluffanteil des Bodens, um Nährstoffe wie Kalium und Phosphor sowie Spurenelemente freizusetzen. Inwieweit die aktive Nährstoffmobilisierung zur Versorgung der Pflanzen beitragen kann, hängt nach den Versuchen SCHELLERS entscheidend insbesondere von einer intakten Bodenstruktur und einer guten Durchwurzelung ab.

Bodenverbessernde oder bodenschonende Massnahmen können damit oft mehr zur Verbesserung der Ertragsfähigkeit des Wieslandes beitragen als eine Steigerung der Düngergaben. Durch die immer schwereren Maschinen, die bei der heutigen Wieslandnutzung eingesetzt werden, und die zunehmende Nutzungshäufigkeit geht die Entwicklung jedoch in die gegenteilige Richtung. Gemäss einer Studie aus dem Kanton Luzern wird bereits ein Drittel der Innerschweizer Wiesenböden als derart verdichtet und im Wasserhaushalt gestört eingeschätzt, dass irreversible Ertragsverluste selbst bei hohen Düngergaben zu erwarten seien (Umweltamt Luzern 2013). Aktive Nährstoffmobilisation ist unter solchen Bedingungen stark eingeschränkt oder ganz verhindert.

Auch hinsichtlich der Stickstoffbilanz zeigen neuere Versuche, dass selbst ein sehr hohes Ertragsniveau langfristig bei deutlicher Unterbilanz möglich ist (Abb. 7). Wird zusätzlich der aus der Luft deponierte Stickstoff einbezogen, welcher vor allem aus den Emissionen der Landwirtschaft und in deutlich geringerem Umfang vom motorisierten Verkehr stammt und in vielen Regionen der Schweiz selbst die Normdüngung der Fettwiesen der 1950er Jahre übertrifft (Exkurs 4), ist heute ein Grossteil des intensiver genutzten Wieslandes als überdüngt zu bezeichnen. Dies ist nicht nur ökonomisch ineffizient, sondern verschwendet nicht erneuerbare Ressourcen und trägt durch die Stickstoffemission über die Luft oder die Auswaschung in die Gewässer zur Beeinträchtigung anderer Ökosysteme, des Trinkwassers und nicht zuletzt auch des Klimas bei.

Die im Boden passiv oder durch den Pflanzenbestand aktiv freigesetzten Nährstoffmengen sind keine vernachlässigbare Grösse. Hochgerechnet auf das Wiesland der Schweiz dürfte beispielsweise jedes Jahr aus den natürlichen bodenverfügbaren Phosphorvorräten zwischen 2000 und 5000 Tonnen P mobilisiert und pflanzenverfügbar gemacht werden. Das entspricht einem Vielfachen der P-Menge, welche die Schweiz jedes Jahr verlässt durch Exporte von Nahrungsmitteln und tierischen Abfällen.

Ein allfälliger Bedarf an Mineraldünger in Wiesland wird mit der Nährstoffbilanz begründet und berechnet. Diese basiert auf dem Prinzip, dass die Menge der Nährstoffe, die der Wiese durch die Ernte entzogen wird, wieder ersetzt werden soll. Die daraus resultierenden Empfehlungen überschätzen aber den tatsächlichen Bedarf des Pflanzenbestandes oft, weil bei den Düngungsplänen die natürliche Nährstoffnachlieferung des Bodens nicht berücksichtigt (Exkurs 3) und der aus der Luft eingetragene Stickstoff unterschätzt oder gar nicht einbezogen wird. Der über die Luft beziehungsweise. den Regen eingetragene Stickstoff, der vor allem aus der Landwirtschaft, aber auch aus Verbrennungsprozessen (Verkehr, Heizungen, Industrie) stammt, beträgt heute in Regionen mit hohen Tierbeständen oft über 60 kg N/ha, was einer Normaldüngung der Fettwiesen der 1950er Jahre entspricht.

In vielen Regionen ist der Einsatz von Handelsdünger heute aber ohnehin kein Thema mehr, weil nämlich zu viele Nährstoffe im Hofdünger anfallen. Grund sind die hohen Futtermittelzukäufe der meisten Landwirtschaftsbetriebe. Die Futtermittelimporte aus dem Ausland haben sich in der Schweiz seit 1990 fast vervierfacht und erreichen heute deutlich über 1 Mio. Tonnen jährlich (Kap. 6.9.3 und Abb. 71).

In den Futterbaugebieten der Schweiz werden heute in Bezug auf den Nährstoffgehalt knapp 20 Prozent des Futters für die Raufutterverzehrer auf die Landwirtschaftsbetriebe importiert (BOSSHARD und SANDERS 2009). Diese Futterimporte führen zu so viel Hofdünger, dass dieser vom Wiesland gar nicht mehr verwertet werden und darüber hinaus zu Schäden am Pflanzenbestand führen kann. Um den Mist und die Gülle los zu werden, wird deshalb in vielen Regionen, vor allem im sogenannten Schweinegürtel (vgl. Abb. 73), auch ohne Zukauf von irgendwelchem Dünger deutlich mehr gedüngt als gemäss Düngungsempfehlungen angezeigt wäre.


Abb. 7. DIEPOLDER und RASCHBACHER (2010) zeigten in einem langjährigen Versuch auf intensiv genutztem, ertragreichem Wiesland, dass auch bei einer stark unterbilanzierten Stickstoffrstoffzufuhr nachhaltig hohe bis sehr hohe Futterqualitäten bei hohen Erträgen in der Grössenordnung von 100 bis 110 t Trockensubstanz (TS) jährlich erzielt werden können. Die Differenz stammt vor allem aus den Leguminosen. Je mehr aber Stickstoff gedüngt wird (Anzahl Gülleiensätze pro Jahr), desto weniger Stickstoff produzieren die Leguminosen selber (kleinere Balken nach unten). Je intensiver die Nutzung (Nutzungsfrequenz), desto grösser fällt die N-Unterbilanz aus, das heisst desto grösser sollte in der Nährstoffbilanz die Differenz zwischen Bedarf und Entzug festgelegt werden.

Der Ökologische Leistungsnachweis (ÖLN) in der Schweiz kommt dieser Situation «entgegen», indem eine maximal zehnprozentige Überdüngung an Stickstoff und Phosphor auf dem Betrieb zugelassen wird. Wenn Wieslanderträge angenommen werden, die über den tatsächlichen Verhältnissen liegen, kann ein weiterer Spielraum für das Ausbringen überschüssiger Nährstoffe auf dem eigenen Betrieb geschaffen werden.

Trotz der dehnbaren Nährstoffbilanz ist auf vielen Betrieben so viel anfallender Hofdünger vorhanden, dass er nicht mehr vollständig auf den eigenen Flächen ausgebracht werden kann. Die überschüssige Gülle und Mist werden dann an Betriebe abgegeben, welche in ihrer Nährstoffbilanz noch Spielräume haben. Dabei bezahlt nicht etwa der Empfänger der Hofdünger für den wertvollen Rohstoff, sondern der Lieferant für die «Entsorgung». Gemäss Schweizerischer Bundesrat (2009) mussten im Jahre 2004 rund 14 500 Höfe und 2008 bereits fast 17 000 Höfe, das ist fast ein Drittel der tierhaltenden Landwirtschaftsbetriebe, überschüssigen Hofdünger mit einem Gehalt von total etwa 8275 Tonnen N und 2023 Tonnen P abgeben. In einigen Regionen stammt ein Grossteil dieser Überschüsse aus der Schweinehaltung.

Der futtermittelimportbedingte Nährstoffüberhang auf den Landwirtschaftsbetrieben verursacht ökologisch vielseitige Probleme und stellt alles andere als eine ressourceneffiziente Produktion dar. Futterbaulich ist die damit einhergehende Überdüngung des Wieslandes in den futterwüchsigen Regionen der tieferen Lagen jedoch weitgehend unproblematisch, da die hier vorherrschenden Grasarten auch ein zu hohes Nährstoffniveau ertragen. Anders ist die Situation in den höheren Lagen. Hier führen die zu hohen Nährstoffgaben zum Verschwinden wertvoller Futtergräser. Diese hinterlassen Lücken und der Bestand verunkrautet mit futterbaulich minderwertigen Wieslandpflanzen (Kap. 3.3.1). In den Bergregionen sind Tausende von Hektaren an Wiesland heute futterbaulich mehr oder weniger stark degeneriert (eigene Abschätzung aufgrund unpubl. Kartierungen). Trotz beziehungsweise wegen der zu hohen Düngergaben sind ihre Erträge niedriger als sie bei einer bestandesgemässen Nutzung mit angemessenen Düngergaben wären (Abb. 8).


Abb. 8. Während in tieferen Lagen verschiedene Wiesengräser mit einer überhöhten Düngung umgehen können und den Bestand stabil halten, schädigt eine nicht angepasste, zu hohe Düngung den Wiesenbestand in höheren Lagen. Im Bild eine überdüngte Goldhaferwiese im Avers (Kanton Graubünden), die fast nur noch aus futterbaulich minderwertigen Kräutern, hier vor allem Schlangenknöterich, besteht. Da eine stabile Grasnarbe fehlt, wird das Befahren an steileren Lagen verunmöglicht oder sehr gefährlich (Abrutschen der Maschinen). Gleichzeitig steigt die Erosions- und Murengefahr stark an. In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurden Tausende von Hektaren Wiesland im Schweizer Berggebiet futterbaulich durch Überdüngung entwertet; genauere Zahlen dazu gibt es bisher allerdings nicht.

Die hohen Nährstoffimporte über den Zukauf von Futtermitteln sind auch deshalb problematisch, weil damit die Nährstoffkreisläufe in grossem Stil unterbrochen werden. Die Nährstoffe, die auf den Importbetrieben überschüssig sind und die Umwelt belasten, fehlen gleichzeitig dort, wo die Futtermittel produziert werden und müssen dann mittels mineralischem Kunstdünger den Böden wieder zugeführt werden – ein doppelt ineffizientes und umweltschädliches System (BOSSHARD 2011).

Eine geringe Zufuhr von speziellen Futtermitteln auf den Hof kann allerdings für bestimmte Fütterungsphasen sinnvoll sein (Kap. 9.2). Überschreitet der Anteil von zugekauften, nicht lokal produzierten Futtermitteln aber nährstoffbezogen (nicht gewichtbezogen) 2 bis 5 Prozent des auf einem Wieslandbetrieb selber produzierten Futters, ist dies als nicht nachhaltig zu bezeichnen und widerspricht der Erreichung verschiedener Umweltziele Landwirtschaft UZL (BAFU und BLW 2008; BOSSHARD et al. 2010).


Abb. 9. Zusammenhang zwischen Düngung, Düngungseffizienz und Ertrag. Auch ohne Düngung liefern Wieslandökosysteme langfristig, das heisst nachhaltig einen Ertrag bis zu 4 t/ha TS aus dem natürlichen Nährstoff-Nachlieferungsvermögen des Bodens. Mittels Düngung lässt sich der Ertrag darüber hinaus deutlich steigern. Die Effizienz ist bei tiefen Erträgen am höchsten, danach über einen weiten Bereich weitgehend konstant, und nimmt dann bei einer Überintensivierung wieder ab. Vergleiche auch Abbildung 7.

Exkurs 4

Die Phosphor- und Stickstoffbilanz im Schweizer Futterbau: Geringe Effizienz und Nachhaltigkeit

Stickstoff (N) und Phosphor (P) sind Hauptnährstoffe der Pflanzen. Sie sind ausschlaggebend für den erzielbaren Pflanzenertrag im Futterbau. Wird jedoch mehr N oder P gedüngt als die Pflanzen aufnehmen können, gelangen diese Stoffe in die Umwelt und werden zu potenziellen Schadstoffen. Heute werden Dünger zwar effizienter und stärker nach Pflanzenbedarf eingesetzt als noch vor 20 Jahren. Trotz Verbesserungen sind die Bilanzen aber noch bei weitem nicht ausgeglichen. 2012 resultierten im Durchschnitt immer noch jährliche Überschüsse von rund 100 kg Stickstoff pro Hektare gedüngtem Wiesland, die Phosphorüberschüsse betrugen gut 3 kg pro Hektare, und dies, obwohl ein Grossteil der Böden bereits genügend mit P versorgt ist oder P auf Vorrat aufweist. Dabei ist das nicht unerhebliche Boden-Nährstoff-Nachlieferungsvermögen (Exkurs 3) noch gar nicht berücksichtigt.

In der Schweiz trägt der Hofdünger am meisten zum gedüngten Stickstoff und Phosphor bei. 2012 stammten 71 Prozent des Düngerstickstoffs von Hofdüngern, beim Phosphordünger waren es 78 Prozent. Dabei stammte beim P und N rund drei Viertel vom Rindvieh, aus der Schweinehaltung stammten 11 Prozent des N und 16 Prozent des P. 25 Prozent des Stickstoff- und 17 Prozent des Phosphordüngereintrags geht auf den Einsatz von Mineraldüngern zurück. In den 1990er Jahren ging die mineralische Stickstoffdüngung um einen Drittel zurück, seit 1997 stagniert sie.

Im Hinbick auf den Gesamteintrag auf Landwirtschaftsflächen stammen etwas mehr als 50 Prozent des Stickstoffs der insgesamt rund 250000 Tonnen (2012) aus Hofdünger, rund ein Fünftel aus mineralischem Dünger, die Leguminosen trugen 14 Prozent zum N-Input bei, die Deposition aus der Luft rund 10 Prozent (Abb. 10). Insgesamt kommt heute deutlich mehr Stickstoff über den Futtermittelimport in die Schweiz (54000 t/J) als über sämtliche Mineraldüngereinfuhren (44000 t N, 2013) (AGROSCOPE 2015, unveröff.).

Verwertet werden von den Pflanzen nur 155000 Tonnen N. Rund 90000 Tonnen N, das sind 36 Prozent des Stickstoffeintrages beziehungsweise rund 100 kg N/ha LN/Jahr, gehen also verloren: Rund 55000 Tonnen davon entweichen gasförmig als Ammoniak, Stickoxide und Lachgas und belasten die Luft, das Klima und zahlreiche Ökosysteme durch Eutrophierung und Säureeintrag (Abb. 73); 35000 Tonnen gelangen ins Grund- und Oberflächengewässer (Durchschnitt der vergangenen 5 Jahre). Etwa 85 Prozent dieses N-Umsatzes betrifft das Wiesland, nur rund 15 Prozent den Ackerbau.

Beim Phosphor stammen aktuell von den rund 28000 Tonnen, die jährlich über Dünger im Landwirtschaftsland ausgebracht werden, gut 20000 Tonnen aus Hofdünger, wovon gut 6000 Tonnen aus importierten Futtermitteln stammen. Dazu kommen rund 6000 Tonnen aus Handelsdünger. Die Deposition von P aus der Luft ist gering und wird auf knapp 500 Tonnen geschätzt. Damit werden den Landwirtschaftsböden netto jährlich rund 12000 Tonnen P zugeführt. Der Entzug durch tierische und pflanzliche Produkte beträgt dagegen nur gut 8000 Tonnen. Beim Phosphor betreffen rund 80 Prozent des Umsatzes das Wiesland.

Der P-Überschuss beträgt damit jährlich in der Schweizer Landwirtschaft zwischen 3000 und 4000 Tonnen, das sind rund 4 kg P pro Hektare Landwirtschaftliche Nutzfläche, was angesichts der erwähnten bereits vorhandenen Vorräte im Boden auch beim Phosphor eine beträchtliche permanente Überdüngung und eine Verschwendung nicht erneuerbarer Ressourcen darstellt. Mit einem effizienteren P-Management könnte die Schweiz seit vielen Jahren auf jegliche P-Importe verzichten, ohne Ertragseinbussen.

Quellen: BFS 2014; BOSSHARD et al. 2010


Abb. 10. Herkunft des Stickstoffeintrages auf die Landwirtschaftsflächen der Schweiz. Prozentuale Anteile, 2012. Insgesamt betrug der Input 250000 Tonnen Stickstoff. Von den Pflanzen verwertet werden dagegen nur rund 155000 Tonnen, gut 90000 Tonnen gehen jährlich verloren. Datenquelle BFS 2014.

Das Naturwiesland der Schweiz und Mitteleuropas

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