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Stickstoffversorgung und -dynamik in Fruchtfolgen vieharmer Betriebe des ökologischen Landbaus

Vetter, Dr. Reinhold; Miersch, Martin; Weissbart, Joseph; Freyer, Dr. Bernhard and Rennenkampff, Kai (2000) Stickstoffversorgung und -dynamik in Fruchtfolgen vieharmer Betriebe des ökologischen Landbaus. [Gestion de l´azote dans des rotations culturales en agriculture biologique ayant peu ou pas d´élevage.] ITADA-Sekretariat F-68000 Colmar.

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689Kb

Online at: http://www.itada.org

Summary

Ziele
Mit der vorliegenden Arbeit sollte das Stickstoff-Management der vieharmen Ökobetriebe am Oberrhein optimiert werden, um die Wirtschaftlichkeit dieser Betriebe zu erhöhen und gleichzeitig Nitratauswaschungen ins Grundwasser weiter zu reduzieren. Außerdem sollte geprüft werden, inwieweit der ökologische Landbau als Instrument zum Grundwasserschutz in einem Trinkwasserschutzgebiet der Region eingesetzt werden könnte.
Vorgehen
Es wurden zunächst bestehende Daten des Untersuchungsgebietes ausgewertet. Außerdem wurden auf zehn badischen und sechs elsässischen Ökobetrieben Daten zu Ein- und Ausfuhren, Standort, Fruchtfolgen, Bodenbearbeitung, Düngung sowie Erträgen erhoben und Hoftorbilanzen für die Nährelemente Stickstoff, Phosphor und Kalium berechnet. In begleitenden Versuchen wurde der Einfluss von Zwischenfrüchten und organischen Düngern auf die Nitratdynamik der Böden und die Erträge der Folgekulturen geprüft. Für eine typische Fruchtfolge unter viehloser, ökologischer Bewirtschaftung wurden in zwei hydrologischen Winterhalbjahren die Nitratausträge berechnet. Aus einer systematischen Auswertung der Literatur zur Stickstoffdynamik im ökologischen Landbau und den Ergebnissen der eigenen Untersuchungen wurde ein Schätzrahmen für mittlere Vorwinter-Nmin-Werte entwickelt. Die Anwendung dieses Schätzrahmens wurde am Beispiel des Wasserschutzgebietes Weisweil demonstriert. Die hypothetische Umstellung des Wasserschutzgebietes auf ökologischen Landbau wurde mit bestehenden Maßnahmen zur Reduzierung der Nitratausträge verglichen.
Ergebnisse
1. Trotz ähnlicher naturräumlicher Bedingungen ist der ökologische Landbau in den Regionen Südbaden (D), Elsass (F) und Nordwestschweiz (CH) sehr unterschiedlich ausgeprägt. Unterschiede bestehen vor allem
- im Anteil ökologisch bewirtschafteter Flächen (CH > D > F),
- in der Höhe der staatlichen Zusatzförderung durch Flächenprämien (CH > D > F) und
- dem Preisaufschlag für Bioprodukte gegenüber konventioneller Ware (D > F > CH).
2. Während die Hoftorbilanz für Stickstoff in den südbadischen Ökobetrieben in der Regel ausgeglichen ist, wurden in drei von sechs elsässischen Ökobetrieben positive Stickstoff-Bilanz-Salden um 80 kg N/ha festgestellt. Diesen Betrieben, die regelmäßig bedeutende Mengen organischer Düngemittel zukaufen, wird eine Überprüfung ihrer Düngepraxis dringend empfohlen.
3. Bei den eigenen Untersuchungen in einer Fruchtfolge unter viehloser, ökologischer Bewirtschaftung wurde im Mittel über alle Fruchtfolgeglieder und zwei Sickerperioden eine Stickstoff-Auswaschung aus dem effektiven Wurzelraum von 10 kg N/ha festgestellt. Andere Autoren haben unter den Produktionsbedingungen des ökologischen Landbaus Auswaschungen von 20 bis 28 kg N/ha ermittelt. Die sehr geringe Stickstoff-Auswaschung der eigenen Untersuchungen ist plausibel, da viele grundwasserschonende Elemente eingesetzt wurden: später Kleegrasumbruch, konsequenter Zwischenfruchtanbau, Verzicht auf Kartoffel- oder Gemüsebau, kein Einsatz organischer Düngemittel und Bodenbearbeitung zu Sommerungen erst im Spätwinter oder Frühjahr.
4. Es wird ein Schätzrahmen für mittlere Vorwinter-Nmin-Werte, die sich unter den Produktionsbedingungen des ökologischen Landbaus in Abhängigkeit von angebauten Kulturen und ackerbaulichen Maßnahmen im Bodenprofil bilden, vorgeschlagen. Mit dem Schätzrahmen können Vorwinter-Nmin-Werte geschätzt werden, die sich im Mittel über viele Jahre und ein größeres Gebiet unter einer definierten ökologischen Bewirtschaftung voraussichtlich einstellen. Mit dem geschätzten mittleren Vorwinter-Nmin-Wert kann vor dem Hintergrund der Boden- und Klimaverhältnisse im betrachteten Gebiet entschieden werden, welchen Beitrag zum Grundwasserschutz Landnutzungssysteme des ökologischen Landbaus leisten können. Auch einzelnen Ökobetrieben steht mit dem vorgeschlagenen Schätzrahmen ein Instrument zur Verfügung, mit dem die langfristige Stickstoffeffizienz aller ackerbaulichen Maßnahmen beurteilt werden kann.
5. Unter einer hypothetischen Bewirtschaftung des am Oberrhein gelegenen Wasserschutzgebietes Weisweil mit praxisüblichen Fruchtfolgen des ökologischen Landbaus wurde mit Hilfe des Schätzrahmens ein Vorwinter-Nmin-Wert von 32 kg N/ha berechnet. Damit wäre das Szenario Ökolandbau am Standort Weisweil mit seiner vergleichsweise geringen Grundwasserneubildungrate als grundwasserschonendes, nicht aber grundwassersanierendes Landnutzungssystem anzusprechen.
6. Der geschätzte Vorwinter-Nmin-Wert von 32 kg N/ha im Szenario Ökolandbau liegt über dem Wert in der Kernsanierungszone im Mittel der Jahre 1996 bis 1998 von 24 kg N/ha und unter dem im übrigen Wasserschutzgebiet Weisweil im gleichen Zeitraum gefundenen Mittelwert von 40 kg N/ha. Das Szenario wäre der SchALVO-Praxis mit herkömmlichen Wasserschutzmaßnahmen überlegen. Um die in der Kernsanierungszone erzielten Erfolge zu erreichen müßte das Szenario Ökolandbau dagegen noch im Sinne des Grundwasserschutzes optimiert werden.
7. Konventionelle Maßnahmen zum Grundwasserschutz, wie sie in der Kernsanierungszone des Wasserschutzgebietes Weisweil durchgeführt werden, sind mit hohen Zusatzkosten wie SchALVO-Ausgleich, Sanierungsausgleich, Intensiv-NID und der Bezahlung von Wasserschutzgebietsberatern verbunden. Der ökologische Landbau dagegen wäre - aufnahmefähige Märkte für Bioprodukte vorausgesetzt - ein Landnutzungssystem, das in den vieharmen bis viehlosen Betrieben der Oberrheinebene auch als kostengünstigeres Instrument für großflächigen Grundwasserschutz eingesetzt werden könnte.

Summary translation

OBJECTIFS
On cherche à optimiser le management de l’azote des exploitations pauvres en (ou sans) animaux en agriculture biologique afin d’améliorer leurs performances économiques et en même temps de réduire encore les risques de lessivage de nitrates vers la nappe phréatique.
Dans le cadre du travail, on s’intéresse également à l’intérêt de convertir l’agriculture de tout un périmètre de captage protégé à l’agriculture biologique pour améliorer la qualité de l’eau souterraine.
METHODES
Il a été tout d’abord exploité les données disponibles sur la région d’étude. On a de plus travaillé sur la base de données enquêtées et enregistrées sur 10 exploitations badoises et six exploitations alsaciennes au niveau des importations et des exportations, des conditions agro-climatiques, du travail du sol, de la fertilisation et des rendements, puis on a établi des bilans à l’échelle de l‘exploitation pour les principaux éléments fertilisants que sont l’azote, le phosphore et le potassium.
Dans des essais réalisés en accompagnement dans le cadre du projet, on a pu testé l’effet des cultures intermédiaires et des apports de fertilisants organiques sur les rendements des cultures suivantes et la dynamique de l’azote du sol. Les pertes en nitrates ont été calculées pour une rotation type et pour deux périodes hivernales différentes. A partir de l’exploitation systématique des sources bibliographiques et des résultats obtenus dans les essais conduits dans le cadre du projet, il a été réalisé une grille d’estimation des valeurs moyennes de reliquats d’azote minéral. Cette grille est utilisée dans l’exemple du périmètre de captage protégé de Weisweil. Le scénario de la conversion du périmètre protégé à l’agriculture biologique est comparé au train de mesures mis en place pour la réduction de la teneur en nitrates de la nappe.
RESULTATS
1. Malgré des conditions naturelles voisines, l’agriculture biologique est plus ou moins développée dans les régions Bade-Sud (D), Alsace (F) et la Suisse du nord-ouest. Ces différences s’expliquent principalement par :
· la part des surfaces exploitées en agriculture biologique (CH>D>F)
· le degré de soutien étatique par l’intermédiaire de primes (CH>D>F)
· et la différence de prix entre les produits bio et les conventionnels (D>F>CH)
2. Si le bilan en azote à l’échelle de l’exploitation est équilibré en règle générale pour les exploitations badoises, on a par contre mis en évidence des soldes positifs des bilans des explications alsaciennes d’environ 80 kg N/ha. Il est urgent que ces exploitations qui ont recours régulièrement à l’importation d’engrais organiques révisent leur pratiques de fertilisation.
3. Dans les résultats des essais conduits suivant une rotation en agriculture biologique sans animaux, il a été observé (en moyenne des variantes testées et des deux années d’étude) un lessivage en azote en dessous des racines de 10 kg N/ha. D’autres auteurs ont trouvé dans les conditions de l’agri-bio des lessivages de 20 à 28 kg N/ha. La faible perte en azote par lessivage enregistrée dans le site de Müllheim (D) est plausible car différentes pratiques positives pour l’environnement ont été mises en œuvre : retournement tardif du couvert Trèfle-Graminée, mise en place systématique de cultures intermédiaires, renoncement à la culture de pomme de terre et de légumes, pas d’emploi de fertilisants organiques et travail du sol seulement en sortie d’hiver ou au printemps.
4. Il a été réalisé une grille d’estimation des valeurs moyennes en reliquats azotés à l’entrée d’hiver en conditions d’agriculture biologique en fonction des cultures et des techniques culturales. Grâce à cette base de références, on peut estimer les valeurs de reliquats azotés qui s’établissent à l’entrée de l‘hiver en conditions d’agriculture biologique en moyenne de plusieurs années et pour une grande région. Pour une région considérée, en tenant compte des conditions agro- climatiques et en prenant pour base la grille d’estimation des valeurs de reliquats azotés, on peut évaluer quelle serait la contribution d’un système de production biologique pour la protection de la qualité de l’eau souterraine. La grille représente aussi un outil au service des exploitations qui peuvent individuellement évaluer les effets à long terme de leurs techniques culturales sur l‘efficience de l’azote dans leur système.
5. L’hypothèse d’une conversion à l’agriculture biologique de l’ensemble des exploitations du périmètre de captage protégé de Wesweil (D) en utilisant la grille de références établies, conduit à une valeur de reliquat azoté d’entrée d’hiver de 32 kg N/ha. Le scénario de passage collectif à l’agriculture biologique est donc à considérer comme favorable à la qualité de la nappe mais pas comme un système permettant d‘assainir rapidement l’eau souterraine à cause d’une vitesse de renouvellement de la nappe comparativement plus lente.
6. La valeur estimée de 32 kg N/ha dans le cas du scénario de l’agriculture biologique reste au dessus de la valeur de 24 kg N/ha obtenue en moyenne des années 1996-1998 dans la zone d’assainissement au coeur du périmètre de captage mais au dessous de la valeur de 40 kg N/ha trouvée sur la même période en moyenne dans le périmètre de captage protégé de Weisweil.
Il serait intéressant de faire mieux que les mesures introduites actuellement par SchALVO et de réfléchir aux pratiques qui permettraient au scénario „agriculture biologique“ d’être encore optimisé pour ce qui est de la protection de l’eau et d’atteindre ainsi les résultats obtenus dans les zones d’assainissement.
7. Les mesures conventionnelles de protection de l’eau souterraine qui sont conduites dans les zones d’assainissements des périmètres de captage protégés, telle celle de Weisweil ont un coût élevé : compensations SchALVO, compensations d’assainissement, les coûts de la méthode NID et ceux des conseillers mobilisés. L’agriculture biologique serait au contraire un instrument bon marché de protection à grande échelle de la qualité de l’eau et un système d’exploitation adapté pour les exploitations sans élevage de la plaine rhénane, à la condition que le marché existe réellement pour les produits biologiques.

EPrint Type:Report
Keywords:Stickstoff Nmin Soja Zwischenfrucht Stickstoffauswaschung Nährstoffbilanz viehlos Grundwasserschutz Kleegras Winterweizen Winterroggen Körnererbsen Sonnenblumen Sommergerste Südbaden Elsass Rheinebene
Subjects: Soil > Nutrient turnover
Crop husbandry > Production systems > Cereals, pulses and oilseeds
Research affiliation: Germany > Federal States > Baden-Württemberg > Landesanstalt Pflanzenbau > IFUL
France > ITADA - Institut Transfrontalier d’Application et de Développement Agronomique
Related Links:http://www.itada.org
Deposited By: Recknagel, Jürgen
ID Code:2439
Deposited On:29 Mar 2004
Last Modified:12 Apr 2010 07:29
Document Language:German - Deutsch
Status:Published
Refereed:Peer-reviewed and accepted
Additional Publishing Information:französische Fassung siehe www.itada.org

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