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Entwicklung nitrifikationshemmender und klimaresilienter Anbausysteme mit Futterleguminosen

Schmidtke, Knut and Tröber, Florian (2024) Entwicklung nitrifikationshemmender und klimaresilienter Anbausysteme mit Futterleguminosen. Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH), D-Dresden .

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[thumbnail of Praxismerkblatt] PDF - German/Deutsch (Praxismerkblatt)
1MB


Summary in the original language of the document

In den Jahren 2019 bis 2022 wurden an zwei Standorten in Sachsen, Struppen mit lehmig schluffigen Boden und Caßlau mit sandigem Boden, Untersuchungen zur Ertragsbildung, symbiotischen N2-Fixierleistung, Vorrat an pflanzenverfügbarem Nitrat- und Ammoniumstickstoff im Boden von Reinsaaten und Gemengen aus Rotklee, Welschem Weidelgras und Spitzwegerich durchgeführt. Die überjährig angebauten Futterbestände wurden an beiden Standorten in einer Verdrängungsserie nach de Wit in Form von Gemengen aus zwei Arten und relativen Saatanteilen zur jeweiligen Reinsaat von
25% zu 75%, 50% zu 50% sowie 75% zu 25% im Vergleich zu den jeweiligen Reinsaaten in einer faktoriellen, randomisierten Feldversuchsanlage mit 4 Wiederholungen geprüft. Erfasst wurde auch der Aucubingehalt in Spross und Wurzel des Spitzwegerichs aus Rein- und Gemengesaat. Die
Futterbestände wurden nach 14-monatiger Wachstumsdauer im Oktober mit dem Pflug umgebrochen und Winterweizen als Folgekultur nachgebaut. Unter Winterweizen wurde der Vorrat an pflanzenverfügbarem Nitrat- und Ammoniumstickstoff im Boden sowie die Ertragsbildung und N-Aufnahme des Winterweizens zu meheren Terminen in der Vegetationsperiode erfasst. Vor Umbruch der Futterbestände wurden zum letzten Schnittermin die Bestände, wie zu den vorherigen
Nutzungsterminen, beerntet und das Schnittgut abgefahren oder das Schnittgut auf der Fläche als Mulchmaterial belassen und eingearbeitet. Die Untersuchungen wurden ergänzt durch die Nitrat- und Ammoniumfreisetzung im Boden im Verlauf einer Inkubation bei 20°C über 112 Tage ohne und nach Zugabe von unterschiedlich hohen N-Mengen in Form von Spross- und Wurzelmasse der drei im Feld gewachsenen Pflanzenarten. Übergeordnetes Ziel war es zu prüfen, inwieweit Spitzwegerich eine höhere Resilienz gegenüber trockenen Phasen im Sommer als Welsches Weidelgras im Gemenge mit Rotklee aufweist und Spitzwegerich auch im Feld zu einer Hemmung der Nitrifikation im Boden führt,
so dass Nitratstickstoff in geringerem Maße bzw. verzögert im Boden freigesetzt wird, um die Auswaschung an Nitratstickstoff im Vergleich zu einem Gemenge mit Welschem Weidelgras und Rotklee nach Umbruch der Bestände zu verringern. Auf tiefgründig durchwurzelbarem Boden erwies sich der Spitzwegerich aufgrund seines tiefer in den
Boden reichenden Wurzelsystems als trockenresilienter als das Welsche Weidelgras im Gemenge mit Rottklee. Dieses führte dann zu entsprechend höheren Ertragsleistungen des Rotklee-Spitzwegerichgemenges im Vergleich zum Gemenge aus Rotklee mit Welschem Weidelgras. Welsches Weidelgras zeigte sich allerdings unter diesen Standortbedingungen als ertragsstärker im ersten Aufwuchs im Frühjahr, so dass die Jahresschnittguterträge der entsprechenden Gemenge sich nicht wesentlich unterschieden. Optimale Gesamtertragsleistungen ließen sich mit relativen Saatanteilen des Spitzwegerich von etwa 30% der Reinsaatstärke im Gemenge mit Rotklee erzielen. Beim
Gemengepartner Welsches Weidelgras waren ebenfalls Höchsterträge mit realiven Saatanteilen von etwa 30% gegeben. Auf dem Standort Caßlau mit sandigen Bodenbedingungen und einer maximalen Durchwurzelbarkeit des Boden von 60 bis 80 cm (bedingt durch eine Schicht aus Grobsand und Kies), waren in vielen Fällen die Gemenge aus Rotklee mit Welschem Weidelgras ertragstärker als die
entsprechenden Gemenge mit Spitzwegerich. In der Tendenz konnten im Gemenge mit Spitzwegerich aber höhere symbiotische N2-Fixierleistungen der Gemenge mit Rotklee ermittelt werden. Während im Laborbebrütungsversuch deutlich nachgewiesen werden konnte, dass insbesondere die in der
Sprossmassse des Spitzwegerichs enthaltenen Mengen an Aucubin zu einer Hemmung der Nitrifikation führte, konnte dieses im Feld nur in der Tendenz nachgewiesen werden. Spitzwegerich im Gemenge mit Rotklee stellte sich als nicht nachteilig im Vergleich zu Welschem Weidelgras hinsichtlich des Vorfruchtwertes zu Winterweizen heraus, in einigen Fällen war auch ein höherer Vorfruchtwert der Gemenge mit Spitzwegerich festzustellen. Spitzwegerich führte im Gemenge, vor allem aber in Reinsaat nach 14-monatiger Wachstumszeit zu geringeren Restnitratgehalten im Boden. Nach Umbruch von Beständen mit Spitzwegerich (Reinsaat sowie Gemenge mit Rotklee) waren zudem unter der Folgefrucht Winterweizen geringere Nitratausträge durch Auswaschung festzustellen als nach Umbruch entsprechender Bestände mit Welschem Weidelgras. Spitzwegerich erwies sich auf tiefgründig durchwurzelbarem Boden somit als klimaresilienter als Welsches Weidelgras und trug gleichzeitig auf allen geprüften Standorten zu einer Verminderung der Nitratausträge durch Auswaschung bei.


Summary translation

In the years 2019 to 2022, studies on yield formation, symbiotic N2 fixation performance, stocks of plant-
available nitrate and ammonium nitrogen in the soil of pure seeds and mixtures of red clover, italian ryegrass and ribwort plantain were carried out at two locations in Saxony, Struppen with loamy silty soil and Caßlau with sandy soil. The perennial forage crops were tested at both sites in a replacement series according to de Wit in the form of mixtures of two species and relative seed proportions to the respective pure seeds of 25% to 75%, 50% to 50% and 75% to 25% in comparison to the respective pure seeds in a factorial, randomized field trial with 4 replicates. The aucubin content in the shoots and roots of ribwort
plantain from pure and mixed seed was also recorded. After 14 months of growth, the forage crops were plowed in October and winter wheat was grown as a subsequent crop. Under winter wheat, the supply of plant-available nitrate and ammonium nitrogen in the soil as well as the yield formation and N uptake of the winter wheat were recorded at several dates during the vegetation period. Before plowing the forage stands, the stands were harvested on the last cutting date, as on the previous utilization dates, and the cuttings were removed or left on the field as mulch and worked in. The investigations were supplemented by the release of nitrate and ammonium in the soil in the course of
incubation at 20°C for 112 days without and after the addition of different amounts of N in the form of
shoot and root mass of the three plant species grown in the field. The overall objective was to test the extent to which ribwort plantain has a higher resilience to dry phases in summer than italian ryegrass in a mixture with red clover and to what extent ribwort plantain also leads to an inhibition of nitrification in the soil in the field, so that nitrate nitrogen is released to a lesser extent or with a delay in the soil in order to reduce the leaching of nitrate nitrogen compared to a mixture with italian ryegrass and red clover after ploughing up the crops. On deep-rooted soil, ribwort plantain proved to be more drought-resistant than italian ryegrass in a mixture with red clover due to its root system reaching deeper into the soil. This then led to correspondingly higher yields of the red clover and ribwort plantain mixture compared to the mixture of red clover with italian ryegrass. However, italian ryegrass proved to be higher-yielding in the first spring growth under these site conditions, so that the annual yields of the corresponding mixtures did not differ significantly. Optimum overall yields were achieved with relative seed proportions of ribwort plantain of around 30% of the pure seed rate in the mixture with red clover. The mixture partner italian ryegrass also achieved maximum yields with real seed proportions of around 30%. At the Caßlau site with sandy soil conditions and a maximum rootability of the soil of 60 to 80 cm (due to a layer of coarse sand and gravel), the mixtures of red clover with italian ryegrass were in many cases higher yielding than the corresponding mixtures with ribwort plantain. In general, however, higher symbiotic N2-fixing performance was determined in the mixtures with ribwort plantain than in the mixtures with red clover.
While it was clearly demonstrated in the laboratory incubation experiment that the quantities of aucubin
contained in the shoot mass of ribwort plantain in particular led to an inhibition of nitrification, this could
only be demonstrated as a tendency in the field. Ribwort plantain in mixtures with red clover did not prove to be disadvantageous in comparison with italian ryegrass with regard to the preceding crop value for winter wheat, and in some cases a higher preceding crop value of the mixtures with ribwort plantain was also observed. Ribwort plantain led to lower residual nitrate levels in the soil after 14 months of growth in mixtures, but especially in pure seed. After ploughing up stands with ribwort plantain (pure
sowing as well as mixtures with red clover), lower nitrate losses due to leaching were also observed under the following crop winter wheat than after ploughing up corresponding stands with italian ryegrass. Ribwort plantain thus proved to be more climate-resilient than italian ryegrass on deep-rooted soil and at the same time contributed to a reduction in nitrate leaching on all tested sites.

EPrint Type:Report
Keywords:EPS, FKZ 18EPS016, Klimaschutz, climate protection, Nachhaltigkeit, sustainability, Wasser (Wasserschutz, Wasserhaushalt), water (water protection, water supply system), Klee, clover , Eiweißpflanzen, protein plants, Klimaanpassung, climate change adaptation, Ackerbau, crop production
Agrovoc keywords:
Language
Value
URI
German - Deutsch
UNSPECIFIED
UNSPECIFIED
Subjects: Environmental aspects > Air and water emissions
Research affiliation: Germany > Federal Agency for Agriculture and Food - BLE
Germany > Federal Agency for Agriculture and Food - BLE - Protein Strategy
Germany > University of Applied Science Dresden
Deposited By: Geschäftsstelle Bundesprogramm Ökologischer Landbau, Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)
ID Code:53269
Deposited On:26 Apr 2024 11:59
Last Modified:07 Jun 2024 08:20
Document Language:German/Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Submitted for peer-review but not yet accepted

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