Versuchsergebnisse und Praxisbeobachtungen
Die "Weiherwiese": der älteste Grünlandversuch Bayerns

In Tabelle 1 ist eine kurze Standortbeschreibung aufgeführt. Aus Tabelle 2 wird die jeweilige Düngungsart und Düngermenge der einzelnen Varianten ersichtlich. Wie man anhand Tabelle 2 und - kurz zusammengefasst - anhand Tabelle 3 erkennt, lassen sich die 22 Versuchsglieder, von denen 18 ausschließlich mineralisch gedüngt sind, systematisch in drei große Gruppen (NPK-, Zweinährstoff- und Einnährstoffdüngung) und in sechs verschiedene Düngungsstrategien einordnen. Diese erhöhen sich auf insgesamt acht, wenn man noch die Form der Düngung berücksichtigt.
In Tabelle 4 sind die wichtigsten Versuchsergebnisse dargestellt. Sie wurden aus den beiden ungekalkten Wiederholungen ermittelt. Auf einige Ergebnisse der gekalkten Varianten wird kurz am Ende des Beitrages eingegangen.

Die mittlere Ertragsleistung im Zeitraum 1985-2001 variierte bei unterschiedlichen Pflanzenbeständen zwischen weniger als 50 dt TM/ha bei NP-Mangelsituationen bis über 100 dt TM/ha bei mineralischer oder organisch/mineralischer Volldüngung. Bei der Interpretation der Ertragswerte von Tabelle 4 muss hinzugefügt werden, dass aufgrund der geringen Anzahl an Wiederholungen (2) und natürlicher Jahrgangsunterschiede die Grenze der statistischen Absicherbarkeit bei ca. 15 dt TM/ha lag und unter Annahme einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 % in etwa drei- bis viermal so hoch als bei den sonst üblichen Grünlandversuchen mit vier Wiederholungen anzusetzen war.

Die höchsten Erträge von 97 bis 108 dt TM/ha wurden unter den mineralischen NPK-Parzellen (Vgl. 7, 8 und 17 bis 22) sowie den Jauchevarianten mit ergänzender P-Düngung (Vgl. 3 und 4) erzielt.

Trotz fehlender N-Düngung betrug bei den beiden PK-Varianten (Vgl. 15 und 16) die Ertragsleistung noch 80 bzw. 93 dt TM/ha, wobei die fehlenden Stickstoffgaben durch den hohen Leguminosenanteil von 30 % weitgehend abgefangen werden konnten. Im Falle der höheren PK-Düngungsstufe (Vgl. 16) mit 100 kg P2O5 und 210 kg K2O pro Hektar und Jahr wurden bereits 86 % vom Maximalertrag (Vgl. 4 und 18) erreicht. Anzumerken ist ferner, dass bei den beiden PK-Varianten die N-Nachlieferung in einer Größenordnung von 160-170 kg N/ha lag und damit die Leistungsfähigkeit des Systems Boden-Leguminosen für die Stickstoffversorgung des Grünlandes verdeutlicht.

Die übrigen Ein- und Zweinährstoffvarianten wiesen dagegen nur Erträge im Bereich zwischen 40 und 85 dt TM/ha auf. Sie lagen bei NK-Düngung (Vgl. 1, 2, 5 und 6) im Bereich zwischen rund 70-85 dt TM/ha, bei NP-Düngung (Vgl. 11 und 12) bei ca. 70 dt TM/ha und verminderten sich bei ausschließlicher N-Zufuhr (Vgl. 9 und 10) auf etwa 60-65 dt TM/ha. Bei reiner Kalidüngung (Vgl. 13 und 14) sanken die Erträge hingegen auf ca. 40-45 dt TM/ha ab.

Sehr schön ließ sich das Prinzip der „Minimumtonne nach Liebig" bzw. das „Gesetz vom Optimum nach Liebscher" (siehe Lütke Entrup und Oehmichen, 2000) nachvollziehen, da sich bei erhöhter Zufuhr einzelner Nährstoffe oft kein tendenzieller Ertragszuwachs – manchmal sogar ein leichter Minderertrag - abzeichnete. Auffallend war auch die Abnahme der N-Bereitstellung durch Boden und Klee, welche im Extremfall von 170 auf knapp 80 kg N/ha absank.

Der Grund für die niedrigen Erträge der letztgenannten Varianten ist auch in den niedrigen Phosphat- und Kaligehalten des Bodens zu sehen. Die Ergebnisse der Standardbodenuntersuchung an P2O5 und K2O zeigten im Durchschnitt über die Jahre für die jeweils nicht gedüngten Nährstoffe lediglich Gehalte im Bereich zwischen 3 und 8 mg/100 g Boden und sind somit als ein begrenzender Faktor anzunehmen.

Durch einseitige Düngung und niedrige Entzüge war auf einigen dieser Varianten zudem eine bedenkliche Anreicherung des jeweils gedüngten Nährstoffs festzustellen. Hierbei sind vor allem die extrem hohen Kaligehalte von 42 bis 90 mg K2O/100 g Boden in den Kalivarianten (Vgl. 13 und 14) und den Jauchevarianten (Vgl. 1 und 2) zu nennen.

Aber auch unter einigen Volldüngungsstrategien finden sich Nährstoffanreicherungen, die nach guter fachlicher Praxis nicht vertretbar sind. Die mit 66 m3/ha stärker gedüngte der beiden Jauchevarianten mit ergänzender Phosphatdüngung (Vgl. 4), die einer Volldüngung mit einer Kalizufuhr von durchschnittlich 560 kg K2O/ha und Jahr gleichkommt, fällt nicht nur durch ihr sehr hohes Ertragsniveau, sondern auch durch sehr hohe Kaligehalte (41 mg K2O/100 g Boden) auf.

Noch stärker sticht die mineralische NPK-Düngung unter Verwendung von schwefelsaurem Ammoniak (Vgl. 21) durch extreme Phosphatgehalte (50 mg P2O5/100 g Boden) und einen pH-Wert von 3,9 negativ heraus.

Unter den meisten Versuchsgliedern, die jährlich 100 kg P2O5/ha erhielten, ergaben sich zwar keine bedenklichen Phosphatkonzentrationen im Boden, allerdings wiesen alle diese Versuchsglieder über den beobachteten Zeitraum steigende Phosphatgehalte im Boden auf und waren in diesen Fällen das Resultat einer überbilanzierten P-Zufuhr.

Aufgrund der kalkliefernden Wirkung des verwendeten Phosphatdüngers (Thomasphosphat) waren bei einer Aufwandmenge von 100 kg P2O5/ha zudem meist deutlich steigende pH-Werte (ca. 0,4 - 0,8 Einheiten in 17 Jahren) feststellbar. Bei fehlender Zufuhr von Thomasphosphat deuteten sich stärkere Schwankungen der pH-Werte im Zeitverlauf an, wobei jedoch insgesamt meist kein signifikanter Trend zu fallenden pH-Werten im Untersuchungszeitraum 1985-2002 erkennbar war.

Für den sandig-lehmigen Boden der „Weiherwiese" sollte der optimale pH-Wert nicht unter ca. 5,5 liegen (LfL, 2003). Viele Düngungsstrategien erreichten jedoch diesen Kalkzustand nicht, vielmehr erreichte der Grad der Bodenversauerung bei einseitiger Düngung häufig auch Werte von deutlich unter 5,0 pH-Einheiten (Vgl. 5, 6, 13, 14 und 21).

Erkennbar - jedoch hier nicht explizit dargestellt - waren die ausgeprägt logarithmischen Tiefenverläufe der Gehalte an Gesamtstickstoff, Gesamtphosphat, CAL-Phosphat und auch CAL-Kali. Für das Gesamtkali traf dies dagegen nicht zu.

Ein Bezug zwischen dem Tiefenverlauf des Gesamtstickstoffgehaltes und dem Stickstoffsaldo war anhand der Weiherwiese nicht festzustellen. Dies bestätigt Untersuchungen von Diepolder und Schröpel (2003) an einem Grünlandstandort in einem anderen Naturraum Bayerns, aus denen ebenfalls trotz langjährig deutlich unterschiedlicher N-Salden keine Differenzierung der Tiefenverläufe zu ersehen war.

Während zwischen dem pH-Wert und dem Humusgehalt unter 10 cm Bodentiefe bei der Weiherwiese kein Zusammenhang erkennbar war, ließ sich im Gegensatz dazu für die obersten zwei Zentimeter ein sehr enger Einfluss des pH-Wertes auf den Gehalt an organischem Kohlenstoff ableiten. Aufgrund der sehr engen Beziehung zwischen Kohlenstoff und Stickstoff (C/N ca. 9-10 bei r2 > 0,9) war somit der Gesamtstickstoffgehalt zumindest in diesem Bereich ebenfalls deutlich vom pH-Wert beeinflusst. Niedrige pH-Werte in der obersten Bodenschicht führten zu hohen Gehalten an organisch gebundenem Kohlenstoff und Gesamtstickstoff. Dies dürfte seine Ursache in einer verminderten biologischen Aktivität unter sauerem Milieu und einer daraus resultierenden niedrigeren Abbaurate der organischen Substanz haben, welche zu einer Humusanreicherung führte (Scheffer/Schachtschabel, 1982). Erkennbar waren jedoch in Fällen gleicher Düngung auch voneinander abweichende Humusgehalte zwischen den einzelnen Wiederholungen, woraus der Einfluss des Standortes (z.B. Grundwasserbeeinflussung) selbst auf den Humusgehalt hervorgeht.

Für Phosphat und für Kali zeigten die Tiefenverläufe dagegen deutliche saldobedingte Einflüsse, die in den obersten zwei Zentimetern am größten ausfielen und mit zunehmender Bodentiefe abnahmen. Daraus lässt sich für die Praxis allgemein die Notwendigkeit ableiten, bei der Probenahme im Rahmen der Standardbodenuntersuchung die Probenahmetiefe genau einzuhalten. Zu flach entnommene Proben täuschen höhere, zu tief entnommene Proben niedrigere Nährstoffgehalte vor.

Der Einfluss unterschiedlicher Phosphatsalden beschränkte sich bezüglich der (pflanzenverfügbaren) CAL-Phosphatgehalte etwa auf die obersten 15 cm und ist vermutlich mit der geringen Mobilität dieses Nährstoffs zu begründen. Auch im Hinblick auf das Gesamtphosphat lag ein saldobedingter Einfluss hauptsächlich in den obersten 15 cm vor. Allerdings waren daneben leichte Gehaltsunterschiede bis in eine Bodentiefe von 50 cm festzustellen, die außerhalb des Messfehlerbereiches liegen, aber im Detail nicht vollständig erklärt werden können.

Im Gegensatz zum Phosphat waren die saldobedingten Unterschiede der CAL-Kaligehalte bis in 50 cm Tiefe und diejenigen der Gesamtkaligehalte bis in etwa 35 cm nachvollziehbar, wobei die Mobilität des Kaliums diese tiefer in den Boden reichende Beeinflussung erklärt.

Je nach Düngungsstrategie wurden im Mittel der Jahre zwischen 19 und 34 Pflanzenarten beobachtet. Unter der stärker gedüngten Jauchevariante mit zusätzlicher Phosphatgabe (Vgl. 4) lag dabei die geringste Artenvielfalt vor. Zudem sank hier im Beobachtungszeitraum die Zahl von 26 Arten im Jahr 1978 infolge der intensiven Düngung auf 16 Arten im Jahr 2000 weiter ab. Volldüngung mit schwefelsaurem Ammoniak als Stickstoffkomponente (Vgl. 21) führte bei extremer Bodenversauerung ebenfalls zu einem eher artenarmen Bestand (22 Arten). Floristisch reichere Bestände mit 30 und mehr Arten fanden sich dagegen in den unterschiedlichsten Varianten.

Allgemein zeichnete sich jedoch ab, dass extrem einseitige Düngung zu einer merklichen Änderung der Artenzahl führen kann. So reduzierte sich neben den oben erwähnten Beispielen auch beim Versuchsglied 13 mit jahrzehntelanger Kalidüngung die Artenzahl während rund 20 Jahren von 37 auf 25. Andererseits wies bei der NP-Variante 12 eine Zunahme um bis zu neun Arten darauf hin, dass ein bereits durch einseitige Düngung geschwächter Bestand neuen Arten eine Gelegenheit zur Etablierung gibt.

Definiert man gemeinhin einen „idealen Bestand im Wirtschaftsgrünland" als zu 60-80 % aus Gräsern und je 10-20 % aus Kräutern und Leguminosen zusammengesetzt, so fielen einige Varianten deutlich aus diesem Rahmen. Sehr gräserarm und kräuterdominiert waren die Parzellen mit alleiniger K-Düngung (Vgl. 13 und 14), also extremem NP-Mangel. Ebenfalls überdurchschnittliche Kräuteranteile zeigten Varianten mit P-Mangel, jedoch gegebener NK-Zufuhr (Vgl. 1, 2, 5 und 6). Die Tatsache, dass die fehlende Stickstoffdüngung unter den PK-Varianten (Vgl. 15 und 16) nur zu leichten Ertragseinbußen führte, erklärt sich über deren hohen Leguminosenanteile von etwa 30 %. Diese gewährleisteten über eine N-Fixierung aus der Bodenluft eine Stickstoffversorgung des Bestandes, die neben der Volldüngung ebenfalls relativ hohe Erträge ermöglichte. Allerdings erwiesen sich die hohen Leguminosenanteile vor allem aufgrund schwankender Weißkleeanteile nicht als konstant, sondern unterlagen starken Jahresschwankungen, die auch als Kleezyklus bezeichnet werden. Überdurchschnittliche Gräseranteile von teilweise über 80 % im ersten Aufwuchs erreichten Versuchsglieder mit NP-Düngung (Vgl. 11) oder mineralischer NPK-Düngung (Vgl. 7, 8, 17 bis 22), wobei der Einsatz von physiologisch saurem Dünger (Vgl. 21 und 22) den Gräseranteil noch mehr in die Höhe trieb.

Zeigten alle Parzellen mehr oder weniger stark schwankende Bestandeszusammensetzungen im Zeitverlauf, so schien sich diese Dynamik bei extremen Düngungsstrategien noch zu verstärken, was sich anhand des Auftretens und der ausgeprägten Dynamik der Zittergrassegge (Carex brizoides) ab Ende der 70er Jahre in den NP-Varianten 11 und 12 zu bestätigen schien (siehe auch Tabelle 6 ).

Ganz eindeutig jedoch ergaben die Varianten der „Weiherwiese" ein lehrbuchartiges Musterbeispiel, wie sehr sich die Bewirtschaftungsform - in diesem Falle der Faktor „Düngung" - auf die Bestandeszusammensetzung im Grünland auswirken kann. Beispiele hierfür können der Tabelle 5 und der Tabelle 6 entnommen werden. Hingewiesen sei, dass in Tabelle 6 bei den Ein- und Zweinährstoffvarianten jeweils der Mittelwert aus zwei Versuchsgliedern mit unterschiedlicher Düngungsintensität gebildet wurde. Dies schien zur Bereinigung zufälliger Effekte deswegen angebracht, da die Bestandesaufnahmen nur von einer Wiederholung durchgeführt wurden und die Bestände im Vergleich im Untersuchungszeitraum starken Schwankungen unterlagen. Hingewiesen sei auch darauf, dass in den Tabellen nur diejenigen Arten namentlich genannt sind, die unter mindestens einer der aufgeführten Düngungsstrategien im Mittel über 5 % im Bestand erreichten. In den Tabellen ist ferner ein Anteil von 5 % und mehr fett hervorgehoben.

Berechnet man die mittlere Futterwertzahl von Grünlandbeständen aus den Anteilen der Einzelarten und deren Futterwertzahlen nach Klapp, so lässt sich schnell ein vergleichender Überblick über den botanischen Futterwert der Pflanzengesellschaften verschiedener Standorte oder - wie im vorliegenden Fall - unterschiedlicher Düngungsvarianten ableiten. Hierbei stellt eine mittlere Futterwertzahl von 8 das (theoretisch) absolute Maximum dar und würde in der Praxis bedeuten, dass in einer Parzelle nur Deutsches Weidelgras, Wiesenrispe, Wiesenlieschgras, Wiesenschwingel und Weißklee vorkommen. Futterwertzahlen von etwa 7,0 und darüber weisen daher auf sehr leistungsfähige Bestände im Intensiv-Grünland hin, während obergrasreiche - durchaus hochwertige - Wiesen diese Größenordnung kaum annähernd erreichen.

Während sich auf der „Weiherwiese" unter Volldüngung und auch unter PK-Düngung hochwertige Pflanzenbestände durchgesetzt hatten (Futterwertzahlen zwischen ca. 6,0 und 6,5), zeigten die übrigen Ein- und Zweinährstoffvarianten - aus Sicht der Tierernährung - Bestände von niedriger botanischer Qualität auf (Futterwertzahl zwischen 4,7 und 5,5). Diese Pflanzenbestände unterscheiden sich im Einzelnen stark voneinander (siehe Tabelle 6 ) und sind auf die jeweils vorliegenden Extremsituation deutlich angepasst.

Die Laborergebnisse weisen für die Pflanzenbestände der NPK-Varianten im Vergleich zu den übrigen Parzellen etwas niedrigere Energie- und Rohproteingehalte sowie höhere Rohfasergehalte aus (siehe Tabelle 4 , rechts). Als Gründe hierfür sind neben einem etwas weiter fortgeschrittenen Reifestadium zum Erntezeitpunkt und einem „Verdünnungseffekt" bei hohem Ertragsniveau die verhältnismäßig hohen Gräseranteile anzunehmen. Die prozentuale Verteilung des Jahresertrages war ebenfalls vom Pflanzenbestand abhängig. Im Vergleich der Pflanzenbestände der mineralischen NPK-Varianten ergaben sich mit steigenden Gräseranteilen höhere prozentuale Anteile des ersten und niedrigere des zweiten Schnittes am TM-Jahresertrag. Die kräuterreichen Kalivarianten erlangten dagegen über ein Drittel ihres Jahresertrags mit dem zweiten Aufwuchs.

Die in Tabelle 4 (rechte Spalte) aufgeführten Parameter zeigen allesamt, dass die erzielte Futterqualität nicht mehr den heutigen Anforderungen einer intensiven Grünlandwirtschaft zur Erzielung einer grundfutterbasierten Ration für hochleistende Milchkühe entspricht. Die in der Regel hohen Rohfasergehalte und damit verbundenen niedrigen Energiedichten erklären sich durch die obergrasreichen Bestände in Verbindung mit einer dreimaligen Nutzungsfrequenz bei spätem ersten Schnitt, welcher erst gegen Mitte Juni genommen wurde. Die „Weiherwiese" ist somit nicht nur in Bezug auf viele Düngungsvarianten, sondern generell auch vom Schnittregime her gesehen als „Extensivgrünland-Versuch" zu bezeichnen.

Die pH-Werte wurden auf saureren Parzellen durch Kalkung in größerem Maße angehoben als auf denjenigen, welche schon vor der Kalkung höhere pH-Werte aufwiesen.

Die einmalige Kalkung 1986 führte vor allem bei den Versuchsgliedern, die Phosphatmangel und niedrige pH-Werte aufwiesen, in der Tendenz zu einem leichten Mehrertrag in der Größenordnung von etwa 3-5 dt TM/ha im Durchschnitt der Jahre 1986-2001. Dieser Ertragszuwachs erhöhte sich bei den Parzellen mit reiner K-Düngung (Vgl. 13 und 14) auf rund 17-25 dt TM/ha. Die Varianten, die bereits über eine Thomasphosphatgabe eine jährliche indirekte Kalkung erhielten, reagierten dagegen eher mit geringeren (-1 bis -9 dt TM/ha) Erträgen. Allerdings können diese Effekte nicht im Einzelnen statistisch abgesichert werden und lagen in der Regel weit unterhalb der Signifikanzgrenze des Versuches.

Kalkungsbedingte Bestandesveränderungen konnten aufgrund unterschiedlicher Ausgangsbestände zwischen einzelnen Wiederholungen vor der Kalkgabe und den generell im Versuch aufgetretenen Jahresschwankungen in der Bestandeszusammensetzung ebenfalls nicht mit völliger Sicherheit abgeleitet werden. Tendenziell deutete sich aber in einigen Varianten (z.B. Jauche, mineralisch NK, N, K - siehe auch Tabelle 6 ) eine Abnahme an Rotem Straußgras (Agrostis tenuis) und Ruchgras (Anthoxanthum odoratum) an, während andererseits als Folge der Kalkung auf bestimmten Parzellen (Jauche plus P, mineralisch NK) eine Zunahme von Wolligem Honiggras (Holcus lanatus) und Bärenklau (Heracleum sphondylium) beobachtet wurde, wobei zufällige Standorteinflüsse auch hier nicht ausgeschlossen werden konnten.