Versuchsergebnisse zur Bewirtschaftungsintensität von Grünland
Auswirkungen unterschiedlicher Stufen der Grünlandextensivierung auf die N-Dynamik

Der Pflanzenbestand am Spitalhof in Kempten (730 m Höhe, 1.290 mm Niederschlag, 7,0 °C Jahresdurchschnittstemperatur, Parabraunerde aus schluffigem Lehm) ist pflanzensoziologisch als natürliche Weidelgras-Weißklee-Weide (Lolio-Cynosuretum) einzuordnen. Die fünf Versuchsvarianten sind in Tabelle 1 beschrieben. Hierbei reicht die Spannweite von vergleichsweise intensiver Schnittnutzung mit kontinuierlicher Gülledüngung (Variante 1) bis hin zur beschleunigten Aushagerung mit fehlender Düngung, jedoch viermaliger Nährstoffabfuhr (Variante 5).

Aus zwei Tiefen (0-10 cm und 10-30 cm) wurden jeweils im Herbst und Frühjahr Bodenproben gezogen und auf ihren Gehalt an Ammonium-N und Nitrat-N untersucht. Die Summe beider Werte ergibt den Gehalt an mineralisiertem Bodenstickstoff (Nmin). Durch die gewählte Vorgehensweise konnten sowohl die Vorräte der beiden N-Fraktionen im Hauptwurzelraum (0-10 cm) bzw. in der darunter liegenden Bodenschicht (10-30 cm) als auch Verlagerungsvorgänge zwischen beiden Tiefen während des Winters dargestellt und Unterschiede im Auswaschungspotenzial diskutiert werden. Über den beschriebenen Versuchszeitraum (1992-2000) lagen pro Variante 16 Einzelbeobachtungen vor, wobei im Zeitraum Herbst 95/Frühjahr 96 keine Beprobung erfolgte. Die statistische Verrechnung erfolgte mit SAS unter Verwendung des SNK-Tests bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 %.

Als erstes stellte sich die Frage, ob die für den gesamten Versuch zutreffende unterbilanzierte N-Düngung über die Jahre hinweg zu einer Abnahme des mittleren mineralischen Stickstoffvorrates und somit zu einer Minderung des Auswaschungspotenziales führte. Diese Entwicklung ist in Abbildung 1 wiedergegeben. Anzumerken ist hierbei, dass die Einzelwerte der Jahre sich aus jeweils 10 Messwerten (5 Varianten und 2 Probenahmetermine) zusammensetzen.

Abbildung 1 zeigt, dass sich im Trend eine geringfügige Abnahme der Nmin-Werte anzudeuten schien. Jedoch war infolge der hohen Schwankungen zwischen den Einzeljahren die Beziehung zwischen der Dauer der Grünlandextensivierung und der Höhe des Nmin-Vorrates im Oberboden nur sehr locker (r = 0,36; nicht signifikant) und bei weitem nicht absicherbar. Ein Korrelationskoeffizient von 0,36 und das daraus resultierende sogenannte Bestimmtheitsmaß (B = r2) von 0,13 bedeuten, dass die in Abbildung 1 beschriebene tendenzielle Abnahme der Nmin-Werte nur zu 13 % auf die Extensivierungsdauer zurückzuführen war, während der Rest (87 %) nicht durch die Regressionsgleichung erklärt werden kann.

Schon daraus deutet sich an, dass im Grünland eine punktuelle Messung des bodenbürtigen Vorrates an mineralischem Stickstoff zur Interpretation des Erfolges von Extensivierungsmaßnahmen gerade in Hinblick auf die Reduzierung von potentiellen Auswaschungsverlusten mit großen Problemen behaftet ist.

Mineralisierter und direkt von den Pflanzenwurzeln aus dem Bodenvorrat aufnehmbarer Stickstoff liegt in Form von Nitrat und Ammonium vor. Während das negativ geladene Nitrat-Ion stark auswaschungsgefährdet ist, wird das positive Ammonium-Ion in der Regel - mit Ausnahme sorptionsschwacher Böden - nicht aus dem oberen Horizont ausgetragen. Tabelle 3 zeigt, dass unter den Wiesen-Parzellen während des Winterhalbjahres erhebliche Mengen an mineralisiertem Stickstoff in einer Tiefe von 0-30 cm gemessen wurden, wobei in diesem Versuch die Ammoniumfraktion etwa das drei- bis vierfache gegenüber der Nitratfraktion betrug. Daraus geht zweierlei hervor: Erstens kommt dem Ammonium bei der N-Dynamik des Grünlandes im Gegensatz zum Ackerbau anscheinend eine weitaus höhere Bedeutung für die Stickstoffaufnahme der Pflanzen zu. Zweitens müssen unter Grünland erhöhte Nmin-Werte nicht zwangsläufig auf ein hohes Auswaschungspotenzial hinweisen. Hohe Werte in der oberen Bodenschicht unter Grünland treten häufig sowohl bei standortgerecht gedüngtem als auch bei reduzierter oder fehlender N-Düngung auf. Diese führt jedoch gerade bei Grünland unter Schnittnutzung nicht direkt zu einem relevant höheren Nitratgehalt des Sickerwassers. Dieser lag in den Untersuchungen von diepolder (2000) bei einem anderen mehrjährigen Versuch auf dem gleichen Standort - trotz Nmin-Werten von teilweise über 100 kg N/ha - nur bei etwa 5-8 mg Nitrat pro Liter im durch Saugkerzen aufgefangenen Bodenwasser, was nur ca. 10-15 % des Grenzwertes für Trinkwasser (50 mg NO3/l) entsprach. Daraus gingen kalkulierte Auswaschungsverluste bei Wiesennutzung von rund 5-7 Kilogramm Stickstoff während des Winterhalbjahres hervor. Auch für die Weidenutzung stellen anger et al. (2002) zwar fest, dass durch extensive Beweidung eine deutliche Verminderung der Nitratausträge gegenüber Intensivweiden erzielt werden kann, welcher den geringen NO3-Verlusten von geschnittenem Grünland nahe kommt. Die Autoren weisen aber auch auf die Problematik der Nmin-Beprobung hinsichtlich einer sicheren Aussage zur Risikoabschätzung der Nitratauswaschung hin.

Erstaunlich, jedoch durchaus im Einklang mit Untersuchungen an einem anderen Standort (diepolder und jakob, 2003) ist, dass die Vorräte an mineralischem Stickstoff trotz differenzierter Düngung nur relativ wenig reagierten. So ließen sich beim Nmin-Gehalt im Oberboden nur die völlig ungedüngten Varianten 4 und 5 von den gedüngten Parzellen (Varianten 1, 2 und 3) signifikant unterscheiden. Die Differenz war mit 10-22 kg N/ha jedoch gering. Hierbei setzen sich die in Tabelle 3 dargestellten Mittelwerte aus je 16 Einzelbeobachtungen (8 Jahre, Herbst- und Frühjahrsbeprobung) zusammen.

Dieses Ergebnis ist umso interessanter, wenn man bedenkt, dass auch zwischen den gedüngten Varianten deutliche Unterschiede in der Düngung und im N-Saldo zu verzeichnen waren, jedoch deren Nmin-Gehalte nahezu identisch waren.

Somit ließ sich in diesem Versuch keine eindeutige Beziehung des Vorrates an mineralisiertem Stickstoff während der Wintermonate zur Höhe der Düngung, noch zur Höhe der N-Abfuhr des Erntegutes bzw. zu den daraus errechneten N-Salden ableiten. Dies ist in Abbildung 2 dargestellt.

Gegenüber der Herbstbeprobung lagen im Frühjahr im Oberboden (0-30 cm) die Nmin-Gehalte um 10-21 kg N/ha niedriger (siehe Tabelle 4 ).

Auffallend ist, dass in der Abnahme des mineralisierten Stickstoffes während der Wintermonate zwar geringfügige Differenzen zwischen ungedüngten (10-12 kg N/ha) und gedüngten Parzellen (17-21 kg N/ha) bestanden, sich jedoch keine eindeutige Beziehung zur Höhe der N-Düngung bzw. des N-Saldos abzeichnete. Die Frage war nun, ob bei den beiden Beprobungstiefen Unterschiede bei einzelnen N-Fraktionen oder Verlagerungsvorgängen festgestellt werden konnten. Dies ist exemplarisch in Abbildung 3 für drei Varianten (1, 3 und 5) dargestellt, bei welchen der Nmin-Gehalt in 0-30 cm Tiefe vom Herbst bis zum Frühjahr um 17, 21 und 12 kg N/ha abnahm.

Hierbei lässt sich erkennen, dass die Verringerung vor allem auf eine Reduktion des Ammonium-Stickstoffs im Hauptwurzelraum zurückzuführen war. Eine Verlagerung des (geringeren) Nitratvorrates in die darunter liegende Bodenschicht war hingegen nicht zu ersehen. Dies lässt den Schluss zu, dass unter den Standortbedingungen für die N-Dynamik weniger Verlagerungsprozesse eine Rolle gespielt haben dürften, hingegen die Minderung des mineralisierten Stickstoffes vom Herbst bis ins Frühjahr vermutlich auf eine N-Einlagerung in den Humus bzw. in die unter- und oberirdische Biomasse zurückzuführen sein dürfte.