Agrar forschung schweiz 2 0 1 0
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H e f t
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Agroscope | BLW | SHL | AGRIDEA | ETH Zürich
O k t o b e r
Umwelt
urze Flugdistanzen zwischen Nist- und Nahrungshabitaten fördern eine reiche K Wildbienenfauna Seite 360
Nutztiere
Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von konserviertem Raufutter
Pflanzenbau
Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung
Seite 366
Seite 378
Inhalt Oktober 2010 | Heft 10 Weibchen der Natterkopf-Mauerbiene (Hoplitis adunca) am Pollensammeln auf Natterkopf (Echium vulgare). Wildbienen haben als unverzichtbare Bestäuber von Wild- und Kulturpflanzen einen hohen ökologischen und ökonomischen Nutzen. Rund die Hälfte der 600 Wildbienenarten der Schweiz ist jedoch gefährdet. (Foto: Albert Krebs, Winterthur)
Impressum Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse ist die Zeitschrift der landwirtschaftlichen Forschung von Agroscope und ihren Partnern. Die Zeitschrift erscheint auf Deutsch und Französisch. Sie richtet sich an Fachpersonen aus Forschung, Industrie, Lehre, Beratung und Politik, an kantonale und eidgenössische Ämter und weitere Fachinteressierte. Herausgeberin Agroscope Partner b Agroscope (Forschungsanstalten Agroscope Changins-Wädenswil ACW; Agroscope Liebefeld-Posieux ALP und Schweizerisches Nationalgestüt SNG; Agroscope Reckenholz-Tänikon ART) b Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern b Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft SHL, Zollikofen b Beratungszentralen AGRIDEA, Lindau und Lausanne b Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Departement Agrar- und Lebensmittelwissenschaften
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Editorial
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Umwelt Kurze Flugdistanzen zwischen Nist- und
Nahrungshabitaten fördern eine reiche Wildbienenfauna Antonia Zurbuchen, Andreas Müller und Silvia Dorn Nutztiere 366 Fettgehalt und Fettsäurezusammen
setzung von konserviertem Raufutter Yves Arrigo Umwelt 372 Aquatische Risikobewertung von
Pflanzenschutzmitteln Katja Knauer, Stefanie Knauert, Olivier Felix und Eva Reinhard Pflanzenbau 378 Verbesserung der Stickstoffeffizienz von
Gülle durch Aufbereitung
Redaktion Andrea Leuenberger-Minger, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agro nomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21, Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Judith Auer, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, Postfach 1012, 1260 Nyon 1, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Redaktionsteam Vorsitz: Jean-Philippe Mayor (Direktor ACW), Eliane Rohrer (ACW), Gerhard Mangold (ALP und SNG), Etel Keller-Doroszlai (ART), Karin Bovigny-Ackermann (BLW), Beat Huber-Eicher (SHL), Philippe Droz (AGRIDEA), Jörg Beck (ETH Zürich). Abonnement Preise Zeitschrift: CHF 61.–* (Ausland + CHF 20.– Portokosten), inkl. MWSt. und Versandkosten, Online: CHF 61.–* * reduzierter Tarif siehe: www.agrarforschungschweiz.ch oder info@agrarforschungschweiz.ch Adresse Nicole Boschung, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21, Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch
Christine Bosshard, René Flisch, Jochen Mayer, Sonja Basler, Jean-Louis Hersener, Urs Meier und Walter Richner Pflanzenbau 384 Einfluss von Rinderausscheidungen auf
die auswaschungsbedingten Verluste nter einem Gräserrasen u Jakob Troxler, Jean-Pierre Ryser, Jean-Paul Pittet, Hélène Jaccard und Bernard Jeangros Kurzbericht 392 News von den Agroscope
Forschungsprogrammen Ueli Bütikofer, Anna Crole-Rees, Christian Flury und Martin Lobsiger 396
Porträt
Internet www.agrarforschungschweiz.ch www.rechercheagronomiquesuisse.ch
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Aktuell
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Veranstaltungen
ISSN infos ISSN 1663-7852 (Print) ISSN 1663-7909 (Internet) Schlüsseltitel: Agrarforschung Schweiz Abgekürzter Schlüsseltitel: Agrarforsch. Schweiz
Sortenlisten Beilage Liste der empfohlenen Sorten von
Futterpflanzen 2011–2012 Daniel Suter, Hans-Ulrich Hirschi, Rainer Frick und Mario Bertossa
© Copyright Agroscope. Nachdruck von Artikeln gestattet, bei Quellenangabe und Zustellung eines Belegexemplars an die Redaktion.
Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft SHL Haute école suisse d’agronomie HESA
Editorial
Brauchen wir Agrar marketingforschung? Liebe Leserin, lieber Leser
Stefan Mann, Agroscope Reckenholz-Tänikon ART
Das Feld der Agrarmarketingforschung boomt. Das weltweit viertgrösste Detailhandelsunternehmen, Tesco, hat der Universität Manchester 25 Millionen Pfund für jüngst angelaufene Forschung im Bereich des nachhaltigen Konsums zur Verfügung gestellt. Wissenschaftliche Seminare zu «Sustainability in the Food Sector» im Juli 2010 in Italien oder zu «The Economics of Food, Food Choice and Health» im September 2010 in Deutschland geben sich die Klinke in die Hand. An diesen Anlässen findet ein reger Austausch der zahlreichen Lehrstühle für Agrarmarketing statt. Die australische Monash University vergibt gar jährlich einen «Agribusiness Award» für besonders erfolgreiche Vermarktung im Lebensmittelbereich. Auch wenn fast alle derartigen Aktivitäten ohne Beteiligung der Schweiz vonstattengehen, tut sich etwas im Inland. In Frick werden durch Forschende des Forschungsinstituts für biologischen Landbau FIBL Fragen des Marketings für Bio-Produkte wissenschaftlich bearbeitet. Daneben fördert das Netzwerk «Swiss Food Research» unter Beteiligung vieler Organisationen der Agrarforschung die Innovation im Ernährungssektor. Doch hier wird weitgehend naturwissenschaftliche Forschung betrieben. Marktforschung, Werbeerfolgsforschung oder der Vergleich unterschiedlicher Distributionsstrategien wird hierzulande, zumindest ausserhalb des Biobereichs, noch recht kampflos kleineren Beratungsfirmen überlassen. Nun kann mit Recht argumentiert werden, ein so kleines Land wie die Schweiz könne nicht jedes Forschungsfeld besetzen. In diesem Fall müssten besondere Gründe gefunden werden, weswegen gerade die Agrarmarketingforschung von so hoher Wichtigkeit ist. Das Argument liegt jedoch dann auf der Hand, wenn wir in den Agrarfreihandel mit der Europäischen Union einsteigen. Verschärft sich dadurch der Wettbewerb im Agribusiness massiv, wäre die hiesige Ernährungsindustrie und der Detailhandel deutlich besser aufgestellt, wenn es zumindest einen universitären Lehrstuhl oder eine Forschungsgruppe gäbe, die sich wissenschaftlich mit Agrarmarketing beschäftigt. Es reicht bekanntlich nicht, mit hochwertigen Produkten zu glänzen. Gute Leistungen müssen auch professionell kommuniziert werden. Und dies besser mit wissenschaftlicher Präzision als ohne.
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U m w e l t
Kurze Flugdistanzen zwischen Nist- und Nahrungs habitaten fördern eine reiche Wildbienenfauna
Foto: Albert Krebs, Winterthur
Antonia Zurbuchen, Andreas Müller und Silvia Dorn, ETH Zürich, Institut für Pflanzen-, Tier- und Agrarökosystem-Wissenschaften, Angewandte Entomologie, 8092 Zürich Auskünfte: Antonia Zurbuchen, E-Mail: antonia.zurbuchen@ipw.agrl.ethz.ch, Tel. +41 44 632 39 26
Abb. 1 | Weibchen der Natterkopf-Mauerbiene ( Hoplitis adunca) am Pollensammeln auf Natterkopf ( Echium vulgare). Um Brutzellen mit Pollen als Larvenproviant zu versorgen, sammelt diese spezialisierte Biene ausschliesslich Pollen auf der Pflanzengattung Echium . Als Teilsiedlerin ist sie auf ein reiches Wirtspflanzenangebot innerhalb ihres Flugradius um den Neststandort angewiesen.
Einleitung Nebst der bekannten Honigbiene gibt es in der Schweiz rund 600 verschiedene Wildbienenarten. Auch sie sind sehr wichtige Bestäuber von Wild- und Nutzpflanzen und leisten damit einen äusserst wichtigen Beitrag zur Erhaltung und Stabilisierung verschiedener Landökosysteme und der Nahrungsmittelvielfalt. In den vergangenen fünf Jahrzehnten haben aber sowohl die Artenvielfalt als auch die Populationsgrössen der Wildbienen in Mitteleuropa stark abgenommen. In der Schweiz sind mindestens 45% der Wildbienenarten gefährdet (Amiet
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1994). Die meisten Bienen sind typische Teilsiedler und nutzen häufig unterschiedliche Lebensräume für den Nestbau einerseits und für das Sammeln von Pollen und Nektar als Larvenproviant andererseits. Für den Nestbau geeignete Kleinstrukturen sind z.B. Totholz, Trockenmauern oder offene und gut besonnte Bodenstellen. Eine gute Nahrungsgrundlage sind artenreiche Blumenwiesen. Der quantitative Pollenbedarf der Bienen ist enorm gross. Um nur einen einzigen Nachkommen zu erzeugen, brauchen zahlreiche Wildbienenarten den gesamten Pollengehalt von mehreren hundert Blüten (Müller et al. 2006). Dazu müssen die Weibchen je nach Bienenart zwei- bis 50mal zwischen ihren Nestern und geeigneten Futterpflanzen hin und her fliegen (Neff 2008, Zurbuchen et al. 2010a). Durch den zunehmenden Flächenverlust, die Fragmentierung der Landschaft und die Intensivierung der Landwirtschaft gehen vermehrt Kleinstrukturen und artenreiche Blumenwiesen verloren, mit negativen Auswirkungen auf den Fortpflanzungserfolg vieler Bienenarten. Das Verschwinden von geeigneten Nist- und Nahrungshabitaten hat auch zur Folge, dass sich die räumliche Anordnung der entsprechenden Ressourcen verändert und die Bienen zwingt, grössere Flugdistanzen zwischen Nest und Futterpflanzen zurückzulegen. Wachsende Flugdistanzen können dazu führen, dass Bienen mit eingeschränktem Flugradius geeignete Blütenressourcen ausserhalb dieses Radius nicht mehr nutzen können und deshalb ihren Neststandort aufgeben müssen. In vielen Fällen dürften Bienen jedoch fähig sein, sich bis zu einem gewissen Mass an grössere Sammelflugdistanzen anzupassen, was aber mit erheblichen Kosten einhergehen dürfte (Williams und Kremen 2007). Damit die Wildbienenbestände langfristig erhalten und gefördert werden können, ist es wichtig zu wissen, wie unterschiedliche Arten auf räumliche Veränderungen des Ressourcenangebotes reagieren. Eine erste Zielsetzung dieser Arbeit war es herauszufinden, wie weit pollensammelnde Weibchen der Natterkopf-Mauerbiene (Hoplitis adunca) und der Lauch-Maskenbiene (Hylaeus punctulatissimus) maximal fliegen und wie gross die Distanzen zwischen Nest und Futterquellen sein dürfen, damit die Wirtspflanzen noch von einem beträchtlichen
Anteil der Individuen einer Population besammelt werden können. Eine zweite Zielsetzung war es, den Einfluss von zunehmenden Sammelflugdistanzen auf die Flugzeiten und die daraus resultierenden Fortpflanzungsleistungen der Natterkopf-Mauerbiene (Hoplitis adunca) und der Glockenblumen-Scherenbiene (Chelostoma rapunculi) experimentell zu quantifizieren.
Material und Methode Für die vorliegende Untersuchung wurden drei Wildbienenarten unterschiedlicher Grösse ausgewählt, die für die Versorgung ihrer Brutzellen nur auf je einer einzigen Pflanzengattung Pollen sammeln: die Natterkopf-Mauerbiene (Hoplitis adunca) (Körperlänge 11 – 13mm, Trockengewicht 19,7mg) (Abb. 1), die Glockenblumen-Scherenbiene (Chelostoma rapunculi) (8 – 10mm, 8,6mg) und die Lauch-Maskenbiene (Hylaeus punctulatissimus) (6 – 8mm, 5,3mg). Die Natterkopf-Mauerbiene ist auf Natterkopf (Echium) spezialisiert, die GlockenblumenScherenbiene sammelt Pollen ausschliesslich auf Glockenblumen (Campanula) und die Lauch-Maskenbiene ist ein Spezialist von Zwiebeln (Allium). Bei allen drei Arten handelt es sich um solitär lebende Wildbienen, die ihre Fortpflanzungsperiode im Sommer (Juni-August) haben und in Hohlräumen nisten, was ihre Ansiedlung in künstlichen Nisthilfen relativ einfach ermöglicht. Die drei Bienenarten wurden in einer intensiv genutzten Agrarlandschaft bei Selzach (SO) angesiedelt, in der die artspezifischen Wirtspflanzen fehlten. Dazu wurden verschlossene Bienennester, die im Jahr zuvor in hohlen Bambusstäben angelegt worden waren, an unterschiedlichen Niststandorten im Untersuchungsgebiet ausgebracht. Diese Niststandorte enthielten ein grosses Angebot an künstlichen Nestgängen in Form von Bohrlöchern in Hartholzblöcken (Abb. 2). Als einzige geeignete Pollenquellen für die drei Bienenarten im Umkreis von 1600m dienten blühende Pflanzen des Gemeinen Natterkopfes (Echium vulgare), der RapunzelGlockenblume (Campanula rapunculus) und der Küchenzwiebel (Allium cepa), welche in transportierbaren Töpfen in das Gebiet gebracht und bei Untersuchungsbeginn direkt neben den Niststandorten platziert wurden. Frischgeschlüpfte Bienenweibchen wurden individuell mit verschiedenen Farbcodes markiert, die mit Modell baufarben auf Thorax und Abdomen aufgebracht wurden.
Zusammenfassung
Kurze Flugdistanzen zwischen Nist- und Nahrungsh abitaten fördern eine reiche Wildbienenfauna | Umwelt
Wildbienen haben als unverzichtbare Bestäuber von Wild- und Kulturpflanzen einen hohen ökologischen und ökonomischen Nutzen. Rund die Hälfte der 600 Wildbienenarten der Schweiz ist jedoch gefährdet. Anhaltender Flächenverbrauch und die Intensivierung der Landwirtschaft führen zu einem reduzierten Angebot geeigneter Nist- und Nahrungshabitate. Dies wiederum zwingt die Bienen, Pollen und Nektar in zunehmenden Distanzen von ihren Nestern zu sammeln. In dieser Studie wurden maximale Sammelflugdistanzen ausgewählter Wildbienenarten untersucht und die Auswirkung von zunehmenden Flugdistanzen auf deren Fortpflanzungsleistung analysiert. Bienenarten, die auf eine einzige Pflanzengattung als Pollenquelle angewiesen sind, wurden in einem Gebiet ohne geeignete Wirtspflanzen dazu gebracht, Pollen auf Topfpflanzen in unterschiedlichen Distanzen von ihren Nestern zu sammeln. Einige wenige Individuen der Natterkopf-Mauerbiene (Hoplitis adunca) und der LauchMaskenbiene (Hylaeus punctulatissimus) erwiesen sich als Langstreckenflieger, die mehr als 1000 m zwischen Nest und Nahrungspflanzen zurücklegten. Die Mehrheit der Individuen hatte aber bereits bei einer Distanz von 100 – 300 m ihre Nistaktivität aufgegeben. Zunehmende Flugdistanzen zwischen Nest und Futterpflanzen scheinen hohe Kosten zu verursachen. Tatsächlich hatten Distanzzunahmen ab 150 m eine substantielle Reduktion der Fortpflanzungsleistung bei der Natterkopf-Mauerbiene und der Glockenblumen-Scherenbiene (Chelostoma rapunculi) zur Folge. Kurze Distanzen zwischen geeigneten Nist- und Nahrungshabitaten könnten wesentlich zur Förderung einer arten- und individuenreichen Wildbienenfauna beitragen.
Maximale Sammelflugdistanzen Um die maximale Sammelflugdistanz der NatterkopfMauerbiene und der Lauch-Maskenbiene zu bestimmen, wurden die Töpfe mit den blühenden Wirtspflanzen an
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jeweils zwei verschiedenen Standorten schrittweise von den Nestern der Bienen weggerückt. Die Bienen hatten jeweils einen Tag Zeit, um sich an den neuen Pflanzen standort zu gewöhnen. Nach dieser Gewöhnungsphase wurden auf den Wirtspflanzen und an den Nestern während jeweils zwei Stunden alle markierten Bienen registriert. Alle Individuen, die sowohl auf den Wirtspflanzen beim Pollensammeln als auch am Niststandort beim Polleneintragen beobachtet werden konnten, wurden als Individuen gewertet, die bei der getesteten Sammelflugdistanz noch Brutzellen verproviantierten. Anschliessend wurden die Pflanzentöpfe erneut weiter von den Nestern weggerückt. Das Experiment wurde so lange weitergeführt, bis alle Bienen ihre Nistaktivitäten aufgegeben hatten. Einfluss von Sammelflugdistanzen auf die Fortpflanzung Um den Einfluss von zunehmenden Sammelflugdistanzen auf die Fortpflanzungsleistung zu untersuchen, wurden die Natterkopf-Mauerbiene an zwei und die Glockenblumen-Scherenbiene an drei Niststandorten angesiedelt. Für beide Arten wurde jeweils ein einzelner grosser Wirtspflanzenbestand in Form von Topfpflanzen so im Untersuchungsgebiet platziert, dass die Weibchen an den zwei beziehungsweise drei verschiedenen Niststandorten unterschiedliche Flugdistanzen zurücklegen mussten, um auf demselben Pflanzenbestand unter den gleichen Bedingungen Pollen zu sammeln. Durch das
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Anteil Bienen
Abb. 2 | Die drei untersuchten Bienenarten wurden in einer intensiv bewirtschafteten Agrarlandschaft bei Selzach (SO) in künstlichen Nisthilfen angesiedelt. Im ganzen Untersuchungsgebiet fehlten natürliche Bestände der artspezifischen Wirtspflanzen. Die einzigen nutzbaren Wirtspflanzen wurden in Töpfen ins Gebiet gebracht. Durch das Verschieben der Töpfe konnten die Bienen dazu gebracht werden, Pollen in genau bestimmten Distanzen von ihren Nistplätzen zu sammeln.
Verschieben des Pflanzenbestandes konnten die Sammelflugdistanzen verändert werden. Es wurden drei unterschiedliche Distanzpaare für die Natterkopf-Mauerbiene und ein Distanztriplett für die GlockenblumenScherenbiene getestet. An den verschiedenen Niststandorten wurden gleichzeitig durch je einen Beobachter die individuellen Sammelflugzeiten pollensammelnder Weibchen ermittelt und daraus die durchschnittliche Dauer eines Pollensammelfluges für jede Sammelflugdistanz berechnet. Da in einem vorgängigen Experiment gezeigt werden konnte, dass die transportierte Pollenmenge einer Biene unabhängig von der Flugdistanz ist, kann davon ausgegangen werden, dass alle Bienen einer Art ungefähr gleich viele Pollensammelflüge brauchen, um eine Brutzelle mit einer durchschnittlichen Pollenmenge zu versorgen. Für jede Sammelflugdistanz wurde die durchschnittliche Zeit für die Verproviantierung einer einzelnen Brutzelle bestimmt, indem die durchschnittliche Sammelflugdauer mit der vorgängig ermittelten durchschnittlichen Anzahl Pollensammelflüge multipliziert wurde, die für die Verproviantierung einer Brutzelle notwendig ist.
Anteil Bienen
Foto: Antonia Zurbuchen
Umwelt | Kurze Flugdistanzen zwischen Nist- und Nahrungsh abitaten fördern eine reiche Wildbienenfauna
1.0 2829 Lauch-Maskenbiene Standort A 0.9 0.8 Standort B 0.7 0.6 13 0.5 12 11 0.4 0.3 6 0.2 4 3 3 2 2 2 0.1 1 0 0 0.0 <1 100 200 300 380 400 500 600 700 750 800 900 1100 1275
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
15 24 15 Natterkopf-Mauerbiene 10 14 10
6 4
4
4 2
<1
75
200 300
2
2
1
3
3 0
1
0
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1270 1400 1600 Sammelflugdistanz [m]
Abb. 3 | Anteil der ursprünglich markierten Weibchen der LauchMaskenbiene ( Hylaeus punctulatissimus) und der Natterkopf-Mauerbiene ( Hoplitis adunca), die im zweiten Untersuchungsjahr beim Pollensammeln auf Topfpflanzen in zunehmenden Distanzen von i hrem Nistplatz beobachtet wurden. Die Experimente wurden an je zwei Standorten mit verschiedenen Distanzintervallen durchgeführt. Daten für die Lauch-Maskenbiene wurden während 32 Tagen, jene für die Natterkopf-Mauerbiene während 45 Tagen erhoben (Zurbuchen et al . 2010b). Die Zahlen über den Balken geben die A nzahl beobachteter Individuen an.
Kurze Flugdistanzen zwischen Nist- und Nahrungsh abitaten fördern eine reiche Wildbienenfauna | Umwelt
Tab. 1 | Reduktion der Fortpflanzungsleistung der Natterkopf-Mauerbiene ( Hoplitis adunca) und der Glockenblumen-Scherenbiene (Chelostoma rapunculi ) bei unterschiedlich langen Sammelflugdistanzen unter gleichen äusseren Bedingungen. Basierend auf den durchschnittlichen Messwerten für die Dauer eines Pollensammelfluges (t Flug) und der Anzahl Pollensammelflüge, die für die Verproviantierung einer Brutzelle benötigt wird (F Brutzelle), konnte der Zeitaufwand für die Verproviantierung einer Brutzelle (t Brutzelle =t Flug×F Brutzelle) abgeschätzt w erden. Die Reduktion der Fortpflanzungsleistung bezieht sich auf die Anzahl Brutzellen, die bei unterschiedlichen Sammelflugdistanzen pro Zeiteinheit mit Pollen versorgt werden können (Zurbuchen et al. 2010a). Unterschiedliche Buchstaben geben einen signifikanten U nterschied an. n=Anzahl Individuen, die getestet wurden.
Bienenart
Natterkopf-Mauerbiene
Natterkopf-Mauerbiene
Natterkopf-Mauerbiene
Glockenblumen-Scherenbiene
Reduktion der Fortpflanzungsleistung bei längerer Distanz [%]
Statistik
23 (375 m vs. 225 m)
t-Test, p<0,01
31 (300 m vs. 100 m)
t-Test, p<0,01
26 (450 m vs. 150 m)
t-Test, p<0,001
0,210
36 (1000 m vs. 400 m)
ANOVA, p<0,05
0,114
46 (1000 m vs. 500 m)
mit TukeyHSD
n
Distanzpaar/ -triplett [m]
tFlug [h:min:s]
tBrutzelle [h:min]
Brutzelle pro Stunde
18
225
0:27:35a
21:09
0,047
17
375
0:35:51b
27:29
0,036
9
100
0:18:27a
14:09
0,071
17
300
0:26:49b
20:34
0,049
18
150
0:33:15a
25:30
0,039
25
450
0:44:50b
34:22
0,029
11
400
0:18:10a
5:42
0,174
6
500
0:15:04a
4:46
6
1000
0:27:28b
8:41
Resultate & Diskussion Maximale Sammelflugdistanzen Aufgrund früherer Studien, die einen positiven Zusammenhang zwischen Körpergrösse und maximaler Sammelflugdistanz nachweisen konnten (Gathmann und Tscharntke 2002, Greenleaf et al. 2007), wurde zu Beginn der Untersuchung eine maximale Sammelflugdistanz von 400m-600 m für die grosse Natterkopf-Mauerbiene und eine maximale Sammelflugdistanz von 100 m-250 m für die kleine Lauch-Maskenbiene erwartet. Mit 1400 m respektive 1100 m waren die ermittelten maximalen Sammelflugdistanzen sowohl der Lauch-Maskenbiene als auch der Natterkopf-Mauerbiene erstaunlich lang (Abb. 3). Allerdings wurden diese langen Sammelflugdistanzen bei beiden Bienenarten nur von wenigen Individuen zurückgelegt. Die Mehrheit der getesteten Individuen erwies sich dagegen als Kurzstreckenflieger. So hatte die Hälfte der Weibchen der Natterkopf-Mauerbiene bereits bei einer Sammelflugdistanz von 300 m ihre Nistaktivitäten aufgegeben und die Hälfte der Weibchen der Lauch-Maskenbiene flog nicht weiter als 225 m im ersten und 100 m im zweiten Untersuchungsjahr. Dass diese Weibchen nicht Opfer von Feinden wurden oder altershalber starben, zeigte sich daran, dass viele Weibchen beider Arten zwar noch am Niststandort, aber nicht mehr beim Pollensammeln auf den Wirtspflanzen beobachtet werden konnten. Andere Weibchen, die ihre Nistaktivitäten an den Niststandorten aufgegeben hatten, dürften sich wohl neue Neststandorte und Pollenquellen gesucht haben.
Die Resultate der vorliegenden Untersuchung zeigen deutlich, dass es bezüglich der Sammelflugdistanzen individuelle Unterschiede innerhalb der untersuchten Wildbienenpopulationen gab. Mit zunehmenden Sammelflugdistanzen nahm der Anteil Bienenweibchen, die Brutzellen verproviantierten, stark ab, was im Endeffekt zu starken lokalen Bestandeseinbussen führen kann.
Abb. 4 | Durchschnittliche Dauer (± Standardfehler) eines Pollensammelfluges der Natterkopf-Mauerbiene ( Hoplitis adunca) für sechs verschiedene Distanzen. Es wurden jeweils zwei Distanzen gleichzeitig und unter identischen Bedingungen getestet. Unterschiedliche Buchstaben geben einen signifikanten Unterschied an (Zurbuchen et al. 2010a). t-Tests: 225 m/375 m, p<0,01, n225 =18, n 375 =17; 100 m/300 m, p<0,01, n100 =9, n 300 =17; 150 m/450 m, p<0,001, n150 =18, n 450 =25.
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Umwelt | Kurze Flugdistanzen zwischen Nist- und Nahrungsh abitaten fördern eine reiche Wildbienenfauna
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Foto: Stephanie Cheesman
Fotos: Stephanie Cheesman, ?
Einfluss von Sammelflugdistanzen auf die Fortpflanzung Die Zunahme der Sammelflugdistanz um 150 m bis 600 m verlängerte die durchschnittliche Dauer für einen Pollensammelflug signifikant (Abb. 4, Tab. 1). So benötigte die Natterkopf-Mauerbiene bei einer Zunahme der Flugdistanz um 150 m, 200 m beziehungsweise 300 m rund acht bis zwölf Minuten länger für einen Pollensammelflug, und die Sammelflugdauer der GlockenblumenScherenbiene verlängerte sich bei einer Distanzzunahme um 400 m beziehungsweise 500 m um rund neun bis zwölf Minuten (Tab. 1). Die Natterkopf-Mauerbiene musste durchschnittlich 46 Pollensammelflüge absolvieren, um eine einzige Brutzelle mit genügend Pollen zu füllen, die Glockenblumen-Scherenbiene brauchte dazu rund 19 Pollensammelflüge (Abb. 5). Bei längeren Sammelflugdistanzen führte die zusätzlich benötigte Zeit für einen einzelnen Sammelflug deshalb zu einem deutlich grösseren Zeitaufwand für die Verproviantierung einer einzelnen Brutzelle und entsprechend zu einer geringeren Anzahl Nachkommen während einer Fortpflanzungssaison. Die Natterkopf-Mauerbiene versorgte bei einer Zunahme der Flugdistanz um 150 m, 200 m beziehungsweise 300 m rund 23 %, 31 % respektive 26 % weniger Brutzellen. Bei der Glockenblumen-Scherenbiene reduzierte sich bei einer Zunahme der Flugdistanz um 500 m bzw. 600 m die Anzahl Brutzellen um 46 % respektive 36 %. Mehrere Untersuchungen zeigten, dass bei den Bienen mit erhöhter Flugaktivität der Alterungsprozess beschleunigt und die Lebensdauer reduziert wird (Torchio und Tepedino 1980, Schmid-Hempel und Wolf 1988). Diese Aspekte wurden in dieser Arbeit nicht berücksichtigt. Es ist also bei zunehmenden Flugdistanzen in Wirklichkeit mit noch grösseren Fortpflanzungseinbussen zu rechnen. Wachsende Sammelflugdistanzen haben aber nicht nur negative Auswirkungen auf die Fortpflanzungsleistung der adulten Bienenweibchen, sondern dürften auch die Mortalität der Larven erhöhen. Je länger ein offenes Nest unbeaufsichtigt bleibt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Brutzellen durch natürliche Feinde parasitiert werden (Goodell 2003, Seidelmann 2006). In einer Studie mit der LuzerneBlattschneiderbiene (Megachile rotundata) wurde der tatsächliche Fortpflanzungserfolg bei zwei unterschiedlichen Sammelflugdistanzen unter Berücksichtigung von Alterungsprozessen und dem Einfluss von Parasiten untersucht (Peterson und Roitberg 2006). Bienenweibchen, die 150 m weit fliegen mussten, um Pollen zu sammeln, produzierten rund 74 % weniger lebensfähige Nachkommen als Weibchen, deren Nester sich direkt neben den Pollenquellen befanden.
Abb. 5 | Geöffnete Nester der Glockenblumen-Scherenbiene (Chelostoma rapunculi ) (oben) und der Natterkopf-Mauerbiene ( Hoplitis adunca) (unten). Sichtbar sind die Brutzellen, die beidseits durch Zellwände aus Erde begrenzt und mit einem Gemisch aus Pollen und Nektar als Proviant für die Larven gefüllt sind. Für die Verproviantierung einer einzigen Brutzelle benötigt die Glockenblumen-Scherenbiene im Durchschnitt rund 19, die Natterkopf-Mauerbiene rund 46 Pollensammelflüge.
Schlussfolgerungen Für die Erhaltung und Förderung arten- und individuenreicher Wildbienenbestände sollten geeignete Nestund Nahrungshabitate nicht weiter als 100 m bis 300 m voneinander entfernt liegen. Kurze Sammelflugdistanzen erhöhen den Fortpflanzungserfolg der Wildbienen wesentlich, indem sie es den pollensammelnden Weibchen ermöglichen, die Nahrungsressourcen effizient zu nutzen. Durch gezielte Förderungsmassnahmen auf Landschaftsebene, wie zum Beispiel der Schaffung von blütenreichen Flächen und Kleinstrukturen in enger Nachbarschaft zueinander, hat die Landwirtschaft die Chance, einen grossen Beitrag zur Erhaltung und Förderung einer reichen Wildbienenfauna zu leisten. Eine arten- und individuenreiche Wildbienenfauna ist wiederum Garant für die sichere Bestäubung von Wildund Nutzpflanzen. Die grossartige Unterstützung dieser Forschungsarbeit durch ausnahmslos alle Betriebsleiter in der Selzacher Witi zeigt das grosse Interesse der Landwirtschaft an einer reichen Bestäun berfauna deutlich auf.
Diese Arbeit wurde durch das Competence Centre Environment and Sustainability (CCES) finanziell unterstützt.
Distanze brevi tra il luogo di nidificazione e le zone di bottinatura favoriscono le api selvatiche Le api selvatiche sono impollinatori indispensabili della flora selvatica e coltivata. Esse ricoprono anche un ruolo importante sul piano ecologico ed economico. Circa metà delle 600 specie d’api selvatiche presenti in Svizzera sono minacciate. Il crescente sfruttamento delle superfici e l’intensificazione dell’agricoltura riducono gli ambienti adatti alla nidificazione e alla bottinatura. Le api devono quindi percorrere distanze sempre maggiori per raccogliere nettare e polline. Questo studio mira a determinare la distanza massima che alcune specie d’api selvatiche riescono a percorrere per la bottinatura e ad analizzare l’impatto delle crescenti distanze sulla riproduzione. Delle specie d’api selvatiche, strettamente infeudate a un genere di piante, sono state poste in un ambiente privo di appropriate piante ospite, inducendole a bottinare su specie in vaso poste a diverse distanze dagli alveari. Alcuni individui delle specie Hoplitis adunca e Hylaeus punctulatissimus hanno percorso lunghe distanze, superando i 1 000 metri, tra il nido e la pianta nutritrice. La maggior parte degli individui ha abbandonato l’attività di nidificazione già quando la distanza era tra i 100 – 300 metri. L’aumentare delle distanze di bottinatura sembra quindi comportare costi elevati. A partire da una distanza di 150 metri, la capacità riproduttiva è sostanzialmente ridotta, sia per individui della specie Hoplitis adunca che per quelli della specie Chelostoma rapunculi. Distanze brevi tra il sito di nidificazione e zone di bottinatura potrebbero contribuire considerevolmente a favorire la diversità delle specie e la crescita delle popolazioni di api selvatiche.
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Summary
Riassunto
Kurze Flugdistanzen zwischen Nist- und Nahrungsh abitaten fördern eine reiche Wildbienenfauna | Umwelt
Close neighbourhood of nesting sites and foraging habitats enhances a diverse fauna of native bees Native bees are essential pollinators of wild and crop plants providing high ecological and economical benefits. However, half of the 600 native bee species of Switzerland are endangered. Ongoing soil sealing and intensification of agricultural land use result in fewer suitable nesting sites and foraging habitats, which is expected to force female bees to cover longer distances between nest and flower-rich patches. In this study, maximum foraging distances of selected solitary bee species were investigated and the effect of increasing foraging distances on their reproduction was analyzed. Bee species, which restrict pollen foraging to a single plant genus, were established in an agricultural landscape lacking their specific host plants. Females were forced to collect pollen on potted host plants at different distances from their nests. Only few individuals of Hoplitis adunca and Hylaeus punctulatissimus covered long distances of more than 1000 m to collect pollen. The majority of females already discontinued foraging at a distance of 100 – 300 m, which indicates that long distances between nesting sites and flower resources impose high costs on reproduction. In fact, increased distances by 150 m and more substantially reduced the number of progeny produced by females of Hoplitis adunca and Chelostoma rapunculi. Thus, a close neighbourhood of nesting and foraging habitats clearly contributes to a diverse native bee fauna and to an increase of bee population sizes. Key words: foraging distance, bee conservation, fitness cost, habitat fragmentation.
▪▪ Schmid-Hempel P. & Wolf T., 1988. Foraging effort and life-span of w orkers in a social insect. Journal of Animal Ecology 57, 509 – 521. ▪▪ Seidelmann K., 2006. Open-cell parasitism shapes maternal investment patterns in the Red Mason bee Osmia rufa. Behavioral Ecology 17, 839 – 848. ▪▪ Torchio P.F. &. Tepedino V.J., 1980. Sex-ratio, body size and seasonality in a solitary bee, Osmia lignaria propinqua Cresson ( Hymenoptera: Magachilidae). Evolution 34, 993 – 1003. ▪▪ Williams N.M. & Kremen C., 2007. Resource distributions among habitats determine solitary bee offspring production in a mosaic landscape. Ecological Applications 17, 910 – 921. ▪▪ Zurbuchen A., Cheesman S., Klaiber J., Müller A., Hein S. & Dorn S., 2010a. Long foraging distances impose high costs on offspring production in solitar bees. Journal of Animal Ecology 79, 674 – 681. ▪▪ Zurbuchen A., Landert L., Klaiber J., Müller A., Hein S. & Dorn S., 2010b. Maximum foraging ranges in solitary bees: only few individuals have the capability to cover long foraging distances. Biological Conservation 143, 669 – 676.
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 360–365, 2010
365
N u t z t i e r e
Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von konserviertem Raufutter Yves Arrigo, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, 1725 Posieux Auskünfte: Yves Arrigo, E-Mail: yves.arrigo@alp.admin.ch, Tel. +41 26 407 72 64
vierungsmethode beeinflusst werden (Dewhurst & King 1998, Nada & Delic 1976). Die Auswirkungen der Fett säuren im Raufutter auf den Fettgehalt der Milch wurden in vielen Studien untersucht (Morel et al. 2006a & b ). Die vorliegende Studie zeigt, in welchem Maß sich der Fettgehalt und der Fettsäuregehalt des unterschiedlich konservierten Raufutters von dem des ursprünglichen Grünfutters unterscheidet. Sie schliesst das Projekt ab, in welchem bereits der Einfluss der Konservierung auf den Aminosäurengehalt (Arrigo 2006) sowie auf die Verdaulichkeit und den Mineralstoffgehalt des Futters (Arrigo 2007) geprüft wurde.
Material und Methoden Das Grünfutter wurde in zwei Entwicklungsstadien (früh und spät) im Abstand von 30 Tagen als erster Schnitt in den Jahren 2000 und 2002 sowie als dritter Schnitt im Jahr 2001 geerntet. Nach dem Mähen wurde das Grünfutter der gleichen Parzelle unterschiedlich konserviert: Tiefkühlen (-20°C), schonende Trocknung (Versuchsanlage, die mit Luft bei 30 °C und einer relativen Feuchtigkeit von <45 % betrieben wird), Heubelüftung, Trocknung auf dem Feld, als Silage bei 30 % Trockensubstanz (TS) und als Silage bei 50 % TS. Die Proben im Grünfutter wurden bei der Ernte entnommen und diejenigen der Konserven zirka 200 Tage später. Die Proben wurden mittels Petrolether-Extraktion auf ihren Fettgehalt untersucht. Die Fettsäuren wurden im Ausgangsmaterial gaschromatografisch bestimmt.
Ergebnisse und Diskussion Befüllen der Kisten für die Trocknung mit Warmluft bei 30 °C und unter 40 % Feuchtigkeit.
Einleitung Freigesetzte Fettsäuren können einen Einfluss auf die chemischen, organoleptischen und diätetischen Eigenschaften von Lebensmitteln tierischer Herkunft haben (Morand-Fehr & Tran 2001). Der Fettgehalt (FG) sowie der Fettsäureanteil des Futters können durch die Konser-
366
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 366–371, 2010
Das untersuchte Raufutter entsprach beim ersten Schnitt 2000 einer ausgewogenen Mischung (A), wenn das Futter früh geschnitten wurde und einer gräserreichen Mischung (G), wenn es spät geschnitten wurde. Das im Jahr 2001 als dritter Schnitt geerntete Futter war reich an feinblättrigen Kräutern (KF). Der erste Schnitt im Jahr 2002 wurde als ausgewogen mit Raigras-Dominanz (AR) eingestuft. Die während der Mahd durchgeführten botanischen Analysen zeigten die Homogenität des
Grünfutters der Parzelle, wobei in den Konserven der Anteil der Leguminosen und anderen Pflanzen um bis zu 10 % zugunsten der Gräser zurückging. Dies bestätigte bisherige Beobachtungen, dass die Vorbereitung des Futters für die Konservierung zu erheblichen Blattverlusten führen kann. Ihr Einfluss, auf den Nährwert des konservierten Futters ist fast ebenso gross wie das eigentliche Konservierungsverfahren (Fermentationen, Saftverlust usw.). Die Fettgehalte und die Fettsäuregehalte des untersuchten Grünfutters werden in Tabelle 1 dargestellt. Einfluss von Schnitt und Entwicklungsstadium der Pflanzen auf den Fettgehalt Der Fettgehalt der Pflanzen des dritten Schnittes lag über jenem des ersten Schnittes (26,1 g vs. 21,2 g/kg TS, P < 0,05; Tab. 2). Der Fettgehalt des im frühen Stadium geernteten Raufutters war höher als der des im späten Stadium geernteten Futters (26,1 g vs. 19,6 g/kg TS, P < 0,001, Abb. 1). Diese Ergebnisse bestätigen die Schlussfolgerungen von Hawke (1963), dass je jünger und reicher das Grünfutter an Blättern und Lipiden in den Chloroplasten ist, um so höher ist der Fettgehalt. Einfluss der Konservierung auf den Fettgehalt Der Fettgehalt des untersuchten Raufutters variiert im ersten Schnitt 2000 stark. Für das auf dem Feld getrocknete, spät geschnittene Gras wurden 11,0 g/kg TS analysiert und für die spät geschnittene Silage (30% TS) 40,1 g/kg TS (Tab. 3, Abb.2). Die Fettgehalte der Silagen bei 30 % TS sind höher (P < 0,001) als diejenigen des Grünfutters und der anderen Konserven. Diese lassen
Zusammenfassung
Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von konserviertem Raufutter | Nutztiere
Das Grünfutter von ein- und derselben Parzelle wurde drei Jahre lang in zwei verschiedenen Stadien - Abstand von 30 Tagen – geerntet undnach sechs verschiedenen Verfahren konserviert. Es wurden 42 Proben mittels Petrolether-Extraktion auf ihren Fettgehalt und mittels Gas-Chromatographie auf den Anteil an Fettsäuren untersucht. Die Fettgehalte variieren stark (11 bis 40 g/kg TS). Das Futter im frühen Wachstums stadium weist die höchsten Fettgehalte auf (26 vs. 20 g/kg TS; P < 0,01) und der Fettgehalt der Pflanzen im dritten Schnitt lag über jenem des Futter im ersten Schnitt (26 gegenüber 21 g/kg TS;P < 0,05). Die silierten Konserven haben den höchsten Fettgehalt; 42 % mehr als das Grünfutter. Das auf dem Feld getrocknete Futter wies den niedrigsten Wert auf;30 % niedriger als das Grünfutter. Die Linolensäure ist die dominante Fettsäure mit einem Wert über 55 Prozent. Die Fettsäuregehalte werden durch das Vegetationsstadium beeinflusst. Die Trocknungsverfahren reduzieren den Anteil an Linolensäure. Um den Fett- und Fettsäuregehalt , welche im Grünfutter vorliegen, zu bewahren, muss das Heuen schnell und schonend durchgeführt werden.
35 Fettgehalt 30 25
g kg TS
20 g kg TS 15 10 5 0 1.Schnitt früh 2000
1.Schnitt spät 2000
1.Schnitt früh 2002
Abb. 1 | Fettgehalt des Grünfutters.
1.Schnitt spät 2002
3.Schnitt früh 2001
3.Schnitt spät 2001
sich mit dem Verlust von wasserlöslichen Nährstoffen im Silosaft oder in den Fermentationsprodukten erklären, was zu einer Konzentration des Fettgehaltes in der TS führt. Die übrigen Futterkonserven unterscheiden sich nur im früh geschnittenen Gras (P < 0,01), bei dem durch das Trocknen auf dem Feld gegenüber dem Grünfutter ein niedrigerer Fettgehalt entsteht (19,5 vs. 27,4 g/kg TS). Die niedrigeren Fettgehalte des Trockenfutters im Vergleich zu jenen des Grünfutters könnten auf der Oxidation und Polymerisation der mehrfach ungesättigten Fettsäuren beim Heuen (Morand-Fehr & Tran 2001) oder auf dem Verlust von Blättern beruhen. Dewhurst et al. (2001) zeigten, dass ein Einfluss des Anteils an Blättern auf den Fettsäuregehalt im Verlauf des Pflanzenwachs tums besteht.
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 366–371, 2010
367
Nutztiere | Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von konserviertem Raufutter
Tab. 1 | Fettgehalt und Fettsäuregehalt (%) im Grünfutter frisches Grünfutter
tiefgefroren
schonened getrocknet
belüftet
auf dem Feld getrocknet
bei 30 % TS siliert
bei 50 % TS siliert
Fettgehalt, g/kg TS1 1. Schnitt früh 2000
24,9
19,6
23,7
21,1
18,0
40,1
30,2
1. Schnitt spät 2000
16,8
14,9
11,4
11,4
11,0
25,6
19,3
1. Schnitt früh 2002
27,4
23,7
24,2
20,9
17,8
35,1
28,1
1. Schnitt spät 2002
18,9
16,4
16,2
14,8
11,9
29,3
21,7
3. Schnitt früh 2001
30,0
30,0
25,2
23,6
22,8
36,2
26,4
3. Schnitt spät 2001
26,0
26,3
21,6
20,2
20,5
35,4
21,2
C16:0 % (∑FS)
2
1. Schnitt früh 2000
14,1
16,1
19,2
20,1
20,4
14,8
14,9
1. Schnitt spät 2000
19,0
20,4
21,7
25,2
29,4
17,4
19,5
1. Schnitt früh 2002
12,8
14,7
17,5
18,2
20,4
15,4
16,6
1. Schnitt spät 2002
16,8
19,2
21,6
23,1
27,7
18,0
20,0
3. Schnitt früh 2001
13,8
15,0
17,4
16,9
18,3
15,0
16,8
3. Schnitt spät 2001
15,6
16,4
18,8
19,3
20,4
15,9
18,9
C18:0 % (∑FS)
3
1. Schnitt früh 2000
1,4
1,8
2,5
2,3
2,4
1,3
1,5
1. Schnitt spät 2000
2,1
2,2
2,4
2,4
3,2
1,6
1,8
1. Schnitt früh 2002
1,4
1,7
1,9
1,9
2,0
1,5
1,6
1. Schnitt spät 2002
1,7
2,4
2,3
2,4
2,8
1,7
2,0
3. Schnitt früh 2001
1,1
1,4
1,6
1,5
1,5
1,2
1,5
3. Schnitt spät 2001
2,0
2,2
2,1
1,9
1,9
1,5
2,2
C18:1 % (∑FS)4 1. Schnitt früh 2000
2,8
3,0
3,3
3,2
3,2
3,1
2,8
1. Schnitt spät 2000
4,5
5,1
5,3
5,3
7,2
4,9
4,1
1. Schnitt früh 2002
2,4
2,4
2,5
2,7
2,8
2,5
2,9
1. Schnitt spät 2002
3,6
4,0
4,1
4,1
5,1
3,7
3,6
3. Schnitt früh 2001
2,7
2,0
2,1
2,1
2,4
2,3
2,3
3. Schnitt spät 2001
4,3
4,6
4,5
3,8
3,5
3,5
3,8
C18:2 % (∑FS)5 1. Schnitt früh 2000
16,7
15,7
18,1
18,1
17,7
16,8
17,2
1. Schnitt spät 2000
20,5
18,0
20,5
19,7
20,8
21,1
21,5
1. Schnitt früh 2002
16,0
14,1
18,2
17,8
18,2
16,9
18,7
1. Schnitt spät 2002
19,0
17,1
19,3
20,7
20,3
20,2
20,4
3. Schnitt früh 2001
14,2
12,6
15,8
14,7
15,6
16,0
15,4
3. Schnitt spät 2001
19,9
18,8
22,2
19,8
18,4
18,5
18,8
1. Schnitt früh 2000
64,4
60,5
52,9
53,7
54,8
63,4
61,8
1. Schnitt spät 2000
54,0
52,7
50,2
47,4
39,4
53,5
51,9
1. Schnitt früh 2002
65,4
65,5
58,1
57,3
55,5
61,4
57,9
1. Schnitt spät 2002
57,2
57,4
51,2
48,1
41,8
53,6
51,7
C18:3 % (∑FS)6
3. Schnitt früh 2001
67,5
67,2
61,0
63,8
61,2
64,9
62,5
3. Schnitt spät 2001
58,2
56,4
51,3
54,1
54,5
52,1
46,2
TS Trockensubstanz, 2 C16 :0 Palmitinsäure in Prozent der Fettsäuren, 3 C18 :0 Stearinsäure, 4 C18 :1 Ölsäure, 5 C18 :2 Linolsäure, 6 C18 :3 Linolensäure
1
368
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 366–371, 2010
Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von konserviertem Raufutter | Nutztiere
45
1. Schnitt 2000, früh
40 35 g/kg TS
30 25 20 g / kg TS 15 10 5
TS
TS
ag e5 0%
ag e3 0%
Sil
Sil
Fe ldt ro ck nu ng
tu ng Be lüf
nla ge Ve rsu ch sa
kü hlu ng Tie f
Gr ün fu tte r
0
Feldtrocknung Silage 30% TS Silage 50% TS Versuchsanlage Abb. 2 | Fettgehalt des Grünfutters und seiner Konserven.
Einfluss der Konservierung auf die Fettsäuregehalte Nur der Gehalt der Palmitinsäuren mit 2,2 ± 0,6 g/kg TS, Stearinsäuren mit 0,2 ± 0,1 g/kg TS, Ölsäuren mit 0,4 ± 0,1 g/kg TS, Linolsäuren mit 2,2 ± 0,7 g/kg und Linolensäuren mit 7,4 ± 3,4 g/kg TS lässt einen Vergleich zu. Der Anteil der übrigen Fettsäuren ist zu gering (< 0,1g/kg TS) oder liegt jeweils unter der Nachweisgrenze. Die Summe der Fettsäuren in der TS macht durchschnittlich 53,4 % des Fettgehaltes aus. Dieses Verhältnis ist beim spät geschnittenen Raufutter mit 47,6% geringer als bei früh geschnittenem (58,8 %; P < 0,001). Der Fettsäuregehalt der Futterkonserven ist mit Ausnahme der feuchten Silage ( 30 % TS) geringer als der des Grünfutters (P < 0,001). Auch bei stark vorgetrockneten Silagen (> 70% TS) wurden geringere Gehalte, insbesondere was die Ölund Linolensäuren betraf, im Vergleich zum Grünfutter nachgewiesen (Elgersma et al. 2003). Diese Verringerung könnte auf der Wirkung von Mikroorganismen oder Enzymen pflanzlicher Herkunft während des Fermentationsprozesses beruhen. Palmitinsäure (C16:0) Im früh geschnittenen Gras unterscheidet sich der C16:0-Anteil des Grünfutters (13,6%) von dem der feuchten Futterkonserven tiefgefroren und siliert mit 30% TS (15,3 – 15,1%, P < 0,01), der wiederum geringer ist als der des getrockneten Futters (>18,1%; P < 0,01). Im spät geschnittenen Gras liegt nur das auf dem Feld getrocknete Heu mit einem C16:0-Wert von 25,9% über dem der Feuchtkonserven (< 19,5%; P < 0,01). Stearinsäure (C18:0) Der Anteil an C18:0 stellt den geringsten Fettsäureanteil der fünf aufgeführten Säuren dar (1,9%). Er variiert von 1,1% im Grünfutter, welches im dritten Schnitt früh
geschnitten wurde, bis 3,2 % im auf dem Feld getrockneten Heu des ersten Schnittes 2000, welches spät geerntet wurde. Betrachtet man das früh und spät geschnittene Gras zusammen, unterscheiden sich die Konserven untereinander im Hinblick auf diese Fettsäuren nicht. Ölsäure (C18:1) Der Anteil von C18:1 an den Fettsäuren ist beim früh geschnittenem Raufutter geringer als beim spät geschnittenen (2,6 vs. 4,4 %; P < 0,001). Die Art der Konservierung hat keinen Einfluss auf den C18:1-Anteil.
Tab. 2 | Gesamtfett- und Fettsäuregehalt in g/kg Trockensubstanz und Fettsäuregehalt in % der FS Gesamt gemäß Zyklus oder Entwicklungsstadium
1. Schnitt
3. Schnitt
n:
28
14
FG1
21,2a
26,1b
FSGesamt
2
Sx
p
früh
spät
Sx
p
21
21
1,4
0,03
26,1a
19,6b
1,3
<0,01
12,2
13,5
1,1
0,42
16,0a
9,3b
0,8
<0,001
C16:0 (%)
19,1
17,0
0,7
0,07
16,6a
20,2b
0,7
<0,001
C18:0 (%)
2,0a
1,7b
0,9
0,04
1,7a
2,1b
0,1
<0,001
C18:1 (%)
3,7
3,1
0,2
0,12
2,6a
4,4b
0,1
<0,001
C18:2 (%)
18,5
17,2
0,5
0,06
16,4a
19,8b
0,3
<0,001
C18:3 (%)
55,1
58,6
1,4
0,10
61,0a
51,6b
1,0
<0,001
1 FG Gesamtfettgehalt, 2FS Gesamt Gesamtfettsäuregehalt, Werte in der gleichen Zeile, die verschieden gekennzeichnet sind, unterscheiden sich statistisch. Sx steht für die Standardabweichung.
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 366–371, 2010
369
Nutztiere | Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von konserviertem Raufutter
Tab. 3 | Gesamtfett- und Fettsäuregehalt in g/kg Trockensubstanz und Fettsäuregehalt in % des Gesamtfettfettsäuregehaltes gemäß Konserve in den ersten Schnitten, n:2
Grünfutter
Tiefkühlung
Entfeuchtung
Belüftung
Feldtrocknung
Silage 30 % TS
Silage 50 % TS
Sx
p
TS(g/kg)1
166d
175d
864 a
890a
873a
280c
477b
2,1
<0,001
FG
21,0
17,9
37,6
b
26,2
21,7
24,0
29,2
1,4
<0,001
FS gesamt.3
19,9ac
17,0ab
13,6bc
11,6b
11,1b
22,1a
18,9ab
1,6
<0,01
C16:0 (%)
13,5
15,4
18,4
19,2
20,4
15,1
15,8
0,7
0,002
C18:0 (%)
1,4
1,4
1,5
0,2
0,03
2
bc
b
cd
b
1,7
bcd
a
2,2
cd
a
2,1
d
a
2,2
a
b
b
C18:1 (%)
2,6
2,7
2,9
3,0
3,0
2,8
2,8
0,3
0,92
C18:2 (%)
16,4ab
14,9b
18,1a
17,9a
18,0a
16,8a
18,0a
0,4
<0,01
C18:3 (%)
64,9a
63,0ab
55,5b
55,5ab
55,2ab
62,4 ab
59,9ab
1,8
0,02
1 Trockensubstanz, 2FG Gesamtfettgehalt, 3FSGesamt Gesamtfettsäuregehalt Werte in der gleichen Zeile, die verschieden gekennzeichnet sind, unterscheiden sich statistisch. S x steht für die Standardabweichung.
Linolsäure (C18:2) Der C18:2-Anteil im früh geschnittenen Raufutter ist geringer als der im spät geschnittenen (16,4 vs. 19,8 %; P < 0,001). Die geringsten Anteile werden im durch Tiefgefrieren konservierten Futter festgestellt. Dieses unterscheidet sich beim früh geschnittenen Gras aus dem ersten Schnitt (P < 0,01) von den anderen Konserven, aber nicht vom Grünfutter. Die höchsten Anteile enthält das auf dem Feld getrocknete, das schonend getrocknete und das bei 50 % TS einsilierte Futter. Linolensäure (C18:3) Die Fettsäure C18:3 stellt mit durchschnittlich 56,3 % den größten Anteil der Fettsäuren dar, wobei dieser Wert stark schwankt. Er bewegt sich zwischen 39,4 % (spät, erster Schnitt 2000, auf dem Feld getrocknetes Heu) und 67,5 % (früh, dritter Schnitt 2001, Grünfutter;). Das spät geschnittene Futter hat niedrigere C18:3-Anteile als das früh geschnittene (51,6 vs. 61,0%; P < 0,01). Das getrocknete Futter und die Silage (50 % TS) wiesen in allen Schnitten und zu allen Schnittzeitpunkten leicht niedrigere Werte auf als Grünfutter und Feuchtkonserven (P > 0,05).
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Schlussfolgerungen Das Vegetationsstadium (früh oder spät) und die Art der Konservierung haben einen größeren Einfluss auf den Fett- und Fettsäuregehalt als der Vegetationszyklus. Mit Ausnahme der Silagen wird durch die Konservierung der Fettgehalt im Vergleich zum Ausgangsmaterial verringert, was auch in anderen Versuchen an ALP beobachtet wurde (Morel et al. 2006b). Die höheren Anteile an C16:0, C18:0, C18:1 zu Lasten von C18:3 in der getrockneten gegenüber den feuchten Konserven bestätigen, dass die Trocknungsdauer diese Gehalte beeinflusst. Um die Gehalte an Fett und C18:3 im getrockneten Futter nicht zu verlieren, muss das Heuen schnell durchgeführt werden. Das Grünfutter ist dabei schonend zu behandeln, um die in den Blättern der Pflanzen enthaltenen wertvollen Nährstoffe zu bewahren. n
Tenore in materia grassa e composizione in acidi grassi di foraggio conservato Il presente articolo descrive in quale misura i tenori in materia grassa (MG) e acido grasso (AG) dei foraggi conservati si differenziano da quelli dell'erba d'origine. Per tre anni è stata raccolta da una stessa particella erba a due stadi di sviluppo diversi (30 giorni) e in seguito conservata in base a sei processi differenti. Sono stati analizzati 42 campioni mediante estrazione con etere di petrolio per la MG e cromatografia in fase gassosa per l'AG. I tenori in MG variano fortemente (11-40 g/kg MS): il foraggio precoce presenta i valori più alti (26 vs. 20 g/kg MS p<0,01); le piante al terzo taglio hanno tenori superiori a quelle dei primi cicli (26 vs. 21 g/kg MS p=0,03). Ad avere i tenori più elevati sono gli insilati (superiori del 42 % a quelli dell'erba), mentre il foraggio essiccato nei campi presenta quelli più bassi (inferiori del 30 % a quelli dell'erba). L'acido linolenico è l'AG dominante con un tasso superiore al 55 per cento. Le percentuali di AG sono influenzate dallo stadio di maturazione, mentre quelle di acido linolenico sono ridotte dai processi di essicazione. Al fine di conservare i tenori di MG e AG presenti nell'erba, la fienagione deve essere effettuata rapidamente e trattando con cura il foraggio.
Literatur ▪▪ Arrigo Y., 2006. Einfluss der Konservierung auf den Aminosäurengehalt des Futters. Agrarforschung 13 (07), 272 – 277. ▪▪ Arrigo Y., 2007. Verdaulichkeit und Mineralstoffgehalte von konser viertem Futter. Agrarforschung 14 (08), 370 – 375. ▪▪ Dewhurst R.J. & King P.J., 1998. Effects of extended wilting, shading and chemical additives on the fatty acids in laboratory grass silages. Grass and Forage Science 53, 219 – 224. ▪▪ Dewhurst R.J., Scollan N.D., Youell S.J., Tweed J.K.S & Humphreys M.O., 2001. Influence of species, cutting date and cutting interval on the fatty acid composition of grasses. Grass and Forage Science 56, 68 – 74. ▪▪ Elgersma A., Ellen G., van der Horst H., Muuse B.G., Boer H. & Tamminga S., 2003. Compararison of fatty acid composition of fresh and ensiled perennial ryegrass ( Lolium perenne L.), affected by cultivar and regrowth interval. Animal Feed Science and Technology 108, 191 – 205.
Summary
Riassunto
Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von konserviertem Raufutter | Nutztiere
Fat and fatty acids in preserved forages This article shows the difference in fat and fatty acid levels between preserved forages and grass. Grass was harvested from the same plot of land at two different stages (30 days apart) over three years and stored using six different processes. 42 samples were analysed by extraction using petroleum ether for fat and by gas chromatography for fatty acids. There was considerable variation in the fat levels (11 to 40 g/kg dry matter (DM)): fodder cut early showing the highest levels (26 versus 20 g/kg DM p < 0,01), and regrowth higher levels than the first cycle (26 versus 21 g/kg MS p = 0,03). Fodder stored as silage had the highest fat level (42 % more than grass content) and fodder dried on the ground the lowest (30 % less than grass content). Linolenic acid was the most important fatty acid with > 55 %. Fatty acid proportions are influenced by the stage of maturity and dry conservation methods reduce linolenic acid proportion. Grass harvested quickly as well as careful handling of the fodder maintain the fat and fatty acid levels. Key words: fat, fatty acids, preserved forages.
▪▪ Hawke J.C., 1963. Studies on the properties of New Zealand butterfat: the fatty acid compositon of the milk fat of cows grazing on rye-grass at two stages of maturity and the composition of rye-grass lipids. Journal of Dairy Research 30, 67 – 75. ▪▪ Morand-Fehr P. & Tran G., 2001. La fraction lipidique des aliments et les corps gras utilisés en alimentation animale. INRA Productions Animales 14, 285 – 302. ▪▪ Morel I., Wyss U., Collomb M. & Bütikofer U., 2006a. Grün- oder Dürrfutterzusammensetzung und Milchinhaltstoffe. Agrarforschung 12, 496 – 501. ▪▪ Morel I., Wyss U., Collomb M. & Bütikofer U., 2006b. Grünfutter- oder Silagezusammensetzung und Milchinhaltstoffe. Agrarforschung 13, 228 – 233. ▪▪ Nada V., Delic I., 1976. The changes of lipids and amino-acids in leaves of wilting green alfalfa. Veterinaria 25, 137 – 140.
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U m w e l t
Aquatische Risikobewertung von P flanzenschutzmitteln
Foto: Katja Knauer, Basel
Katja Knauer, Stefanie Knauert, Olivier Felix und Eva Reinhard, Bundesamt für Landwirtschaft BLW, 3003 Bern Auskünfte: Katja Knauer, E-Mail: katja.knauer@blw.admin.ch, Tel. +41 31 323 11 34
Mesokosmenanlage von Syngenta in Stein (AG).
Einleitung Umweltrisikobewertungen sind in den letzten Jahrzehnten Teil vieler Programme zum Schutze der Umwelt geworden. So gehören sie obligatorisch zu jeder Zulassung von Pflanzenschutzmitteln (PSM), Bioziden und seit einigen Jahren auch zur Beurteilung von pharmazeutischen Produkten sowie zur Meldung und Registrierung von Industriechemikalien. Pflanzenschutzmittel enthalten biologisch aktive Stoffe, die neben den gewünschten Schutzwirkungen gegen Schadorganismen auch Nebenwirkungen auf
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Nicht-Zielorganismen haben können. Deshalb muss für die Zulassung neben der Wirksamkeit mit aufwändigen Testverfahren auch die Sicherheit für Nicht-Zielorganismen nachgewiesen werden. Die rechtliche Basis legt die Pflanzenschutzmittelverordnung (PSMV) fest, die die Datenanforderungen und Bewertungsgrundsätze bezüglich Wirksamkeit und Schutz von Mensch und Umwelt spezifiziert. Die Schweizer PSMV entspricht in grossen Zügen der Europäischen Pflanzenschutzmittelgesetzgebung (91/614/EC bzw. inskünftig 1107/2009/EC). Um unannehmbare Nebenwirkungen von PSM auf die Umwelt auszuschliessen, kann die Zulassung eines PSM
mit spezifischen Risikoreduktionsmassnahmen (z. B. Abstandsauflagen zu Oberflächengewässer, zeitliche Anwendungsbeschränkungen) verknüpft werden. Die Umweltrisikobewertung gemäss PSMV bezweckt, Ökosysteme wie Gewässer, Böden und Luft zu schützen, um nichtakzeptable Schäden auf die dort lebenden Organismen zu verhindern. Bei der aquatischen Risikobewertung ist der Schutz von Wasserlebewesen, die typischerweise in Bächen und kleinen Flüssen angrenzend an das Agrarland anzutreffen sind, im Fokus. Der Schutz von Oberflächengewässern vor schädlichen Auswirkungen von PSM wird ebenfalls in anderen Rechtserlassen, wie zum Beispiel in der auf das Umweltschutzgesetz gestützten Gewässerschutzverordnung (GSchV) behandelt. Anhang 2, Ziffer 12 GSchV stellt für PSM die folgende quantitative Anforderung: «0.1 µg/L je Einzelstoff, vorbehalten bleiben andere Werte auf Grund von Einzelstoffbeurteilungen im Rahmen des Zulassungsverfahrens».
Methode Ziel einer Umweltrisikobewertung ist es, nicht akzeptable Schäden und negative Effekte auf Ökosysteme zu verhindern. Dafür werden Expositionskonzentrationen abgeschätzt und ökotoxikologische Daten erhoben. In der Folge werden ökologische Risiken abgeschätzt, indem die potenzielle Exposition und die möglichen Effekte ins Verhältnis gesetzt werden (Risiko = Exposition / Effekte). Um in der EU ein einheitliches Vorgehen bei der Risikobewertung zu gewährleisten, wurden die Datenansprüche und die Vorgehensweise in verschiedenen Wegleitungen unter anderem im aquatischen Guidance-Dokument (SANCO/3268/2001 rev.4) festgehalten.
Zusammenfassung
Aquatische Risikobewertung von P flanzenschutzmitteln | Umwelt
Umweltrisikobewertungen zielen darauf hin, Ökosysteme wie Gewässer, Böden und Luft zu schützen, um nichtakzeptable Schäden auf die dort lebenden Organismen ausschliessen zu können. Für die Bewertung von Pflanzenschutzmitteln (PSM) in Gewässern stehen typische Bäche und kleine Flüssen angrenzend an das Agrarland im Fokus. Risikobewertungen basieren auf der Abschätzung von Expositionskonzentrationen und der Erhebung von einer Vielzahl ökotoxikologischer Daten. Bei der Abschätzung der Toxizität eines PSM werden Wirkungen auf Individuen, Populationen und Lebensgemeinschaften erhoben, um kurz- wie auch langfristige Folgen einer Belastung ermitteln zu können. Risikobewertungen werden für Umweltmanagemententscheidungen zwingend benötigt, da die Zusammenstellung umweltrelevanter Informationen es ermöglicht, potenzielle Risiken zu erkennen und Vermeidungsstrategien zum Schutze der Umwelt zu entwickeln. Die Handlungsoptionen, um das Risiko auf einem akzeptablem Niveau zu halten, sind vielseitig. Durch das Vorschreiben konkreter Auflagen auf spezifische PSM wie zum Beispiel das Einhalten von bestimmten Abständen zu Oberflächengewässern oder der obligatorische Einsatz von abdriftmindernder Technik bei der Anwendung, können PSM weiterhin sicher in der Landwirtschaft eingesetzt werden und unannehmbare Effekte auf Lebensgemeinschaft weitgehend ausgeschlossen werden.
Expositionsabschätzung Für die Expositionsabschätzung werden Angaben über Aufwandmengen, Stoffeigenschaften und das Verhalten der in PSM enthaltenen aktiven Stoffe in der Umwelt benötigt. Die Expositionsabschätzung erfolgt meistens mit Computermodellen, die voraussichtliche Umweltkonzentrationen (PEC, vgl. Glossar) berechnen. Bei den Berechnungen werden sogenannte «Worst-case-Annahmen» in Bezug zum Beispiel auf Abbau der Substanzen, Klima- und Bodenbedingungen getroffen, um mögliche Spitzenkonzentrationen von PSM in Gewässern bei der Risikobewertung einzubeziehen. Zudem werden bei der Expositionsabschätzung verschiedene Eintragswege wie Abdrift, Abschwemmung und Drainage in Oberflächengewässer berücksichtigt. Bei einer Spritzapplikation kann zum Beispiel PSM-haltiger Sprühnebel in angren-
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Umwelt | Aquatische Risikobewertung von P flanzenschutzmitteln
Realistisch
4
Semi-Feldstudien (Micro-Mesokosmen)
3 2 1
Konservativ
Effekt-Modelle
Zusätzliche Studien + Speziessensitivitätsverteilungen
Standardtests + Sicherheitsfaktor
Einfach (Wenige Daten)
Komplex (Viele Daten)
Abb. 1 | Stufenweises Vorgehen in der Effektbewertung.
zende Gewässer gelangen (Abdrift). Bei Regen, besonders bei Starkregen oder Regenfall auf gefrorenem Boden, oder während der Schneeschmelze können PSM abgeschwemmt und in Oberflächengewässer eingetragen werden (Abschwemmung). Auch durch Drainagen landwirtschaftlich genutzte Böden sind oft drainiert können PSM schnell versickern, abfliessen und von den behandelten Flächen in angrenzende Oberflächengewässer gelangen. Toxizitätsabschätzung Bei der Abschätzung der Toxizität eines PSM werden Wirkungen auf Individuen, Populationen und Lebensgemeinschaften ermittelt. Toxizitätsdaten werden nach einem stufenförmigen Prozess generiert (Abb. 1).
Auf der ersten Stufe wird für die Bewertung eines potenziellen Risikos für Wasserorganismen ein Basisdatensatz erstellt, dem akute und chronische ökotoxikologische Labortests mit Algen, Daphnien und Fischen zu Grunde liegen. Diese Tests werden nach international harmonisierten Richtlinien durchgeführt (OECD-Testverfahren nach GLP). In Kurzeittests werden akute Effekte wie zum Beispiel Mortalität erfasst, während in Langzeittests chronische Effekte vorwiegend auf die Reproduktion untersucht werden. Aus den Ergebnissen werden ökotoxikologische Werte wie der akute EC50 (oder der chronische NOEC (vgl. Glossar) berechnet. Um unvermeidliche Ungenauigkeiten bei der Übertragung von Laborergebnissen von einzelnen wenigen Organismen auf reale Gewässerverhältnisse Rechnung zu tragen, wird das Testergebnis für die empfindlichste Art mit einem Sicherheitsfaktor (AF) versehen. Die Berücksichtigung resultiert in einem sogenannten PNEC (PNEC = EC50/ AF und PNEC = NOEC/AF) (Tab. 1), einer Konzentration, bei der keine negativen Effekte auf das aquatische Ökosystem zu erwarten sind (Abb. 2). Die PNEC werden dabei so berechnet, dass selbst bei einer langfristigen Pestizidexposition keine Beeinträchtigung der aquatischen Organismen zu erwarten ist.
Gefahrenbewertung von PSM in Oberflächengewässern Repräsentative sensitive Spezies von drei Akuter T trophischen Ebenen des Ökosystems
Akuter Test (EC50)
Chronischer Test (NOEC)
Sicherheitsfaktor
PNEC
Abb. 2 | Gefahrenbewertung für Ökosysteme im Rahmen der PSM-Zulassung.
Tab. 1 | Ökotoxikologische Kenngrössen in der Risikobewertung von Pflanzenschutzmitteln Kenngrössen
374
Organismen
Tests
Methoden
PNEC = EC50 / AF
Auswertung von Speziesdaten
Akute Laborstudien
Dosis-Wirkungskurven
PNEC = NOEC / AF
Auswertung von Speziesdaten
Chronische Laborstudien
Dosis-Wirkungskurven
HC5 * AF
Spezies-Sensitivitätsverteilungen
Akute und chronische Studien
Probabilistische Auswertung
NOEAEC * AF
Auswertung der Populations- und Gemeinschaftsdaten
Mikro- und Mesokosmendaten, komplexe Umweltsysteme
Principle-Response-Kurven, Gemeinschaftindices, Dosis- Wirkungskurven
EAC oder RAC
Alle verfügbaren Daten
Alle Tests
Alle Methoden
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Ergibt sich aus dem Vergleich der Toxizitätsdaten der 1. Stufe (PNEC) mit der Expositionskonzentration (PEC) ein potenzielles Risiko für aquatische Organismen, so geht man auf die nächst höhere Stufe in der Risikobewertung (Abb. 1, Daniel 2007). Nun müssen zusätzliche Studien herangezogen werden, um die Unsicherheit der Übertragung von Laborergebnissen auf die reale Situation zu überprüfen. Es können dafür weitere Tests mit anderen Organismen der sensitivsten Gruppe, Versuche mit realistischeren Expositionen und Multispeziestests durchgeführt werden. Für die Auswertung von Ergebnissen (EC50 und NOEC) mehrerer Organismen der sensitiven Gruppe können probabilistische Methoden angewendet werden, mit denen die Gefährdung der aquatischen Organismen abgeschätzt wird. Der ökotoxikologisch relevante Wert aus den Spezies-Sensitivitätsverteilungen ist die Gefahrenkonzentration (HC5, vgl. Glossar) (Tab.1). Bei Versuchen, die realistische Expositionsszenarien berücksichtigen, wird häufig der Einfluss des Sediments auf die Wirkung einer Substanz beurteilt oder der Abbau der Substanz in der Wasserphase simuliert, wie sie unter natürlichen Bedingungen zu erwarten wäre. Für die Multispeziestests wurden eine Reihe von Modell-Ökosystemen entwickelt, wie zum Beispiel Micro- und Mesokosmen, die es ermöglichen, Effekte von PSM auf komplexe aquatische Lebensgemeinschaften zu untersuchen. Neben den direkten Effekten wird in diesen Systemen auch die Regenerationsfähigkeit, das heisst auch das Erholungspotenzial von Populationen und Lebensgemeinschaften untersucht und in der Risikobewertung berücksichtigt. Temporäre Effekte, von denen sich Populationen in einem kurzen Zeitraum erholen können, werden als akzeptabel eingestuft. Für diese Multispeziestests werden sogenannte NOEAEC (vgl. Glossar) festgelegt. Auch auf die Ergebnisse dieser «Higher-tier»-Studien (auf höherer Stufe) können zur Abschätzung des tatsächlichen Risikos zusätzliche Sicherheitsfaktoren eingerechnet werden. Die Höhe der Faktoren ist abhängig von der Qualität und Quantität der vorhandenen ökotoxikologischen Studien. Für die Entscheidung, welche Vorgehensweise im Rahmen der Risikobewertung sinnvoll ist, sind das Wissen und die Erfahrungen von Experten unabdingbar. Guidance-Dokumente, die die Methoden der Durchführungen komplexer Tests und die Auswertung empfehlen, können herangezogen werden (HARAP 1999, CLASSIC 2001). Eine Gesamtbewertung aller ökotoxikologischen Daten ermöglicht in einem abschliessenden Schritt in der Risikobewertung, eine akzeptable Umweltkonzentration (EAC) für ein PSM festzulegen. Der EAC ist zu ver-
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Aquatische Risikobewertung von P flanzenschutzmitteln | Umwelt
Abb. 3 | Der Seebach im Agrarland des Kantons Bern.
Glossar ••PSM: Pflanzenschutzmittel ••PSMV: Pflanzenschutzmittelverordnung ••GSchV: Gewässerschutzverordnung ••PEC: predicted environmental concentration ••GLP: good laboratory practice; gute Laborpraxis ••EC50: effect concentration; Konzentration, bei der 50 Prozent des Effekts auftritt ••NOEC: no observed effect concentration; Konzen tration, bei der kein Effekt auftritt ••NOEAEC: no observed ecologically adverse effect concentrations; Konzentrationen, bei denen keine für die Umwelt nachteiligen Effekte auftreten ••AF: assessement factor, Sicherheitsfaktor ••PNEC: EC50/AF sowie NOEC/AF ••HC5: hazard concentration; Gefahrenkonzentration bei der fünf Prozent der getesteten Organismen einen 50-prozentigen oder gerade noch keinen Effekt zeigen ••EAC oder RAC: ecologically acceptable concentration, annehmbare Umweltkonzentration oder regulatory acceptable concentration, regulatorisch akzeptable Konzentration
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Umwelt | Aquatische Risikobewertung von P flanzenschutzmitteln
Tab. 2 | Ökotoxikologische Kenngrössen (PNEC) für Pestizide in Oberflächengewässern berechnet nach den Vorgaben der Pflanzenschutzmittelverordnung Wirkstoff
Kenngrössen (μg/L)
Beflubutamid
0,55
Benalaxyl- M
3
Bifenazat
1,7
Clothianidin
10
Cyflufenamid
2,4
Etofenprox
0,0054
Flonicamid
310
Fluoxastrobin
0,63
Kaliumbicarbonat
7314
Kaliumiodid
57
Kaliumthiocyanat Laminarin
27 >1000
Mandipropamid
28
Mepiquat-chlorid
260
Metrafenone
8,2
Oxardiagyl
0,09
Pelargonsäure
1190
Pethoxamid
0,5
Picloram
55
Pinoxaden
44
Tembotrion
0,85
Triazoxid
0,78
Tritosulfuron
4,8
6-Benzyladenin
205
gleichen mit dem PNEC, der auf der ersten Stufe der Risikobewertung festgelegt wird, und wird heute auch oft als regulatorisch akzeptable Konzentration (RAC) bezeichnet. Je mehr Studien vorhanden sind, umso besser und sicherer lässt sich eine Risikobewertung durchführen. Liegen neue Erkenntnisse vor, müssen die Werte neu berechnet werden, damit die geltenden Bewilligungsvoraussetzungen erfüllt sind (Art. 21, PSMV). Die Erhebung dieser für die Risikobewertung relevanten Daten ist für jeden Wirkstoff und jedes Produkt obligatorisch.
Diskussion und chlussfolgerungen S Wofür wird eine Risikobewertung verwendet? Aquatische Risikobewertungen werden für Umweltmanagemententscheidungen zwingend benötigt. Sie stellen umweltrelevante Informationen zusammen, um die
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 372–377, 2010
grössten Risiken zu erkennen und um Wissenslücken zu identifizieren. Basierend auf diesen Informationen können Auflagen auf PSM-Produkte gesetzt werden, zum Beispiel Abstände zu Oberflächengewässern oder der obligatorische Einsatz von abdriftmindernder Technik bei der Anwendung eines spezifischen Produktes, um unannehmbare Effekte für die aquatische Lebensgemeinschaft weitgehend auszuschliessen. Was sind die Schutzziele der PSMV? Die PSMV stellt sicher, dass PSM gemäss international vereinbarten Kriterien hinreichend geeignet sind, aber auch bei vorschriftsmässigem Umgang keine unannehmbaren Nebenwirkungen auf Mensch, Tier und Umwelt haben (Art. 1 PSMV). Um dieses Schutzziel für die Umwelt zu gewährleisten, muss jede Umweltrisikobewertung spezifische Bewertungskriterien festlegen. Sie muss einerseits geeignete Endpunkte definieren, deren Verwendung es ermöglicht, Umweltwerte wie zum Beispiel die aqua tische Lebensgemeinschaft zu schützen. Andererseits muss das Schutzniveau definiert werden. Hierbei ist festzulegen, welche Effekte akzeptiert werden und mit welcher Unsicherheit die Vorhersage der Effekte belegt sein darf. Wie geeignet sind die Vorhersagen einer Risiko bewertung? Entsprechend der PSMV dürfen ökotoxikologische Kenngrössen wie PNEC, EAC oder RAC (Tab. 2) nicht überschritten werden. Die Modellierung der Exposition berücksichtigt verschiedene Eintragswege wie Abdrift, Abschwemmung und Drainage für Oberflächengewässer. So wird garantiert, dass keine unannehmbaren Effekte für die aquatischen Lebensgemeinschaften zu erwarten sind. Erst dann ist die Zulassung eines PSM möglich. Mit Hilfe gezielter Messkampagnen zur Bestimmung von PSM-Konzentrationen in Oberflächengewässern wird die Richtigkeit der Risikobewertung und des darauf basierenden Zulassungsentscheids überprüft und gegebenenfalls eine Anpassung der Produktzulassung initiiert. Dieser Vergleich ist für jedes PSM durchführbar und macht eine Einschätzung des potenziellen Risikos für die aquatischen Lebensgemeinschaften möglich (Chèvre 2003). Massnahmen zur Reduktion der PSM-Einträge in Oberflächengewässer sind gegebenenfalls zu treffen. Dabei sind in einem ersten Schritt mögliche Emissionsquellen zu reduzieren, die Einhaltung von Anwendungsbeschränkungen zu kontrollieren und das Auflagenmanagement zu überprüfen. n
Valutazione dei rischi rappresentati dai prodotti fitosanitari per l’ecosistema acquatico Le valutazioni dei rischi ambientali sono finalizzate a proteggere ecosistemi come le acque, il suolo e l'aria, onde poter escludere danni inaccettabili agli organismi che li abitano. Nella valutazione del rischio rappresentato dai prodotti fito sanitari per i corsi d'acqua si analizzano soprattutto ruscelli tipici e piccoli fiumi confinanti con le superficie agricole, stimando le concentrazioni d'esposizione e rilevando un gran numero di dati ecotossicologici. La stima della tossicità di un prodotto fitosanitario verte sulla rilevazione degli effetti dello stesso su individui, popolazioni e cenosi allo scopo di determinare le conseguenze a breve e lungo termine. Le valutazioni dei rischi sono imprescindibili per le decisioni in materia di gestione ambientale, poiché la raccolta di informazioni rilevanti per l'ambiente permette di individuare rischi potenziali e di sviluppare strategie preventive adeguate per la sua tutela. Vi sono varie opzioni operative per mantenere il rischio a un livello accettabile. Mediante l'imposizione di condizioni concrete nei confronti di prodotti fitosanitari specifici, come ad esempio quella di rispettare una determinata distanza dalle acque superficiali o l'obbligo di ricorrere a una tecnica di applicazione che riduce la deriva, sarà possibile continuare a impiegare tali prodotti in agricoltura in maniera sicura, escludendo in larga misura effetti inaccettabili sulla cenosi acquatica.
Literatur ▪▪ Campbell P.J., Arnold D.J.S., Brock T.C.M., Grandy N.J., Heger W., H eimbach F., Maund S.J. & Streloke M. 1998. Guidance document on Higher tier risk assessment for pesticides (HARAP). Proceedings from the HARAP workshop. SETAC pub. ISBN 90 – 5607 – 011 – 8. ▪▪ Chèvre N. 2003, 2006. Pestizide in Schweizer Oberflächengewässern, gwa 4: 297 – 307. ▪▪ Daniel, O. Gandolfi, M., Aldrich, A., Baumann H. & Büchi, R. 2007. Öko toxikologische Risikobewertungen von Pflanzenschutzmitteln. A grarforschung 14 (6), 266 – 271. ▪▪ Europäische Pflanzenschutzmittelverordnung (1107/2009/EC) ▪▪ Gewässerschutzverordnung vom 28.Oktober 1998 (GSchV) (SR 814.201) ▪▪ Giddings J.M., Brock T.C.M., Heger, W., Heimbach F., Maund S.J., Norman S.M., Ratte H.T., Schafers C. & Steloke M (2001) Community – Level
Summary
Riassunto
Aquatische Risikobewertung von P flanzenschutzmitteln | Umwelt
Pesticides risk assessment for aquatic ecosystem The analyse of environmental risks aims to protect water, soils and the air so that the organisms living in these ecosystems do not suffer an unacceptable level of damage. To analyse the effects of plant protection products in rivers and streams, the focus is typically on small waters adjacent to farmland. Risk assessment is based on an estimation of the exposure and on various ecotoxicological data. In order to estimate the toxicity of a plant protection product, its effects on individuals, populations and communities are investigated so that both short and long-term consequences of an exposure can be determined. Risk analyses are essential for decisions concerning environmental management, since a compilation of environmental relevant informations can lead to the identification of potential risks and to the development of strategies to avoid damage to the environment. There are many ways of keeping risks to an acceptable minimum. By introducing compulsory practical conditions for specific plant protection products, like the utilisation at an obligatory distance from surface waters, or the compulsory use of technology to prevent spread, it will still be possible to use such substances in agriculture while unwanted effects on aquatic organisms are largely avoided. Key words: plant protection products, risk assessment, surface water, protection goals.
aquatic system studies – interpretation criteria. Proceedings from the CLASSIC workshop. SETAC pub. ISBN 1 – 880611 – 49-x. ▪▪ SANCO/3268/2001 rev.4 (final) 17 October 2002. Working document, Guidance document on aquatic ecotoxicology in the context of the directive 91/414/EEC. ▪▪ Verordnung vom 18. Mai 2005 über das Inverkehrbringen von Pflanzenschutzmitteln (Pflanzenschutzmittelverordnung, PSMV) (SR 916.161).
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P f l a n z e n b a u
Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung
Foto: Jochen Mayer, ART
Christine Bosshard1, René Flisch1, Jochen Mayer1, Sonja Basler2, Jean-Louis Hersener3, Urs Meier4 und Walter Richner1 1 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich 2 LZ Liebegg, 5722 Gränichen 3 Ingenieurbüro Hersener, 8542 Wiesendangen 4 Meritec GmbH, 8357 Guntershausen Auskünfte: Christine Bosshard, E-Mail: christine.bosshard@art.admin.ch, Tel. +41 44 377 71 11
flächengewässern und Grundwasser, Verstärkung des Treibhauseffektes), sondern verringern auch die Systemeffizienz. Während durchschnittlich nur zirka 50 % des mit Mineraldünger ausgebrachten N von den Pflanzen aufgenommen wird, ist die Ausnutzung von Hofdünger-N in der Regel tiefer und auch viel variabler (Dobermann 2005; Gutser et al. 2005). Die N-Ausnutzungseffizienz (NAE) von Hofdüngern muss deshalb gesteigert und der Verlust umweltrelevanter N-Verbindungen reduziert werden. Neue Technologien zur Aufbereitung von Hofdüngern, wie zum Beispiel anaerobe Vergärung (aV) von Gülle zur Biogasgewinnung in Kombination mit Membrantrenntechniken (Ultrafiltration, UF; Umkehrosmose, RO), versprechen die NAE von Gülle zu verbessern. Weitere Vorteile der technischen Aufbereitung von Gülle sind: Reduktion des Transportvolumens der Gülle sowie Produktion erneuerbarer Energie (Biogas).
Gefässversuche mit Mais und Sommerweizen zur Ermittlung der Stickstoffausnutzungseffizienz von aufbereiteter Gülle.
Einleitung Anfangsprodukt
Hofdünger (Gülle und Mist) spielen in der landwirtschaftlichen Praxis im Bereich der Pflanzenernährung eine zentrale Rolle. Die in Hofdüngern enthaltenen Nährstoffe sind wichtige Produktionsfaktoren im Pflanzenbau. Vor allem Stickstoff (N) ist für die Ertragsbildung von grosser Bedeutung. Ein Teil des Dünger-N dient der Erzeugung von pflanzlichen und tierischen Produkten, der Rest wird in der organischen Bodensubstanz gebunden (Immobilisierung) und/oder geht gasförmig oder durch Auswaschung unproduktiv verloren. Die Tierhaltung zur Milch- und Fleischproduktion führt zu erheblichen Mengen an Hofdüngern. Regionale N-Überschüsse aufgrund zu hoher Nutztierdichte erhöhen das Risiko von N-Emissionen. Stickstoffverluste belasten nicht nur die Umwelt (Versauerung und Überdüngung natürlicher Ökosysteme, Belastung von Ober-
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 378–383, 2010
Unbehandelte Gülle
Verfahren Anaerobe Vergärung
Mechanische Separierung
Zwischenprodukt
Endprodukt
Vergorene Gülle
Vergorene Dünngülle
Feststoffe
UF-Retentat
Ultrafiltration
UF-Permeat
Umkehrosmose
RO-Retentat RO-Permeat
Abb. 1 | Verfahrensschritte der Gülleaufbereitung zur Erzeugung der verschiedenen Düngerprodukte. Nur die fett geschriebenen Düngerprodukte wurden in den Gefäss- und Feldversuche untersucht.
In dieser Studie wurden verschiedene Düngerprodukte aus der Aufbereitung von Gülle (aV, UF, RO) in Gefäss- und Feldversuchen getestet, mit dem Ziel, den Beitrag der technischen Gülleaufbereitung zur Verbesserung der NAE und der Reduktion von N-Verlusten zu ermitteln. Zudem wurde untersucht, wie die Eigenschaften von Schweinegülle durch die Gülleaufbereitung beeinflusst werden.
Material und
Methoden
Gülleaufbereitung: Anaerobe Vergärung kombiniert mit Membrantrennverfahren Die verschiedenen Aufbereitungsschritte, aus denen die Düngerprodukte, die in der Studie untersucht wurden, hervorgingen, sind in Abbildung 1 ersichtlich. Die Schweinegülle wurde in einem ersten Schritt anaerob vergoren und anschliessend mechanisch separiert, um die Feststoffe von der Flüssigphase (Dünngülle) zu trennen. In einem zweiten Schritt fand die Weiteraufbereitung der vergorenen Dünngülle mittels Membrantrennverfahren (UF und RO) statt. Bei der UF wird eine Flüssigkeit – in unserem Fall die Dünngülle – mit Druck durch eine semipermeable Membran gezwungen. Hochmolekulare Substanzen (z. B. Bakterien, Proteine, Makromoleküle) werden an der Membran zurückgehalten (Abb. 2). Dabei entsteht ein konzentrierter Teilstrom, das UF-Retentat. Niedermolekulare Substanzen (z. B. Ionen) können die Membran passieren und resultieren in einem weniger konzentrierten Teilstrom, dem UF-Per-
Separation > 100 μm
Feststoffe Fasern & Partikel
Ultrafiltration 0,1 – 0,01 μm
Umkehrosmose < 0,001 μm
UF-Retentat
RO-Retentat
RO-Permeat
Kolloide
Ionen Niedermolekulare Verbindungen
WasserMoleküle
Bakterien Viren Proteine Makromoleküle
Zusammenfassung
Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung | Pflanzenbau
Stickstoffemissionen aus Agrarökosystemen in die Umwelt haben in den letzten Jahrzehnten aufgrund der Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion zugenommen. Die Landwirtschaft ist Hauptemittentin von Stickstoffverbindungen wie Ammoniak, Nitrat und Lachgas, die sich negativ auf die Umwelt auswirken können. Die effizientere Nutzung von Düngerstickstoff sowie die Reduktion umweltschädigender Stickstoffemissionen sind deshalb den meisten Industrienationen ein dringendes Anliegen. Neue Technologien der Hofdüngeraufbereitung, wie zum Beispiel anaerobe Vergärung von Gülle kombiniert mit anschliessender Ultrafiltration und Umkehrosmose, können für die Landwirtschaft deshalb attraktiv sein, da sie das Potenzial besitzen, den Nährstoff einsatz zu optimieren, das Transportvolumen von Gülle zu senken und erneuerbare Energie zu erzeugen. In dieser Studie wurden vergorene Gülle und Düngerprodukte aus der nachfolgenden Membrantrennung (Ultrafiltration und Umkehrosmose) auf ihre Eigenschaften untersucht sowie deren scheinbare Stickstoffausnutzungseffizienz mittels der Differenzmethode in Gefäss- und Feldversuchen ermittelt. Durch die Aufbereitung der Gülle stieg der Ammoniumstickstoffgehalt in den aufbereiteten Düngerprodukten an, womit die Pflanzenverfügbarkeit des Güllestickstoffs verbessert wurde. Da während der Aufbereitung aber gleichzeitig auch der pH-Wert anstieg, erhöht sich das Risiko gasförmiger Stickstoffverluste während der Lagerung und Ausbringung. Neue Aufbereitungstechnologien können, sind sie mit emissionsarmen Ausbringtechniken gekoppelt, die Stickstoffausnutzung von Gülle verbessern und die Stickstoffemissionen in die Umwelt senken.
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Abb. 2 | Stoffabtrennung mittels Separierung und Membrantrennung (Ultrafiltration, UF und Umkehrosmose, RO) bei der Aufbereitung von Gülle.
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 378–383, 2010
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Foto: Jean-Louis Hersener, Wiesendangen
Pflanzenbau | Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung
Abb. 3 | Umkehrosmose-Anlage.
meat. In einem letzten Schritt wurde das UF-Permeat mittels RO (Abb. 3) weiter aufbereitet. Durch Anlegen eines Drucks, der den osmotischen Druck übersteigt, wird die Flüssigkeit von einer Region höherer zu einer Region tieferer Konzentration (Gegenteil von Osmose) wieder durch eine semipermeable Membran gezwungen (Abb. 2). Die niedermolekularen Substanzen, die bei der UF die Membran noch passierten, werden nun als RO-Retentat zurückgehalten und aufkonzentriert. Wassermoleküle hingegen können die Membran passieren und gelangen in das RO-Permeat. Ausser den Feststoffen und dem RO-Permeat wurden alle aus der Gülleaufbereitung resultierenden Zwischen- und Endprodukte (Abb. 1) charakterisiert und deren NAE in Gefäss- und Feldversuchen ermittelt. Gefäss- und Feldversuche Die Gefässversuche wurden mit Sommerweizen (Triticum aestivum L. var. Fiorina) und Mais (Zea mays var. Delitop) in der Vegetationshalle von ART, die Feldversuche an zwei Standorten (Zürich-Affoltern und Oensingen) mit Winterweizen (Triticum aestivum L. var. Zinal) durchgeführt. Bei der Versuchsanordnung handelte es sich um ein vollständig randomisiertes Blockdesign mit jeweils vier Wiederholungen für jedes Düngerprodukt. Folgende Düngerverfahren wurden untersucht: ••Unbehandelte Schweinegülle (Anfangsprodukt) ••Vergorene Schweinegülle ••Vergorene Dünngülle ••UF-Retentat ••UF-Permeat ••RO-Retentat ••Ammoniumsulfat aus Ammoniakstrippung (nur in Gefässversuchen) ••Mineraldünger (Ammoniumnitrat) ••Ungedüngtes Kontrollverfahren
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 378–383, 2010
Die Düngung betrug in den Gefässversuchen beim Sommerweizen total 1 g, beim Mais 1,3 g mineralischer N pro Gefäss (0,038 m²) und in den Feldversuchen mit Winterweizen 135 kg N ha–1. Berechnungen Die scheinbare N-Ausnutzungseffizienz der verschiedenen Düngerprodukte wurde mittels der Differenzmethode (Muñoz et al. 2004) berechnet:
NAE (%) = [(N-Aufnahmegedüngt – N-Aufnahmeungedüngt)/total Ngedüngt] x 100
wobei N-Aufnahmegedüngt (g pro Gefäss oder kg ha–1) der Aufnahme von N in die oberirdische Pflanzenmasse der mit N gedüngten Kultur und N-Aufnahmeungedüngt (g pro Gefäss oder kg ha–1) der Aufnahme von N in die oberirdische Pflanzenmasse der ungedüngten Kultur entspricht. Total Ngedüngt (g pro Gefäss oder kg ha–1) ist die total ausgebrachte N-Menge. Die N-Aufnahme in die Pflanze im ungedüngten Verfahren entspricht dem totalen N-Entzug aus dem Boden. Die Differenz in der N-Aufnahme zwischen dem gedüngten und dem ungedüngten Verfahren entspricht deshalb dem N-Entzug aus dem jeweiligen Dünger. Statistische Analyse Die Varianzanalyse wurde mit dem statistischen Analyseprogramm SYSTAT 11 (Systat Software Inc., USA) durchgeführt. Der Effekt der untersuchten Düngerprodukte auf die NAE wurde mittels «General Linear Model» (GLM) entsprechend dem komplett randomisierten Blockdesign überprüft. Bei signifikantem Effekt wurde Tab. 1 | Ausgewählte Eigenschaften (Trockensubstanz [TS], pHWert, Gesamt-N [N tot], Ammonium-N [NH 4 -N]) der verschiedenen Düngerprodukte aus der Gülleaufbereitung Düngerprodukt
TS
pH (H2O)
(%)
Ntot
NH4N
(g/kg FS)
Anteil NH4-N am Gesamt-N (%)
Unbehandelte Schweinegülle
2,8
8,26
4,6
3,1
67,4
Vergorene Schweinegülle
1,9
8,30
3,9
3,4
87,2
Vergorene Dünngülle
1,9
8,52
4,0
3,4
85,0
UF-Retentat
4,6
8,53
6,0
3,8
63,3
UF-Permeat
1,1
8,68
3,4
3,3
97,1
RO-Retentat
3,7
8,81
7,8
7,6
97,4
Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung | Pflanzenbau
der Tukey-HSD-Test mit einem Signifikanzniveau von P ≤ 0,05 verwendet. Prozentzahlen wurden für die Varianzanalyse arcsin-transformiert.
Resultate und Diskussion Einfluss der Aufbereitung auf die Gülleeigenschaften Trockensubstanz-Gehalt: Durch die anaerobe Vergärung wurde der Trockensubstanzgehalt (TS) der Gülle reduziert (Tab. 2). Die Reduktion des TS-Gehaltes vermindert die Viskosität der Gülle und verbessert somit deren Fliessfähigkeit (Chatigny et al. 2004). Dadurch kann die Gülle schneller von den Pflanzen abfliessen und schneller in den Boden einsickern, was gasförmige N-Verluste reduzieren kann. Ultrafiltration und RO erhöht den TS-Gehalt in den Retentaten (Tab. 1). pH-Wert: Da während der anaeroben Vergärung ein Teil des organisch gebundenen N in Ammoniumkarbonat überführt wird, steigt der pH-Wert der Gülle in der Regel an (Kirchmann und Witter 1992). In dieser Studie war der pH-Wert der vergorenen Gülle gegenüber der unvergorenen jedoch nur geringfügig höher, was auf den schon relativ hohen pH-Wert der unbehandelten Gülle zurückzuführen sein könnte. Die weitere Aufbereitung mit UF und RO führte zu einem weiteren pH-Anstieg im Permeat und den Retentaten (Tab. 1). Ab einem pH-Wert von 7 verschiebt sich das Dissoziationsgleichgewicht zwischen Ammonium (NH4) und Ammoniak (NH3) in Richtung höherer NH3-Konzentrationen. Dies erhöht das Risiko von NH3-Verlusten während der Lagerung und Ausbringung (Pötsch et al. 2004). Düngerprodukte mit hohen NH4-Konzentrationen müssen deshalb unmittelbar nach dem Ausbringen in den Boden eingearbeitet werden. Stickstoffgehalt: Durch den Vergärungsprozess sollte sich der absolute Gehalt an totalem N – wenn überhaupt – nur geringfügig verändern, da nur ein geringer Teil des N ins Biogas überführt werden kann. Die Abnahme des TotalN-Gehalts der Gülle um 15 % nach der Vergärung (Tab. 1) konnte nicht schlüssig erklärt werden. Während des Vergärungsprozesses wird organische Substanz abgebaut. Organisch gebundener N wird dabei durch Mikroorganismen in pflanzenverfügbaren N überführt, so dass der NH4-N-Gehalt zu- und der Gehalt an organischem N in der Gülle gleichzeitig abnimmt (Gutser et al. 2005). Die UF und RO führten zu einem weiteren Anstieg des NH4-N-Gehalts, vor allem im RO-Retentat, während im
UF-Retentat der Anteil von NH4-N am totalen N mit dem von unbehandelter Gülle vergleichbar war (Tab. 1). Dies kann damit erklärt werden, dass während der UF organische N-Verbindungen (z. B. Proteine) die semipermeable Membran nicht passieren können und so im UF-Retentat angereichert werden, während Ionen (z. B. NH4+) die Membran passieren und ins UF-Permeat gehen. Die Umwandlung von organisch gebundenem N in NH4-N während der Aufbereitung erhöhte den Gehalt an direkt pflanzenverfügbarem N gegenüber der unbehandelten Gülle. Die N-Freisetzung aus Düngerprodukten aus der Gülleaufbereitung wird dadurch vorhersagbarer und lässt damit einen präziseren Einsatz des Gülle-N zu. Da jedoch gleichzeitig mit der Zunahme des NH4-N-Gehalts auch der pH-Wert der Gülle ansteigt, erhöht sich das Risiko von potenziellen NH3-Verlusten während der Lagerung und Ausbringung. Massenbilanz: Die Berechnung der Massenbilanz ergab, dass durch die Aufkonzentrierung der Gülle über die gesamte Aufbereitungskette (aV, UF und RO) ein beachtlicher Anteil an Wasser aus der Gülle entfernt werden konnte. Das Volumen des RO-Retentats konnte gegenüber der unbehandelten Gülle um ungefähr 60 % reduziert werden (Daten nicht gezeigt). NAE der Düngerprodukte aus der Gülleaufbereitung Gefässversuche: Verglichen mit der unbehandelten Gülle wiesen die Düngerprodukte aus der Gülleaufbereitung in den Gefässversuchen mit Sommerweizen und Mais in der Regel eine höhere NAE auf (Tab. 2). Ausnahmen bildeten das UFund zum Teil auch das RO-Retentat. Wie schon erwähnt und wie auch aus Tabelle 2 ersichtlich, reicherten sich die organischen N-Verbindungen während der UF im Retentat an, weil sie die Membran nicht passieren konnten. Das UF-Retentat war mit einem Anteil von 63 % direkt pflanzenverfügbarem N am totalen N mit der unbehandelten Gülle vergleichbar (Tab. 1). Im Gegensatz dazu wiesen die vergorene Gülle sowie das UF-Permeat und RO-Retentat mit 87 % bzw. jeweils 97 % einen wesentlich höheren NH4-N-Anteil am totalen N auf (Tab. 1). Die NAE war in diesen Düngerprodukten deshalb signifikant höher als im UF-Retentat oder in der unbehandelten Gülle (Tab. 2). Trotz einem Anteil von 97 % direkt pflanzenverfügbarem N war die N-Ausnutzung des RO-Retentats durch den Mais bescheiden (Tab. 2). Dies konnte im Gefässversuch mit Sommerweizen nicht festgestellt werden. Möglicherweise wurde die N-Ausnutzung durch den salzempfindlichen Mais wegen der hohen Salzkonzentration im RO Retentat (Daten nicht gezeigt) gehemmt.
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Pflanzenbau | Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung
Tab. 2 | Scheinbare Stickstoffausnutzungs-Effizienz (NAE) der verschiedenen Düngerprodukte aus den Gefäss- und Feldversuchen. Standardabweichung in Klammern. n = 4
Gefässversuche Düngerprodukt
Sommerweizen
Mais
Feldversuch Zürich-Affolterna Winterweizen
NAE (%) Unbehandelte Schweinegülle
30,9 (4,3) d
28,0 (3,8) ce
37,1 (8,0) b
Vergorene Schweinegülle
48,3 (4,3) c
52,6 (4,5) b
55,9 (11,3) ab
Vergorene Dünngülle
50,9 (4,2) bc
46,8 (2,3) b
56,3 (6,9) ab
UF-Retentat
36,8 (7,3) d
21,7 (1,2) e
42,9 (1,3) b
UF-Permeat
58,2 (3,3) b
47,7 (2,6) b
53,7 (8,4) ab
RO-Retentat
50,1 (2,8) bc
36,6 (2,0) c
54,6 (7,3) ab
Ammoniumsulfatb
77,0 (4,9) a
62,0 (4,7) a
n.u.
Mineraldünger
67,8 (15,5) a
69,9 (4,7) a
63,3 (9,0)
c
Nur Standort Zürich-Affoltern, da keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Standorten und keine Standort x Düngerinterkation bei beiden Standorten. Aus Ammoniakstrippung. c Ammoniumnitrat. n.u. nicht untersucht. a
b
Innerhalb einer Spalte sind die mit verschiedenen Buchstaben gekennzeichneten Mittelwerte nach Tukey’s-multiple-range Test signifikant voneinander verschieden (P ≤ 0,05).
Im Vergleich zum Mineraldünger (Ammoniumnitrat) wiesen sowohl die vergorene Gülle wie auch die Düngerprodukte aus der UF und RO eine signifikant tiefere NAE auf (Tab. 2). Einzig das Ammoniumsulfat aus der Ammoniakstrippung führte zu einer ähnlich hohen NAE wie beim Mineraldünger (Tab. 2).
Feldversuche: In den Feldversuchen unterschied sich die NAE der meisten Düngerprodukte aus der anaeroben Vergärung, der UF und RO statistisch nicht von der NAE der unbehandelten Gülle und des Mineraldüngers (Tab. 2). Dies könnte auf die höhere Variabilität in den Feldgegenüber den Gefässversuchen zurückzuführen sein. Tendenziell war die N-Ausnutzung der Aufbereitungsprodukte durch den Winterweizen jedoch höher als bei der unbehandelten Gülle.
Schlussfolgerungen ••Die Ergebnisse aus den Gefäss- und Feldversuchen zeigen, dass die aus der Aufbereitung gewonnenen Düngerprodukte (UF-Retentat, UF-Permeat, RO-Retentat) zur landwirtschaftlichen Düngung geeignet sind. ••Neue Technologien in der Gülleaufbereitung wie zum Beispiel anaerobe Vergärung kombiniert mit Ultrafiltration und Umkehrosmose haben das Potenzial, die Stickstoffausnutzungseffizienz von Gülle zu verbessern und Stickstoff-Emissionen in die Umwelt zu verringern, wenn die Aufbereitungsprodukte sachgemäss gelagert und emissionsarm ausgebracht (z. B. Schleppschlauchverteiler) werden. ••Wegen des hohen Anteils an direkt pflanzenverfügbarem Stickstoff vor allem im Permeat aus der Ultrafiltration und im Retentat aus der Umkehrosmose könnten diese Produkte Mineraldünger zumindest teilweise ersetzen. ••Durch die Reduktion des Transportvolumens der Gülle könnte das Problem von regionalen Stickstoff-Überschüssen entschärft werden (erleichterter Transport in Regionen mit N-Bedarf). n
Dank Die Autoren bedanken sich beim BLW sowie bei den Kantonen Aargau, Appenzell Ausserrhoden und Schaffhausen für die finanzielle Unterstützung.
Literatur ▪▪ Chatigny M. H., Rochette P., Angers D. A., Massé D. & Côté D., 2004. A mmonia volatilization and selected soil characteristics following application of anaerobically digested pig slurry. Soil Science Society of America Journal 68, 306–312. ▪▪ Dobermann A., 2005. Nitrogen use efficiency – state of art. Paper präsentiert am IFA International Workshop on enhanced-efficiency fertilizers, Frankfurt, Deutschland, 28.–30. Juni 2005. ▪▪ Gutser R., Ebertseder T., Weber A., Schraml M. & Schmidthalter U., 2005. Short-term and residual availability of nitrogen after long-term application of organic fertilizers on arable land. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 168, 439–446.
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▪▪ Kirchmann H. & Witter E., 1992. Treatment of solid animal manures: Identification of low NH 3 emission practices. Nutrient Cycling in Agroecosystems 52, 65–71. ▪▪ Muñoz G. R., Kelling K. A., Powell M. J. & Speth P. E., 2004. Comparison of estimates of first-year dairy manure nitrogen availability or recovery using nitrogen-15 and other techniques. Journal of Environmental Quality 33, 719–727. ▪▪ Pötsch E. M., Pfundtner E., Resch R. & Much P., 2004. Stoffliche Zusammensetzung und Ausbringungseigenschaften von Gärrückständen aus Biogasanlagen. In: Biogasproduktion – alternative Biomassenutzung und Energiegewinnung in der Landwirtschaft, 10. Alpenländisches Expertenforum, Irdning, Österreich.
Migliorare l’efficacia dell'azoto del liquame attraverso la sua lavorazione Le emissioni atmosferiche di azoto degli ecosistemi agricoli sono aumentate nell'ultimo decennio, a seguito dell'intensificazione della produzione agricola. L'agricoltura è la principale fonte di emissioni di composti azotati quali ammoniaca, nitrati e protossido d'azoto che possono avere un impatto negativo sull'ambiente. Nella maggior parte dei paesi industrializzati l’utilizzo efficace dell’azoto contenuto nei concimi e la riduzione delle emissioni dannose per l'ambiente sono dunque dei problemi urgenti da trattare. Le nuove tecnologie per la lavorazione dei concimi aziendali, quali ad esempio la fermentazione anaerobica del liquame, in combinazione con l'ultrafiltrazione e l'osmosi inversa, possono rappresentare una soluzione allettante per l'agricoltura, in quanto potenzialmente in grado di ottimizzare l'impiego delle sostanze nutritive, ridurre i volumi di liquame da trasportare e generare energia rinnovabile. Nel presente studio sono state analizzate le proprietà di liquame fermentato e concimi ottenuti mediante membrane di ultrafiltrazione e osmosi inversa nonché la rispettiva efficienza apparente dell'azoto in base al metodo differenziale in prova in contenitori e sul campo. Attraverso la lavorazione del liquame il tenore in azoto ammoniacale dei concimi ottenuti aumenta, così come la quantità di azoto nel liquame disponibile per le piante. Siccome vi è pure un aumento del pH durante la lavorazione il rischio di perdite di azoto allo stato gassoso durante lo stoccaggio e lo spandimento segue la medesima tendenza. Le nuove tecnologie di lavorazione, se combinate con tecniche di spandimento a basso carico di emissioni, possono migliorare la gestione dell'azoto del liquame e ridurne le emissioni nell'ambiente.
Summary
Riassunto
Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung | Pflanzenbau
Improving Nitrogen Efficiency via Slurry Treatment Over the last few decades, intensified agricultural production has greatly increased fluxes of nitrogen (N) between different compartments of the biosphere, and more specifically, emissions of N compounds from agroecosystems. Agriculture is one of the main emitters of N compounds (e.g. ammonia, nitrate, nitrous oxide) with negative impacts on the environment like greenhouse-gas emissions and contamination of surface and ground water. Greater efficiency in N-fertiliser use and the reduction of environmentally harmful N losses are therefore still urgent matters of concern for most industrial countries. New technologies such as anaerobic fermentation (AF) of slurry combined with subsequent ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) can be attractive options for agriculture, potentially enabling to optimise nutrient management, reduce volumes of transported slurry, and generate renewable energy. In this study, anaerobically fermented pig slurry and fertilizer products from the subsequent mechanical separation (UF and RO) were characterised and their apparent N-use efficiency determined in pot and field experiments by means of the difference method. Treatment of pig slurry with AF, UF and RO increased the ammonium N concentration, which improved plant N availability. Since the pH value also increases in parallel during treatment, the risk of gaseous losses during storage and application also rises. Nevertheless, new slurry-treatment technologies coupled with low-emission application techniques (e. g. spreader with trailed hoses) can potentially both increase the N efficiency of slurry and reduce N emissions to the environment. Key words: anaerobic fermentation, nitrogen use efficiency, pig slurry, reverse osmosis, ultrafiltration.
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P f l a n z e n b a u
Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen
Foto ACW
Jakob Troxler, Jean-Pierre Ryser, Jean-Paul Pittet, Hélène Jaccard und Bernard Jeangros, Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, 1260 Nyon 1 Auskunft: Bernard Jeangros, E-Mail: bernard.jeangros@acw.admin.ch, Tel. +41 22 363 47 38
Um die Risiken von Nährstoffverlusten unter einer Weide zu untersuchen, wurden die Einflüsse verschiedener Mengen an Kot und Harn in Lysimetern untersucht.
Einleitung Auf einer intensiv bewirtschafteten Weide können im Durchschnitt während einer Weidesaison eine oder zwei Kot- oder Harnstellen pro m² gezählt werden. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass die Rinderausscheidungen Auswirkungen auf die Grasproduktion, aber auch auf die Verluste von Nährstoffen hatten (Decau et al. 2004; Smith et al. 2002; Stout et al. 1997; Cuttle et Bourne 1993). Um die Auswirkungen unter unseren Bedingungen näher zu erfassen, wurde in Changins ein Versuch mittels Lysimetern angesetzt. In einem ersten
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 384–391, 2010
Artikel beschrieben Troxler et al. (2008) die Auswirkungen der Rinderauscheidungen auf das Wachstum und den Nährstoffgehalt einer aus Gräsern bestehenden Grasnarbe. Das Einbringen von Harn bewirkte eine eindeutige Zunahme der Ausbeute an Trockenmasse. Die Wirkung von Rinderkot war viel bescheidener, setzte später ein und hielt länger an als diejenige von Harn. Ziel dieses zweiten Artikels ist es, die Auswirkungen der Kot- und Harnausscheidungen auf die Nährstoffverluste durch Auswaschung zu bestimmen, und daraus praktische Empfehlungen zur Minimierung der Verlustrisiken und Umweltschäden zu formulieren.
Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen | Pflanzenbau
Der Versuch wurde in Changins von 1997 bis 2000 mittels 19 Lysimetern gefüllt mit Boden, der auf dem Betrieb von Changins entnommen wurde, durchgeführt (pH: 8.1, organische Substanz: 1.4%, Lehm: 27%; Troxler et al. 2008). Die Narbe bestand zu 95 % aus Englischem Raygrass (Lolium perenne, var. Arion) und zu 5 % aus Wiesenrispengras (Poa pratensis, var. Monopoly). Der Versuch gliederte sich in zehn Verfahrensweisen (Tab. 1). Die Kontrolle ohne Ausscheidungen und die acht Verfahren mit Ausscheidungen wurden in je zwei Lysimetern wiederholt, das Verfahren «unbewachsener Boden» und ohne Einfuhr hingegen nicht. Die acht Verfahren mit Ausscheidungen wurden durch eine Kombination von zwei Ausscheidungstypen (Kot und Harn, Tab. 2), zwei Einfuhrepochen (nur im Herbst oder im Frühling und im Herbst) und einer einfachen (eine 2 kg-Kotgabe oder eine 2 l-Harngabe) oder zweifachen Gabe (zwei Kotgaben oder zwei Harngaben) erhalten. Der Kot und der Harn wurden in den Jahren 1997 und 1998 eingebracht und die Nachwirkungen bis Ende 2000 gemessen. In allen Verfahren von 1997 bis 2000, mit Ausnahme des Verfahrens «unbewachsener Boden», wurde eine iden tische Mineraldüngung (6 × 20 kg/ha N, 16 kg/ha P, 27 kg/ha K und 20 kg/ha Mg) angewendet. Um die Weide nachzuahmen wurde der Grasbewuchs alle vier Wochen gemäht (acht Schnitte/Jahr). Die Mengen des Auswaschungswassers und dessen Gehalt an Gesamtnährstoffen (N, P, K und Mg) wurden mit den Methoden des Sol-Conseil-Labors in Nyon regelmässig gemessen. Von der Applikation der ersten Kot- und Harngaben an (15.05.97) bis Dezember 2000 (15.12.00) wurden insgesamt 22 Sequenzen gemessen.
Zusammenfassung
Material und Methoden
Rinderkot und -harn wurden während zwei Jahren, in zwei Jahreszeiten und in einfacher oder in doppelter Menge, auf einem in Lysimetern angebauten Gräserrasen ausgebracht, um Nährstoffverluste durch Auswaschung zu erfassen. Die Gesamtsticksoffverluste schwankten zwischen 18 und 226 kg/ ha/Jahr: während sie in den Verfahren «ohne Ausscheidungen» oder «mit Kot» 50 kg/ha/ Jahr unterschritten, gingen sie in den Verfahren mit zwei Harngaben pro m² im Herbst weit über 100 kg/ha/Jahr hinaus. Die Gesamtphosphorverluste waren unbedeutend und immer tiefer als 1 kg/ha/Jahr. Trotz einer je nach Verfahren sehr unterschiedlichen scheinbaren Bilanz (Einfuhren – Ausfuhren durch die acht Jahresernten) waren die Gesamtkaliumverluste kaum von den Ausscheidungen beeinflusst. Während sie sehr nah bei 30 kg/ha/Jahr lagen, erreichten sie 49 kg/ha/Jahr im Verfahren mit der überschüssigsten K-Bilanz (+716 kg/ha/Jahr mit vier Uringaben pro Jahr). Die Gesamtmagnesiumverluste betrugen im Durchschnitt 70 kg/ha/Jahr. Sie waren immer höher als die Bilanzwerte und wurden wenig von den Ausscheidungen beeinflusst. Zur Limitierung der Nährstoffverluste auf der Weide, vor allem beim Stickstoff, sollte eine homogene Verteilung der Exkremente durch eine angepasste Koppelanordnung und -zahl, eine kurze Verweildauer pro Koppel und einen regelmäßigen Weiderhythmus über die ganze Saison begünstigt werden. Im Herbst sollte die Vollweide gemieden werden.
Resultate und Diskussion Stickstoffverluste Die von 1997 bis 2000 gemessenen Verluste an Gesamtstickstoff durch Auswaschung schwanken zwischen den Verfahrensweisen (Abb. 1). Während sie ohne Ausscheidungen (Kontrolle) oder mit ein bis zwei Kot gaben/Jahr (Verfahren 1Kh, 2Kh und 2Kfh) eindeutig weniger als 100 kg/ ha betragen, erreichen sie ca. 500 kg/ ha im Verfahren mit vier Harngaben/Jahr (4Hfh). Die mittleren Stickstoffverluste sind dreimal höher in den Verfahren mit Harngaben als in denjenigen mit Kotgaben, wobei die grössten Verluste im Verfahren mit zwei Harngaben im Herbst (2Hh und 4Hfh) festgestellt wurden. Zwei auf den Frühling und den Herbst verteilte Harngaben (2Hfh) haben weniger Verluste zur Folge als zwei Harngaben im Herbst (2Hh). Dies ist zu einem guten
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Pflanzenbau | Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen
Tab. 1 | Jährliche Stickstoff-, Phosphor-, Kalium- und Magnesiummengen (kg/ha/Jahr), die durch Mineraldüngung und Ausscheidungen zugeführt wurden, durch Ernten exportiert wurden und durch Auswaschung verloren gingen (Durchschnittswert von 2 Lysimetern, ausg enommen für das Verfahren «unbewachsener Boden») Verfahren
Kontrolle
1Kh
2Kh
2Kfh
4Kfh
1Hh
2Hh
2Hfh
4Hfh
Unbew. Boden –
Ausscheidungstyp
–
Kot
Kot
Kot
Kot
Harn
Harn
Harn
Harn
Applikation im Frühling1
–
–
–
1
2
–
–
1
2
–
Applikation im Herbst 2
–
1
2
1
2
1
2
1
2
–
120
120
120
120
120
120
120
120
120
0
0
71
142
130
260
144
288
268
536
0
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
Stickstoff (N) Zufuhr Mineraldüngung Zufuhr Ausscheidungen
3
Atmosphärische Deposition Export durch die Ernten3
85
81
105
94
106
111
126
177
235
0
Scheinbare Bilanz4
60
135
181
181
299
178
307
236
447
25
Verlust durch Auswaschung5
18
20
26
26
46
91
144
87
226
147
16
16
16
16
16
16
16
16
16
0
0
25
50
42
83
0
0
1
1
0
18
16
21
19
21
20
22
29
33
0
Phosphor (P) Zufuhr Mineraldüngung Zufuhr Ausscheidungen
3
Export durch die Ernten3
-2
25
45
39
79
-4
-6
-13
-16
0
0,14
0,15
0,30
0,20
0,33
0,21
0,15
0,20
0,18
0,26
Zufuhr Mineraldüngung
27
27
27
27
27
27
27
27
27
0
Zufuhr Ausscheidungen3
0
21
42
48
96
252
504
495
990
0
Scheinbare Bilanz
4
Verlust durch Auswaschung 6 Kalium (K)
115
106
125
117
133
143
165
231
301
0
Scheinbare Bilanz4
-88
-58
-56
-42
-10
135
365
291
716
0
Verlust durch Auswaschung 6
24
23
33
28
26
30
31
28
49
23
20
20
20
20
20
20
20
20
20
0
0
18
35
30
60
4
8
6
12
0
10
9
11
10
11
13
13
19
22
0
Export durch die Ernten
3
Magnesium (Mg) Zufuhr Mineraldüngung Zufuhr Ausscheidungen
3
Export durch die Ernten3
386
Scheinbare Bilanz4
10
29
44
40
69
12
15
8
10
0
Verlust durch Auswaschung 6
70
68
66
67
70
70
82
76
74
67
1
Applikation Mitte Mai, 1= einfache Applikation, 2= zweifache Applikation Applikation Mitte September, 1= einfache Applikation, 2= zweifache Applikation 3 Durchschnittswert 1997–1998
4
2
5
Teil auf ein besseres Wachstum der Narbe und auf höhere Stickstoffausfuhren im 2Hfh-Verfahren zurückzuführen (Tab. 1). Verschiedene Studien bestätigen, dass die Menge des im Boden vorhandenen Stickstoffes umso grösser ist, je später der Termin der Uringabe ist (Cuttle und Bourne 1993; Stout et al. 1997). Wenn die Pflanzen diesen Stickstoff nicht aufnehmen, nehmen die Auswaschungs risiken stark zu. Vertes et al. (1997) beobachteten eine Stickstoffauswaschung von 48 kg/ha nach einer Harngabe im Monat Mai, während sie für dieselbe Harngabe im September 127 kg/ha betrug. Eine feinere Analyse
der Abbildung 1 zeigt, dass die Unterschiede zwischen den Verfahren mehrheitlich am Ende des ersten Winters (Messung 27.02.98) und vor allem des zweiten (Messung 26.03.99) zustande kamen. Die hohen Verluste, die am Ende des Winters 1998/99 beobachtet wurden, erklären sich durch die starken Niederschläge im Februar und im März 1999 (200 mm, während sie im 1998 in der gleichen Periode 35 mm betrugen). Seit dem 15.04.99, d. h. sechs Monate nach der letzten Gabe von Ausscheidungen, nehmen die Stickstoffverluste durch Auswaschung erheblich ab und die Unterschiede zwischen den Verfahren gleichen sich allmählich aus. Bis 27.02.98 waren die
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6
Summe der Zufuhren – Export durch Grasernten, Durchschnittswert 1997 – 1998 (Summe der Verluste vom 15.05.97 bis 15.04.99)/2 (Summe der Verluste vom 15.05.97 bis 17.04.00)/3
Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen | Pflanzenbau
und diejenigen mit Harngaben einzeln genommen werden (Abb. 2). Jedes Kilogramm Stickstoff, das in den Ausscheidungen enthalten ist, von den Pflanzen nicht aufgenommen und durch die Ernten ausgeführt wird, hat bei Harngaben eine Zunahme der Stickstoffverluste von 0,53 kg zur Folge, während die Zunahme bei Kotgaben nur 0,12 kg beträgt. Die bei diesem Versuch festgestellten Mengen an ausgewaschenem Stickstoff stimmen mit den Beobachtungen von Laurent et al. (2000) und von Vertes et al. (1994 und 1997) überein. Die höheren Verluste bei Harngaben gegenüber einer Mineraldüngerzufuhr oder Ausscheidungen in Form von Kot wurden bereits beschrieben (Decau et al. 2004; Stout et al. 1997). Urin enthält mehr Stickstoff als Kot (Tab. 2), wobei dieser Stickstoff vor allem als Harnstoff vorliegt. Eine Harnstoffgabe bewirkt hohe Stickstoffkonzentrationen, welche die Aufnahmefähigkeit der Pflanzendecke und das mikrobielle Reorganisationsvermögen bei weitem übersteigen (Laurent et al. 2000). Zudem versickert der Harn sofort in den Boden, wo der Harnstoff hydrolysiert und nitrifiziert wird, und damit auswaschbar wird. Demgegenüber liegt der Kot-Stickstoff grösstenteils in organischer Form vor und muss vor dem Versickern in den Boden mineralisiert werden. Bei Vollweide in tiefen Lagen können im Durchschnitt 1,3 Kot- und Harnstellen pro m² und Weidesaison gezählt werden (persönliche Beobachtungen). Somit
Tab. 2 | Durchschnittsgehalt an Nährstoffen (g/kg) von Rinderkot und -harn, die in den Verfahren mit Ausscheidungen in 1997 und 1998 verabreicht wurden (Durchschnittswerte von 4 Analysen) TS
OS
Ntot
Kot
112,1
89,5
3,25
Harn
53,0
22,7
6,70
P
K
Mg
1,04
1,21
0,75
0,01
12,38
0,15
TS: Trockensubstanz OS: organische Substanz
festgestellten Verluste im Verfahren «unbewachsener Boden» am höchsten. Diese Verluste sind hauptsächlich durch die Mineralisation der organischen Substanz bedingt, hat doch keine Zufuhr stattgefunden, weder an mineralischen Düngern noch an Ausscheidungen. Tabelle 1 gibt die mittlere scheinbare Stickstoffbilanz (Zufuhr – Ausfuhr durch Grasernten) über die Jahre 1997 und 1998 an. Diese Bilanz ist für alle Verfahren mit einer aus Gräsern bestehenden Grasnarbe positiv (von +60 bis +447 kg/ha/Jahr), zum Teil weil diese in den Lysimetern nicht sehr gut wuchs (Troxler et al. 2008). In den Jahren 1997 und 1998 schwankten die jährlichen auswaschungsbedingten Stickstoffverluste zwischen 18 und 226 kg/ha/ Jahr. Der Vergleich der scheinbaren Bilanzen mit den jährlichen auswaschungsbedingten Verlusten zeigt eine sehr gute Beziehung, wenn die Verfahren mit Kotgaben
600
500 Stickstoffverluste (kg/ha)
Stickstoffv 400
erluste 300 (kg/ha) 200
100
0 Kontrolle
1Kh
2Kh
2Kfh
4Kfh
1Hh
2Hh
2Hfh
4Hfh
unbew. Boden
15.12.00 16.11.00 25.10.00 06.09.00 11.07.00 17.04.00 02.03.00 14.10.99 16.08.99 16.06.99 15.04.99 26.03.99 14.10.98 16.09.98 16.07.98 15.06.98 14.04.98 27.02.98 17.11.97 11.09.97 14.07.97 15.05.97
Abb. 1 | Gesamtstickstoffverluste durch Auswaschung vom 15.05.97 bis 15.12.00 (22 Sequenzen) bei verschiedenen Kot- und Harngaben (Legende zu den Verfahren: s. Tab. 1).
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Pflanzenbau | Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen
250
Stickstoffverluste (kg/ha/Jahr)
Stickstoffverluste (kg/ha/Jahr) 200 y = 0,53x - 16,4 R² = 0,97 150
Kontrolle Harn Kot
100
Linear (Harn) Linear (Kot)
Stickstoffverluste (kg/ha/Jahr) 50 y = 0,12x + 6,1 R² = 0,88
0 0
50
100
150 200 250 300 350 Scheinbare Stickstoffbilanz (kg/ha/Jahr)
400
450
500
Abb. 2 | Zusammenhang zwischen der scheinbaren Stickstoffbilanz und den auswaschungsbedingten Stickstoffverlusten (Durchschnitt der Jahre 1997 und 1998); rotes Symbol = Kontrolle ohne Ausscheidungen, blaue Symbole = Verfahren mit Harngaben, grüne Symbole = Verfahren mit Kotgaben; durchgehender Strich = Regression über die Kontrolle ohne Ausscheidungen und die Verfahren mit Harngaben; unterbrochener Strich = Regression über die Kontrolle ohne Ausscheidungen und die Verfahren mit Kotgaben).
können die durch Auswaschung verursachten Stickstoffverluste auf einer von Englischem Raygrass betonten Weide und mit einer Mineraldüngung von 120 kg/ha/ Jahr auf ca. 50 kg/ha/Jahr geschätzt werden unter der Voraussetzung, dass die Ausscheidungen gleichmässig verteilt sind. In den Zonen mit einer hohen HarnstellenKonzentration können die Verluste viel höher sein. Dieser Situation kann durch eine gute Weideführung vorgebeugt werden: gezielte Anordnung und Anzahl der Koppeln, kurze Verweildauer in den einzelnen Koppeln und regelmässiger Weidegang während der ganzen Weidesaison. Da die Verlustrisiken unter den im Herbst entstandenen Harnstellen besonders hoch sind, sollte eine Vollweide am Ende der Weidesaison vermieden werden. Schliesslich kann eine Nutzung, wo die Mahd abwechselnd mit Weidegang betrieben wird, weitgehend zur Herabsetzung der Stickstoffverluste beitragen (Laurent et al. 2000). Phosphorverluste Die im Auswaschungswasser von 1997 bis 2000 gemessenen Gesamtphosphorverluste sind sehr tief. Sie liegen zwischen 0,5 und 1,3 kg/ha (Abb. 3) und sind etwas ausgeprägter in den Verfahren mit 2 Kotgaben im Herbst (2Kh und 4Kfh). In allen Verfahren traten die P-Haupt-
388
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 384–391, 2010
verluste spät gegen Ende des Winters 1998/99 ein (Messung 26.03.99), vor allem gegen Ende des Winters 1999/00 (Messung 2.03.00), der sich durch starke Niederschläge im Februar (122 mm) auszeichnete. Die scheinbare Phosphor-Jahresbilanz ist in der Kontrolle ohne Ausscheidungen und in den Verfahren mit Harngaben leicht negativ (Tab. 1). Sie fällt in den vier Verfahren mit Kot positiv aus, wobei letzterer viel mehr Phosphor als der Harn enthält (Tab. 2). Wenn auch die P-Jahresverluste sehr schwach sind, sind sie zum Teil mit der scheinbaren Bilanz verbunden (R2 = 0,60). Die geringen in diesem Versuch gemessenen Gesamtphosphorverluste bestätigen die Beobachtungen von Sinaj et al. (2002). Diese Autoren zeigten, dass die meisten Böden ein hohes P-Fixierungsvermögen besitzen und dass auch bei starker P-Konzentration in der Bodenlösung und trotz bevorzugter Fliesswege im Profil die Auswaschungsrisiken schwach waren. Kaliumverluste Die zwischen 1997 und 2000 gemessenen Kalium verluste sind ziemlich ausgeprägt (Abb. 4). Von den zehn untersuchten Verfahren weisen neun Verluste von nahezu 100 kg/ha nach. Das 4Hfh-Verfahren sticht
Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen | Pflanzenbau
1.4 1.2
Phosphorverluste (kg/ha)
Phosphorverluste (kg/ha) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Kontrolle
1Kh
2Kh
2Kfh
4Kfh
1Hh
2Hh
2Hfh
4Hfh
unbew. Boden
15.12.00 16.11.00 25.10.00 06.09.00 11.07.00 17.04.00 02.03.00 14.10.99 16.08.99 16.06.99 15.04.99 26.03.99 14.10.98 16.09.98 16.07.98 15.06.98 14.04.98 27.02.98 17.11.97 11.09.97 14.07.97 15.05.97
Abb. 3 | Gesamtphosphorverluste durch Auswaschung vom 15.05. 97 bis 15.12.00 (22 Sequenzen) für verschiedene Kot- und Harngaben (Legende zu den Verfahren: s. Tab. 1).
durch höhere Verluste (174 kg/ha) hervor. Die K-Verluste verteilen sich ziemlich gleichmässig über die ganze Versuchsperiode und die Endwinter-Höchstwerte waren viel weniger ausgeprägt als für N und P. Die scheinbare K-Bilanz schneidet für die Kontrolle und für die Verfahren mit Kot negativ ab und ausgesprochen positiv in den Verfahren mit Harngaben, wo die K-Einfuhr durch die Ausscheidungen sehr hoch ist (Tab. 1). Mit Ausnahme des Verfahrens 4Hfh sind hingegen die auswaschungsbedingten Jahresverluste in den Verfahren mit Harngaben nicht höher als in der Kontrolle und in den Verfahren mit Kotgaben (ca. 30 kg/ha/Jahr). Vorausgesetzt, dass die scheinbare Bilanz nicht +400 kg/ha/Jahr überschreitet, scheinen also in unserem Versuch die K-Verluste kaum von den Ausscheidungen beeinflusst zu werden. Die Mengen des durch Auswaschung verlorengegangen K liegen in unserem Versuch leicht unter denjenigen, die von Alfaro et al. (2004) und von Kayser et al. (2007) beobachtet wurden. Die Autoren stellten fest, dass die Verluste durch hohe und späte Gaben von K, sei es als Mineraldünger oder als Harn, begünstigt werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der in unserem Versuch genutzte Boden ein gutes Kaliumretentionsvermögen besitzt.
Magnesiumverluste Die ziemlich hohen von 1997 bis 2000 beobachteten Magnesiumverluste liegen in der gleichen Grössenordnung wie Stickstoffverluste. Die Verluste liegen in allen Ver fahren ziemlich nahe beieinander, und zwar kaum tiefer in der Kontrolle und in den Verfahren mit Kotgaben oder bei «unbewachsenem Boden» (zwischen 237 und 249 kg/ha) als in den Verfahren mit Harngaben (zwischen 249 und 285 kg). Die höchsten Mg-Verluste wurden jedes Jahr End winter beobachtet (Messungen 27.02.98, 26.03.99 und 2.03.00). Die scheinbare Mg-Bilanz ist in allen Verfahren positiv, und zwar leicht erhöht in den Verfahren mit Kotgaben gegenüber denjenigen mit Harngaben (Tab. 1). Die auswaschungsbedingten Mg-Verluste gehen immer über die Bilanz hinaus und werden von dieser kaum beeinflusst. In den Verfahren mit Harneinfuhr sind die Verluste fünf- bis zehnmal höher als die scheinbare Bilanz. Die in diesem Versuch gemessenen Mg-Verluste sind erstaunlich hoch, wenn man von der scheinbaren Bilanz sowie von den einigen in der Literatur erwähnten Werten ausgeht. Grund dafür sind wahrscheinlich die Bodeneigenschaften des in diesem Versuch verwendeten Bodens, weshalb diese Werte nur mit Vorsicht verallgemeinert werden sollen.
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Pflanzenbau | Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen
200 175
Kaliumverluste (kg/ha)
150 Kaliumverluste (kg/ha) 125 100 75 50 25 0 Kontrolle
1Kh
2Kh
2Kfh
4Kfh
1Hh
2Hh
2Hfh
4Hfh
unbew. Boden
Abb. 4 | Gesamtkaliumverluste durch Auswaschung vom 15.05. 97 bis 15.12.00 (22 Sequenzen) für verschiedene Kot- und Harngaben (Legende zu den Verfahren: s. Tab. 1).
Schlussfolgerungen ••In den Bedingungen unseres Versuchs erreichten die auswaschungsbedingten Jahresverluste ca. 50 kg N, 30 kg K und 70 kg Mg pro ha und pro Jahr. Die Phosphorverluste waren praktisch gleich Null (weniger als 1 kg/ ha/Jahr). ••Die Stickstoff-Auswaschungsrisiken wurden von den Harngaben erheblich erhöht. Die Verluste verhielten sich proportional zur scheinbaren Stickstoff-Bilanz (Einfuhr – Ausfuhren durch die Ernten) und in den Verfahren mit zwei Harngaben pro m² im Herbst lagen sie über 100 kg/ha/Jahr. ••Die Kalium- und Magnesium-Verluste wurden wenig von den Rinderausscheidungen beeinflusst.
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15.12.00 16.11.00 25.10.00 06.09.00 11.07.00 17.04.00 02.03.00 14.10.99 16.08.99 16.06.99 15.04.99 26.03.99 14.10.98 16.09.98 16.07.98 15.06.98 14.04.98 27.02.98 17.11.97 11.09.97 14.07.97 15.05.97
••Die in diesem Versuch erhaltenen Ergebnisse können ohne Berücksichtigung der Vegetations-, Boden- und Klimabedingungen (Niederschläge) nicht verallgemeinert werden. ••Um die auswaschungsbedingten Verluste auf der Weide zu begrenzen sind Massnahmen, welche eine gleichmässige Verteilung der Ausscheidungen auf der gesamten Weidefläche begünstigen, immer empfehlenswert: gezielte Anordnung und Anzahl der Koppeln, kurze Verweildauer in den einzelnen Koppeln und regelmässiger Weidegang während der ganzen Weidesaison. Im Herbst sollte die Vollweide vermieden werden. n
Influenza delle deiezioni bovine sulle perdite da lisciviazione sotto un prato di graminacee Sull’arco di due anni sono state applicate delle deiezioni bovine di sterco e urina in 2 periodi dell’anno e in quantità semplice e doppia, su di un prato di graminacee coltivato in lisimetri, per valutare la perdita di sostanze nutritive da lisciviazione. Le perdite di azoto totale da lisciviazione variavano tra i 18 ed i 226 kg/ha/anno. Nei processi senza deiezioni o con solo sterco, le perdite erano inferiori ai 50 kg/ha/anno, superando invece nettamente i 100 kg/ha/ anno nei processi con 2 apporti d’urina / m² in autunno. Le perdite totali in fosforo sono state trascurabili, sempre inferiori a 1 kg/ha/ anno. Nonostante un bilancio apparente (contributi - esportazioni dagli otto raccolti annuali) molto variabile a seconda del procedimento, le perdite totali in potassio non sono state influenzate dalle deiezioni. Molto spesso vicine ai 30 kg/ha/anno, hanno raggiunto i 49 kg/ha/anno nel processo con il K bilancio più eccedente (+ 716 kg/ha/anno con 4 apporti d’urina all'anno). Le perdite in magnesio totale sono pari ad una media di 70 kg/ha/anno. Sempre superiori al bilancio sono state poco influenzate dalle deiezioni. Per contenere il rischio di perdite al pascolo, in particolare in azoto, dovrebbe essere favorita un’equa distribuzione delle deiezioni attraverso una disposizione, un numero adatto di parchi, una breve durata di sosta per parco e un ritmo di pascolo regolare durante tutta la stagione. In autunno il pascolo integrale dovrebbe essere evitato.
Summary
Riassunto
Einfluss von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste unter einem Gräserrasen | Pflanzenbau
Literatur ▪▪ Alfaro M. A., Jarvis S. C. & Gregory P. J., 2004. Factors affecting potassium leaching in different soils. Soil Use and Management 20, 182 – 189. ▪▪ Cuttle S. P. & Bourne P. C., 1993. Uptake and leaching of nitrogen from artificial urine applied to grassland on different dates during the growing season. Plant and soil 150, 77 – 86. ▪▪ Decau M. L., Simon J. C. & Jacquet A., 2004. Nitrate leaching under grassland as affected by mineral nitrogen fertilisation and cattle urine. Journal of Environmental Quality 33, 637 – 644. ▪▪ Kayser M., Müller J. & Isselstein J., 2007. Potassium leaching from cut grassland and from urine patches. Soil Use and Management 23, 384 – 392. ▪▪ Laurent F., Vertès F., Farruggia A. & Kerveillant P., 2000. Effets de la conduite de la prairie pâturée sur la lixiviation du nitrate. Propositions pour une maîtrise du risque à la parcelle. Fourrages 164, 397 – 420. ▪▪ Sinaj S., Stamm C., Toor G. S., Condron L. M., Hendry T., Di H. J. Cameron K. C. & Frossard E., 2002. Phosphorus exchangeability and leaching losses from two grassland soils. J. Environ. Qual. 31, 319 – 330.
Effect of cattle excreta on leaching losses under a grass sward Urine and dung of dairy cattle have been applied for two years at two periods of the year and in single or double quantity on a grass sward to assess nutrients losses by leaching. The total nitrogen losses varied from 18 to 226 kg/ha/year. Treatments without excreta or with dung applications led to N losses under 50 kg/ha/year, while losses exceeded clearly 100 kg/ha/year in the treatments with 2 urine applications in autumn. The total phosphorus losses were negligible, always under 1 kg/ha/year. For potassium, the apparent balance (input - export by the eight annual harvests) varied very much depending on the treatment, but K losses were hardly influenced by cattle excreta. K losses were very often close to 30 kg/ha/year and reached 49 kg/ha/year in the treatment with the largest K surplus (+716 kg/ha/year with 4 urine applications per year). The total magnesium losses averaged 70 kg/ha/ year. They exceeded always the apparent balance and were little influenced by cattle excreta. To limit the risk of leaching losses during grazing, particularly of nitrogen, an even distribution of cattle excreta should be promoted by an adequate design and number of paddocks, a short length of stay per paddock and a regular pace throughout the grazing season. In autumn, full grazing should be avoided. Key words: cattle excreta, grass sward, leaching losses, nitrogen, phosphorus, potassium.
▪▪ Smith K. A., Beckwith C. P., Chalmers A. G. & Jackson D. R., 2002. Nitrate leaching following autumn and winter application of animal manures to grassland. Soil Use and Management 18, 428 – 434. ▪▪ Stout W. L., Fales S. A., Muller L. D., Schnabel R. R. & Priddy W. E., 1997. Nitrate Leaching from Cattle Urine and Feces in Northeast USA. Soil Sci. Soc. Am. J. 61, 1787 – 1794. ▪▪ Troxler J., Ryser J.-P. & Jeangros B., 2008. Influence des déjections bovines sur un gazon de graminées cultivé en lysimètres. Revue suisse Agric. 40 (6), 259 – 265. ▪▪ Vertès F., Simon J. C. & Le Corre L., 1994. Nitrate leaching under pastures: study of the soil-plant system in a lysimeter experiment. Grassland and society. Proc. 15th General Meeting of the European Grassland Federation, 466 – 470. ▪▪ Vertès F., Simon J. C., Le Corre L. & Decau M. L., 1997. Les flux d'azote au pâturage. II- Etude des flux et de leurs effets sur le lessivage. Fourrages 151, 263 – 280.
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 384–391, 2010
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K u r z b e r i c h t
News von den Agroscope Forschungsprogrammen Ueli Bütikofer1, Anna Crole-Rees2, Christian Flury3 und Martin Lobsiger1 Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, 3003 Bern 2 Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, 8820 Wädenswil 3 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8356 Ettenhausen Auskünfte: AgriMontana: Christian Flury, E-Mail: christian.flury@art.admin.ch, Tel. +41 52 368 32 36; NutriScope: Ueli Bütikofer, E-Mail: ueli.buetikofer@alp.admin.ch, Tel. +41 31 323 84 82; ProfiCrops: Anna Crole-Rees, E-Mail: anna.crole-rees@acw.admin.ch, Tel. +41 44 783 61 58; Profi-Lait: Martin Lobsiger, E-Mail: martin.lobsiger@alp.admin.ch, Tel. +41 26 407 73 47
Foto: ART
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Forschung für eine ökonomisch erfolgreiche und ökologisch optimale Nahrungsmittelproduktion.
In den 2008 gestarteten Agroscope Forschungsprogrammen werden nach zweieinhalb Jahren Laufzeit immer mehr Projektergebnisse sichtbar. Parallel dazu erarbeiten die in den Programmen eingebundenen Projekte gemeinsam erste Syntheseprodukte. Neben den laufenden Forschungsaktivitäten hat zudem die Weiterentwicklung der Programme im Hinblick auf das Arbeitsprogramm 2012 – 2013 begonnen.
392
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 392–395, 2010
Agroscope hat mit den Forschungsprogrammen AgriMontana, NutriScope und ProfiCrops drei für die Entwicklung der Schweizer Landwirtschaft wichtige Forschungsschwerpunkte festgelegt. Profi-Lait ergänzt diese im Bereich Milchproduktion. Dass die Programmforschung grundsätzlich richtig ist, zeigen die bisherigen Erfahrungen ebenso wie das Interesse nationaler und internationaler Forschungsinstitutionen an die-
News von den Agroscope Forschungsprogrammen | Kurzbericht
sem Ansatz. Trotzdem gibt es noch Verbesserungspotenzial. Im Vordergrund stehen dabei eine bessere Vernetzung der Projekte und ein Ausbau der projektübergreifenden Zusammenarbeit innerhalb von Agroscope. Gleichzeitig sollen die inhaltlichen Schwerpunkte verdichtet werden.
-178
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Neben der Weiterentwicklung der Programme im Hinblick auf das Arbeitsprogramm 2012 – 2013 von Agroscope laufen die Forschungsaktivitäten im geplanten Rahmen weiter. Der vorliegende Kurzbericht gibt einen Einblick in ausgewählte Ergebnisse und Arbeiten.
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Ausstieg aus Bio zu ÖLN Wechsel von ÖLN zu Bio
-50
38
31 -25
0
Betriebsaufgabe Abnahme Biobetriebe total
2007–2008
2006–2007
54 25
50
2005–2006 75
100
Neuer Biobetrieb Zunahme Biobetriebe total
Quelle: Auswertung AGIS-Daten, Bundesamt für Landwirtschaft
Abb. 1 | Veränderung der Zahl der Biobetriebe in der Bergregion.
AgriMontana AgriMontana greift Fragen zur künftigen Entwicklung der Berglandwirtschaft auf und sucht nach umsetzungstauglichen Lösungen. Schwerpunkte sind zum Beispiel die Offenhaltung des Kulturlandes und die Landschaftspflege oder die Frage nach der Ausrichtung der Landwirtschaftsbetriebe im Berggebiet. AgriMontana hat sich an zwei Veranstaltungen zu diesen Themen eingebracht. Minimalnutzung: (k)eine Strategie zur Offenhaltung? Die fortschreitende Aufgabe von landwirtschaftlichen Nutzflächen und Alpweiden wirft die Frage nach der zukünftigen Flächennutzung im Berggebiet auf. Im Rahmen der AgriMontana-Tagung «Berglandwirtschaft: Minimalnutzung als Teil der Multifunktionalität» wurden verschiedene Aspekte rund um das Thema Offenhaltung und Minimalnutzung diskutiert. Die Tagung zeigt, dass es zur Sicherung der an die Flächennutzung gebundenen multifunktionalen Leistungen einen Mix verschiedener Nutzungsverfahren braucht. Minimalverfahren wie das Mulchen sind zwar kostengünstig, weisen jedoch gewichtige ökologische Nachteile auf. Dennoch besteht ein Bedarf an kosten- und arbeitsextensiven Verfahren zur Offenhaltung und damit zur Erhaltung der kultivierbaren Flächen. Ein Fazit der Tagung ist, dass das Vordringen des Waldes im Berggebiet mit grosser Wahrscheinlichkeit weitergehen wird. Mit Blick auf den fortschreitenden Strukturwandel und den Rückgang der landwirtschaftlichen Arbeitskräfte stellt sich die Frage, wer die Offenhaltung der Flächen in Zukunft sicherstellen wird. Biolandbau: Ausstieg trotz steigender Nachfrage? Der Biolandbau hat in der Schweiz seit Anfang der neunziger Jahre stark an Bedeutung gewonnen. Seit 2005 flacht die Strukturentwicklung jedoch ab und die Zahl der Biobetriebe sinkt. Die im Rahmen der 5. Biofor-
schungstagung «Aktuelles zum Biorind» vorgestellte Auswertung der Strukturdaten für die Bergbetriebe zeigt, dass von 2005 bis 2008 die Betriebsaufgaben und die Bioausstiege insgesamt nicht durch Neu- und Umsteiger kompensiert wurden (Abb. 1). Eine Umfrage der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART bei mehr als 3400 Landwirtschaftsbetrieben zeigt, dass vor allem wirtschaftliche Gründe, wechselhafte und strenge Richtlinien sowie Probleme bei der Beschaffung von geeignetem Kraftfutter den Ausstieg aus dem Biolandbau erklären. Eine wesentliche Rolle für die ursprüngliche Beteiligung spielten finanzielle Argumente wie höhere Direktzahlungen, die Möglichkeit das Einkommen zu verbessern oder die Aussicht auf höhere Preise. Diese Erwartungen scheinen sich bei den ausgestiegenen Betrieben häufig nicht erfüllt zu haben. Weitere Informationen zu den beiden Themen und zum Forschungsprogramm AgriMontana finden Sie unter www.agrimontana.admin.ch.
NutriScope NutriScope forscht entlang der ganzen Wertschöpfungskette von der landwirtschaftlichen Produktion bis zum genussfertigen Lebensmittel. Dabei stehen die Sicherheit und die Optimierung der Qualität von schweizerischen Lebensmitteln im Vordergrund. Aus den viel fältigen Forschungsarbeiten werden zwei aktuelle Dissertationen kurz vorgestellt. NutriChip Seit diesem Jahr kooperiert Agroscope mit den Eidgenössischen technischen Hochschulen in Lausanne und Zürich, der Universität Basel und dem Nestlé Research Center im Projekt Nano-Tera www.nano-tera.ch/pro jects/403.php
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 392–395, 2010
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Kurzbericht | News von den Agroscope Forschungsprogrammen
Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines schnellen, effizienten Systems zur Untersuchung der Wirkung von Lebensmitteln und im Speziellen von Milchprodukten (Milch, Rahm, Käse, Joghurt etc.) auf das menschliche Immunsystem. Am Anfang steht ein in vitro Verdauungsprozess der Lebensmittel gekoppelt mit einem Zellkulturmodell zur Simulation der gastrointestinalen Resorption der Inhaltsstoffe. Die aus den Lebensmitteln entstandenen, bioverfügbaren Komponenten werden mit Hilfe von hochmodernen Proteomicsund Metabolomics-Techniken analysiert und auf ihre immunmodulierende Wirkung in Blutzellen von gesunden Personen und Patienten mit chronischen Entzündungen getestet. Parallel dazu wird dieses System in Form eines NutriChips miniaturisiert werden. Polyphenole in Äpfeln Pflanzliche Lebensmittel, insbesondere Früchte und Gemüse, leisten wichtige Beiträge zur Prävention von verschiedenen Zivilisations-Krankheiten. In diesem Zusammenhang sind die Sekundären Pflanzenstoffe wichtig, die Tausende von verschiedenen Verbindungen umfassen. Eine ganz wichtige Stoffgruppe sind die Polyphenole. In einer Dissertation wurden Analysenmethoden zur Quantifizierung dieser Polyphenole in Äpfeln optimiert. Mit diesen Methoden konnte der Einfluss der Vorerntefaktoren auf den Gehalt an Polyphenolen in schweizerischen Apfelsorten untersucht werden. In über 80 untersuchten Tafel- und Most-Apfelsorten wurde eine sehr grosse Variabilität im Polyphenolgehalt und -muster aufgezeigt (Abb. 2). Der Einfluss der Produktionsmethode, biologisch oder integriert, war gering. In
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Apfelsäften konnten nur noch 25 – 50 % der Polyphenole gefunden werden. Durch geeignete Lagerbedingungen kann der Gehalt an Polyphenolen beeinflusst werden. Das bei Lagerungsbeginn in Kühllagern angewandte 1-MCP (1-Methyl-Cyclopropen) hemmt die Rezeptoren, an die Ethylen bindet, ein von manchen Früchten natürlich produziertes Hormon, das deren Reifung aktiviert. Durch die 1-MCP-Behandlung lässt sich bei zahlreichen Apfelsorten die Festigkeit des Fruchtfleischs sowie der Säuregehalt auf einem Stand erhalten, der demjenigen zum Erntezeitpunkt sehr nahe kommt. Des Weiteren scheint die Anwendung von 1-MCP die Konzentration an Polyphenolen zu beeinflussen. Viele weitere interessante Publikationen und Vorträge finden sie auf der Website www.nutriscope.ch.
ProfiCrops Ziel von ProfiCrops ist, zur Sicherung eines zukunftsfähigen Pflanzenbaus in einem weitgehend liberalisierten wirtschaftlichen Umfeld beizutragen. Um unter den zukünftigen Rahmenbedingungen am Markt erfolgreich zu sein, muss die Schweizer Landwirtschaft eine innovative und effiziente Produktion anstreben und das Vertrauen der Konsumentinnen und Konsumenten in die einheimischen Produkte stärken. Innovation, Effizienz, Konsumentinnen und Konsumenten sowie Rahmenbedingungen bilden die vier Module der interdisziplinären Forschung von ProfiCrops, an der mehrere Forschungsanstalten beteiligt sind. Fünf Integrierte Projekte mit kulturbezogenen Themen vervollständigen das Programm.
400
100
350
Rutin
300
QuercetinGalactosid/Glucosid Phloretin-Xyloglucosid
mg/100 g
250 80 200 60 150
Gesamtphenole in mg/100 g
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Quercetin-Rhamnosid
Phloridzin p-Coumaroylchinasäure Chlorogensäure Procyanidin B2 Procyanidin B1
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Epicatechin Catechin Folin
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D Ka tze iwa ng rin Al te r E dler ng län de r Re df iel d
Ga la Em pir e Jo na go ld M air ac Gr ee n St Jo a Jo na na r go g ld va ored n de rP oe l W ine kis t To pa Gr av z en ste ine r M aig old
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Abb. 2 | Verteilung an Polyphenolen in verschiedenen Apfelsorten.
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 392–395, 2010
News von den Agroscope Forschungsprogrammen | Kurzbericht
Modul Konsumentinnen und Konsumenten Koordination: Anna Bozzi und Christine Brugger, Agroscope Changins-Wädenswil ACW Um den Anteil des einheimischen Pflanzenbaus an den in der Schweiz getätigten Einkäufen zu halten, muss der Sektor die Präferenzen der Konsumentinnen und Konsumenten kennen und die «umfassende Schweizer Qualität» am Markt in Wert setzen. Das sind die beiden Ziele dieses Moduls. Die Elemente der Produktdifferenzierung werden nach agronomischen, regionalen, rechtlichen, analytischen, wirtschaftlichen, ökologischen und weiteren Aspekten untersucht. Angestrebt wird eine «Mehrwertkarte» der Schweizer Produkte. Die Forschungsergebnisse eines europäischen Projektes über Äpfel geben diesbezüglich wertvolle Hinweise1: 92 bis 98 % der in unserem Land konsumierten Äpfel sind Schweizer Herkunft, die Produzentenpreise in der Schweiz sind über 50 % höher als in den benachbarten Ländern. Mehr als 90 % der Produktion erfolgen unter Einhaltung des ökologischen Leistungsausweises (integrierter oder biologischer Anbau) – ein Mehrwert im Vergleich zu anderen europäischen Ländern. Die Betriebe mit Apfelkulturen in der Schweiz tragen zudem mit kleinen Flächen und diversifizierten Tätigkeiten zur Erhaltung einer vielfältigen Kulturlandschaft und zur ländlichen Entwicklung bei. So bewirtschaften in der Schweiz nur 8 % der Betriebe mehr als zehn Hektaren Äpfel, während dies in Holland und Frankreich mindestens 30 % der Obstbetriebe sind. Die grosse Mehrheit der Schweizer Betriebe mit Apfelkulturen verfügt zudem über eine diversifizierte Ausrichtung; 60 % sind gleichzeitig in den Bereichen Spezialkulturen, Acker- und Futterbau und Tierproduktion tätig. Nur 30 % der Apfelproduzenten in der Schweiz sind ausschliesslich auf den Obstbau spezialisiert. Demgegenüber produzieren in Holland und Deutschland über 70 % der Obstbetriebe ausschliesslich Obst. In der Schweiz werden über 80 Sorten angebaut und verkauft. Darunter sind auch alte Sorten. Hinter dem Mehrpreis in der Schweiz steht also ein klarer Mehrwert für die Gesellschaft.
Plattform Profi-Lait
Kostenoptimierung der Milchproduktion Eine erfolgreiche gemeinsame Aktion war das Projekt «Kostenoptimierung der Milchproduktion». In dieser von den Schweizer Milchproduzenten SMP, den regionalen Milchproduzentenorganisationen, AGRIDEA, dem Beratungsforum Schweiz BFS, den kantonalen Beratungsstellen und Profi-Lait getragenen Kampagne wurde einerseits ein Kostenberechnungsinstrument für das Internet entwickelt und andererseits eine breit angelegte Informations- und Beratungsoffensive für die Milchproduzenten lanciert. An Veranstaltungen, über Fachartikel in den Medien und an Beratungskursen wurde darauf hingewirkt, das Kostenbewusstsein bei den Milchproduzenten zu stärken. Die Kosten kennen und optimieren: Unter diesem Motto wurden die Landwirte ermuntert, die Selbstkosten der Milchproduktion zu berechnen, zu vergleichen und Massnahmen zur Kostenoptimierung anzupacken. Die Kampagne wurde von allen Beteiligten als beispielhaft für die Zusammenarbeit über die Institutionen hinweg bezeichnet. Über 4000 Landwirte wurden an Informationsveranstaltungen erreicht und gut 420 Milchproduzenten haben sich entschlossen, die Selbstkosten in einem zweitägigen Kurs zu analysieren. Das Projekt «Kostenoptimierung der Milchproduktion» ist auf drei Jahre ausgelegt, weitergehende Informationen sind auf www.swissmilk.ch/kostenrechner einsehbar. Mit derartigen Aktivitäten will Profi-Lait die Stärken seiner Partner bündeln, Synergien erzeugen und gemeinsam die wichtigen Problemfelder in der Milchproduktion ansprechen. UFA AG neue Trägerin von Profi-Lait Die Trägerschaft von Profi-Lait wird durch ein vorerst zweijähriges Engagement der UFA AG erweitert. Somit wird Profi-Lait neu durch die Organisation Schweizer Milchproduzenten SMP, das BLW, Swissgenetics und UFA AG finanziell getragen. Die übrigen Partner aus Forschung und Entwicklung (Agroscope, SHL, ETH), der Beratung (AGRIDEA, kt. Beratungen), und den Verbänden (Schweizerischer Bauernverband SBV, ASR, AGFF) beteiligen sich mit Eigenleistungen am Netzwerk ProfiLait mit. n
In Profi-Lait haben sich die wesentlichen Akteure aus Forschung, Beratung und Praxis im Bereich der Milchproduktion zusammengeschlossen. Ziel dieses seit nunmehr zehn Jahren bestehenden Projekts ist die Förderung des Wissenstransfers und der Zusammenarbeit der beteiligten Partner.
Für weitere Informationen über diese Studie sowie für die Referenzen wenden Sie sich an Esther Bravin, Agroscope Changins-Wädenswil ACW.
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 392–395, 2010
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P o r t r ä t
Wissenstransfer, Reiselust und Mango «Lassen sich Mangos bald in der Schweiz anbauen?» lautete eine der Fragen, die Anna Crole-Rees an den Tagen der offenen Tür von Agroscope Changins-Wädenswil dem Publikum gestellt hat. Dies passt vortrefflich zum MangoFan Anna Crole-Rees. Die Frage symbolisiert zudem Veränderung und Weiterentwicklung – genau das, was die Schweizerin mit englischen Wurzeln in die Welt hinaus tragen will. Denn dies ist das Thema ihres Jugendtraums – für eine Welt ohne hungernde Kinder. Dieser Traum stand Pate, als sie an der ETH Zürich Agronomie studierte und darin auch promovierte. «Ich wollte nach Afrika, aber nicht, um Nahrungsmittel zu bringen, sondern um den Menschen zu ermöglichen, sich zu entwickeln», betont Anna Crole-Rees, die in Norddeutschland und in der Westschweiz aufgewachsen ist. Ihren Wissenstransfer passte sie sorgfältig der jeweiligen Situation an. Sie fügt überzeugend hinzu: «Wir haben uns entwickelt, weshalb sollte es den Menschen in Afrika nicht auch möglich sein, sich auf ihre Weise zu entwickeln.» Als Beraterin aktiv in vier von fünf Kontinenten Nach dem Studium bewarb sich Anna Crole-Rees gleich für eine Stelle in der Republik Niger. Doch der schwarze Kontinent, wo die aus Indien stammende Mango tatsächlich angebaut wird, wollte seine Türen nicht öffnen für die junge Agronomin voller Tatendrang. Ihr Traum wäre beinahe geplatzt, erklärt sie: «Als Frau war es schwer, Mitte der 1980er Jahre eine Arbeitserlaubnis im ländlichen Afrika zu erlangen.» Nach fast vier Jahren als Beraterin im Kanton Waadt, einem Studienjahr in England und einer Doktorarbeit an der ETH Zürich wurde ihre Hartnäckigkeit belohnt: Als selbständige Agro-Ökonomie-Beraterin erhielt sie Mandate der UNO und von mehr als zwanzig anderen Institutionen im Bereich wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung. Endlich – ihre Mandate führten sie unter anderem nach Mali, Burkina Faso, Mosambik, Benin und in die Elfenbeinküste. Zentralasiatische, amerikanische und europäische Länder kamen später hinzu. Insgesamt hat sie rund vierzig Länder bereist, die Hälfte davon geschäftlich. Mit Mangos arbeitete sie auch – in Burkina Faso, Mali und Südafrika. Doch ihr Schwerpunkt lag bei anderen Früchten, bei Gemüse, Getreide sowie Baumwolle. Einer ihrer grössten Erfolge hatte sie, als das Handelsministerium eines zentralasiatischen Landes aufgrund ihrer Beratung die Exportstrategie von Früchten und Gemüse änderte.
Als ProfiCrops-Leiterin hat Anna Crole-Rees die Sicherung der Zukunft des Schweizer Pflanzenbaus zum Ziel.
Eine Zukunft für den Schweizer Pflanzenbau «Jeder Tag muss anders sein als der vorhergehende. Darum reise ich so gerne», betont Anna Crole-Rees. Schliesslich suchte sie eine neue Herausforderung und fand sie beinahe vor der Haustür – bei Agroscope. Im fachübergreifenden Agroscope-Forschungsprogramm ProfiCrops ist ihre Aufgabe die Sicherung der Zukunft des Schweizer Pflanzenbaus unter weitgehend liberalisierten Marktbedingungen – perfekt für die Frau, die sich Veränderung und Weiterentwicklung auf die Fahne geschrieben hat, gerne reist und mit Menschen zusammenarbeitet. Als Leiterin von ProfiCrops will sie Kontakte zu Landwirten, Forschenden und Konsumenten in der ganzen Schweiz knüpfen, damit diese die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts anpacken können. Anna Crole-Rees sieht Parallelen zu ihren Auslandseinsätzen: «Der Kontakt zu den Menschen ist mir in jedem Land wichtig, denn Veränderungen lassen sich nur einleiten, wenn man die Leute überzeugt». Denn nur überzeugte Forschende diskutieren ihre Resultate im Licht einer wettbewerbsfähigen, umweltverträglichen Landwirtschaft. Und wer weiss, vielleicht werden bald Mango-Bäume für den Anbau im Tessin geprüft. Carole Enz, Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, 8820 Wädenswil
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 396, 2010
A k t u e l l
Neue Publikationen
Wiesen-Ernteprozesse und ihre Wirkung auf die Fauna
ART-Bericht 724
Wiesen-Ernteprozesse und ihre Wirkung auf die Fauna
April 2010
ART-Bericht 725
Moderne Agroforstwirtschaft in der Schweiz Innovative Baumgärten: Produktivität und Wirtschaftlichkeit
Mai 2010
Moderne Agro forstwirtschaft in der Schweiz Innovative Baumgärten: Produktivität und Wirtschaftlichkeit
Autorinnen und Autoren Jean-Yves Humbert, Nina Richner, Joachim Sauter und Thomas Walter, ART Ghazoul Jaboury, ETH Zürich Impressum Herausgeber: Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Tänikon, CH-8356 Ettenhausen, Redaktion: Etel Keller, ART Die ART-Berichte/Rapports ART erscheinen in rund 20 Nummern pro Jahr. Jahresabonnement Fr. 60.–. Bestellung von Abonnements und Einzelnummern: ART, Bibliothek, 8356 Ettenhausen T +41 (0)52 368 31 31 F +41 (0)52 365 11 90 doku@art.admin.ch Downloads: www.agroscope.ch ISSN 1661-7568
Autorinnen und Autoren
Abb. 1: Wirksamkeit von ungemähten Bereichen als Refugium für Heuschrecken. FeldDemonstration für IG Natur und Landwirtschaft Kanton AG (4.7.2009; Fotos: Jean-Yves Humbert, ART). Nach einer fundierten Literaturstudie wurde die Wirkung verschiedener Mähgeräte und der einzelnen Ernteschritte in einer Wiese auf Heuschrecken, Raupen und Attrappen aus Wachs untersucht. Die Studie dient als Grundlage für eine Fauna schonende Bewirtschaftung von «Naturschutz-» und «ökologischen Ausgleichswiesen». Die Experimente ergeben folgende Reihenfolge bezüglich der negativen Wirkung der verschiedenen Mähgeräte: Trommelmäher mit Aufbereiter > Bucher mit Trommelmäher > Trommelmäher, Scheibenmäher oder Traktor-Balkenmäher > HandMotorbalkenmäher. Grossen Anteil an der negativen Wirkung haben die Traktorräder. Das folgende Zetten, Schwaden sowie das Aufladen des Heues verursachen je ebenso grosse Sterberaten wie die Mahd. Diese mit dem Traktor ausgeführten Fol-
geschritte können eine vergleichsweise weniger schädliche Wirkung durch eine Mahd mit dem Hand-Motorbalkenmäher beinahe aufheben. Der Einsatz des Aufbereiters führt auf den ganzen Ernteprozess bezogen zur höchsten Sterberate. Insgesamt überleben nur wenige Tiere bei den heute mehrheitlich üblichen Erntetechniken. Deshalb wurde untersucht, ob Heuschrecken während der Mahd in ungemähte Bereiche ausweichen. In ungeschnittenen Bereichen war die Heuschreckendichte am Ende der Ernte zwei bis drei Mal höher als vorher. Das Belassen von ungeschnittenen Bereichen wird empfohlen, um Wiesen bewohnenden Tieren das Überleben zu erleichtern (Abb. 1). Weitere Empfehlungen für eine Fauna schonende Grasernte werden begründet.
ART-Bericht 724 Nach einer fundierten Literaturstudie wurde die Wirkung verschiedener Mähgeräte und der einzelnen Ernteschritte in einer Wiese auf Heuschrecken, Raupen und Attrappen aus Wachs untersucht. Die Studie dient als Grundlage für eine Fauna schonende Bewirtschaftung von «Naturschutz-» und «ökologischen Ausgleichswiesen». Die Experimente ergeben folgende Reihenfolge bezüglich der negativen Wirkung der verschiedenen Mähgeräte: Trommelmäher mit Aufbereiter > Bucher mit Trommelmäher > Trommelmäher, Scheibenmäher oder Traktor-Balkenmäher > Hand- Motorbalkenmäher. Grossen Anteil an der negativen Wirkung haben die Traktorräder. Das folgende Zetten, Schwaden sowie das Aufladen des Heues verursachen je ebenso grosse Sterberaten wie die Mahd. Diese mit dem Traktor ausgeführten Folgeschritte können eine vergleichsweise weniger schädliche Wirkung durch eine Mahd mit dem Hand-Motorbalkenmäher beinahe aufheben. Der Einsatz des Aufbereiters führt auf den ganzen Ernteprozess bezogen zur höchsten Sterberate. Insgesamt überleben nur wenige Tiere bei den heute mehrheitlich üblichen Erntetechniken. Deshalb wurde untersucht, ob Heuschrecken während der Mahd in ungemähte Bereiche ausweichen. In ungeschnittenen Bereichen war die Heuschreckendichte am Ende der Ernte zwei bis drei Mal höher als vorher. Das Belassen von ungeschnittenen Bereichen wird empfohlen, um Wiesen bewohnenden Tieren das Überleben zu erleichtern. Weitere Empfehlungen für eine Fauna schonende Grasernte werden begründet.
Alexandra Kaeser, Firesenai Sereke, Dunja Dux, Felix Herzog, ART felix.herzog@art.admin.ch Impressum Herausgeber: Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Tänikon, CH-8356 Ettenhausen, Redaktion: Etel Keller, ART Die ART-Berichte/Rapports ART erscheinen in rund 20 Nummern pro Jahr. Jahresabonnement Fr. 60.–. Bestellung von Abonnements und Einzelnummern: ART, Bibliothek, 8356 Ettenhausen T +41 (0)52 368 31 31 F +41 (0)52 365 11 90 doku@art.admin.ch Downloads: www.agroscope.ch
Abb. 1: Wertholzproduktion mit Vogelkirschen im Getreidefeld in Frankreich (F. Liagre, France). Bäume verschwinden zusehends aus dem Schweizer Kulturland. Agroforstwirtschaft kann diesem Trend entgegenwirken, denn in Agroforstsystemen werden Bäume auf den gleichen Flächen gepflanzt, die auch dem Anbau einjähriger landwirtschaftlicher Nutzpflanzen für die Nahrungs- oder Tierfutterproduktion oder die Tierhaltung dienen. Was beinhaltet der Begriff Agroforstwirtschaft? Zum einen sind bekannte Systeme gemeint, wie sie traditionelle HochstammObstgärten oder Waldweiden darstellen, die zusehends Gefahr laufen, aus dem Landschaftsbild zu verschwinden. Ande-
rerseits zählen auch moderne Systeme wie die Wertholzproduktion auf Grünland oder im Acker dazu (siehe Abb. 1). Im vorliegenden Bericht werden verschiedene für die Schweiz in Frage kommende moderne Agroforstsysteme vorgestellt. Ihre Produktivität und Wirtschaftlichkeit wird mit jener von Monokulturen verglichen. Die Berechnungen zeigen, dass Agroforstsysteme produktiver als Monokulturen sind und, sofern Beiträge gesprochen werden, auch wirtschaftlich von Interesse sein können.
ISSN 1661-7568
ART-Bericht 725 Schweizer Kulturland. Agroforstwirtschaft kann diesem Trend entgegenwirken, denn in Agroforstsystemen werden Bäume auf den gleichen Flächen gepflanzt, die auch dem Anbau einjähriger landwirtschaftlicher Nutzpflanzen für die Nahrungs- oder Tierfutterproduktion oder die Tierhaltung dienen. Was beinhaltet der Begriff Agroforstwirtschaft? Zum einen sind bekannte Systeme gemeint, wie sie traditionelle Hochstamm- Obstgärten oder Waldweiden darstellen, die zusehends Gefahr laufen, aus dem Landschaftsbild zu verschwinden. Andererseits zählen auch moderne Systeme wie die Wertholzproduktion auf Grünland oder im Acker dazu. Im vorliegenden Bericht werden verschiedene für die Schweiz in Frage kommende moderne Agroforstsysteme vorgestellt. Ihre Produktivität und Wirtschaftlichkeit wird mit jener von Monokulturen verglichen. Die Berechnungen zeigen, dass Agroforstsysteme produktiver als Monokulturen sind und, sofern Beiträge gesprochen werden, auch wirtschaftlich von Interesse sein können. Alexandra Kaeser, Firesenai Sereke, Dunja Dux und Felix Herzog, Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART
Jean-Yves Humbert, Nina Richner, Joachim Sauter und Thomas Walter, Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Ghazoul Jaboury, ETH Zürich
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 397–399, 2010
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Aktuell
Medienmitteilungen
www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen 22.09.2010 / ART Im Netz der Pilze Zürich ist zur Pilzhauptstadt der Schweiz avanciert. Heute wurde am Stadtrand die erste nationale Sammlung unterirdischer Knäuelpilze eröffnet. Pilzfäden halten das Leben auf der Erde zusammen. Denn sie liefern Bäumen, Gräsern und Nutzpflanzen überlebenswichtige Nährstoffe. Wegen ihrer enormen Bedeutung für das Ökosystem eröffnete heute die landwirtschaftliche Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART die erste nationale Sammlung der so genannten Knäuelpilze, eine Gruppe der Mykorrhizapilze.
19.09.2010 / SNG Equus helveticus – Ein weiterer Grosserfolg für das Schweizer Pferd Die zweite Ausführung des neuen Pferdefestivals Equus helveticus zog während vier Tagen (16. – 19. September 2010) 20 000 Personen an und war ein Grosserfolg. Familien, Reiter und Züchter aus der ganzen Schweiz und dem Ausland bewunderten über 1000 Pferde in sämtlichen existierenden Pferdesport- und Pferdezuchtdisziplinen. Das Pferdefestival Equus helveticus bescherte Avenches ein einmaliges Wochenende.
16.09.2010 / ART Ammoniak aus Ställen auf der Spur Laufställe sind bedeutende Quellen von Ammoniak. Jetzt zeigen Messungen, dass Ammoniakemissionen im Sommer besonders hoch sind. Kühe produzieren eine Menge Kot und Harn, die oft mehrere Stunden auf den Laufflächen liegen. Dabei entweicht Ammoniak. Das Problem: Der Landwirtschaft geht viel wertvoller Stickstoffdünger verloren, weil er sich buchstäblich in die Luft verflüchtigt. Ammoniak in der Atmosphäre kommt schliesslich mit dem Regen auf die Erdoberfläche und belastet dort als Stickstoff¬dünger empfindliche Ökosysteme.
13.09.2010 / ACW Agroscope ACW bewertet 120 Aprikosensorten, die zwischen Juni und September geerntet wurden Das Aprikosenfest vom 6 bis 8. August 2010 in Saxon hat viele tausend Menschen angelockt. In diesem Rahmen hat das kantonale Amt für Obstbau im Wallis in Zusammenarbeit mit der Forschungsanstalt Agroscope ChanginsWädenswil ACW einen gemeinsamen Informationstag organisiert. Anlässlich dieser Veranstaltungen konnten
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Agrarforschung Schweiz 1 (10): 397–399, 2010
neben vielen angesprochenen aktuellen Themen auch zahlreiche Aprikosensorten vorgestellt werden. Agroscope ACW bewertet an ihrem Standort in Conthey derzeit 120 Aprikosensorten, die in der Zeit von Mitte Juni bis Ende September geerntet werden können.
09.09.2010 / ART Identitäts-Chip am Ohr Das Leben eines Schweins könnte in Zukunft von der Geburt bis zur Schlachtung mittels elektronischen Ohrmarken rückverfolgt werden. Die Technologie dazu muss noch entwickelt werden.
31.08.2010 / ART Landwirtschaftliche Einkommen sinken 2009 Die wirtschaftliche Situation der landwirtschaftlichen Betriebe ist 2009 weniger gut als 2008. Sowohl das landwirtschaftliche Einkommen je Betrieb als auch der Arbeitsverdienst je Familienarbeitskraft gehen zurück. Dies zeigen die definitiven Ergebnisse der Zentralen Auswertung von Buchhaltungsdaten der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART. 2009 beträgt das landwirtschaftliche Einkommen je Betrieb 60 300 Franken gegenüber 64 100 Franken im Vorjahr (-6,0 %). Der durchschnittliche Arbeitsverdienst je Familienarbeitskraft sinkt im Vergleich zu 2008 um 1,3 % (von 41 700 Franken auf 41 200 Franken).
Aktuell
Veranstaltungen
Internetlinks
Geoportal des Bundes www.geo.admin.ch geo.admin.ch ist die Plattform für geolokalisierte Informationen, Daten und Dienste der Bundesverwaltung. Diese werden von öffentlichen Einrichtungen zur Verfügung gestellt und via Internet auf geo.admin.ch öffentlich zugänglich gemacht. Sie beschreiben die Gegebenheiten eines Landes in Form von Koordinaten, Ortsnamen, Postadressen oder anderen Kriterien. Sie sind auf dem Geoportal des Bundes frei zugänglich.
November 2010 24.11.2010 Ökobilanzen in der Landwirtschaft, ein Wegweiser zur Nachhaltigkeit – Abschlusstagung Projekt ZA-ÖB Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Reckenholz 25. – 29.11.2010 Agroscope an der AGRAMA Forschungsanstalten Agroscope ACW, ALP und ART Bern 29.11. – 03.12.2010 Winterbesuchswoche Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Reckenholz Dezember 2010
Vor schau November – Dezember 2010 / Heft 11 – 12 Das Biotechnologielabor von Agroscope Changins-Wädenswil ACW konserviert, regeneriert und vermehrt viele Kulturpflanzen in vitro. (Foto: CRAFFT Kommunikation AG)
•• In vitro Produktion von Kartoffel-Mikroknollen, C. L. Lê und D. Thomas ACW ••Ursachen für verwachsene Unterspälten beim Rind, P.-A. Dufey und V. Gremaud ALP ••Pflanzenschutzpraxis in einem Ackerbaubetriebsnetz von 1992 bis 2004, J. Dugon et al. Agridea und ACW
02.12.2010 Bioforschungs-Infotag Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Yverdon 09.12.2010 Bioforschungs-Infotag Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Arenenberg 09.12.2010 Aktuelles aus der Aromaforschung Agroscope Liebefeld-Posieux ALP Liebefeld Januar 2011 13. – 16.01.2011 Agroscope an der Swiss'Expo 2011 Forschungsanstalten Agroscope ACW, ALP und ART Lausanne
••Standardoutput-Koeffizienten für Schweizer Landwirtschaft, D. Schürch und D. Schmid ART ••Ableitung der Stickstoffdüngungsnormen von Ackerkulturen, W. Richner ART ••Chemische Kriegsführung zwischen Pilzen: ein Arsenal an bioaktiven Molekülen, S. Schürch et al. ACW ••Die Brunst des Rindes automatisch erkennen, S. Kohler et al. SHL ••Schweizerische Sortenliste für Kartoffeln 2011, R. Schwärzel et al. ACW und ART
Informationen: www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen
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Mittwoch, 24. November 2010
Ökobilanzierung landwirtschaftlicher Betriebe Abschlusstagung des Projekts Zentrale Auswertung von Ökobilanzen landwirtschaftlicher Betriebe
Worum geht es? Die Schweizer Landwirtschaft unternimmt seit 15 Jahren wichtige Anstrengungen, um die Produktion besser mit der Umwelt in Einklang zu bringen. Weitere Fortschritte erfordern eine verstärkte individuelle Gestaltung der einzelbetrieblichen Massnahmen. Es ist somit zentral, dass der Landwirt eine Rückmeldung über die Umweltwirkung seines Betriebes erhält und sie im Gesamtkontext einordnen kann. Das vom BLW und ART getragene, mehrjährige Projekt «Zentrale Auswertung von Ökobilanzen landwirtschaftlicher Betriebe» (ZA-ÖB) hat die Umweltwirkung von rund 100 Schweizer Landwirtschaftsbetrieben ermittelt und sie zusammen mit der wirtschaftlichen Leistung ausgewertet. Dabei wurde der Einfluss zahlreicher Faktoren wie Betriebstyp, Produktkategorie und -menge, Landbauform, Region, Dünger, Energieträger oder Pestizide untersucht. Die daraus gewonnenen Ergebnisse dienen sowohl den teilnehmenden Landwirten (individuelle Rückmeldung), als auch der Öffentlichkeit. Anmeldung / Detailprogramm und Auskunft Anmeldungen bis zum 31. Oktober 2010. Detailprogramm unter www.agroscope.ch > Veranstaltungen
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Themen • Wie erfolgt eine betriebliche Ökobilanzierung? • Was sind die ökologischen Auswirkungen der untersuchten Betriebe? • Welches sind die bestimmenden Faktoren für einzelne Produkte und Betriebstypen? • Wie kann der Landwirt die Ökobilanzergebnisse in seinem Management integrieren? • Gibt es einen Zusammenhang zwischen wirtschaft licher und ökologischer Leistung? • Welche Schlussfolgerungen lassen sich für die Schweizer Landwirtschaft ziehen? Zielpublikum Entscheidungsträger aus Verwaltung und Privatwirtschaft, Akteure aus der Wissenschaft und der landwirtschaftlichen Beratung, interessierte Landwirte. Ort und Zeit Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Vortragssaal Reckenholzstrasse 191, CH-8046 Zürich Mittwoch, 24. November 2010, 9.00 bis 16.45 Uhr www.agroscope.ch
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