Der Aufgabenbereich "Anbausysteme und Pflanzenernährung" beinhaltet sowohl die Weiterentwicklung integrierter Anbauverfahren insbesondere nachhaltiger Fruchtfolgesysteme unter Beachtung des Klimawandels als auch Empfehlungen zur umweltgerechten und effizienten Nährstoffversorgung, d.h.:
- angewandte Forschung in den Bereichen des Integrierten Pflanzenbaus, der Umweltgerechten Landwirtschaft und des Nährstoffmanagements,
- Versuchsdurchführung von Feld- und Überleitungsversuchen,
- Gefäß- und Mikroparzellenversuchen,
- Betreuung der agrarmeteorologischen Messstation,
- Ökonomisch relevante Fruchtfolgen, Bewirtschaftungsintensitäten, organische Düngung und Beregnung, einschließlich teilschlagspezifischer Bewirtschaftung.
Umstellung einer 1987/88 gepflanzten 0,7 ha Apfelanlage mit 'ldared', 'Jonagold-Mutanten', 'Golden Delicious', 'Glosten', 'Fiesta' auf M9 von integrierter Produktion auf biologische Wirtschaftsweise mit Untersuchung der Auswirkungen auf Schädlings- und Krankheitsbefall, Möglichkeiten der Bodenpflege. Da der Anbau schorfempfindlicher Apfelsorten nur durch einen unvertretbar hohen Einsatz von Schwefel zur Bekämpfung dieser Pilzkrankheit möglich ist, wurde ab Frühjahr 2001 begonnen die bisherigen Sorten durch schorfresistente Sorten zu ersetzen. Im April 2001 wurden ca. 0,7 ha mit der Sorte 'Topaz' bepflanzt. Die Anlage steht in 2004 für das Projekt Bodenpflege im ökologischen Anbau zur Verfügung. Im Frühjahr 2003 wurde eine Fläche von ca. 0,45 ha mit den Sorten 'Santana', 'Rubinola', 'Ariwa'und 'Topaz' auf der Unterlage M 9 bepflanzt. Für Exaktversuche zur Pilzregulierung im ökologischen Apfelanbau wurden zusätzlich 420 Bäume der Sorte 'Golden Delicious' Klon B gesetzt. Nach der Ernte 2003 wurden auch die letzten Altanlagen in der biologischen Produktion gerodet. Die Fläche von ca. 0,27 ha wird in 2004 brach liegen und in der Pflanzsaison 2004/2005 zur Hälfte mit neuen, schorfrobusten Apfelsorten bepflanzt werden. Da im Betrieb keine organischen Düngemittel anfallen, muss entsprechender Dünger zugekauft werden. Die Wirkung der zu testenden Blattdünger wird mit Hilfe von Blatt- und Fruchtanalysen kontrolliert. Die Proben müssen hierzu zur Untersuchung an ein Labor gesendet werden.
Es ist die Hypothese aufgestellt worden, dass neben nicht abgebauten Pflanzenresten die organische Substanz des Bodens grob aus zwei Kompartimenten besteht. Bestimmt durch den Ton- und Feinschluffanteil entwickelte sich ein inerter C-Pool während der Genese von Böden. Dieser an die mineralischen Feinanteile gebundene Kohlenstoff nimmt nur über einen langen Zeitraum am Kohlenstoffumsatz von Böden teil. In Abhängigkeit von der landwirtschaftlichen Praxis entwickelt sich während des durch die metabolische Aktivität von Bodentieren und Mikroorganismen verursachten Abbaus von Pflanzenresten und organischen Düngern ein zweiter, labiler C-Pool. Dieser ist im wesentlich verantwortlich für die Nährstoffflüsse in Böden. Das Ziel des geplanten Forschungsprojektes ist es, in Laborexperimenten die Verteilung von frisch zugeführten 14C aus markiertem Weizenstroh zwischen inertem und labilem C-Pool über den Zeitraum eines Jahres zu verfolgen. Zusätzlich wird die Mineralisierung des Pflanzenmaterials zu 14CO2, die Bildung wasserlöslicher 14C-Metabolite und die anabolische Verwertung des markierten Kohlenstoffs durch die mikrobielle Biomasse des Bodens verfolgt. Nach einer physikalischen Fraktionierung der mineralisch-organischen Bodensubstanz in einzelne Größenfraktionen soll deren Gehalt an 14C/12C organischer Substanz über die Zeit bestimmt werden. In einem Inkubationsexperiment werden die isolierten Größenfraktionen mit der autochthonen Bodenflora beimpft werden, und die dabei durch die Aktivität der Mikroorganismen freigesetzten 14CO2 Mengen sind ein Indikator für die Stabilität der organischen Substanz in den einzelnen Fraktionen. Für diese Untersuchungen werden Proben eines landwirtschaftlichen Bodens ausgesucht, der für viele Jahrzehnte verschiedener Düngungspraxis (null, mineralisch, organisch) unterlag. Durch dieses Forschungsprojekt werden Informationen über die kausalen Zusammenhänge von Bodenprozessen bei der Bildung und Speicherung der organischen Substanz im Boden erwartet.
Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.
Die Düngung von Ackerböden mit Gülle und die Einarbeitung von Ernterückständen beeinflussen gasförmige N-Verluste in die Atmosphäre einschließlich NO, N2O und N2 sowie die Nitratauswaschung. Ihr Ausmaß hängt von der komplexen Wechselwirkung zwischen Techniken zur Bewirtschaftung von Gülle und Ernterückständen sowie von den Eigenschaften dieser Substrate und des Bodens ab. Die erste Phase von MOFANE befasste sich mit der allgemeinen Frage, wie sich die Gülledüngung und ihre Ausbringungsweise auf die N2O- und N2-Flüsse aus landwirtschaftlichen Böden auswirken, wie ihre Optimierung Emissionen verringern und gleichzeitig die Ernteerträge erhalten können und wie die Modelle verbessert werden müssten, um Antworten zu finden. Wir haben dies durch gezielte Experimente zur Quantifizierung von N2-, N2O- und NO-Flüssen sowie von Bruttomineralisierungs- und Nitrifikationsraten von Boden-Gülle-Systemen unter kontrollierten Bedingungen bearbeitet und die Ergebnisse zur Bewertung und Verbesserung von Modellen verwendet. Hier beantragen wir ein Follow-up mit dem Ziel, die Auswirkungen von Pflanzenrückständen auf die Denitrifikationsdynamik in unsere Modelle einzubeziehen und die Porenstruktur sowie die Verteilung von Gülle und Ernterückständen zu quantifizieren, um verbesserte Eingangsdaten für das Modell zu liefern. Aufbauend auf der ersten Phase quantifizieren wir nun Hotspots, die durch die Ausbringung von organischem Dünger entstehen mit einer Kombination aus Röntgen-CT und O2-Mikrosensoren in Experimenten mit strukturiertem Boden. Während in der ersten Phase der Fokus nur auf Gülle lag, werden wir auch die Einarbeitung von Pflanzenresten untersuchen. Unser Arbeitsprogramm umfasst folgende Aufgaben. - Untersuchung der Denitrifikation in strukturierten Böden unter realistischen Bedingungen mit 1) verschiedenen organischen Substraten, nämlich Gülle und Pflanzenresten und 2) unterschiedlicher Ausbringung, eingearbeitet durch Pflügen (konventionelle Bodenbearbeitung) und mit einem Grubber (reduzierte Bodenbearbeitung) - Reduzierung der strukturellen Komplexität von natürlichen, ungestörten Böden auf eine begrenzte Anzahl von aussagekräftigen Größen, die durch Röntgen-CT abgeleitet werden, was in Modellparameter übersetzt werden kann, die 1) den Hotspot, den Boden und seine Grenzschicht und 2) die Verteilung der Hotspots beschreiben. - Explorative Modellentwicklung zur Beschreibung von Hot-Spot-Effekten der Einarbeitung von Gülle und Ernterückständen durch konventionelle und reduzierte Bodenbearbeitung auf die Denitrifikation, einschließlich der weiteren Verbesserung und Entwicklung des DyMaN-Submoduls, das ursprünglich zur Modellierung von räumlichen Gülleeffekten konzipiert wurde, um auch Hot-Spot-Effekte von Pflanzenrückständen abzudecken. - Implementierung von Modellansätzen, die räumliche Effekte auf den C- und N-Kreislauf beschreiben, in das biogeochemische Modell DNDCv.CAN. Modellvalidierung des integrierten Modells entlang bestehender Datensätze